[发明专利]燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种供在电动车或类似装置使用的燃料电池，特别涉及一种能够改进发电性能的燃料电池。

技术背景

通常，燃料电池包括由如图13中所示的叠装的多个发电电池12形成的燃料电池堆11。如图14所示，电极组件15被放置在用于分别形成这些发电电池12的一对框架13，14的联接部。电极组件15包括固体电解质膜16，定位在阳极侧的电极催化剂层17，和定位在阴极侧的电极催化剂层18。固体电解质膜16的外周边缘通过以三明治方式夹在框13，14两者之间得以被固定。阳极侧气体扩散层19被层叠在电极催化剂17的表面上，并且阴极侧气体扩散层20被层叠在电极催化剂18的表面上。另外，阳极侧第一气体通道形成构件21被层叠在气体扩散层19的表面上，并且阴极侧第二气体通道形成构件22被层叠在气体扩散层20的表面上。板状分离器23被结合在第一气体通道形成构件21的表面上，并且板状分离器24被结合在第二气体通道形成构件22的表面上。

如图14和15所示，第一气体通道形成构件21包括与分离器23相接触的基板部分21a，一体地形成在基板部分21a的表面上的凸起21b。被气体扩散层19的表面所阻塞，形成为气体通道T的直槽21c形成在相邻的凸起21b之间。第二气体通道形成构件22具有与第一气体通道形成构件21相同的结构。换句话说，第二气体通道形成构件22包括与分离器24相接触的基板部分22a，以及一体地形成在基板部分22a的表面上的凸起22b。被气体扩散层20的表面所阻塞，形成为气体通道F的直槽22c从而形成在相邻的凸起22b之间。燃料气体或者氢气从形成在这些发电电池12上的燃料气体引入通道M1被供应给气体通道T，并且氧化气体从也形成在这些发电电池12上的氧化气体或氧气引入通道R1(参照图13所示)被供应给通道F。供应燃料气体和氧化气体的结果是燃料气体和氧化气体在电极组件15内产生电化学反应从而发电。没有在发电过程中使用的燃料废气和氧化废气分别从形成在这些发电电池12上的燃料废气排放通道M2和氧化废气排放通道R2(参照图13所示)被排放到到这些发电电池12外(参考专利文件1)。

现有技术文件

专利文件

专利文件1：日本专利特开2007-207725号

发明内容

本发明要解决的问题

然而，如图14和15所示的传统燃料电池中，直槽21c，22c被形成有相同的形状，从而这些气体通道形成构件21，22的这些直槽21c，22c的所有横截面积都相等。因此会产生下面的问题。这就是在本领域所知的，当电能通过这些发电电池12产生时，因为氢和氧的电化学反应，在阴极侧电极催化剂层18和气体扩散层10上生成水。因为燃料气体和氧化气体要在处于通过加湿器加湿后的状态被供应给这些发电电池12，以提高发电效率，加湿水被供应给通道T，F。生成在阴极侧的一些水渗进电极组件15，并用作为渗漏水进入阳极侧气体扩散层19和所体通道形成构件21的直槽21c。

当作为滞留水W的前述的生成水和加湿水开始依附和保持在阴极侧第二气体通道形成构件22的直槽22的壁面上时，流过直槽22c的氧化气体的流量会因为滞留水W而减少，并且产生的电能有限。换句话说，如图16所示，作为举例，如果有三个直槽22C；这就是说，如果这些通道F被滞留水W阻塞，氧化气体不再被供应给对应于位于这些直槽22c的最外部位置的两个凸起22b之间的宽区域A1的电极催化剂层18。这就降低了发电效率。换一种不同的方式来说，因为任何直槽22c可以被滞留水W阻塞，当生成水和加湿水的量开始增多，被滞留水W所阻塞的这些直槽22c的数量就会增加，这对发电效率的降低的影响是无止境的。

另外，在图13所示的这些叠式发电电池12中，例如，如果滞留水W保持在一个特定发电电池12的所有通道T，F，并且燃料气体和氧化气体的供应被抑止，并且这些发电电池12不能发电，则继续发电变得不可能。这是因为燃料电池堆11的对应的这些发电电池12是电气串联连接的。

本发明的目的是提供一种能抑制发电效率降低的燃料电池。

解决问题的手段