[发明专利]电化学元件、电化学模块、电化学装置和能源系统

说明书

本发明的目的在于提供能够提高发电效率的电化学元件。电化学元件中，板状支撑体具有第1气体流通的内部流路A1、气体流通允许部、以及至少膜状电极层、膜状电解质层与膜状对电极层以被覆气体流通允许部的全部或一部分的状态依次层叠而成的电化学反应部；内部流路A1具有使第1气体在规定的流通方向上流通的多个副流路A11和在第1气体的流通方向上设置在多个副流路A11的上游侧的分配部A12；板状支撑体在流通方向上的分配部A12与多个副流路A11之间具有供给结构体140，其将第1气体暂时存储于分配部A12，限制第1气体从分配部A12向多个副流路A11供给。

技术领域

本发明涉及电化学元件、电化学模块、电化学装置和能源系统。

背景技术

专利文献1中公开了燃料电池单元和由多孔材料构成的隔膜交替层叠而成的燃料电池堆。燃料电池单元构成为具有电解质膜、氧化剂极和燃料极。在电解质膜的一面形成有氧化剂极，在另一面形成有燃料极。在面向氧化剂极的隔膜上，沿着平面方向形成有氧化剂气体流路，氧化剂气体在该氧化剂气体流通路径中流通。相同地，在面向燃料极的隔膜上，沿着平面方向形成有燃料气体流路，燃料气体在该燃料气体流通路径中流通。如此形成的层叠体通过包含氢的燃料气体与包含氧的氧化剂气体的电化学反应而发电。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-188224号公报。

发明内容

发明要解决的课题

在专利文献1记载的燃料电池单元中，电解质膜、氧化剂极和燃料极依次层叠，氧化剂气体和燃料气体沿着其平面方向而流通。但是，专利文献1的燃料电池单元中没有考虑各副流路中的燃料气体的流动分布。例如，对于在各副流路中流通的燃料气体的流动，观察流通方向的某一位置时，在与该位置交叉的交叉方向上，在各副流路中流通的燃料气体的流速有时并不恒定。也就是说，在该位置的交叉方向上，在一个副流路中流通的燃料气体的流速比在另一个副流路中流通的燃料气体的流速快。因此，即使在燃料气体的流速慢的位置燃料气体被充分供给至电极层，在燃料气体的流速快的位置燃料气体有时也未充分供给至电极层。结果，燃料电池单元中的电化学反应未充分进行，发电效率降低。

因而，本发明鉴于上述课题而完成，其目的在于提供能够提高发电效率的技术。

用于解决课题的手段

［构成］

本发明涉及的电化学元件的特征构成在于下述方面，

具备导电性的板状支撑体，该导电性的板状支撑体在内侧具有作为还原性成分气体和氧化性成分气体中的一者的第1气体流通的内部流路；

前述板状支撑体具有：

能够横跨前述内部流路与前述板状支撑体的外侧而透过气体的气体流通允许部，和

至少膜状电极层、膜状电解质层与膜状对电极层以被覆前述气体流通允许部的全部或一部分的状态依次在规定的层叠方向上层叠而形成的电化学反应部；

前述内部流路具有：使前述第1气体在规定的流通方向上流通的多个副流路，和，在前述第1气体的前述流通方向上设置在前述多个副流路的上游侧的分配部；

前述板状支撑体在前述流通方向上的前述分配部与前述多个副流路之间具有供给结构体，其将前述第1气体暂时存储于前述分配部，限制前述第1气体从前述分配部向前述多个副流路供给。

根据上述特征构成，板状支撑体在内部具有第1气体流通的内部流路。内部流路沿着第1气体的流通方向从上游侧起具有分配部和多个副流路。板状支撑体在流通方向上的分配部与多个副流路之间具有供给结构体。供给结构体将第1气体在分配部中暂时存储，同时将第1气体从分配部分配至多个副流路。通过设置有这种供给结构体，可以将第1气体从分配部大致均匀地供给至各副流路。所以，可以提高电化学元件的反应效率。