[發明專利]金屬支承型燃料電池和燃料電池模塊

在審

• 申請號: 201980023165.1
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN111886730A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 越后滿秋;大西久男;神家規壽;津田裕司
• 申請（專利權）人: 大阪瓦斯株式會社
• 主分類號: H01M8/02
• 分類號: H01M8/02;C01B3/38;H01M4/86;H01M8/00;H01M8/0612;H01M8/0637;H01M8/12;H01M8/1226;H01M8/2432
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 陳巍;梅黎

獲得下述金屬支承型燃料電池，其具備利用金屬支承體支承燃料電池單元而成的構成，即便使燃料電池單元所具備的陽極電極層為數十微米數量級，也能夠合理且有效地利用內部改性反應。燃料電池單元R在金屬支承體1上形成為薄層狀，在單元組件U內具備通過水蒸氣改性反應由原燃料氣體生成氫氣的內部改性催化劑層D，設置將通過發電反應而產生的水蒸氣從陽極電極層A排出并導入內部改性催化劑層D，且將生成的氫氣導入陽極電極層A的內部改性燃料供給通路L3(L3a、L3b)。

技術領域

本發明涉及具備隔著電解質層而形成有陽極電極層和陰極電極層的燃料電池單元、向陽極電極層供給含有氫氣的氣體的還原性氣體供給通路、以及向陰極電極層供給含有氧氣的氣體的氧化性氣體供給通路的燃料電池。

背景技術

燃料電池單元通過向兩個電極層供給所需的氣體(還原性氣體、氧化性氣體)而以自身進行發電。本說明書中，將具備該燃料電池單元、還原性氣體供給通路和氧化性氣體供給通路而構成的組件稱為“燃料電池單獨單元組件”。并且，這些燃料電池單獨單元組件沿著規定的方向層疊多個而構筑本發明所述的燃料電池模塊。該燃料電池模塊成為本發明中提及的燃料電池裝置的核心。

作為這種燃料電池的相關背景技術，可列舉出專利文獻1、2、3中記載的技術。

專利文獻1所公開的技術的目的在于，提供能夠同時防止在發電中變得過度高溫和發生溫度不均而不犧牲發電性能的燃料電池，其具備用于向燃料極(相當于本發明的“陽極電極層”)112供給燃料氣體(相當于本發明的“含有氫氣的氣體”)的流路、即燃料供給流路(相當于本發明的“還原性氣體供給通路”)(210、125)。并且，在該燃料供給流路中，將用于發生水蒸氣改性反應的改性催化劑部PR1設置在遠離燃料極112且面對燃料極112的面。

該文獻1所公開的技術中，向燃料極中導入被改性催化劑部PR1改性后的改性氣體。并且，改性氣體被燃料極消耗，并從燃料供給流路的出口排出。該技術中，利用水蒸氣改性反應為吸熱反應(需要供熱)而防止燃料電池單元的高溫化。此處，設置改性催化劑部PR1的部位是與燃料極相比成為燃料氣體供給的上游側的部位，電池反應結束后的排氣從與設置有改性催化劑部PB1的流路不同的排氣流路中排出。本說明書的圖19(c)示意性地示出該結構。

進而，根據附圖等進行判斷，文獻1所公開的燃料電池從其結構來看成為所謂的陽極電極支承型燃料電池。

另一方面，本發明人等在專利文獻2、3中提出了在金屬支承體的一面將燃料電池單元設置成薄層狀。

專利文獻2所公開的技術中，將電化學元件制成平板狀，專利文獻3所公開的技術中，將電化學元件制成圓盤狀。

這些專利文獻所公開的技術涉及電化學元件、電化學模塊、電化學裝置，但電化學元件在接受含有氫氣的氣體和含有氧氣的氣體的供給并進行發電的情況下，電化學元件成為燃料電池單元，電化學模塊成為燃料電池模塊，電化學裝置成為燃料電池裝置。

專利文獻2、3所公開的技術通過利用金屬支承體來進行燃料電池單元的支承，從而還能夠使構成在金屬支承體的一面形成的燃料電池單元的各層(至少為陽極電極層、電解質層和陰極電極層)為微米數量級~數十微米數量級的非常薄的薄層。自不用說，也可以具備數毫米左右的厚度。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2017-208232號公報

專利文獻2：日本特開2016-195029號公報

專利文獻3：日本特開2017-183177號公報。

發明內容

發明所要解決的問題