[发明专利]燃料电池及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池以及制造所述燃料电池的方法，具体地，本发明涉及一种经受发电能力降低的可能性较小的燃料电池以及一种制造这种燃料电池的方法。

背景技术

近年来，能够利用氢气和氧气之间的电化学反应来产生电力的燃料电池获得了广泛的关注。燃料电池的示例之一具有层叠结构，其主要包括膜电极组件(在适当的时候将其称之为“MEA”)、扩散层和隔板，其中，所述扩散层布置于所述MEA的相反的主表面上，所述隔板布置于所述扩散层的与面对所述MEA的主表面相反的主表面上。所述MEA可构造为使得阴电极层布置于所述电解质层的相反表面之一上，而阳电极层布置于所述电解质层的另一表面上。所述扩散层由例如多孔材料制成。

工作中，包含氧气的空气和包含氢气的燃料气体通过隔板供应至燃料电池的扩散层。供应至燃料电池的所述空气和燃料气体也可称为“反应气体”。然后，供应至燃料电池的扩散层的所述反应气体在流过扩散层的内部的同时供应至MEA，以便反应气体在MEA中用于发电。部分未用于发电的反应气体通过扩散层和隔板排放至燃料电池之外。

为防止反应气体从燃料电池之内泄漏至燃料电池之外，围绕所述MEA和扩散层的周边可设置密封件，例如日本专利JP-A-2002-231274中所披露的那样。

在如上所述的燃料电池中，为防止由于所述密封件和所述扩散层之间沿燃料电池的层叠方向的干扰导致的不完全的密封和表面压力的变化，所述密封件和扩散层布置为在它们之间形成一定间距。结果，在所述密封件和扩散层之间形成一定空间。根据该布置，供应至燃料电池的部分反应气体可能通过所述空间，且可能在未用于发电的情况下就被排放至燃料电池之外。如果部分反应气体在未用于发电的情况下就被排出，则会降低燃料电池的发电效率。

发明内容

本发明提供一种抑制燃料电池的发电效率降低的技术。

本发明的第一方面涉及一种燃料电池，所述燃料电池包括：(a)发电体，所述发电体包括电解质层、布置于所述电解质层的相反的主表面上的电极层和布置于所述电极层的相反的主表面上的第二扩散层；(b)第一扩散层，所述第一扩散层布置于所述发电体的相反的主表面上，并且具有用于让发电的气体从中流过的内部通道，从而将所述气体供应至所述发电体；(c)多个隔板，所述多个隔板布置于所述第一扩散层的与面对所述发电体的所述第一扩散层的主表面相反的主表面上，以便将所述气体供应至所述第一扩散层，所述发电体、所述第一扩散层以及所述隔板层叠在一起以形成所述燃料电池；(d)第一密封件，所述第一密封件围绕所述发电体的周边形成并且具有位于所述隔板之间的抑制所述气体泄漏至所述燃料电池外的有效密封部；以及(e)第二密封件，所述第二密封件与所述第一扩散层一体形成以沿着所述第一扩散层的端面延伸，所述第二密封件紧密接触其上层叠有所述第一扩散层的所述发电体的层叠面以及层叠于所述第一扩散层上的所述隔板中的相应一个隔板的层叠面。其中，形成所述第二密封件的材料以及在层叠所述发电体、第一扩散层以及隔板之前所述第二密封件的形状确定为使得在层叠期间当所述第二密封件夹设在所述发电体和相应的隔板之间时所述第二密封件发生变形。在进行层叠之前沿所述燃料电池的层叠方向测量的所述第二密封件的厚度大于其上形成有所述第二密封件的所述第一扩散层的厚度。

根据如上所述构造的燃料电池，防止了气体泄漏至在所述扩散层和所述第一密封件之间形成的空间内，从而能够抑制由于气体泄漏导致的燃料电池发电效率的降低。

利用该布置，所述第二密封件能够形成为紧密接触所述发电体的所述层叠面和所述隔板的所述层叠面。

利用该布置，在对燃料电池进行层叠的时候，当所述第二密封件夹设在所述发电体和相应的隔板之间时，所述第二密封件能够变形。

在根据本发明以上方面的燃料电池中，在进行层叠之前所述第二密封件可成形为使得所述第二密封件不从与所述第一扩散层的相反的主表面中的至少一个主表面齐平的平面伸出。

利用该布置，与所述第二密封件一体形成的所述扩散层能够在其相反的层叠面之一处容易地连接至另一构件--例如隔板--的层叠面，从而保证制造燃料电池的效率提高。

在根据本发明以上方面的燃料电池中，所述第二密封件可形成为覆盖所述扩散层的端面的整个区域。

利用该布置，能够更可靠地抑制或者防止气体泄漏至在所述扩散层和所述第一密封件之间形成的空间内，从而能够抑制燃料电池的发电效率的降低。

在根据本发明以上方面的燃料电池中，所述第二密封件可紧密接触所述第一密封件的一部分。