[发明专利]燃料电池

说明书

本申请是申请日为2007年5月1日、申请号为200780015895.4、发明名称为“燃料电池”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种具备在电解质两侧配置电极的电解质与电极结构体、用第一及第二隔板夹持所述电解质与电极结构体的燃料电池。

背景技术

例如，固体高分子型燃料电池采用由高分子离子交换膜构成的固体高分子电解质膜。该燃料电池利用隔板(双极板)夹持电解质膜与电极结构体(电解质与电极结构体)从而构成单位电池，其中，电解质膜与电极结构体是在固体高分子电解质膜两侧分别配置由电极催化剂层和多孔质碳构成的阳极电极及阴极电极。通常使用层叠了规定数量的该单位电池的燃料电池组。

一般而言，燃料电池构成设有沿隔板的层叠方向贯通的入口连通孔及出口连通孔的所谓内部歧管。并且，燃料气体、氧化剂气体及冷却介质从各个入口连通孔向燃料气体流路、氧化剂气体流路及冷却介质流路供给后，向各个出口连通孔排出。

因而，必须在燃料电池内将燃料气体、氧化剂气体及冷却介质分开密封，已知例如特开2002-270202号公报所揭示的燃料电池组。该燃料电池组中如图45所示层叠着燃料电池1001，同时各燃料电池1001用第一隔板1003及第二隔板1004夹持电极结构体1002。

电极结构体1002具有设置在电解质膜1002a两面的阳极电极1002b及阴极电极1002c，同时阴极电极1002c具有小于阳极电极1002b的表面积。第一隔板1003和第二隔板1004用外侧密封构件1005a密封，同时所述第二隔板1004和电极结构体1002的外周之间用内侧密封构件1005b密封。再有，在燃料电池1001间配置密封构件1005c。

另外，特开2002-270202号公报所揭示的燃料电池1001如图46所示，在第一及第二隔板1003、1004的纵向一端缘部形成燃料气体供给口1007a、氧化剂气体供给口1008a及冷却介质供给口1009a，同时，在第一及第二隔板1003、1004的纵向另一端缘部形成燃料气体排出口1007b、氧化剂气体排出口1008b及冷却介质排出口1009b。

上述燃料电池1001中，第一及第二隔板1003、1004设定为比电极结构体1002的外形尺寸大的尺寸。因而，特别是像作为车载用燃料电池组使用之际那样，在燃料电池1001的层叠块数达到几百块的结构中，有可能使整个燃料电池组大型且成为重量物。

再有，上述燃料电池1001在预先形成具有要求形状的外侧密封构件1005及内侧密封构件1006后，所述外侧密封构件1005及所述内侧密封构件1006支承在例如第二隔板1004上。从而，有可能使燃料电池1001的制造工序复杂化，同时组装作业变得繁琐。

另外，特开2002-25587号公报所揭示的燃料电池如图47所示，利用第一隔板1102及第二隔板1103夹持燃料电池单体1101。燃料电池单体1101利用阴极电极1105及阳极电极1106夹持固体高分子电解质膜1104，同时，在所述阴极电极1105及所述阳极电极1106上配置气体扩散层1105a、1106a。

固体高分子电解质膜1104从阴极电极1105及阳极电极1106的内周向外部突出，另一方面，所述阴极电极1105比所述阳极电极1106表面积形成得小。

在第一隔板1102及第二隔板1103之间与固体高分子电解质膜1104密接且包围着阴极电极1105安装第一密封件1107a，同时包围着阳极电极1106并包围着所述第一密封件1107a安装第二密封件1107b。因而，通过第一密封件1107a密封氧化剂气体，同时通过第二密封件1107b密封燃料气体。从而第一密封件1107a和第二密封件1107b配置在相对于燃料电池的层叠方向横向偏移的位置，因而谋求该燃料电池整体的层叠方向的薄型化。

不过，对于上述燃料电池单体1101而言，当层叠有多个所述燃料电池单体1101之际，在各燃料电池单体1101间沿着电极面方向形成用来冷却该燃料电池单体1101的冷却介质流路。因而，在各燃料电池单体1101间必须安装用来密封冷却介质的密封构件，基于该密封构件容易使燃料电池单体1101间间隔开，有可能无法谋求燃料电池组整体的小型化。

另一方面，特开平6-218275号公报所揭示的过程控制装置，如图48所示，将相互平行配置的2个板1201a、1201b重合而成的层叠板与组件1202交替层叠。组件1202用阳极1202b及阴极1202c夹持MEA1202a，同时将它们夹持在一对接触板1202d中。