[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，其层叠有在电解质膜的两侧设有一对电极的电解质膜-电极结构体和隔板，并在所述隔板上形成有沿着电极面供给反应气体的反应气体流路。

背景技术

例如，固体高分子型燃料电池具备通过隔板夹持电解质膜-电极结构体(MEA)而成的发电电池(单位电池)，该电解质膜-电极结构体(MEA)在由高分子离子交换膜构成的固体高分子电解质膜的两侧分别配设有阳极侧电极及阴极侧电极。在此种燃料电池中，在作为车载用而使用时，通常作为层叠有几十～几百个单位电池的燃料电池堆使用。

在燃料电池中，由于向层叠的各发电电池的阳极侧电极及阴极侧电极分别供给作为反应气体的燃料气体及氧化剂气体，因此大多使用所谓内部分流器(manifold)，该内部分流器具备沿着发电电池的层叠方向贯通而设置的反应气体入口连通孔及反应气体出口连通孔，所述反应气体入口连通孔及所述反应气体出口连通孔与沿着电极面供给反应气体的反应气体流路的入口侧及出口侧分别连通。

这种情况下，反应气体入口连通孔及反应气体出口连通孔的开口面积比较小。因此，为了使反应气体的流动顺畅地进行，而在反应气体入口连通孔及反应气体出口连通孔的附近需要使所述反应气体分散的缓冲部。例如，在日本特开平6-140056号公报(以下，称为现有技术)所公开的固体电解质燃料电池中，如图16所示，具备隔板1。

在隔板1的四个角部形成有彼此位于对角线上而用于使一方的反应气体流动的供排气孔2a、2a和用于使另一方的反应气体流动的供排气孔2b、2b。在隔板1的面1a上，通过交替地设置槽和突起而形成反应气体流路3a，并且在所述隔板1的面1b上同样地形成有反应气体流路3b。

在面1a上，供排气孔2a、2a和反应气体流路3a通过气体分配路(缓冲部)4a、4a连通，并且在所述气体分配路4a设有多个集电体5。在隔板1的面1b上形成有将供排气孔2b、2b和反应气体流路3b连通的气体分配路4b、4b，并且在所述气体分配路4b设有多个集电体5。

然而，在上述的现有技术中，与反应气体流路3a的宽度尺寸(箭头X方向)相比，供排气孔2a、2a的开口直径相当小。因此，无法经由气体分配路4a、4a而沿着反应气体流路3a的宽度方向(箭头X方向)均匀地供给反应气体。

由此，在反应气体流路3a的发电区域产生反应气体流量减少的部位。因此，在低负载时，会引起不稳定的发电，而在高负载时，会产生因反应气体不足引起的过大的浓度过电压，从而无法得到所希望的发电性能。

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从反应气体连通孔经由缓冲部向反应气体流路整体均匀且可靠地供给反应气体，且能够以简单的结构来保持良好的发电性能的燃料电池。

本发明涉及一种燃料电池，其层叠有在电解质膜的两侧设有一对电极的电解质膜-电极结构体和隔板，并且在所述隔板上形成有沿着电极面供给反应气体的反应气体流路。

该燃料电池将反应气体入口连通孔及反应气体出口连通孔与反应气体流路分别连通的入口缓冲部及出口缓冲部，其中，该反应气体入口连通孔及反应气体出口连通孔使反应气体沿着层叠方向流动。入口缓冲部具有接近反应气体入口连通孔的第一入口缓冲区域及接近第一反应气体流路的第二入口缓冲区域，出口缓冲部具有接近反应气体出口连通孔的第一出口缓冲区域及接近所述第一反应气体流路的第二出口缓冲区域。

并且，第一入口缓冲区域比第二入口缓冲区域在层叠方向上形成得深，且第一出口缓冲区域比第二出口缓冲区域在所述层叠方向上形成得深，并且，所述第一入口缓冲区域和所述第一出口缓冲区域设定成彼此不同的表面积。

根据本发明，接近反应气体入口连通孔的第一入口缓冲区域比接近反应气体流路的第二入口缓冲区域在层叠方向上形成得深。另一方面，接近反应气体出口连通孔的第一出口缓冲区域比接近反应气体流路的第二出口缓冲区域在层叠方向上形成得深。

因此，从反应气体入口连通孔向第一入口缓冲区域供给的反应气体在从所述第一入口缓冲区域到第二入口缓冲区域均匀地分配后，向反应气体流路供给。而且，反应气体在从反应气体流路通过第二出口缓冲区域而向第一出口缓冲区域均匀地分配后，向反应气体出口连通孔排出。

反应气体入口连通孔及反应气体出口连通孔的开口宽度尺寸通过分别接近所述反应气体入口连通孔及所述反应气体出口连通孔的槽深的第一入口缓冲区域及第一出口缓冲区域而实际上变宽。因此，能够从反应气体入口连通孔经由入口缓冲部对反应气体流路整体均匀且可靠地供给反应气体。