[发明专利]燃料电池

说明书

本公开涉及燃料电池。燃料电池(12)具备MEA(10a)、第一隔板(14)以及第二隔板(16)。在MEA(10a)的外周部设置框构件(24)，该框构件(24)围绕MEA(10a)的外周部并且被夹持于第一隔板(14)与第二隔板(16)之间。第二隔板(16)相对于MEA(10a)形成的氧化剂气体流路(36)的高度设定为比第一隔板(14)相对于MEA(10a)形成的燃料气体流路(38)的高度高。MEA(10a)的厚度方向中心位置(MO)与框构件(24)的框构件侧外周部(25)的厚度方向中心位置(FO)位于相互偏移的位置。

技术领域

本公开涉及在电解质膜-电极结构体的外周部设置框构件而成的燃料电池。

背景技术

燃料电池(单位发电单电池：以下也称为发电单电池)具备：将阳极电极、固体高分子电解质膜、以及阴极电极层叠而成的电解质膜-电极结构体(MEA)；以及夹持电解质膜-电极结构体的一对隔板。在层叠状态下，在阳极电极与隔板之间设置供给燃料气体的燃料气体流路，在阴极电极与隔板之间设置供给氧化剂气体的氧化剂气体流路。将该发电单电池例如层叠规定的数量由此作为车载用燃料电池堆来使用。

另外，近年来，电解质膜-电极结构体也有如美国专利第8399150号说明书所公开那样构成为在外周组装框构件(副垫片(subgasket))而成的带框的MEA。框构件削减高价的固体高分子电解质膜的使用量，并且保护为薄膜状、强度低的固体高分子电解质膜。

发明内容

发明所要解决的问题

然而，在带框的MEA中，框构件的内周部与MEA接合，框构件的外周部被夹持于在一对隔板设置的突起状的密封部之间。通过这样的带框的MEA，可以实现一对隔板对框构件的外周部均匀地密封，而且MEA与一对隔板以适度的接触压力来接触的构造。

特别是，在将空气用作氧化剂气体的情况下，空气中含有大量氧之外的气体(氮、二氧化碳等)，因此燃料电池的氧化剂气体流路的氧化剂气体的供给量比燃料气体流路的燃料气体的供给量多。但是，当为了实现该结构而例如改变一对隔板中的一方的反应气体流路的高度时，从隔板向MEA与框构件分别施加的压力变得不均匀，产生燃料电池的发电性能以及耐久性降低等问题。

用于解决问题的方案

本发明是为了解决上述的问题做出的，目的在于提供一种燃料电池，该燃料电池能够利用简单的结构来良好地实现密封性能，并且能够供给最适量的氧化剂气体以及燃料气体。

为了实现上述目的，本发明的燃料电池具备：电解质膜-电极结构体，其是在电解质膜的两面具备第一电极以及第二电极；第一隔板，其层叠于所述电解质膜-电极结构体的所述第一电极侧；以及第二隔板，其层叠于所述电解质膜-电极结构体的所述第二电极侧，其中，向在所述第一隔板与所述第一电极之间形成的第一流路供给第一反应气体，向在所述第二隔板与所述第二电极之间形成的第二流路供给第二反应气体，该燃料电池的特征在于，在所述电解质膜-电极结构体的外周部设置框构件，该框构件围绕所述外周部并被夹持在所述第一隔板与所述第二隔板之间，所述框构件具有：与电解质膜-电极结构体接合的框构件侧内周部、与框构件侧内周部相连并且比该框构件侧内周部厚的框构件侧外周部，所述第二隔板相对于所述电解质膜-电极结构体形成的所述第二流路的高度设定为比所述第一隔板相对于所述电解质膜-电极结构体形成的所述第一流路的高度高，并且所述电解质膜-电极结构体的厚度方向中心位置与所述框构件侧外周部的厚度方向中心位置位于相互偏移的位置。

另外优选为，所述第一隔板的对所述框构件侧外周部进行密封的第一密封部的高度与所述第二隔板的对所述框构件侧外周部进行密封的第二密封部的高度相同。

该情况下可以是，所述第一密封部以及所述第二密封部形成凸起密封构造。

或者也可以是，所述第一密封部以及所述第二密封部由具有弹性的橡胶材料构成的。