[发明专利]燃料电池

说明书

多个被层叠的燃料电池(1)的发电元件(2)包括板状的电池单元(10)、正极板(30)以及负极板(20)。正极板(30)包括燃料供气歧管(4)、多条第一气体流路(35)以及第二气体流路(61)。在与第二气体流路(61)的气体进入口(38)相对的相对面上设置限制部(80)，该限制部(80)限制从燃料供气歧管(4)经由气体进入口(38)流入到第二气体流路(61)的燃料气体流入第一气体流路(35)。

本申请是2013年9月3日递交的申请号为201380046624.0，发明名称为“燃料电池”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种平板型固体氧化物燃料电池(SOFC)，其中特别涉及一种隔膜叠层结构。

背景技术

燃料电池是一种能够使用燃料生产电能的装置。燃料电池大致根据电解质的种类分类，例如有电解质使用树脂等高分子薄膜的固体高分子燃料电池(PEFC)和电解质使用固体氧化物的固体氧化物燃料电池(SOFC)等。其中，尤其是SOFC的发电效率高，因此近年来广受瞩目。

SOFC中有将多个具有电解质被夹持在一对电极之间的结构的平板状电池单元(cell)与隔膜等层叠多层而成的那种类型(平板型)。SOFC的燃料使用空气或氧等氧化气体和氢或一氧化碳等燃料气体。

例如，专利文献1公开了一种PEFC，专利文献2公开了一种SOFC。

专利文献1：日本公开专利公报特开2006－236612号公报

专利文献2：日本公开专利公报特开2002－343376号公报

发明内容

－发明所要解决的技术问题－

在SOFC中，从提高发电效率和耐久性的方面来看，将燃料气体均匀地提供给各电池单元(cell)的电极面成为重要的技术问题。

图1图示了层叠板状电池单元和隔膜等来构成为块状的SOFC的主要部分(电池堆100)。在电池堆100的中心部分有各电池单元的电极面在层叠方向上交替地排列的集电部101，在电池堆100的周边部分形成有沿层叠方向延伸的供气歧管102和排气歧管103。氧化气体(通常使用空气)或燃料气体通过供气歧管102提供给各电池单元的电极面，并且通过排气歧管103排出。

在集电部，分别沿着电池单元的两个面从供气歧管102向排气歧管103流动的梳状气体流路形成在隔膜上，通过这些气体流路分配后供给燃料气体或空气。

各气体流路与沿纵向延伸的供气歧管102正交，而且以从供气歧管102横向扩张的方式延伸，因此将燃料气体稳定且均匀地提供给所有气体流路并不容易。若向各气体流路不均匀地提供燃料气体，则会发生发电效率降低或产生局部过电流的现象。因此，从提高SOFC的发电效率和耐久性的方面来看，将燃料气体均匀地分配并供向电极面的整个面成为重要的技术问题。

专利文献2公开了虽以空气作为对象却能够将空气均匀地分配并供向各电池单元的电极面的流路。

在此，如图2(a)所示，压接平板105和狭缝板106构成空气极侧的隔膜。贯通平板105形成空气用以及燃料用各集管107、108，贯通狭缝板106形成燃料用集管108和梳状的多条狭缝109。如图2(b)所示，各狭缝109的端部与空气用集管107重叠，空气从空气用集管107直接进入到各狭缝109中分配并供向各电池单元的电极面。

然而，在该结构的情况下，空气供给用集管107的内部被每个狭缝板106的狭缝109之间的细板部分遮挡，因此沿空气供给用集管107流动的空气受到妨碍无法顺畅地流动，从而产生压力损失。特别是在SOFC中通常层叠多个，因此容易受到其影响。