[发明专利]燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种燃料电池，其沿水平方向层叠有在电解质膜的两侧设有一对电极的电解质膜-电极结构体和隔板，并且反应面为铅垂姿态且在水平方向上具有长条的横长形状，该燃料电池设有使作为反应气体的氧化剂气体或燃料气体沿着所述反应面的长度方向流通的反应气体流路。

背景技术

例如，固体高分子型燃料电池通过一对隔板夹持电解质膜-电极结构体(MEA)，该电解质膜-电极结构体(MEA)在由高分子离子交换膜构成的电解质膜的两侧分别设有阳极电极及阴极电极。燃料电池通常层叠多个而构成燃料电池堆，并且除了定置用之外，还作为车载用装入燃料电池车辆，从而作为车载用燃料电池系统使用。

在上述的燃料电池中，在隔板的面内设有用于使燃料气体流向阳极电极的燃料气体流路(以下，也称为反应气体流路)和用于使氧化剂气体流向阴极电极的氧化剂气体流路(以下，也称为反应气体流路)。而且，按照各发电单元或按照多个发电单元，沿着隔板的面方向设置用于使冷却介质流动的冷却介质流路。

在此种燃料电池中，为了确保良好的离子传导性，而需要对电解质膜进行保湿。因此，采用对作为反应气体的氧化剂气体(例如，空气)或燃料气体(例如，氢气)进行加湿而向燃料电池供给的方式。

此时，存在加湿用的水分未被电解质膜吸收而发生液状化，滞留于反应气体流路的情况。另一方面，在燃料电池中，由于发电反应而在阴极电极产生生成水，并且所述生成水经由电解质膜向阳极电极逆扩散。因此，在重力的作用下水分容易冷凝而滞留在反应气体流路的重力方向下端侧，从而可能因冷凝水而引起溢流(flooding)。

因此，作为以有效地排出气体并高效地进行排水为目的的燃料电池，已知有例如专利文献1所公开的固体高分子型燃料电池。如图11所示，该燃料电池具备框体1，在该框体1的一方的面侧嵌入有电池单元2和阴极侧流路基板3，并且在所述框体1的另一方的面侧嵌入有阳极侧流路基板4。

电池单元2通过在固体高分子电解质2a上配置阴极2b及阳极2c而构成。在阴极侧流路基板3上形成有多个阴极侧流路3a，另一方面，在阳极侧流路基板4上形成有多个阳极侧流路4a。

在框体1的上游部形成有一对水导入岐管孔5a、将所述水导入岐管孔5a与阳极侧流路4a连通的槽孔5b、一对燃料气体导入岐管孔6a、将所述燃料气体导入岐管孔6a与所述阳极侧流路4a连通的槽孔6b。在框体1的下游部形成有一对燃料气体导出岐管孔7a、将所述燃料气体导出岐管孔7a与阳极侧流路4a连通的槽孔7b、一对水导出岐管孔8a、将所述水导出岐管孔8a与阳极侧流路4a连通的槽孔8b。

并且，通过了阳极侧流路4a后的未反应的燃料气体从槽孔7b通过燃料气体导出岐管孔7a被向电池外排出，且通过了所述阳极侧流路4a后的水从槽孔8b通过水导出岐管孔8a被向电池外排出。

【专利文献1】日本专利第3123992号公报

然而，在上述的专利文献1中，框体1沿着燃料气体流动方向相当长。因此，当以朝向水平的方式配置阴极侧流路3a时，燃料电池整体的高度方向的尺寸变大，存在将所述燃料电池搭载于车辆时的搭载空间受限这样的问题。

而且，在阴极侧流路3a中，因发电而产生生成水。该生成水向重力方向(箭头G方向)下方移动而可能滞留，因而存在引起氧化剂气体的供给不足这样的问题。

发明内容

本发明用于解决此种问题，其目的在于提供一种能够以简单的结构容易且可靠地将易滞留在反应面内的重力方向下方的生成水从所述反应面排出的燃料电池。

本发明涉及一种燃料电池，其沿水平方向层叠有在电解质膜的两侧设有一对电极的电解质膜-电极结构体和隔板，并且反应面为沿着重力方向的铅垂姿态且在水平方向上具有长条的横长形状，该燃料电池设有使作为反应气体的氧化剂气体或燃料气体沿着所述反应面的长度方向流通的反应气体流路。

在该燃料电池中，在反应面的重力方向下方，且在位于电解质膜-电极结构体与隔板之间的位置设有用于将生成水从反应气体流路排出的排水槽。

另外，在该燃料电池中，优选在一方的隔板与电解质膜-电极结构体的一方的面之间形成有使氧化剂气体沿着反应面的长度方向流通的作为反应气体流路的氧化剂气体流路和位于所述氧化剂气体流路的重力方向下方且用于将生成水从所述氧化剂气体流路排出的一方的排水槽，并且在另一方的隔板与所述电解质膜-电极结构体的另一方的面之间形成有使燃料气体沿着所述反应面的长度方向流通的作为所述反应气体流路的燃料气体流路和位于所述燃料气体流路的重力方向下方且用于将生成水从所述燃料气体流路排出的另一方的排水槽。