[发明专利]燃料电池用单元电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于固体高分子型的燃料电池(PEFC)等的燃料电池用单元电池。

背景技术

作为以往的燃料电池用单元电池，存在以燃料电池和燃料电池所使用的电极构造体的名称被记载在专利文献1中的燃料电池用单元电池。专利文献1所记载的燃料电池使用由较大粒径的导电性粒子构成的粗区域和由比较大粒径小的粒径的导电性粒子构成的密区域来形成MPL。该MPL的上表面与气体扩散层接触，下表面与催化剂层接触。

而且，上述燃料电池在密区域使用具有由开尔文式决定的空孔内的饱和水蒸气压力比开放空间的饱和水蒸气压力高那样的粒子径的粒子。由此，燃料电池使粗区域的饱和水蒸气压力比密区域的饱和水蒸气压力低，从而在密区域抑制在催化剂层产生的水蒸气的凝缩。

专利文献1：日本国特开2009-245871号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，在上述那样的以往燃料电池中，因为由开尔文式决定的密区域的空孔率是纳米级别(nano-order)，当液态水在粗区域凝缩时，存在气体扩散性将大幅下降、由此发电性能也下降这样的问题，所以将解决这样的问题作为课题。

本发明着眼于上述以往的课题而做成，其目的在于提供一种能够实现伴随着发电而产生的液态水的排出功能的提高和发电性能的提高这两者的兼顾的燃料电池用单元电池。

用于解决问题的方案

本发明的燃料电池用单元电池是如下构造：其具有：膜电极接合体，该膜电极接合体具有利用一对电极层夹持电解质膜的构造；一对分隔件，该一对分隔件与膜电极接合体之间形成有气体流路。该燃料电池用单元电池具有以下结构：膜电极接合体的电极层具有由多孔质体形成的电解质膜侧的第1气体扩散层和由排列有多个空孔的金属多孔体形成的第2气体扩散层，并且第1气体扩散层的局部贯穿第2气体扩散层的空孔而形成凸部，利用上述结构解决以往的课题。

发明的效果

在本发明的燃料电池用单元电池中，电极层的表面形成为由第1气体扩散层的凸部和第2气体扩散层构成的细微凹凸形状，利用该细微凹凸形状能够使电极层的表面性状(亲·疏水性)比仅具有第1气体扩散层时的表面性状强，从而使伴随着发电而产生的液态水容易排出，与此同时提高电极层的气体扩散性(氧输送性)而实现发电性能的提高。即、能够实现液态水的排出功能的提高和发电功能的提高这两者的兼顾。

另外，燃料电池用单元电池即使不对由金属多孔体形成的第2气体扩散层实施疏水处理，也能够获得电极层表面的疏水性，所以能够容易地确保第2气体扩散层的导电性，由此也能够对发电功能的提高有帮助。

附图说明

图1是用于说明使用了本发明的燃料电池用单元电池的燃料电池的立体图(A)和分解状态的立体图(B)。

图2是图1所示的燃料电池用单元电池的剖视图(A)和俯视图(B)。

图3是用于说明燃料电池用单元电池的第1实施方式的带有放大图的俯视图(A)、第2气体扩散层的剖视图(B)以及单元电池的主要部件的剖视图(C)。

图4是用于说明燃料电池用单元电池的第2实施方式的主要部件的剖视图(A)和主要部件的放大剖视图(B)。

图5是用于说明燃料电池用单元电池的第3和第4实施方式的主要部件的剖视图(A)和主要部件的放大剖视图(B)。

图6是用于说明燃料电池用单元电池的第5实施方式的主要部件的剖视图(A)和主要部件的放大剖视图(B)。

具体实施方式

(第1实施方式)

图1所示燃料电池FC具有层叠多个矩形板状的燃料电池用单元电池(以下称为“单元电池”。)C而成的层叠体S。该燃料电池FC在层叠体S的层叠方向的一端部(图1B中的右侧端部)隔着集电板54A和间隔件55设置有端板56A，同时，在另一端部隔着集电板54B设置有端板56B。另外，在燃料电池FC中，针对层叠体S，在成为单元电池C的长边侧的两个面(图1B中的上下面)设置有连结板57A、57B，同时，在成为短边侧的两个面设置有加强板58A、58B。