[发明专利]具有高耐淹没性的燃料电池组

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池组。

背景技术

燃料电池，例如固体聚合物电解质型燃料电池，由夹持于隔板之间的MEA(膜电极组件)形成。至少一个单元燃料电池形成模块，多个模块的堆叠(堆叠方向为任意方向)形成了燃料电池组。在用燃料电池组发电时，在电池堆叠方向上水分的分布变得不均匀，并且由于在水分过多的电池组部位处的淹没(flooding)而导致电压降低。作为对策，日本专利特开JP-A-2004-179061号公报说明了在堆叠方向上与气体供给端相反的电池组端部是容易被淹没(水分过多)的部位，并提出在与气体供给端相反的电池组端部或电池组的两端设置“不易发生淹没的电池”、“即使被淹没也能保持高发电效率的电池”或“具有耐淹没性的电池”等中的一种电池，该电池具有不同于其他电池的性能。

然而，在上述已知结构中，存在以下问题。

实际上，并不知道电池组的什么部分易于发生淹没现象。在JP-A-2004-179061中，指出在电池堆叠方向上与气体供给端相反的电池组端部是易于发生淹没现象(水分过多)的部位。然而，与气体供给端相反的电池组端部可能不是水分易于累积的部位。所以，在这种情况下，即使将具有良好排水性能的电池设置于与气体供给端相反的电池组端部，也不能抑制淹没现象的发生。

电池组中水分易于累积的部位(或电池组端部)的识别必须通过实验来确定，这很麻烦。

如果在电池组的两端都设置具有良好排水性能的电池，使得不考虑水分易于累积的电池组端部的位置便能抑制淹没现象的发生，则由于具有良好排水性能的电池价格昂贵而存在成本问题。

发明内容

本发明提供了一种燃料电池组，其中，在易于发生淹没现象的部位位于电池组的一端的情况下，抑制淹没的电池仅设置于电池组易于发生淹没现象的部位，例如，仅设置于电池组的一端，而不是电池组的两端。

本发明的第一方面涉及一种燃料电池组，其中，第一电池设置于燃料电池组的总负极端和所述总负极端附近；并且第二电池贯穿所述电池组的其余部分设置，所述第一电池具有比所述第二电池更高的耐淹没性。

具有高耐淹没性的结构的例子为，所述第一电池内的气体流路的横截面面积大于所述第二电池内的气体流路的横截面面积。

具有高耐淹没性的结构的另一个例子为，所述第一燃料电池内的形成有气体流路的隔板表面的排水性能高于所述第二电池的隔板表面的排水性能。

具有高耐淹没性的结构的再一个例子为，所述第一电池内隔板之间的粘合剂层的厚度大于所述第二电池内隔板之间的粘合剂层的厚度。

本发明的发明人已证实，在电池组的电池堆叠方向上的一端部的约10个电池内见到电池堆叠方向上燃料电池内的水分累积(在该端部的约5个电池内尤为明显)，而在电池堆叠方向上的另一端部及其附近的电池是干的。

发明人还发现，水分易于累积的电池组端部(及其附近)与电池组的气体供给方向不相关，但是与电池组的总正极和总负极相关，水分累积于电池组的总负极侧，而电池组的总正极侧是干的。

基于前述证实和发现，根据本发明的燃料电池组使得能够识别出易于发生淹没的部位为电池组的总负极侧。由于仅在识别出的部位的电池被赋予具有高耐淹没性的结构(以下称为“高耐淹没性结构”)，使得与令可 能发生淹没的全部电池均为高耐淹没性结构的情况相比，能够减少具有高耐淹没性结构的电池的数量，从而提供了成本优势。例如，与令电池组的两端及其附近的电池均为具有高耐淹没性结构的电池(以下称为“高耐淹没性电池”)相比，本发明中能够仅令总负极侧及其附近的电池为高耐淹没性电池，从而，例如，高耐淹没性电池的数量减半，提供了成本优势。

如果第一电池的气体流路的横截面面积大于第二电池的气体流路的横截面面积，则压力损失减小，从而与横截面面积相同的情况相比，流过更大量的气体，并且能够通过来自电池内的气体流路的该更大量的气体喷出水分，因而不太可能发生淹没。

如果在第一电池内形成有气体流路的隔板表面的排水性能优于在第二电池内形成有气体流路的隔板表面的排水性能，则由于在水分能够累积之前水分从气体流路排出，所以能够防止淹没。排水性能受到气体流路表面是亲水性还是疏水性的影响。在高亲水性的情况下，不太可能形成水滴，因而不太可能发生由于水滴而导致的气体流路堵塞。从而，排水性能提高。在具有良好的疏水性的情况下，尽管容易形成水滴，但是水分不易于附着在气体流路的表面上，从而排水性能提高。例如，能够根据气体流路的横截面面积和气体流路的从入口至出口的距离，来调整亲水性的程度和疏水性的程度。