[发明专利]燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种安装在例如电动汽车上的燃料电池。

技术背景

一般的燃料电池包括由多个堆叠在一起的发电电池构成的电池堆。下文将参考图23～25描述现有的发电电池。如图23所示，电极结构15安装在一对框架13和14之间的连结部上。电极结构15配置为包括固体电解质膜16、阳极侧电极催化剂层17、及阴极侧电极催化剂层18。固体电解质膜16的外周夹在框架13和14之间。阳极侧电极催化剂层17堆叠在电解质膜16的顶面上。阴极侧电极催化剂层18铺放在电解质膜16的底面上。阳极侧气体扩散层19铺放在电极催化剂层17的顶面上。阴极侧气体扩散层20铺放在电极催化剂层18的底面上。阳极侧气体通路形成部件21铺放在气体扩散层19的顶面上。阴极侧气体通路形成部件22形成在气体扩散层20的底面上。

如图24所示，气体通路形成部件21(22)由金属网形成。金属网中，以蛇形的方式形成多个六边形环部21a(22a)。在各环部21a(22a)中形成通孔21b(22b)。燃料气体(氧化气体)流入由环部21a(22a)和通孔21b(22b)形成的气体通路中。图25为示出气体通路形成部件21和22的部分的放大图。

参考图23，燃料气体供给通路M1和燃料气体排出通路M2形成在框架13和14中。燃料电池供给通路M1是这样的通路，作为燃料气体的氢气经由该通路供给入阳极侧气体通路形成部件21中的气体流路中。燃料气体排出通路M2是这样的通路，已经过气体通路形成部件21的气体流路的燃料气体(其为燃料废气)经由该通路排到外部。框架13和14中形成氧化气体供给通路和氧化气体排出通路。氧化气体供给通路位于如图23所示纸面的背面侧。氧化气体供给通路是这样的通路，作为氧化气体的空气经由该通路供给至阴极侧气体通路形成部件22中的气体流路中。氧化气体排出通路位于图23所示纸面的正面侧。氧化气体排出通路是这样的通路，已经过气体通路形成部件22的气体通路的氧化气体(其为氧化废气)经由该通路排到外部。

氢气从未示出的氢气供给源经由燃料气体供给通路M1沿由图23中的箭头所表示的气流方向P供给至气体通路形成部件21。并且，空气从未示出的空气供给源供给至气体通路形成部件22。这导致了电化学反应以在发电电池中产生电力。

专利文献1公开了类似于图23所示结构的燃料电池。

作为现有的燃料电池，提出了专利文献2所公开的燃料电池。如图26所示，燃料电池具有隔离基板73，其设在空气-电极侧集电极71与燃料-电极侧集电极72之间。参考图27，空气-电极侧集电极71保持与固体电解质膜74接触。空气-电极侧集电极71配置为包括保持为与具有拨水层(water re-pellent layer)的空气-电极侧扩散层75接触的底部71a、保持为与隔离基板73接触的顶部71b、及形成在底部71a和顶部71b中的网格状开口部71c。氧化气体经由形成在空气-电极侧集电极71中的气体通路供给至空气-电极侧扩散层75。通过发电而在气体通路中生成的水从气体通路向下游流动。

作为另一现有燃料电池，提出了专利文献3所公开的燃料电池。如图28所示，所述燃料电池中，在保持为与电极结构15接触的气体扩散层81与由多孔体形成的排水层82之间形成电解质侧气体供给通路83。排水层82的表面84上形成排水通路85。排水通路85中设有特定的抽吸机构(未示)。排水通路85使得通过发电而在气体供给通路83中生成的水渗入排水层82中形成的槽并且将水导引至排水通路85。

已提出了专利文献4中公开的燃料电池作为现有的燃料电池。侧壁上形成有通孔(生成的水渗入其中)的排水管嵌入阴极侧催化剂层。排水泵通过管道连接到排水管。排水泵给排水管的内部减压，由此将生成的水从阴极侧催化剂层吸入排水管。然后，将水导向至膜电极装配件的外部。

现有技术参考

专利文献

专利文献1：第2007-87768号日本专利公开

专利文献2：第2007-27055号日本专利公开

专利文献3：第2005-158670号日本专利公开

专利文献4：第2007-294339号日本专利公开

发明内容

要解决的技术问题