[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，其具备单电池单元，该单电池单元是将在电解质的两侧设有一对电极的电解质电极构造体与金属隔板层叠起来，并且形成有使燃料气体、氧化剂气体及冷却介质的各流体沿电极面方向流通的多个流体流路。

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。在该燃料电池中，通过利用隔板(双极板)夹持电解质膜电极构造体(电解质电极构造体)(MEA)而构成单电池单元(单位单电池)，其中，电解质膜电极构造体(电解质电极构造体)(MEA)在固体高分子电解质膜的两侧配置有分别由电极催化剂层和多孔质碳构成的阳极侧电极及阴极侧电极。通常，层叠有规定数量的单电池单元的燃料电池堆例如作为车载用燃料电池堆使用。

一般而言，在燃料电池中，大多情况下构成的是在内部具备：在单电池单元的层叠方向上贯通而用于使燃料气体流通的燃料气体入口连通孔及燃料气体出口连通孔、用于使氧化剂气体流通的氧化剂气体入口连通孔及氧化剂气体出口连通孔、用于使冷却介质流通的冷却介质入口连通孔及冷却介质出口连通孔的所谓内部歧管型燃料电池。

因此，由于在隔板上设有多个流体连通孔即燃料气体入口连通孔、燃料气体出口连通孔、氧化剂气体入口连通孔、氧化剂气体出口连通孔、冷却介质入口连通孔及冷却介质出口连通孔，所以所述隔板的面积变得相当大。尤其，在使用金属隔板作为隔板时，高价的不锈钢等材料的使用量增大，零件单价高涨。

因此，例如日本特开2009-009838号公报公开的燃料电池对在电解质的两侧配置有一对电极的电解质电极构造体与金属隔板进行层叠，并且在所述电解质电极构造体的外周设有树脂制的边框部。在该边框部上贯通形成各流体连通孔，另一方面，金属隔板配置在所述流体连通孔的内侧。

通常在内部歧管型燃料电池中，设有例如将使冷却介质沿电极面方向流通的冷却介质流路与使所述冷却介质在层叠方向上游通的冷却介质连通孔连接起来的冷却介质连结槽部(流体连结流路)。例如，如图16所示，燃料电池1在箭头X方向上层叠电解质膜电极构造体2和金属隔板3，所述电解质膜电极构造体2具有边框部(树脂框部件)4。在该边框部4上形成有将未图示的冷却介质流路和冷却介质连通孔连接起来的多个槽部5。

此时，相互在箭头X方向上层叠的各边框部4中，各个槽部5彼此在层叠方向(箭头X方向)上重合。因此，各边框部4的薄壁部6在层叠方向上重合，应力容易集中在所述薄壁部6。因此，在薄壁部6容易引起破损(损伤)。由此，为确保希望的强度，必须将薄壁部6构成为相当的厚壁，从而燃料电池1整体在层叠方向上大型化。

发明内容

本发明要解决这种问题，其目的在于提供一种可使树脂框部件良好薄壁化，并且可以可靠地维持希望的强度的燃料电池。

本发明涉及一种燃料电池，其具备单电池单元，层叠多个所述单电池单元而构成所述燃料电池，所述单电池单元是层叠电解质电极构造体和金属隔板而成的，所述电解质电极构造体在电解质的两侧配置有一对电极，并且所述单电池单元形成有使燃料气体、氧化剂气体及冷却介质即各流体沿电极面方向流通的多个流体流路。

在该燃料电池中，在电解质电极构造体的外周一体设有树脂框部件，在所述树脂框部件上形成有在层叠方向上贯通而使各流体流通的多个流体连通孔以及将使同一所述流体流通的所述流体连通孔和流体流路连通起来的多个连结流路。

而且，在层叠方向上相互相邻的单电池单元被偏置配置于一方的连结流路和另一方的连结流路在所述层叠方向上互不重合的位置上。

在本发明中，在设置于电解质电极构造体的外周的树脂框部件上，形成多个连结流路，并且在层叠方向上相互相邻的单电池单元被偏置配置于各个所述连结流路彼此在所述层叠方向上互不重合的位置上。

因此，相邻的单电池单元的各树脂框部件的薄壁部分彼此在层叠方向上不会重合，能够可靠地抑制应力集中于所述薄壁部分。因此，可使树脂框部件良好地薄壁化，并且能够可靠地维持希望的强度，容易实现燃料电池整体的小型化。

从参照附图进行的下述适当的实施方式例的说明中，上述目的及其他目的、特点及优点会更明确。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的燃料电池的分解立体说明图。

图2是所述燃料电池的图1中的II-II线剖面图。

图3是构成所述燃料电池的第一电解质膜电极构造体的阴极面的说明图。

图4是所述第一电解质膜电极构造体的阳极面的说明图。