[发明专利]燃料电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种层叠了电解质膜/电极构造体和隔板的燃料电池，所述电解质膜/电极构造体在固体高分子电解质膜的两侧分别设置有层叠了电极催化剂层以及气体扩散层的电极。

背景技术

例如，固体高分子型燃料电池采用了由高分子离子交换膜构成的固体高分子电解质膜。该燃料电池，通过隔板(双极板)夹持了电解质膜/电极构造体(MEA)，该电解质膜/电极构造体(MEA)在固体高分子电解质膜的两侧分别配设了由催化剂层(电极催化剂层)与气体扩散层(多孔碳)构成的阳极电极以及阴极电极。

通常，将该燃料电池层叠规定的数目，例如作为车载用燃料电池堆来使用。

一般来说，在电解质膜/电极构造体中，阳极电极以及阴极电极具有比固体高分子电解质膜小的表面积，所述固体高分子电解质膜的外周边缘部从所述阳极电极以及所述阴极电极的外周向外部露出。因此，存在在电解质膜/电极构造体的制造时，在对固体高分子电解质膜热压接气体扩散层时，构成所述气体扩散层的纤维(碳纤维)会扎入所述固体高分子电解质膜的问题。

因此，例如，已知专利文献1所公开的燃料电池单元。在该燃料电池单元中，如图5所示，由电解质膜1、和阴极侧的催化剂层2a以及阳极侧的催化剂层3a形成的膜电极接合体4被阴极侧的气体扩散层2b以及阳极侧的气体扩散层3b夹持。由于催化剂层2a、3a与电解质膜1相比它们的面积狭小，因此在所述电解质膜1的外周边缘部，形成了不存在所述催化剂层2a、3a的露出区域1a。

而且，在配置在膜电极接合体4的两侧的气体扩散层2b、3b的端部，在成为催化剂层2a、3a的边缘的部位形成有凹陷5a、5b。在由凹陷5a、5b和露出区域1a形成的凹槽中，从催化剂层2a、3a到所述露出区域1a收容有树脂材料6a、6b。因此，对从气体扩散层2b、3b突出的毛刺扎入电解质膜1进行了防护。

【在先技术文献】

【专利文献】

专利文献1：JP特开2011—146300号公报

发明内容

【发明要解决的课题】

但是，在上述的燃料电池单元中，必须在成为催化剂层2a、3a的边缘的部位形成凹陷5a、5b，存在所述凹陷5a、5b的加工作业相当繁杂化，并且制造费高涨的问题。

并且，气体扩散层2b、3b由金属多孔质体等构成，收容于凹陷5a、5b的树脂材料6a、6b有可能从所述气体扩散层2b、3b内渗出到表面侧。因此，存在树脂材料6a、6b到达了MEA表面(单元表面)，附着能量增加而生成水的排水性下降，发电不稳定的问题。

本发明是解决这种问题的发明，其目的在于，提供一种能够通过简单的构成，有效地保护固体高分子电解质膜，并且进行稳定的发电的燃料电池。

【解决课题的手段】

本发明涉及如下的燃料电池：具备在固体高分子电解质膜的两侧分别设置有层叠了电极催化剂层、中间层以及气体扩散层的电极的电解质膜/电极构造体、和层叠于所述电解质膜/电极构造体的隔板，在所述隔板设置有使反应气体沿着发电面在所述隔板与所述电解质膜/电极构造体之间流通的反应气体流路、使所述反应气体在所述隔板与所述电解质膜/电极构造体的层叠方向上流通的反应气体连通孔、以及位于所述电极催化剂层所形成的发电区域的外侧并连结所述反应气体流路与所述反应气体连通孔的缓冲部。

在该燃料电池中，气体扩散层沿着隔板表面方向延伸至与缓冲部对置的区域，并且中间层覆盖所述气体扩散层的与所述缓冲部对置的区域而设置。

此外，在该燃料电池中，优选电解质膜/电极构造体，在与缓冲部对置的区域，隔着中间层在固体高分子电解质膜与所述气体扩散层之间设置粘合层，并且所述粘合层与电极催化剂层的外周端部在层叠方向上具有重叠部位。

此外，在该燃料电池中，优选设置于固体高分子电解质膜的一面的气体扩散层的表面尺寸与设置于所述固体高分子电解质膜的另一面的气体扩散层的表面尺寸，被设定为不同的尺寸，并且设置于所述固体高分子电解质膜的一面的电极催化剂层的表面尺寸与设置于所述固体高分子电解质膜的另一面的电极催化剂层的表面尺寸，被设定为不同的尺寸。

此外，在该燃料电池中，优选中间层遍布气体扩散层的整个面而形成。

【发明效果】