[发明专利]隔离器和燃料电池

说明书

发明领域

本发明涉及一种隔离器和具有该隔离器的燃料电池。

背景技术

通过氢和氧之间的电化学反应发电的燃料电池作为能源正引起关注。燃料电池具有堆叠结构，其中每个在具有质子导电性的电解质膜两侧具有阳极(氢电极)和阴极(氧电极)的膜电极组合件和隔离器交替堆叠(具有这种堆叠结构的燃料电池在下文也称为“燃料电池堆”)。

JP-A 2004-6104描述了一种隔离器，该隔离器具有面对阳极的燃料气体板(在下文称为“阳极面对板”)、面对阴极的氧化剂气体板(在下文称为“阴极面对板”)和置于这些板之间的中间板。在该隔离器中，每个气体板均具有通孔和气体流通孔，并且中间板具有用于将燃料气体或氧化剂气体从气体流通孔传输到每个气体板的通孔的传输通道。

将载荷以堆叠结构的堆叠方向施加到燃料电池堆，以防止堆叠结构中任意点处的接触电阻增加而使电池性能劣化以及防止气体泄漏。

然而，在JP-A-2004-6104所述的隔离器中，传输通道沿厚度方向穿过中间板，因此，承载相对于隔离器的表面垂直施加的载荷(即沿堆叠结构的堆叠方向施加的载荷)的刚性在形成气体传输通道的中间板的一部分处相对较低。

发明内容

本发明增强承受垂直施加于用于具有阳极面对板、阴极面对板和中间板的燃料电池堆中的隔离器(例如隔板)的表面的载荷的刚性。

本发明的第一方面提供用于具有堆叠结构的燃料电池的隔离器，在所述堆叠结构中，多个膜电极组合件与插入其间的隔离器相堆叠。每个膜电极组合件均具有电解质膜和设置在电解质膜两侧上的电极。隔离器包括：面对膜电极组合件的相应电极的两个电极面对板和插入所述两个电极面对板之间的中间板。该两个电极面对板和中间板各自分别具有允许供给到膜电极组合件的反应气体或允许从膜电极组合件排放的废气沿堆叠结构的堆叠方向流动的第一通孔。当沿堆叠方向观察时，两个电极面对板和中间板的第一通孔相互重叠。两个电极面对板之一和中间板各自分别具有允许相对于膜电极组合件垂直地至少供给反应气体或排放废气的第二通孔。当沿堆叠方向观察时，两个电极面对板之一和中间板的第二通孔相互重叠。中间板具有连通中间板中的第一通孔和第二通孔的连通通道。连通通道在中间板厚度方向上的尺寸小于中间板的厚度。

在本发明的第一方面中，中间板具有第二通孔和连通通道，而不是上述JP-A-2004-6104中所述的隔离器的中间板中的气体传输通道。连通通道在中间板厚度方向上的尺寸小于中间板的厚度，并且连通通道不在厚度方向上穿过中间板。因此，与气体传输通道在厚度方向上穿过中间板的情形相比，可以增加承受垂直施加到隔离器的表面的载荷的刚性。

连通通道可以是沿与堆叠结构的堆叠方向垂直的方向穿过中间板内部的通孔。

以该方式，连通通道的直径可以最大化而不使得连通通道在厚度方向上穿过中间板。

在上述隔离器中，可以使用接合剂将两个电极面对板和中间板接合在一起。

在中间板具有在厚度方向上穿过中间板的气体传输通道的上述JP-A-2004-6104的隔离器中，如果利用接合剂如钎焊材料或粘合剂将阳极面对板、阴极面对板和中间板接合在一起，则接合剂被挤压到气体传输通道中。这减小了气体传输通道的横截面积并且不能获得期望的气体流量。然而，在本发明的第一方面中，气体传输通道不在厚度方向上穿过中间板；因此，接合剂不被挤压到气体传输通道中。结果，连通通道的横截面积不减小，并且可以得到期望的气体流量。

在上述隔离器中，中间板可由树脂制成，接合剂可以是粘合剂。

在本发明的第一方面中，中间板由树脂制成。因此，与中间板由金属制成的情形相比，可以减轻隔离器的重量。使用树脂构件的另一优点在于树脂构件比金属构件更易于加工。

作为替代方案，两个电极面对板和中间板都可以由金属制成，接合剂可以是钎焊材料。

以该方式，与中间板由树脂制成而接合剂为接合剂的情形相比，可以提高燃料电池的强度。

除了作为上述隔离器的结构，本发明可以实施为具有所述隔离器的燃料电池堆。

附图说明

参照附图，从以下优选实施方案的描述中本发明的前述和其它目的、特征和优点会变得明显，附图中类似的附图标记表示类似的元件/要素，其中：

图1是显示根据本发明一个实施方案的燃料电池堆100的一般结构的立体图；

图2A、2B、2C和2D是隔离器41的构件的平面图；

图3是隔离器41的平面图；

图4A和4B是MEGA密封垫46的说明性视图；

图5A和5B是燃料电池模块40的横截面结构的说明性视图；