[发明专利]高分子电解质型燃料电池及具备其的燃料电池系统

说明书

技术领域

本发明涉及高分子电解质型燃料电池和具备该燃料电池的燃料电池系统，特别涉及高分子电解质型燃料电池的隔板的结构。

背景技术

高分子电解质型燃料电池（以下称“PEFC”）是通过使含有氢的燃料气体与空气等的含有氧的氧化剂气体进行电化学反应而同时产生电和热的燃料电池。PEFC的单电池（cell）具有由高分子电解质膜和一对气体扩散电极（阳极和阴极）构成的MEA（Membrane-Electrode-Assembly，膜-电极组件）、密封垫（gasket）、以及导电性的板状隔板。

另外，在隔板的主面上，设置有形成用于供给和排出燃料气体或者氧化剂气体（将这些称为“反应气体”）的歧管（manifold）的歧管孔（反应气体供给用歧管孔和反应气体排出用歧管孔），在与气体扩散电极相接触的主面上，流通反应气体的以槽状形成为蜿蜒（serpentine）状的反应气体流路被设置成与这些歧管孔相连通。

已知有一种燃料电池用隔板和燃料电池单电池，即，在上述蜿蜒状的反应气体流路中，在流路的折回部设置有混合发电气体的凹部，并配置有从该凹部的底面竖立设置的岛状的多个突起（例如参照专利文献1）。

在专利文献1所公开的燃料电池用隔板和燃料电池单电池中，通过在流路槽的延长段上配置突起，能够适当地实现发电气体的混合。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-48486号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

然而，本发明人发现：即使是上述专利文献1所公开的燃料电池用隔板和燃料电池单电池，从改善利用在低加湿下所供给的反应气体进行发电时的电池性能这样的观点看，还有改善的余地。

即，在反应气体是低加湿的情况下，由于在发电所产生的生成水容易滞留的隔板的与气体扩散层相接触的部分（肋部）进行反应，因此，在上述专利文献1所公开的燃料电池单电池中，凹部的突起与其他区域（例如，肋部）相比较，与气体扩散层的接触面积变小。因此，凹部的突起与其他区域相比较，发电变得集中。再者，从燃料电池单电池的层叠方向看，在设置在一个隔板上的凹部与设置在另一个隔板上的凹部相重叠的部分，发电集中尤其严重，发热量增加，高分子电解质膜可能发生劣化。

本发明是鉴于这样的技术问题而作出的，其目的在于，提供一种高分子电解质型燃料电池和具备该燃料电池的燃料电池系统，该燃料电池与现有的燃料电池相比，能够减少隔板与电极之间的电接触电阻，并能够抑制高分子电解质膜的劣化。

解决技术问题的手段

为了解决上述问题，本发明所涉及的高分子电解质型燃料电池具备：电解质层-电极组件，其具有电解质层与夹着该电解质层的一对电极；导电性的第1隔板，其是板状的，且配置成与所述电解质层-电极组件的所述一对电极中的一个电极相接触，并且在该第1隔板的与所述电极相接触的一个主面上设置有流通第1反应气体的第1反应气体流通区域，该第1反应气体流通区域形成为弯曲状并具有槽状的多个第1直线部和1个以上的第1折回部；以及导电性的第2隔板，其是板状的，且配置成与所述电解质层-电极组件的所述一对电极中的另一个电极相接触，在该第2隔板的与所述电极相接触的一个主面上设置有流通第2反应气体的第2反应气体流通区域，该第2反应气体流通区域形成为弯曲状且具有槽状的多个第2直线部和1个以上的第2折回部；在所述第1隔板上，在1个以上的所述第1折回部中的至少1个第1折回部中，设置有第1凹部和从该第1凹部的底面竖立设置的多个第1突起部；在所述第2隔板上，在1个以上的所述第2折回部中的至少1个第2折回部中，设置有第2凹部和从该第2凹部的底面竖立设置的多个第2突起部；从所述第1隔板的厚度方向看，重叠面积是总面积的5%以下，所述重叠面积是设置在所述第1隔板上的所述第1凹部与设置在所述第2隔板上的所述第2凹部相互重叠的面积的合计，所述总面积是设置在所述第1隔板上的全部的所述第1凹部的面积与设置在所述第2隔板上的全部的所述第2凹部的面积的合计面积。

由此，与现有的燃料电池相比，能够减少设置有凹部和突起部的折回部上的隔板与电极之间的电接触电阻。