[发明专利]燃料电池

说明书

本发明提供一种燃料电池，其能够在平面排列型的燃料电池中，防止气体从使相邻接的电池单元彼此电连接的中间连接部的近旁泄漏。电解质膜的两个表面的电极层被多个电极区域以分割槽分割，电解质膜和电解质膜的一个表面侧的一个电极区域和另一个表面侧的一个电极区域的层叠结构构成电池单元，在多个该单位电池在电解质膜内形成的中间连接部上串联连接的电池单元中，至少所述一个表面的电极层具备催化剂层和保护层，该催化剂层具有催化活性并含有质子传导性树脂，该保护层位于所述催化剂层和电解质膜之间、具备导电性、且与所述催化剂层相比质子传导性树脂的填充密度高，所述中间连接部在所述一个表面上被所述保护层覆盖。

技术领域

本发明涉及将电池单元排列为平面状而得到的平面排列型的燃料电池。

背景技术

燃料电池是由氢气和氧气获得电力的装置。由于伴随发电而仅生成水，因此近年来作为清洁的电力来源而受到关注。这样的燃料电池的电池单元的电压低至0.6～0.8V左右，因此层叠多个包含膜·电极接合体(MEA： Membrane Electrode Assembly)和隔离膜(separator)的电池单元而串联连接并获得高输出功率的燃料电池堆(stack)得以实用化。该燃料电池堆在层叠时作业步骤多，因此存在耗费工序的问题。

另一方面，还已知在一张电解质膜上以平面状形成多个电池单元的同时形成用于连接相邻接的电池单元彼此的中间连接部(inter-connector) 部、从而将多个电池单元串联连接的燃料电池(例如参照专利文献1)。在这样的构成中，能够以一张电解质膜实现高电压化，具有能够废除或者削减层叠电池单元的作业的优点。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-204609号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，如在专利文献1所述的燃料电池中，为了形成中间连接部而使电解质膜的一部分上形成空隙部。于是，存在有气体从中间连接部和电解质膜的边界部泄漏、产生交叉泄漏的担忧。

本发明是鉴于上述以往的问题而作出的，目的在于提供在平面排列型的燃料电池中，能够防止气体从电解质膜泄漏，特别是防止气体从使相邻接的电池单元彼此电连接的中间连接部的近旁泄漏的燃料电池。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题，本发明的燃料电池在电解质膜的两个表面上具备电极层，所述两个表面的电极层具有被分割槽分割的多个电极区域，通过包含所述两个表面中的一个表面侧的一个电极区域、与所述一个电极区域对置的另一个表面侧的一个电极区域以及所述电解质膜的层叠结构构成电池单元，多个所述电池单元排列从而得到燃料电池，其特征在于，在所述电解质膜内具备中间连接部，该中间连接部将一个所述电池单元的所述一个表面侧的电极区域和与所述一个电池单元相邻排列的电池单元的另一个表面侧的电极区域电连接，至少所述一个表面的电极层具备催化剂层和保护层，该催化剂层具有催化活性并含有质子传导性树脂，该保护层位于所述催化剂层与电解质膜之间，具备导电性，且与所述催化剂层相比质子传导性树脂的填充密度高，所述中间连接部在所述一个表面上被所述保护层覆盖。

在本发明的燃料电池中，通过使具备导电性和质子传导性的保护层介于电解质膜和催化剂层之间，能够防止气体的交叉泄漏而不会对电解质膜和催化剂层的功能产生影响。在此，通过使具备导电性的保护层与催化剂层电连接，从而使通过中间连接部将相邻接的电池单元彼此电连接变为可能。

此外，保护层使质子传导性树脂的填充密度高于催化剂层。由此更能够发挥良好的气体屏障性。