[发明专利]燃料电池堆

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括多个堆叠的单元电池的燃料电池堆。

背景技术

为了改善聚合物电解质燃料电池的性能，重要的是使各单元电池的表面上的电流密度分布平均并且减小单元电池之间的电压差。

在由日本专利局于1997年公布的JP9-50817A中，使燃料气体侧的隔板的肋宽度在燃料气体的下游侧较窄，以使各单元电池的表面上的电流密度分布平均。

此外，考虑到在使用氧的氧化剂气体侧气体扩散比使用氢的燃料气体侧差，在由日本专利局于1996年公布的JP8-203546A中，使氧化剂气体侧的隔板的肋宽度比燃料气体侧的肋宽度窄。

发明内容

然而，在上述现有技术中，尽管由在燃料气体侧流入隔板中的燃料气体的上游和下游侧的氢气浓度差引起的电流密度的不规则被平均，但在电池表面上由伴随温度差出现的质量流量分配引起的电流密度的不规则未被平均。在电池表面的高温区中，供给气体体积增大导致质量流量减小，因此，作为不足的气体扩散或气体浓度差的结果，电流密度下降。

而且，在包括多个堆叠的单元电池的燃料电池堆中，由于在单元电池的堆叠方向上温度的不规则，质量流量差异出现在单元电池之中，导致单元电池之中的电压差。

因此，本发明的目的在于抑制燃料电池堆的内部中由高温区中的反应气体的质量流量下降引起的电流密度的减小，从而防止燃料电池性能的劣化。

为了实现上述目的，本发明提供一种包括多个堆叠的单元电池的燃料电池堆，其中，每个单元电池包括：膜电极组件，在该膜电极组件中气体扩散电极布置在聚合物电解质膜的每一侧；以及隔板，其包括接触膜电极组件以实现电流收集功能的多个肋和形成在肋之间用于向气体扩散电极供给气体的多个气体通路，该燃料电池堆包括在其内部的第一区和第二区，该第一区具有比该第二区高的温度，并且气体通路、肋、以及气体扩散电极中的至少一个构造成使通过邻近第一区的气体扩散电极的气体扩散改善至超过通过邻近第二区的气体扩散电极的气体扩散，当从所述燃料电池堆的堆叠方向看时，所述第一区是所述单元电池的表面的中央区域，所述第二区是在相同的单元电池的所述表面上的所述第一区在气体通路的宽度方向上的两侧的区域。

为了实现上述目的，本发明还提供一种包括多个堆叠的单元电池的燃料电池堆，其中，每个单元电池包括：膜电极组件，在该膜电极组件中，气体扩散电极布置在聚合物电解质膜的每一侧；以及隔板，其包括接触所述膜电极组件以实现电流收集功能的多个肋和形成在所述肋之间用于向所述气体扩散电极供给气体的多个气体通路，所述燃料电池堆在其堆叠方向上包括第一区和第二区，所述第一区包括在所述多个堆叠的单元电池的中央布置的单元电池，所述第二区包括在布置于所述中央的所述单元电池的外侧布置的单元电池，所述第一区具有比所述第二区高的温度，并且所述气体通路的宽度、所述肋的宽度、以及所述气体扩散电极中的至少一个构造成使通过邻近所述第一区的所述气体扩散电极的气体扩散改善至超过通过邻近所述第二区的所述气体扩散电极的气体扩散。

为了实现上述目的，本发明还提供一种包括多个堆叠的单元电池的燃料电池堆，其中，每个单元电池包括：膜电极组件，在该膜电极组件中，气体扩散电极布置在聚合物电解质膜的每一侧；以及隔板，其包括接触所述膜电极组件以实现电流收集功能的多个肋和形成在所述肋之间用于向所述气体扩散电极供给气体的多个气体通路，所述燃料电池堆包括在其内部的第一区和第二区，所述第一区具有比所述第二区高的温度，所述燃料电池堆还包括多个冷却剂通路，冷却剂通过该冷却剂通路流到所述气体通路的后侧，其中，所述第一区是靠近所述冷却剂通路的出口的区域，所述第二区是在相同单元电池的所述第一区外侧的区域，并且所述气体扩散电极构造成使通过邻近所述第一区的所述气体扩散电极的气体扩散改善至超过通过邻近所述第二区的所述气体扩散电极的气体扩散。

本发明的细节以及其它特征和优点在说明书的其余部分中阐明，并示出在附图中。

附图说明

图1A是本发明的燃料电池堆中的单元电池的示意图。

图1B是在单元电池中使用的氧化剂气体隔板的平面图。

图2类似于图1B，但示出本发明的第二实施例。

图3是在第二实施例中使用的氧化剂气体隔板的后视图。

图4是在第三实施例中使用的氧化剂气体扩散电极的平面图。

图5类似于图1B，但示出本发明的第三实施例。

图6类似于图1B，但示出本发明的第四实施例。

图7是第五实施例中的燃料电池堆的侧视图。

图8类似于图1B，但示出本发明的第六实施例。