[发明专利]燃料电池及燃料电池用衬垫

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池及燃料电池用衬垫。

背景技术

作为应对与环境和资源相关的问题的一个措施，通过利用诸如氧和空 气等氧化气体与诸如氢和甲烷等还原气体(即，燃料气体)或诸如甲醇等 液态燃料等之间的电化学反应将化学能转换为电能而产生电力的燃料电池 引起了很多的关注。基于作为用于产生电力的源材料的气体和液态燃料是 丰富存在的以及由于燃料电池中采用的发电原理从燃料电池中仅产生和排 出水的事实，已经在燃料电池可以是环境清洁能源的期望下从多个方面对 燃料电池进行了探讨和研究。

单元燃料电池(即，单元电池)包括被诸如金属隔板等隔板夹在中间 的膜电极组件(MEA)。MEA包括在电解质膜的一个表面上的燃料电极 (即，阳极催化剂层)，和在电解质膜的另一表面上的空气电极(即，阴 极催化剂层)，从而燃料电极和空气电极配置在电解质膜的相对两侧。多 个单元电池堆叠从而形成燃料电池组。每个隔板都具有流体通道。更具体 地，燃料气体通道和氧化气体通道形成在面对MEA的隔板表面上。冷却剂 通道形成在与面对MEA的表面相对的隔板表面上。燃料气体通道、氧化气 体通道以及冷却剂通道形成在隔板的与MEA上产生电力的区域相对应的 区域(在下文中简称为“发电区域”)中。此外，燃料气体歧管、氧化气 体歧管以及冷却剂气体歧管形成在隔板的不产生电力的区域(在下文中简 称为“非发电区域”)中。燃料气体通过燃料气体歧管和燃料气体通道流 动，并且氧化气体通过氧化气体歧管和氧化气体通道流动。冷却剂通过冷 却剂歧管和冷却剂通道流动。这些流体通道通过在设有流体通道的区域周 围设置诸如粘合剂或衬垫等密封部件而从外部进行密封。在彼此邻接配置 的两个单元电池中，通过诸如粘合剂或衬垫等密封部件提供单元电池的隔 板之间的密封。例如，日本专利申请公报No.2004-165125(JP-A-2004- 165125)和No.2004-146282(JP-A-2004-146282)记载了在两个金属隔板 之间设置衬垫从而在两者之间进行密封。

如JP-A-2004-165125和JP-A-2004-146282中所记载的，当采用橡胶衬 垫作为燃料电池中使用的密封部件时，橡胶衬垫的粘附和牢固的固定可能 导致密封性能下降，而这是衬垫固有的特征。例如，当燃料电池在诸如低 于冰点的温度等低温下起动时，燃料电池组热膨胀，因而衬垫应表现为顺 从于燃料电池组的热膨胀。然而，如果衬垫粘着在隔板上，则衬垫的顺从 性下降。当在稳定状态下应当确保耐压性时，基于“衬垫上的线性密封压 力”和“粘附力”两者来确定“密封性能”。因此，粘附力越高，则密封 性能越好。另一方面，在动态中，例如，当燃料电池组热膨胀时，如果在 衬垫与隔板相接触处衬垫粘附在隔板，则衬垫的变形受到限制。由于变形 的限制，存在电池局部弯曲并且由于这样的局部弯曲多个电池的弱粘附部 分发生变形的可能性，从而在电池之间局部地产生开口。因此，可能发生 流体泄漏。

发明内容

本发明提供一种燃料电池，其包括具有极好的密封性能的密封结构， 还提供一种具有极好的密封性能的燃料电池用衬垫。

根据本发明第一方面的燃料电池包括作为密封部件的衬垫，该衬垫包 括唇口部分。该燃料电池包括：配置成与所述衬垫的所述唇口部分邻接的 燃料电池组成元件；以及配置在所述衬垫与所述燃料电池组成元件之间的 非粘合层。

此外，在根据燃料电池的第一方面的燃料电池中，所述燃料电池组成 元件可以是隔板。

此外，在根据本发明的第一方面的燃料电池中，所述隔板可以由金属 制成。

此外，在根据本发明的第一方面的燃料电池中，所述非粘合层可以是 防水层，所述防水层的防水性比相邻的所述燃料电池组成元件的防水性高。

此外，在根据本发明的第一方面的燃料电池中，所述非粘合层可以是 非粘合树脂层。

此外，在根据本发明的第一方面的燃料电池中，所述非粘合层可以至 少设置在相邻的所述燃料电池组成元件的一部分上，在所述部分处相邻的 所述燃料电池组成元件通过所述非粘合层与所述衬垫的所述唇口部分相接 触。

此外，在根据本发明的第一方面的燃料电池中，所述非粘合层可以至 少设置在所述衬垫的所述唇口部分的一部分上，在所述部分处所述唇口部 分通过所述非粘合层与所述燃料电池组成元件相接触。