[发明专利]燃料电池单元

说明书

技术领域

本发明涉及作为燃料电池的发电元件使用的燃料电池单元，特别是涉及层叠多个而构成燃料电池堆栈的燃料电池单元。

背景技术

作为这种燃料电池单元，例如在专利文献1中已有记载。记载于专利文献1的燃料电池单元具备膜电极构造体（MEA：Membrane Electrode Assembly）和夹持膜电极构造体的两个隔板。膜电极构造体将电解质膜用燃料极和空气极夹持，在其两面分别具备第一及第二气体扩散层。

而且，上述的燃料电池单元中，使膜电极构造体的端部向气体扩散层的外侧延伸，并且，在气体扩散层的外侧由设于两隔板上的弹性垫圈夹持膜电极构造体的端部，由此，防止膜电极构造体的变形及额缘扩散层的错位。在该专利文献1的燃料电池单元中，以膜电极构造体为中心，各气体扩散层、各垫圈及隔板分别对称地层叠配置。

专利文献1:（日本）特开2010－108852号公报

但是，在如上所述的燃料电池单元中，由于需要对膜电极构造体的各气体扩散层分别供给反应用气体即阴极气体及阳极气体，因此，在各气体扩散层和垫圈之间，反应用气体的流通区域（扩散器部）是必不可少的。

另一方面，在这种燃料电池单元中，根据燃料电池的运转情况，在阴极侧和阳极侧有时会产生气体的压差，反应用气体的流通区域易于受到压差的影响。与之相对，如现有的燃料电池单元那样，存在如下问题点：在将膜电极构造体的端部由对称地层叠配置的垫圈夹持的部分，由于其压差而膜电极构造体的端部向厚度方向发生变形，此时，由于弯曲应力集中于被垫圈夹持部分的边缘，因此，难以提高膜电极构造体的耐久性（疲劳寿命）。

发明内容

本发明是鉴于所述的目前的状况而创立的，其目的在于，提供一种燃料电池单元，其具备周围具有框架的膜电极构造体和夹持框架及膜电极构造体的两个隔板，相对于阴极侧和阳极侧气体的压差，能够提高框架及膜电极构造体的耐久性。

本发明的燃料电池单元具有如下构造：具备周围具有框架的膜电极构造体和夹持框架及膜电极构造体的两个隔板，并在框架与各隔板之间形成有使反应用气体流通的扩散器部，而且，在各扩散器部的周缘部设有气封部件。

而且，燃料电池单元构成为，阴极侧的扩散器部中的气封部件的扩散器部侧的端部位置和阳极侧的扩散器部中的气封部件的扩散器部侧的端部位置相互向扩散器部的内外方向偏置。通过上述构成作为用于解决目前课题的方法。

根据本发明的燃料电池单元，在具备周围具有框架的膜电极构造体和夹持框架及膜电极构造体的两个隔板的燃料电池单元中，相对于阴极侧和阳极侧的气体的压差，能够提高框架及膜电极构造体的耐久性（疲劳寿命）。

附图说明

图1是说明本发明的燃料电池单元的一实施方式的分解状态的平面图；

图2是图1所示的燃料电池单元组装后的平面图；

图3是说明将图1所示的燃料电池单元层叠而构成的燃料电池堆栈的分解立体图（A）及组装后的立体图（B）；

图4是说明设于阳极侧扩散器部的周缘部的气封部件的平面图；

图5是图4所示的燃料电池单元的扩散器部的剖面图；

图6是表示燃料电池单元的其它实施方式的扩散器部的剖面图；

图7是表示燃料电池单元的再其它实施方式的扩散器部的剖面图；

图8是表示具备燃料电池堆栈的燃料电池系统之一例的说明图；

图9是表示图8所示的燃料电池系统中的阴极侧及阳极侧的气体压力变化的曲线图。

符号说明

C     燃料电池单元

D1    阴极侧的扩散器部

D2    阳极侧的扩散器部

FS    燃料电池堆栈

SL    气封

1     框架

2     膜电极构造体

3A    阴极侧隔板

3B    阳极侧隔板

11    阴极侧的气封部件

12    阳极侧的气封部件

具体实施方式

图1及图2是说明本发明的燃料电池单元的一实施方式的图。

图1所示的燃料电池单元C具备在周围具有框架1的膜电极构造体2和夹持框架1及膜电极构造体2的阴极侧及阳极侧的隔板3A、3B。框架1形成大致一定厚度的薄板状，除其边缘外的大部分比膜电极构造体2的厚度薄。而且，在框架1和两隔板3A、3B之间具有使反应用气体流通的各自的流通区域（后述的扩散器部）。此外，为了容易制造，优选框架1为树脂、隔板3A、3B为金属。