[发明专利]燃料电池以及具有该燃料电池的燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池以及具备该燃料电池的燃料电池系统，特别是燃料电池的结构。

背景技术

燃料电池通过使将城市燃气等原料气体重整而得到的含氢燃料气体与空气等含氧的氧化剂气体进行电化学反应，同时产生电与热。该燃料电池的单电池(电池)具有：由电解质层和一对气体扩散电极构成的电解质层-电极层叠体、垫片(gasket)、导电性隔板。在隔板的与气体扩散电极接触的主面上，设置有用于使燃料气体或氧化剂气体(这些被称为“反应气体”)流动的槽状的气体流路。而且，在周边部配置有垫片的电解质层-电极层叠体被一对隔板夹持，由此构成单电池。一般而言，所谓层叠型的燃料电池是指，层叠并连结上述单电池，将相邻的电解质层-电极层叠体相互串联地电连接而成的产品。

此外，在层叠型的燃料电池中设置有用于将向燃料电池供给的反应气体提供给各单电池的气体流路的歧管。该歧管是通过在层叠方向上连接以在隔板的厚度方向上贯通的方式设置的歧管孔而形成的。

此外，由于燃料电池在运转中发热，为了将电池维持为良好的温度状态，需要以冷却水等进行冷却，通常在每1～3个单电池上，在隔板的与设置有气体流路的面相反的主面上，设置使冷却水流动的槽状的冷却水流路。另外，在燃料电池中，设置有用于向冷却流路供给冷却水的歧管。将如此的形成于燃料电池内部的歧管称作“内部歧管”，基于集成化与低成本化的观点，在内部歧管型的燃料电池中，重要的是在隔板上将各结构要素(气体流路、歧管等)高效地配置于同一面内。

然而，若高效地配置各构成要素，则由于隔板内的空间比率变大、强度降低，容易引起隔板的破损特别是各歧管的周边部的破损。此外，在隔板破损的情况下，将成为燃料电池不能运转的状态，因此需要迅速地检测出电池堆内的隔板的破损，并进行维护。

作为解决这样的问题的燃料电池，已知有如下的固体电解质燃料电池，即，将标志气体与反应气体一起供给给燃料电池(电池堆)，通过测定从燃料电池排出的反应气体中的标志气体的浓度来检测电池堆的损伤(参照例如专利文献1)。

专利文献1：日本特开2001-325980号公报

发明内容

然而，在专利文献1所公开的固体电解质燃料电池中，为了测定排出的标志气体的浓度，到检测为止需要花费时间，在燃料电池不运转时则不能进行检测。此外，在电池堆的破损微小的情况下难以检测到，因此还存在改善的余地。

本发明正是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种即使是电池堆的微小破损也能够及时且可靠地检测、并且在燃料电池不运转的情况下也能利用简单的构成经常检测其破损的燃料电池以及燃料电池系统。

为了解决上述现有的问题，本发明的燃料电池具备单电池以及层叠该单电池而成的电池堆，其中，单电池具有：电解质层-电极层叠体，其具有电解质层和夹持该电解质层的比其周边部靠近内部的部分的一对气体扩散电极；环状的周边部件，配置于所述电解质层的周边部；一对导电性的板状隔板，夹持所述电解质层-电极层叠体以及所述周边部件，且在与所述气体扩散电极接触的主面上设置有反应气体流动的槽状的气体流路；破损检测配线。所述破损检测配线形成在构成所述单电池的所述电解质层-电极层叠体以外的部件上，通过层叠所述单电池，破损检测配线被连接，从而形成开电路(open circuit)。

由此，若电池堆的外周部发生破损，则伴随于此，在破损检测配线中流动的电流的电阻值发生变化，通过检测该电阻值的变化，无需设置多余的附带设备就可以检测电池堆的破损。

在本发明的燃料电池中，所述破损检测配线可以被形成为，在所述隔板的面方向上延伸。

在本发明的燃料电池中，所述破损检测配线可以被形成为，以非短路方式围绕所述隔板的外周部。

由此，可以迅速地检测微小的破损。

在本发明的燃料电池中，所述破损检测配线可以被形成为，曲折状地横跨所述隔板的整个面。

在本发明的燃料电池中，所述破损检测配线可以形成于所述隔板的与所述电解质层-电极层叠体接触的主面的周边部。

在本发明的燃料电池中，所述破损检测配线可以被形成为，与所述隔板的主面成为同一面。

在本发明的燃料电池中，所述破损检测配线可以形成在所述隔板的侧面上。

在本发明的燃料电池中，也可以将所述破损检测配线形成于所述隔板的内部。

在本发明的燃料电池中，所述周边部件也可以具有环状的框部件和密封部件，其中，框部件以夹持所述电解质层的周边部的方式包围所述电解质层，所述破损检测配线被形成为在所述框部件上延伸。