[发明专利]燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池，该燃料电池层叠了在电解质膜的两侧设置有一对电极的电解质膜-电极结构体和波纹板形状的金属隔板，形成沿着电极面在重力方向或者水平方向供给反应气体的反应气体流路，同时形成使冷却介质在与上述反应气体流路的反应气体流动方向交叉的方向上流动的冷却介质流路。

背景技术

例如，固体高分子型燃料电池具备：由隔板夹持在由高分子离子交换膜形成的电解质膜的两侧分别配设有阳极侧电极和阴极侧电极的电解质膜·电极结构体的发电电池。这种的燃料电池通常通过层叠规定数量的发电电池而作为燃料电池组使用。

在上述的燃料电池中，在隔板的面内设置有用于使燃料气体流过阳极侧电极的燃料气体流路(以下也称为反应气体流路)、和用于使氧化剂气体流过阴极侧电极的氧化剂气体流路(以下也称为反应气体流路)。进而，在每个发电电池或多个发电电池上，沿着隔板的面方向设置有用于使冷却介质流过的冷却介质流路。

就燃料电池而言，在隔板的层叠方向贯通的反应气体连通孔和冷却介质连通孔有时构成设置在上述燃料电池的内部的所谓内部歧管(manifold)。此时，通常为了将反应气体分散并均匀供给于上述反应气体流路，在反应气体连通孔和反应气体流路之间设置有缓冲部。

例如，在特表2002-530836号公报中，如图8所示，在金属板单元1的长度方向一端缘部贯通形成有氧化剂气体入口歧管2a、制冷剂入口歧管3a和燃料气体入口歧管4a。在金属板单元1的长度方向另一端缘部贯通形成有氧化剂气体出口歧管2b、制冷剂出口歧管3b和燃料气体出口歧管4b。

在该金属板单元1的冷却面侧形成直线状的波形流路5，同时在上述波形流路5的两端分别设置有由波纹(dimple)或轨道形成的入口缓冲部6a和出口缓冲部6b。入口缓冲部6a和出口缓冲部6b，与未图示的有燃料气体和氧化剂气体流过的各流路的两端设置的入口缓冲部和出口缓冲部对应设置。这是因为冷却介质的流动方向被设定成与燃料气体和氧化剂气体的流动方向一样。

在上述的现有技术中，在金属板单元1的冷却面侧设置有入口缓冲部6a和出口缓冲部6b，从制冷剂入口歧管3a供给的冷却介质从上述入口缓冲部6a经由波形流路5和上述出口缓冲部6b被排出到制冷剂出口歧管3b。

但是，在作为需要冷却的发电部以外的非发电部的入口缓冲部6a和出口缓冲部6b中也会流入冷却介质。为此，必须使发电部的冷却所必需的冷却介质流量以上的冷却介质流过。由此，冷却介质用泵的电力损耗增大，系统效率降低。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种尤其在冷却介质的流动方向和反应气体的流动方向交叉的结构中，可以确实可靠地阻止上述冷却介质被导入到反应气体用缓冲部的背面形状部(以下称为背面缓冲部)而有效且经济地进行发电的燃料电池。

本发明的燃料电池，其将在电解质膜的两侧设置有一对电极的电解质膜-电极结构体和波纹板形状的金属隔板层叠，形成沿着电极面供给反应气体的反应气体流路，同时形成使冷却介质在与上述反应气体流路的反应气体流动方向交叉的方向上流动的冷却介质流路。

金属隔板具有：使反应气体在层叠方向上流过的反应气体供给连通孔及反应气体排出连通孔、连通上述反应气体供给连通孔和反应气体流路的入口缓冲部、连通上述反应气体排出连通孔和上述反应气体流路的出口缓冲部、使冷却介质在层叠方向上流过的冷却介质供给连通孔及冷却介质排出连通孔。此外，至少一方的金属隔板，通过在反应气体流路和入口缓冲部之间向冷却介质流路侧突出成形，由此设置有限制冷却介质向构成上述入口缓冲部的背面侧的背面缓冲部流通的凸部，通过在反应气体流路和出口缓冲部之间向冷却介质流路侧突出成形，由此设置限制冷却介质向构成出口缓冲部的背面侧的背面缓冲部流通的凸部，所述凸部在冷却介质流路中冷却介质流动方向的两侧，从冷却介质供给连通孔连续延伸到冷却介质排出连通孔。

通过本发明，在冷却介质连通孔和背面缓冲部之间，借助凸部限制冷却介质的流通，所以上述冷却介质可以沿着冷却介质流路确实可靠且良好地流动。由此，可以良好地削减冷却介质流量，削减冷却介质用泵的电力损耗，容易地提高系统效率。

而且，冷却介质流路侧的凸部构成反应气体流路侧的凹部。因此，可以良好地实现反应气体流路中反应气体的均匀分配，所以可以有效提高发电性能。进而，冷却介质相对于发电部的流量分配变得均匀，所以可以阻止局部过热点的发生，抑制电解质膜的温度劣化。

根据与附加的附图协同的下述的优选实施方式例子的说明，可以进一步清楚上述的目的、特征以及优点。