[发明专利]燃料电池堆

说明书

技术领域

本发明涉及一种具备发电单元且将多个所述发电单元相互层叠而成的燃料电池堆，该发电单元中层叠有在电解质的两侧设有一对电极的电解质-电极结构体和隔板。

背景技术

例如，固体高分子型燃料电池具备通过一对隔板夹持电解质膜-电极结构体(MEA)而成的发电单元，该电解质膜-电极结构体(MEA)在由高分子离子交换膜构成的电解质膜的两侧分别配设有阳极侧电极及阴极侧电极。此种燃料电池通常通过层叠规定的数目的发电单元而作为燃料电池堆使用。

在上述的燃料电池中，在一方的隔板的面内设有与阳极侧电极对置且用于使燃料气体流动的燃料气体流路，并且在另一方的隔板的面内设有与阴极侧电极对置且用于使氧化剂气体流动的氧化剂气体流路。而且，在彼此相邻的隔板之间沿所述隔板的面方向设有用于使冷却介质流动的冷却介质流路。

此外，在此种燃料电池中，大多构成所谓内部分流器(manifold)型燃料电池，该种燃料电池中，在内部具备沿发电单元的层叠方向贯通而用于使燃料气体流动的燃料气体入口连通孔及燃料气体出口连通孔、用于使氧化剂气体流动的氧化剂气体入口连通孔及氧化剂气体出口连通孔、用于使冷却介质流动的冷却介质入口连通孔及冷却介质出口连通孔。

作为内部分流器型燃料电池，例如，已知有日本特表2008-536258号公报所公开的流场极板(日语：流れ場板)。如图19所示，在阳极流场极板1a的面内形成有氢流场2a。在该阳极流场极板1a的长度方向(箭头X方向)一端部形成有阳极空气入口分流器开口部3a、阳极冷却剂入口分流器开口部4a及阳极氢入口分流器开口部5a。在阳极流场极板1a的长度方向另一端部形成有阳极空气出口分流器开口部3b、阳极冷却剂出口分流器开口部4b及阳极氢出口分流器开口部5b。

另外，如图20所示，日本特开平9-161819号公报所公开的燃料电池具备与氧化剂极相接配置的隔板1b。在隔板1b的氧化剂极侧的主面上形成有多个氧化剂气体流通槽2b，氧化剂气体入口6a、6a与所述氧化剂气体流通槽2b的上游侧连通。另一方面，氧化剂气体出口6b、6b与氧化剂气体通流槽2b的下游侧连通。

在隔板b1的上部，在一对氧化剂气体入口6a、6a之间形成有一个冷却水入口7a，并且在一对氧化剂气体出口6b、6b之间形成有一个冷却水出口7b。在隔板1b的上部两侧设有一对燃料气体入口连通孔8a、8a，并且在所述隔板1b的下部两侧设有一对燃料气体出口连通孔8b、8b。

然而，在日本特表2008-536258号公报的阳极流场极板1a中，在长度方向两端部沿箭头Y方向分别形成有三个入口及三个出口。因此，阳极流场极板1a的箭头Y方向(宽度方向)的尺寸相当长，从而存在不容易实现宽度尺寸缩短的问题。

另外，在日本特开平9-161819号公报中，在隔板1b的上部隔着冷却水入口7a而设有一对氧化剂气体入口6a、6a及一对燃料气体入口连通孔8a、8a。另一方面，在隔板b1的下部隔着冷却水出口7b而分别设有一对氧化剂气体出口6b、6b和燃料气体出口连通孔8b、8b。

因此，隔板1b的宽度方向(箭头H方向)的尺寸相应长，从而存在装入了所述隔板1b的单体电池整体大型化的问题。

发明内容

本发明用于解决此种问题，其目的在于提供一种能够以简单的结构尽可能地缩短宽度尺寸，并确保所期望的冷却性能的燃料电池堆。

本发明涉及一种燃料电池堆，其具备发电单元，该发电单元层叠有在电解质的两侧设有一对电极的电解质-电极结构体和平面为矩形形状的金属隔板，且在所述金属隔板的电极对置面上设有沿所述电极供给作为燃料气体或氧化剂气体的反应气体的波形气体流路，所述燃料电池堆中，所述发电单元相互层叠且在该发电单元之间形成作为所述波形气体流路的背面形状的冷却介质流路。

在金属隔板的相互对置的一方的两边设有沿层叠方向贯通且用于使反应气体流动的反应气体入口连通孔及反应气体出口连通孔，在所述金属隔板的相互对置的另一方的两边设有一对冷却介质入口连通孔及一对冷却介质出口连通孔，所述一对冷却介质入口连通孔及一对冷却介质出口连通孔沿所述层叠方向贯通，至少接近所述反应气体入口连通孔或所述反应气体出口连通孔，且分别向各边分开而用于使冷却介质流动。