[发明专利]固体高分子型燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及通过电化学反应进行发电的固体高分子型燃料电池。

背景技术

已知具有以燃料电极和氧化剂电极夹持固体高分子电解质膜的结构的膜-电极接合体(Membrane and Electrode Assembly，以下记为MEA)的固体高分子型燃料电池。该固体高分子型燃料电池将氢气或醇等作为燃料提供给燃料电极、将空气或氧气(氧化剂气体)提供给氧化剂电极而引起电化学反应，是取出电力的装置。

固体高分子型燃料电池中，如果将氢气或醇等燃料送入燃料电极，则燃料会由于固定在燃料电极上的催化剂粒子的作用而被分解，分离为质子(H⁺)和电子(e^-)。质子透过固体高分子电解质膜而在氧化剂电极上与空气中的氧气反应，生成水。此时，电子通过外载荷而从燃料电极向氧化剂电极移动，由此取出电力。另一方面，在氧化剂电极上生成的水由于伴随电池反应产生的反应热而蒸发变为水蒸气，从氧化剂流路排出。

但是，在固体高分子型燃料电池中，为了使单电池所得到的电压低，一般将多个电池串联连接作为燃料电池堆使用。在向燃料电池堆中的多个电池分别提供氧化剂气体时，有时设置成氧化剂流路横跨在多个电池之上。这种情况下，在氧化剂流路上游侧的电池中，由于电解质膜的干燥而容易引起电池功率的下降。因此，输送加湿过的氧化剂气体，将氧化剂流路内的相对湿度调整至接近100％。此时，在氧化剂流路的下游侧的电池中，相对湿度达到100％，有产生冷凝水(结露水)的情况。该冷凝水即使在氧化剂流路内也容易在温度低的氧化剂流路的壁表面上产生。冷凝水有时随时间长大为液滴，最后落下而附着或接触氧化剂电极表面。如果液滴在氧化剂电极表面附着、接触，则会阻碍对氧化剂电极的氧化剂气体的供给。因此，期望用于抑制由于液滴的附着、接触导致的氧化剂气体供给的阻碍的技术。

与上述内容相关，日本特开2003-331900号公报公开了：为了不阻止发电生成的水分向大气中扩散地防止由固体高分子型燃料电池的漏水，在氧气透过孔及阴极集流体之间具备吸水层。

而且，日本特开2004-22254号公报公开了：为了提高发电电力的取出效率，层压多个单元电池而构成燃料电池，该单元电池包括：由催化剂层和被疏水化的气体扩散层构成的气体扩散电极所构成的燃料电极及氧化剂电极；由被该成对电极所夹持的固体高分子电解质膜所构成的发电部；和将燃料及氧化剂隔离的隔膜，其中，气体扩散电极由催化剂层和含有除去催化剂层并进行疏水处理后的疏水材料的气体扩散层构成。这里，公开了该催化剂层在气体扩散层接触固体高分子电解质膜的表面上、在疏水处理前形成，且不含有疏水剂。

而且，日本特开2004-140001号公报中公开了：在含有固体电解质膜、夹持该固体电解质膜的燃料电极及氧化剂电极和向该燃料电极提供液体燃料的液体燃料供给部的燃料电池中，该氧化剂电极含有基材和设置在该基材与该固体电解质膜之间的催化剂层，在该基材中，从该催化剂层一侧向电池外部依次设有具有疏水性的第1层和具有亲水性的第2层。

而且，日本特开2005-38780号公报中公开了：在具有按照隔膜、气体扩散层和催化剂层的顺序层压得到的电极的固体高分子型燃料电池中，在气体扩散层或催化剂层的层压面上，形成因使发电反应生成的水滞留而成的滞留槽，在滞留槽的隔膜侧存在的层由在与滞留层相对处形成的亲水性部位和在不与滞留层相对处形成的疏水性部位构成，隔膜为多孔质。

而且，日本特开平6-5289号公报公开了一种高分子电解质型燃料电池，其特征在于，具有至少一部分由泡沫金属构成的电极。

为了不阻碍向氧化剂电极供给空气，有时要对氧化剂电极本身进行研究。但是，如果使氧化剂电极本身的性质产生变化，则有时由于绝缘性覆膜的形成而接触电阻增大，有时由于形状的变化等给各种性质带来影响。因此，期望获得不改变氧化剂电极本身的性质即可防止向氧化剂电极供给空气的阻碍的技术。

发明内容

本发明的目的在于，提供能够抑制由于液滴的附着、接触导致的氧化剂气体供给的阻碍的固体高分子型燃料电池。

本发明的目的在于，提供不改变氧化剂电极本身的性质而能够抑制由于液滴的附着、接触导致的氧化剂气体供给阻碍的固体高分子型燃料电池。