[发明专利]燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池，特别是涉及一种具有闭塞流路的入口 或出口的闭塞流路的燃料电池。

背景技术

燃料电池是如下装置：在具备电解质层(以下称为“电解质膜”) 和在电解质膜的两面侧分别配置的电极(阳极催化剂层及阴极催化剂 层)的膜电极构造体(以下也称为“MEA”)发生电化学反应，并将 通过该电化学反应产生的电能取出到外部。在燃料电池中，家庭用热 电联供系统、汽车等中所使用的固体高分子型燃料电池(以下称为 “PEFC”)也能够在低温区域运转。该PEFC表示高能量变换效率， 由于起动时间较短且系统小型轻量，因此作为电动汽车的动力源、便 携用电源受到关注。

PEFC的单体电池具备MEA、及夹持包含该MEA层积体的一对 集电体(隔板)，在MEA上含有发现质子传导性能的质子传导性聚合 体。在PEFC运转时，分别向阳极供给含有氢的气体(以下也称为“氢”)、 向阴极供给含有氧的气体(以下也称为“空气”)。向阳极供给的氢 在包含于阳极催化剂层中的催化剂的作用下分离为质子和电子，从氢 生成的质子通过阳极催化剂层及电解质膜而到达阴极催化剂层。另一 方面，电子通过外部电路到达阴极催化剂层，经过该过程，从而可取 出电能。并且，到达阴极催化剂层的质子及电子和向阴极催化剂层供 给的空气中含有的氧在阴极催化剂层中含有的催化剂的作用下发生反 应，从而生成水。

通过将MEA中含有的质子传导性聚合体保持为含水状态，从而可 降低质子传导电阻。因此，在PEFC运转时，向单体电池供给被加湿了 的氢及被加湿了的空气(以下将它们总称为“反应气体”。)，并将 MEA保持为含水状态。然而，存在于单体电池内的水可与反应气体一 起向反应气体的流通方向移动。因此，存在在MEA中生成水分量分布 的情况。具体而言，面对反应气体所流通方向的上游侧的MEA的区域 与面对反应气体所流通方向的下游侧的MEA的区域相比较容易干燥。 另外，在反应气体所流通方向的下游侧容易滞留液体的水(以下称为 “液态水”。)，易变为称作溢流的状态。MEA干燥时，质子传导电 阻增大，PEFC的发电性能降低。另外，发生溢流时，阻碍反应气体的 扩散而使电化学反应的发生频率降低，由此PEFC的发电性能降低。因 此，为了提高PEFC的发电性能，需要抑制MEA的干燥、溢流的发生。

作为可抑制溢流的发生的技术，至今为止公开了具有闭塞入口或 出口的反应气体流路(以下也将该流路称为“闭塞流路”)的PEFC。 通过具有闭塞流路的形态，也使大量的反应气体向与位于相邻的流路 之间的隔板部位(以下称为“凸部”)相对的层积体的区域扩散。因 此，通过成为该形态，可提高排水性。

例如，在专利文献1中，公开了与具有闭塞流路的PEFC相关的 技术。

专利文献1：日本特开平11-16591号公报

在专利文献1公开的技术中，闭塞流路形成于集电体(隔板)上， 因此能使大量的反应气体也向与凸部相对的层积体的区域扩散。因此， 认为可抑制在与凸部相对的层积体的区域滞留液态水的情况。然而， 在专利文献1中公开的技术中，在闭塞流路出口的闭塞流路(以下称 为“流入流路”)的入口附近，反应气体以高流速流通。因此，在专 利文献1中公开的技术中，存在易从与流入流路的入口附近相对的 MEA的区域带走水，该区域易干燥。

发明内容

因此，本发明提供一种燃料电池，其具有可抑制膜电极构造体的 干燥及溢流的发生的闭塞流路。

为了解决上述课题，本发明采用以下的手段。即，

本发明的燃料电池，其特征在于，包括至少具备膜电极构造体的 层积体及夹持该层积体的一对隔板，所述膜电极构造体具有电解质膜、 在电解质膜的一个面上配置的阳极催化剂层、及在电解质膜的另一个 面上配置的阴极催化剂层，在该一对的隔板中的至少一个隔板的上述 层积体侧的面上具备向层积体供给的反应气体所流通的流入流路及通 过层积体的反应气体所流通的流出流路，流入流路的向层积体供给的 反应气体的下游端被闭塞，并且流出流路的通过层积体的反应气体的 上游端被闭塞，流入流路及流出流路在隔板上相互分离而配置，流入 流路的上游侧区域的深度比该流入流路的下游侧区域的深度深。