[发明专利]燃料电池和燃料电池分离件

说明书

一种燃料电池，设置有：膜电极组件(MEA)；以及组装到MEA的阴极侧分离件，该阴极侧分离件包括第一通道和第二通道，所述第一通道在阴极侧分离件的更靠近MEA的一侧的第一表面上，所述第二通道在阴极侧分离件的相对侧的第二表面上，第一通道和第二通道允许氧化剂气体分别流通通过第一通道和第二通道。第一通道包括第一凹陷部分，所述第一凹陷部分位于第一表面上以从阴极侧分离件的一端向另一端延伸。第二通道包括：第二凹陷部分，所述第二凹陷部分位于第二表面上以从阴极侧分离件的一端向另一端延伸并且与第一凹陷部分交替布置；以及贯通孔，该贯通孔位于第二凹陷部分的底面上，穿过阴极侧分离件。

技术领域

本发明涉及燃料电池和燃料电池分离件。

背景技术

作为燃料电池的冷却方法，除了使冷却剂循环的水冷却方法之外，已知使用要被供应用于发电的氧化剂气体的空气冷却方法。作为用于空气冷却的燃料电池的分离件，已知一种分离件，该分离件包括：燃料流动通道，其设置在一个表面上使得燃料气体穿过其流动；气流通道，其设置在另一个表面上使得空气穿过其流动；以及冷却气流通道，其设置在内侧以经由限定贯通孔的部分连接至气流通道(例如，日本未审查专利申请公开第2008-027748号(JP 2008-027748 A))。借助于分离件，可以将流经冷却气流通道的空气送入气流通道中。因此，可以提高冷却效率并且抑制冷凝水造成的气流通道的堵塞。此外，在使用阴极侧分离件的燃料电池中，该阴极侧分离件包括在膜电极组件侧的表面上的发电通道以及设置在与膜电极组件相对的表面上的冷却通道，使得发电通道和冷却通道被交替布置，众所周知，水容易累积在冷却通道下方的区域中(例如，Quentin Meyer 及其他十人，“TheHydro-electro-thermal Performance of Air-cooled, Open-cathode PolymerElectrolyte Fuel Cells:Combined Localised Current Density,Temperature andWater Mapping”Electrochimica Acta, 2015,VOL.180,p.307-315)。

发明内容

存在一种包括阴极侧分离件的燃料电池，该阴极侧分离件包括第一通道和第二通道，第一通道设置在膜电极组件侧的表面上并且由第一凹陷部分构成，第二通道设置在跨过阴极侧分离件的第一通道与膜电极组件相对的的表面上并且由与第一凹陷部分交替布置的第二凹陷部分构成。在这样的燃料电池中，流过第一通道的氧化剂气体可能很难供应给膜电极组件中的位于第二通道下方的区域，并且该区域中生成的水可能很难排放到第一通道。因为如此，所以发电性能可能下降。

本发明提供了燃料电池和燃料电池分离件，所述燃料电池和燃料电池分离件中的每个均抑制了发电性能的下降。

本发明的第一方面涉及燃料电池，该燃料电池包括：膜电极组件；以及阴极侧分离件，其组装到膜电极组件，该阴极侧分离件包括第一通道和第二通道，第一通道设置在阴极侧分离件的更靠近膜电极组件的一侧的第一表面上，，第一通道允许氧化剂气体流过第一通道，第二通道设置在阴极侧分离件的跨过阴极侧分离件的第一表面与膜电极组件相对的一侧的第二表面上，第二通道允许氧化剂气体流过第二通道。此处，第一通道包括第一凹陷部分，该第一凹陷部分设置在第一表面上以从阴极侧分离件的一端延伸至另一端，第二通道包括第二凹陷部分，该第二凹陷部分设置在第二表面上以从阴极侧分离件的一端延伸至另一端并且与第一凹陷部分交替布置，在构成第二通道的第二凹陷部分的底面上设置限定穿过阴极侧分离件的贯通孔的部分。

在上述方面中，当构成第二通道的第二凹陷部分的底面在第二通道的宽度方向上被等分为四个区域以使得四个区域中的每个区域具有第二通道的宽度的1/4宽度时，在中心侧区域指示位于中心侧的两个区域并且端侧区域指示位于端侧的两个区域的情况下，设置在中心侧区域中的限定贯通孔的部分的总面积可以大于设置在两个端侧区域中的限定贯通孔的部分的总面积。