[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（单电池），尤其是涉及层叠多个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，例如有在专利文献1中所记载的技术。专利文献1所记载的燃料电池单元具备：由燃料极和空气极夹持电解质膜的膜电极构造体（MEA：Membrane Electrode Assembly)、保持膜电极构造体的周围的树脂框架、夹持膜电极构造体及树脂框架的两个隔板。

上述燃料电池单元在树脂框架和两隔板之间分别具有反应用气体的歧管部及整流部，在树脂框架的两面一体成形有与各隔板接触的突起，通过该突起维持整流部的流路高度。而且，上述燃料电池单元层叠多个，并且，在其层叠方向施加一定的负荷的状态而构成燃料电池堆栈。

专利文献1：（日本）特开2003－077499号公报

但是，这种燃料电池单元在各构成零件中有尺寸公差及制造上的偏差，在膜电极构造体的厚度的时效位移等方面也稍有差异。因此，在现有的燃料电池单元、即具有使树脂框架的突起和隔板接触而限制树脂框架的构造的燃料电池单元中，在将其层叠多个而构成燃料电池堆栈时，在相对于膜电极构造体的接触面压及气体流量等性能方面也产生偏差，难以使全部的单元的性能适当化。

另外，在上述的燃料电池单元中，根据燃料电池的运转状况在阴极侧和阳极侧产生气体压差，由于该压差而使弯曲应力集中在树脂框架和膜电极构造体的接合部，接合部的耐久性可能降低。

发明内容

本发明是鉴于所述现有的状况而创立的，其目的在于提供一种具备在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，其能够兼得构成燃料电池堆栈时的各单元的性能的适当化和框架与膜电极构造体的接合部的耐久性的提高这两者。

本发明的燃料电池单元具备在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，在框架和各隔板之间分别具有使反应用气体流通的扩散部。

而且，燃料电池单元作为解决现有的课题的方法具有如下的构成，即，构成为，在阴极侧及阳极侧的任一侧的扩散部，在框架及隔板的相对面的至少一个面设有与相对侧相接的突部，并且，将相对侧和突部的前端粘接，在另一侧的扩散部，将框架和隔板分开配置。

另外，本发明的燃料电池单元的特征在于，在框架和各隔板的缘部彼此之间设有气封，在另一侧的扩散部，在框架及隔板的相对面的至少一个面设有与相对侧相接的突部，并且，在另一侧的扩散部，在框架和隔板之间介装有与双方相接的弹性体，弹性体和气封用同一材料形成。

根据本发明的燃料电池单元，通过设于框架和隔板之间设置的间隙或弹性体能够吸收厚度方向的位移，同时，通过设于框架及隔板的任一个的突部或弹性体保持框架，因此，能够兼得构成燃料电池堆栈时的各单元的性能的适当化和框架与膜电极构造体的接合部的耐久性的提高这两者。

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是如图1所示燃料电池单元组装后的平面图；

图3是说明层叠图1所示的燃料电池单元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是基于图2中的A－A线的主要部分的剖面图；

图5是表示燃料电池单元其它的实施方式的主要部分的剖面图；

图6是表示燃料电池单元的再其它的实施方式的主要部分的剖面图（A）及说明突出部的形成的主要部分的剖面图（B）；

图7是表示燃料电池单元的再其它的实施方式的主要部分的剖面图（A）、表示在隔板上设置弹性体的例的主要部分的剖面图（B）、及在框架上设置弹性体的例的主要部分的剖面图（C）；

图8是表示燃料电池单元的再其它的实施方式的主要部分的剖面图；

图9是表示燃料电池单元的再其它的实施方式的主要部分的剖面图；

图10是表示燃料电池单元的再其它的实施方式的主要部分的剖面图；

图11是表示燃料电池单元的再其它的实施方式的主要部分的剖面图；

图12是表示燃料电池单元的再其它的实施方式的主要部分的剖面图。

符号说明：

C      燃料电池单元

D      扩散部

FS     燃料电池堆栈

SL     气封

1      框架

2      膜电极构造体

3      隔板