[发明专利]隔板单元以及燃料电池堆

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池的隔板单元以及燃料电池堆。

背景技术

以往，由于燃料电池发电效率高、不排出有害物质，已经作为产业用、家庭用的发电装置，或作为人造卫星和宇宙飞船等的动力源而被实用化，但是，近年来正在推进作为乘用车、公共汽车、卡车、乘用轻型车、货用轻型车等的车辆用的动力源的开发。而且，上述燃料电池也可以是碱性水溶液型(AFC)、磷酸型(PAFC)、熔融碳酸盐型(MCFC)、固体氧化物型(SOFC)、直接甲醇型(DMFC)等的燃料电池，但是，由于以纯氢气为燃料气体的固体高分子型燃料电池(PEMFC)可以使其单位输出的系统体积、重量较小，所以正在被积极地利用。

这种情况下，使用将固体高分子电解质膜用两片气体扩散电极夹持并进行一体化接合的MEA(Membrane Electrode Assembly：膜电极接合体)。而且，若将该气体扩散电极的一方作为燃料极(阳极)，并向其表面提供作为燃料的氢气，则氢气被分解成氢离子(质子)和电子，且氢离子在固体高分子电解质膜中移动。另外，若将上述气体扩散电极的另一方作为氧气极(阴极)，并向其表面提供作为氧化剂的空气，则空气中的氧气与上述氢离子以及电子结合并生成水。通过这样的电化学反应产生电动势。

而且，固体高分子型燃料电池具有在MEA的外侧配设了形成氢气和空气那样的反应气体流路的隔板的叠层构造。上述隔板，在防止反应气体向在叠层方向相邻的MEA透过的同时，进行为了将在MEA中产生的电流向外部取出的集电。这样，通过将MEA和隔板进行多层叠层来构成燃料电池堆。而且，为了反应气体向MEA的提供、集电电阻的降低、固体高分子电解质膜的湿润状态的维持等，提案有将膨胀合金等具有网眼的金属板作为隔板的集电体而使用的技术(例如参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2005-285685号公报

但是，在上述以往的隔板中，使用将具有网眼的金属板弯曲成截面成为矩形波状的隔板。因此，不只针对叠层方向的热电阻变高、电极的冷却变得不充分，而且还存在在加强筋形成部充塞水并阻碍气体提供的可能性。进而，存在具有网眼的金属板其自身容易变形并产生表面压力分布的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制造容易、成本较低的隔板单元以及燃料电池堆，能够解决上述以往的隔板的问题点，并通过在与具有多个开口的平板状的多孔板的电极抵接面相反侧的面，将高度尺寸比开口的等效直径还小的线状体进行接合，可以向燃料电池的电极提供充分量的气体，可以使集电电阻降低、针对叠层方向具有充分的强度，并可以使电极充分地进行冷却。

为此，本发明的隔板单元，具有：板状的气体阻挡部件，为了将用燃料极和氧气极夹持电解质层而成的燃料电池进行叠层，被插入相邻的燃料电池之间，并将气体进行阻挡；集电体，被插入该气体阻挡部件和上述燃料极或氧气极之间，并具有使上述气体扩散的多个开口。上述集电体，包括：电极抵接部，由与上述燃料极或氧气极抵接并进行集电的平板状的多孔板形成；气体阻挡部件抵接部，由与上述气体阻挡部件抵接并形成气体流路，且保持上述电极抵接部的线状体形成。该气体阻挡部件抵接部的在上述叠层方向上的高度尺寸比上述电极抵接部的开口的等效直径小。

本发明其他的隔板单元，进而，上述电极抵接部的开口率是30～50％。

本发明的另外的其他的隔板单元，进而，上述电极抵接部的开口的形状是菱形，较短一方的对角尺寸是大于等于0.7mm小于1.3mm，较长一方的对角尺寸是大于等于0.8mm小于2.8mm。

本发明的燃料电池堆，将用燃料极和氧气极夹持电解质层而成的燃料电池隔着隔板单元进行叠层。上述的隔板单元，具有：板状的气体阻挡部件，被插入相邻的燃料电池之间，并将气体进行阻挡；集电体，被插入该气体阻挡部件和上述燃料极或氧气极之间，并具有使上述气体扩散的多个开口。上述集电体，包括：电极抵接部，由与上述燃料极或氧气极抵接并进行集电的平板状的多孔板形成；气体阻挡部件抵接部，由与上述气体阻挡部件抵接并形成气体流路，且保持上述电极抵接部的线状体形成。该气体阻挡部件抵接部的在上述叠层方向上的高度尺寸比上述电极抵接部的开口的等效直径小。