[发明专利]燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池，特别涉及在发电体层与分隔件之间具备气体流路层的燃料电池。

背景技术

燃料电池例如固体高分子型燃料电池，通过分别向夹着电解质膜配置的一对电极（正极和负极）供给反应气体（燃料气体及氧化气体）来引起电化学反应，将物质所具有的化学能直接转换为电能。

以往，已知有一种技术，在燃料电池中，通过在包含电解质膜和一对电极的发电体层与分隔件之间设置使用膨胀金属（金属板条）而形成的气体流路层，提高反应气体的扩散性，并提高燃料电池的发电效率。

发明内容

发明所要解决的问题

但是，在上述现有技术中，没有充分考虑伴随发电而生成的生成水对燃料电池的性能产生的影响，燃料电池的性能存在提高的余地。

再有，这样的问题不限于具备使用膨胀金属所形成的气体流路层的固体高分子型燃料电池，在发电体层与分隔件之间具备具有反应气体流路的气体流路层的燃料电池中通常是共有的问题。

本发明为解决上述问题而研制的，其目的是提高在发电体层与分隔件之间具备气体流路层的燃料电池的性能。

用于解决问题的技术方案

为了解决上述问题的至少一部分，本发明可作为以下的方式或应用例来实现。

（应用例1）一种燃料电池，其中，具备：

发电体层，其包括电解质膜、配置于所述电解质膜的一侧的正极和配置于所述电解质膜的另一侧的负极；

一对分隔件，其配置成在其间夹着所述发电体层；和

气体流路层，其配置于所述发电体层与所述一对分隔件的至少一方之间，

所述气体流路层具有以下结构：向所述分隔件侧凸的第一凸部与向所述发电体层侧凸的第二凸部沿第一方向交替地排列成的波形截面的多个波形元件，沿与所述层叠方向和所述第一方向大体正交的第二方向排列，使得一个所述波形元件中的所述第一凸部的顶面的至少一部分与相邻的所述波形元件中的所述第二凸部的底面的至少一部分形成一体的面，且在所述波形元件间形成多个贯通孔，

构成所述气体流路层的多个所述波形元件，包括配置成与相邻的所述波形元件相比所述第一凸部及所述第二凸部的位置向所述第一方向的正侧偏离的所述波形元件，和配置成与相邻的所述波形元件相比所述第一凸部及所述第二凸部的位置向所述第一方向的负侧偏离的所述波形元件，

沿所述第二凸部的位置在所述气体流路层的所述分隔件侧形成的第一反应气体流路的体积，比沿所述第一凸部的位置在所述气体流路层的所述发电体层侧形成且通过所述贯通孔与所述第一反应气体流路连通的第二反应气体流路的体积小。

在该燃料电池中，沿第二凸部的位置在气体流路层的分隔件侧形成的第一反应气体流路的体积比沿第一凸部的位置在气体流路层的发电体层侧形成的第二反应气体流路的体积小，因此从发电体层流入气体流路层的第二气体流路的生成水经贯通孔被引入第一反应气体流路内，通过第一反应气体流路而高效地排出。因此，在该燃料电池中，可促进生成水从发电体层排出，且可抑制生成水所导致的浓度过电压的增加而提高输出。此外，在该燃料电池中，在气体流路层中促进水与反应气体的分离，因此可抑制因生成水的存在所导致的气体流路层的压力损失的增加，因此可抑制单元间的反应气体的分配不均而抑制单元间的单元电压不均。此外，在该燃料电池中，构成气体流路层的多个波形元件包括配置成与相邻的波形元件相比第一凸部以及第二凸部的位置向第一方向的正侧偏离的波形元件和配置成向第一方向的负侧偏离的波形元件这两者，因此第一以及第二反应气体流路成为向左右蜿蜒的形状，所以可提高反应气体的扩散性而提高发电效率。因此，在该燃料电池中，可提高在发电体层与分隔件之间具备气体流路层的燃料电池的性能。

（应用例2）应用例1所述的燃料电池，其中，在所述多个波形元件中，所述第二凸部的沿所述第一方向的宽度比所述第一凸部的沿所述第一方向的宽度小。

在该燃料电池中，可使沿第二凸部的位置在气体流路层的分隔件侧形成的第一反应气体流路的体积比沿第一凸部的位置在气体流路层的发电体层侧形成的第二反应气体流路的体积小。

（应用例3）应用例1或应用例2所述的燃料电池，其中，在所述多个波形元件中，在所述第二凸部的与所述发电体层的表面接触的部分形成有与所述发电体层的表面平行的平坦部。