[发明专利]燃料电池堆

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池堆，该燃料电池堆具备发电单元，该发电单元通过金属隔板夹持在电解质的两侧设置了阳极侧电极和阴极侧电极的电解质—电极结构体，并且设置有向所述阳极侧电极供给燃料气体的波形形状的燃料气体流路和向所述阴极侧电极供给氧化剂气体的波形形状的氧化剂气体流路，第一发电单元和第二发电单元形成冷却介质流路并交替层叠而构成燃料电池堆。

背景技术

例如，固体高分子型燃料电池具备由一对隔板夹持电解质膜—电极结构体(MEA)的单位电池，其中所述电解质膜—电极结构体在由高分子离子交换膜形成的电解质膜的两侧分别配设了阳极侧电极及阴极侧电极。该种燃料电池通常通过层叠规定个数的单位电池，而作为燃料电池堆使用。

在上述的燃料电池中，在一方的隔板的面内与阳极侧电极对置而设置有用于使燃料气体流动的燃料气体流路，并且在另一方的隔板的面内与阴极侧电极对置而设置有用于使氧化剂气体流动的氧化剂气体流路。另外，在隔板间，根据需要沿所述隔板的面方向设置有用于使冷却介质流动的冷却介质流路。

此时，在作为隔板使用薄板波形形状的金属隔板时，若在阳极侧的金属隔板的一面设置有燃料气体流动用的凹部，则在所述金属隔板的另一面形成作为所述凹部的背面形状的凸部。并且，若在阴极侧的金属隔板的一面设置有氧化剂气体流动用的凹部，则在所述金属隔板的另一面形成作为所述凹部的背面形状的凸部。

因此，通过波形蜿蜒前进的凹部形成燃料气体流路以及氧化剂气体流路，由此在单位电池之间，各凹部的背面形状重叠而形成向与燃料气体和氧化剂气体不同的方向流动的冷却介质流路。

例如，在日本特开2007-141553号公报(日本国)所公开的燃料电池堆中，如图11所示，该燃料电池堆通过层叠多个单位电池1而构成，各单位电池1在膜电极结构体2的两侧配置有金属隔板3、4。

膜电极结构体2在固体高分子电解质膜2a的两侧设置有阳极侧电极2b和阴极侧电极2c。在与阳极侧电极2b对置的隔板3上形成有朝向铅垂方向蜿蜒前进的多条燃料气体流路槽(凹部)5，另一方面，在与阴极侧电极2c对置的金属隔板4的面上形成有沿着铅垂方向蜿蜒前进的多条氧化剂气体流路槽(凹部)6。

在金属隔板3的燃料气体流路槽5的背面侧形成有与该燃料气体流路槽5的背面形状对应的槽部7，在金属隔板4的氧化剂气体流路槽6的背面侧形成有与该氧化剂气体流路槽6的背面形状对应的槽部8。因此，通过层叠各单位电池1，在所述电位电池1之间，槽部7、8重叠而形成沿水平方向延伸的冷却介质流路。

在上述的燃料电池堆中，为了在各单位电池1之间形成沿水平方向延伸的冷却介质流路，需要将相互重叠的槽部7、8彼此形成为不同的相位。因此，在通过金属隔板3、4夹持膜电极结构体2的状态下，燃料气体流路槽5和氧化剂气体流路槽6具有分别不同的相位而蜿蜒前进。

因此，当膜电极结构体2由形成燃料气体流路槽5的蜿蜒前进凸部和形成氧化剂气体流路槽6的蜿蜒前进凸部夹持时，上述蜿蜒前进凸部彼此向在层叠方向上错开(由于相位不同)，从而所述膜电极结构体2可能受到剪切力。

发明内容

本发明用于解决这种问题，其目的在于提供一种能够以简单且经济的结构可靠地阻止电解质—电极结构体由于金属隔板而受到剪切力的燃料电池堆。

本发明涉及燃料电池堆，其具备发电单元，该发电单元通过金属隔板夹持在电解质的两侧设置了阳极侧电极和阴极侧电极的电解质—电极结构体，并且设置有向所述阳极侧电极供给燃料气体的波形形状的燃料气体流路和向所述阴极侧电极供给氧化剂气体的波形形状的氧化剂气体流路，所述燃料电池堆在第一发电单元与第二发电单元之间形成冷却介质流路并通过交替地层叠所述第一发电单元和第二发电单元而构成。

第一发电单元被设定为燃料气体流路与氧化剂气体流路相位彼此相同，另一方面，第二发电单元被设定为所述燃料气体流路和所述氧化剂气体流路相位彼此相同且与所述第一发电单元相位不同。

另外，优选：第一及第二发电单元至少具有第一及第二电解质—电极结构体，所述燃料电池堆中顺次层叠有第一金属隔板、所述第一电解质—电极结构体、第二金属隔板、所述第二电解质—电极结构体以及第三金属隔板。

并且，优选：第一及第二发电单元中交替层叠电解质—电极结构体和金属隔板，并且在层叠方向两端配设有所述金属隔板。