[发明专利]燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池，尤其是涉及燃料气体流动方向与氧化气体流动方向相对的燃料电池。

背景技术

燃料电池、例如固体高分子型燃料电池是通过向隔着电解质膜配置的一对电极(阳极及阴极)分别供给反应气体(燃料气体及氧化气体)而引起电化学反应，由此将物质具有的化学能量直接转换成电能。

燃料电池在干燥时电解质膜的离子传导性下降，由此，发电性能下降。为了抑制燃料电池的发电性能下降，有时利用加湿器对反应气体进行加湿后向燃料电池供给。

另外，作为即便不使用加湿器也能够抑制干燥引起的发电性能下降的燃料电池，已知有燃料气体流动方向与氧化气体流动方向相对的燃料电池(所谓逆流型燃料电池)(例如参照专利文献1)。在燃料气体流动方向与氧化气体流动方向相对的燃料电池中，从层叠方向观察时，阴极侧的沿着氧化气体流动方向的下游的区域和阳极侧的沿着燃料气体流动方向的上游的区域相对，因此由于阴极侧的电化学反应而生成的水(水蒸气)从阴极侧的沿着氧化气体流动方向的下游区域向阳极侧的沿着燃料气体流动方向的上游区域移动，进而水蒸气因燃料气体流动而在阳极侧移动，由此，抑制燃料电池整体的干燥，进而抑制发电性能的下降。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-98181号公报

专利文献2：日本特开2009-4230号公报

专利文献3：日本特开2005-251699号公报

专利文献4：国际公开第2006/43394号

发明内容

然而，在上述现有的燃料电池中，移动到阳极侧的沿着燃料气体流动方向的上游区域的水蒸气立即返回阴极侧或向燃料电池的系统外排出，尤其是在阳极侧的沿着燃料气体流动方向的下游区域(阴极侧的沿着氧化气体流动方向的上游区域)，可能无法充分抑制干燥，从而无法充分地抑制发电性能的下降。

本发明为了解决上述的课题而作出，其目的在于在燃料气体流动方向与氧化气体流动方向相对的燃料电池中充分地抑制干燥引起的发电性能的下降。

为了解决上述课题的至少一部分，本发明能够作为以下的方式或适用例来实现。

[适用例1]一种燃料电池，具备：

发电体层，包括电解质膜和配置在所述电解质膜的两侧的阳极及阴极；

燃料气体流路层，配置在所述发电体层的所述阳极侧，使燃料气体沿着与层叠所述燃料电池的各层的层叠方向大致正交的燃料气体流动方向流动并向所述阳极供给燃料气体；及

氧化气体流路层，配置在所述发电体层的所述阴极侧，使氧化气体沿着与所述燃料气体流动方向相对的氧化气体流动方向流动并向所述阴极供给氧化气体，

与在所述燃料电池中进行发电的区域即发电区域的包括沿着所述燃料气体流动方向的最上游位置的上游区域及所述发电区域的包括沿着所述燃料气体流动方向的最下游位置的下游区域相比，作为所述发电区域的剩余的区域的中游区域的所述阳极侧与所述阴极侧之间的水蒸气移动阻力较大。

在该燃料电池中，燃料气体流路层中的燃料气体流动方向与氧化气体流路层中的氧化气体流动方向处于相对的关系，另外，发电区域的中游区域的阳极侧与阴极侧之间的水蒸气移动阻力大于发电区域的沿着燃料气体流动方向的上游区域及下游区域。因此，在该燃料电池中，比较多的水蒸气在上游区域中从阴极侧向阳极侧移动，并且抑制中游区域中的从阳极侧向阴极侧的水蒸气的移动，比较多的水蒸气到达阳极侧的下游区域且向阴极侧移动。因此，在该燃料电池中，在包含下游区域的发电区域的整体上能够充分地抑制干燥，从而能够充分地抑制干燥引起的发电性能的下降。

[适用例2]在适用例1所记载的燃料电池中，

还具备配置在所述阳极与所述燃料气体流路层之间的阳极侧扩散层，

所述燃料气体流路层构成为，所述上游区域及所述下游区域的气体流动阻力大于所述中游区域的气体流动阻力。

在该燃料电池中，由于上游区域及下游区域中的燃料气体流路层的气体流动阻力大于中游区域的气体流动阻力，因此在中游区域中，燃料气体在燃料气体流路层内沿着燃料气体流动方向流动，相对于此，在上游区域及下游区域中，至少一部分的燃料气体在阳极侧扩散层中沿着燃料气体流动方向流动。因此，在该燃料电池中，能够使中游区域的阳极侧与阴极侧之间的水蒸气移动阻力大于上游区域及下游区域的水蒸气移动阻力。

[适用例3]在适用例2所记载的燃料电池中，

在所述上游区域及所述下游区域的所述燃料气体流路层形成阻塞气体流路的阻塞部。