[发明专利]燃料电池堆

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括膜电极接合体的燃料电池堆，其通过利用彼此隔离流动的两种发电用气体的反应来发电。

背景技术

在这种燃料电池堆的现有技术中，存在具有名称为“燃料电池系统”的专利文献1所披露的构造的技术。

专利文献1披露的燃料电池系统包括：燃料电池，其分别具有电解质、接合于电解质一侧的第一催化剂层、接合于电解质另一侧的第二催化剂层、接合于第一催化剂层的与电解质所在侧相反的一侧的第一电极、接合于第二催化剂层的与电解质所在侧相反的一侧的第二电极以及接合于第一电极的隔离体；第一反应气体供给单元，其被构造成向第一电极供给第一反应气体；第二反应气体供给单元，其被构造成向第二电极供给第二反应气体；和控制单元，其被构造成控制燃料电池系统的运行。第一电极具有两层通道结构，该两层通道结构包括电解质侧气体供给通道和隔离体侧气体供给通道，电解质侧气体供给通道布置于燃料电池的层叠方向上的电解质侧，隔离体侧气体供给通道布置于层叠方向上的隔离体侧。

在上述现有技术的燃料电池系统中，示出了如下构造：冷却剂通道部形成于层叠的燃料电池之间且冷却剂通道部包括用于向第一电极施加压缩弹性负载的弹性体(预加载板)。

上述预加载板用于分散由于诸如MEA、氢电极、氧电极和冷却剂通道部等燃料电池的构造部分中的形状误差导致局部产生的负载，从而该负载能够均匀地施加于该构成部分。

引用列表

专利列表

专利文献1：特开2005-158670号公报

发明内容

为了提高冷却效率，优选足量的冷却剂(冷却流体)流过每个燃料电池的用于发电区域(活性区域)的部分。然而，冷却剂的一部分通常流出发电区域且因此难以进行充分冷却。

上述预加载板具有如下问题：该预加载板不能阻止冷却剂流出活性区域且不能提高发电效率。

本发明的目的在于提供一种燃料电池堆，其吸收电池单元在层叠方向上的位移且能够通过防止冷却流体流出活性区域而提高发电效率。

根据一些实施方式的燃料电池堆包括：多个电池单元，其彼此层叠且每个所述电池单元均包括膜电极接合体和在所述膜电极接合体的两侧限定气体通道的两个隔离体；冷却流体通道，其用于使冷却流体流动且所述冷却流体通道设置在所述多个电池单元的相邻的每两个所述电池单元的所述隔离体之间；和位移吸收体，其设置于所述冷却流体通道中。所述位移吸收体包括：多个弹性突起，其设置成阵列且被构造成弹性地吸收所述电池单元的层叠方向上的位移，和多个防止流动漫延突起，其设置成阵列且被构造成防止所述冷却流体流出活性区域。

在上述构造中，位移吸收体弹性地吸收电池单元的层叠方向上的位移且形成于位移吸收体的防止流动漫延突起防止冷却流体流出到面对膜电极接合体的活性区域以外的部分，由此提高冷却效率。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的燃料电池堆的外观的立体图。

图2是以分解状态示出的本发明的第一实施方式的燃料电池堆的立体图。

图3是形成本发明的第一实施方式的燃料电池堆的一部分的、一个示例的电池单元的平面图。

图4是示出图3的圆I中的部分的细节的局部放大图。

图5是沿着图4所示的II-II线的部分的截面图。

图6是沿着图4所示的III-III线的部分的截面图。

图7是沿着图4所示的IV-IV线的部分的截面图。

图8是沿着图4所示的V-V线的部分的截面图。

图9是形成本发明的第一实施方式的燃料电池堆的一部分的第一示例的位移吸收体的局部立体图。

图10是形成本发明的第一实施方式的燃料电池堆的部分的第二示例的位移吸收体的局部立体图。

图11是沿着图10所示的VI-VI线的部分的放大截面图。

图12是示出第三示例的位移吸收体的部分的立体图，该位移吸收体形成本发明的第一实施方式的燃料电池堆的一部分。

图13是与沿着图4所示的II-II线的部分对应的部分的截面图。

图14A是示意性示出第三示例的隔离体侧配合部形成于位移吸收体的形成位置的示例的平面图。

图14B是示意性示出图14A的隔离体侧配合部的形成位置的另一个示例的平面图。

图15A是本发明的第二实施方式的燃料电池堆的局部截面图。

图15B是用于说明彼此相邻的隔离体和冷却流体通道的立体图。

图15C是示出冷却流体的取决于存在和不存在防止流动漫延突起的流量比的图。