[发明专利]燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池，特别是涉及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

燃料电池是利用膜电极结构体(以下有时称为“MEA”)产生电化学反应而将通过该电化学反应产生的电能取出到外部的装置，其中，所述膜电极结构体具备电解质层(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)。在燃料电池中，家庭用热电联产/系统、汽车等所使用的固体高分子型燃料电池(以下称为“PEFC”)能够在低温区域运转。该PEFC显示高的能量转换效率，起动时间短，且系统为小型轻量，因此作为电动汽车的动力源、便携用电源受到关注。

PEFC的单电池具备MEA和夹持包括该MEA的层叠体的一对集电体(隔板)，在MEA中含有体现质子传导性能的质子传导性聚合物。在PEFC运转时，向阳极供给含氢气体(以下有时称为“氢”)，向阴极供给含氧气体(以下有时称为“空气”)。向阳极供给的氢在阳极催化剂层含有的催化剂的作用下分离为质子和电子，从氢产生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，电子通过外部电路而到达阴极催化剂层，通过经过该过程，能够取出电能。并且，到达阴极催化剂层的质子及电子与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物保持为含水状态，能够降低质子传导电阻。因此，在PEFC运转时，需要将MEA保持为含水状态。但是，在PEFC运转时，生成超过单电池的排水能力的量的水时，液体的水(以下称为“液态水”)滞留在向MEA供给的氢及空气所流通的流路(以下有时仅称为“流路”)等中，成为称作溢流的状态。溢流发生时，反应气体的扩散受到阻碍而电化学反应的发生频率减少，因此PEFC的发电性能降低。因此，为了提高PEFC的发电性能，需要消除溢流。

作为消除溢流的技术，迄今为止，开发出了具有闭塞流路的入口或出口的闭塞流路的PEFC。通过形成具有闭塞流路的方式，在与位于相邻的流路之间的隔板的部位(以下称为“凸部”)相对的层叠体的区域，也能够使大量的反应气体扩散。因此，通过形成为该形态，能够提高排水性。

例如专利文献1中，公开了关于具有闭塞流路的PEFC的技术。并且，专利文献1中，公开了向MEA供给的气体所流通的闭塞流路(以下有时将该闭塞流路称为“流入流路”)的条数和通过MEA的气体所流通的闭塞流路(以下有时将该闭塞流路称为“流出流路”)的条数相等的方式。

专利文献1：日本特开平11-16591号公报

发明内容

专利文献1所公开的技术中，闭塞流路形成于集电体(隔板)，因此，在与凸部相对的层叠体的区域也能够使大量的反应气体扩散。因此，可认为能够抑制液态水滞留在与凸部相对的层叠体的区域的情况。此处，例如PEFC的高输出运转时，单电池比外部气体容易变为高温，高温的单电池主要从外缘部放出大量的热。因此，单电池的外缘部比单电池的中央部容易暴露于低温环境。液态水容易滞留在暴露于低温环境的区域，因此在PEFC的高输出运转时，溢流容易在单电池的外缘部发生。此处一般地，在具有闭塞流路的PEFC中，流入流路和流出流路交替配置。因此，流入流路的条数和流出流路的条数相等的专利文献1所公开的技术中，一定是一条流入流路及一条流出流路配置在闭塞流路的两端。在一条流入流路配置于最外侧的区域中，存在从该一条流入流路朝向与之相邻的流出流路的气体的流动。因此，液态水难以滞留在与该一条流入流路相对的层叠体的区域。相对于此，在一条流出流路配置于最外侧的区域中，不存在从比该一条流出流路更靠外侧的部位朝向该一条流出流路的气体的流动。因此，液态水容易滞留在与该一条流出流路相对的层叠体的区域(容易发生溢流)。即，在专利文献1所公开的技术中，存在特别是在单电池的外缘部容易发生溢流的问题。因此本发明的课题是，提供能够抑制溢流的具有闭塞流路的燃料电池。

为了解决上述课题，本发明采取以下的手段。即，

本发明提供一种燃料电池，其特征在于，包括至少具有膜电极结构体的层叠体和夹持该层叠体的一对隔板，在隔板的层叠体侧的面上，具备向层叠体供给的反应气体所流通的流入流路和通过层叠体后的反应气体所流通的流出流路，流入流路中向层叠体供给的反应气体的下游端闭塞，并且流出流路中通过层叠体后的反应气体的上游端闭塞，流入流路和流出流路在隔板上相互分离配置，在隔板的层叠体侧的面上的、流入流路和流出流路的流路宽度方向两端配置流入流路。