[发明专利]燃料电池单体、燃料电池以及燃料电池单体的制造方法

说明书

本公开提供一种燃料电池单体、燃料电池以及燃料电池单体的制造方法。燃料电池单体具备：沿着层叠方向依次层叠的第一间隔件、第一气体扩散层、第一催化剂层、高分子电解质膜、第二催化剂层、第二气体扩散层以及第二间隔件；第一气体流路部，设置在第一间隔件与第一气体扩散层之间；第二气体流路部，设置在第一间隔件与第一气体扩散层之间，并且在与层叠方向交叉的方向上与第一气体流路部相邻地设置，沿着层叠方向观察的俯视下的流路面积比第一气体流路部大。第一气体扩散层具有：第一低弹性模量部，与第一气体流路部对置；以及第一高弹性模量部，与第二气体流路部对置，在层叠方向上具有比所述第一低弹性模量部高的压缩弹性模量。

技术领域

本公开涉及燃料电池单体、燃料电池以及燃料电池单体的制造方法。

背景技术

作为燃料电池的一例，有高分子电解质型燃料电池。高分子电解质型燃料电池通过将氢离子传导性高分子电解质膜的一个面暴露于氢等燃料气体，将另一个面暴露于氧，通过经由电解质膜的化学反应来合成水，从而将此时产生的反应能量以电的方式取出。

高分子电解质型燃料电池的单电池具有膜电极接合体(以下记为MEA)和配置于MEA的两面的一对导电性的间隔件。

MEA具备氢离子传导性高分子电解质膜和夹着该电解质膜的一对电极层。一对电极层形成于高分子电解质膜的两面，具有以担载了铂族催化剂的碳粉末为主要成分的催化剂层、和形成在催化剂层上并兼具集电作用、气体透过性和疏水性的气体扩散层。

气体扩散层发挥将从间隔件供给的气体均匀地供给至催化剂层的作用，因此需要具有良好的气体透过性以及气体扩散性。此外，气体扩散层作为催化剂层与间隔件间的电子的导电路径，需要具有优异的导电性。在间隔件中的与气体扩散层相接的表面，为了除去供给气体、多余的水分而形成有具有规定的图案的气体流路。

在专利文献1中，公开了一种燃料电池用气体扩散层的制造方法。在专利文献1中，通过提高气体扩散层的硬度，解决了在使用柔软性高而硬度不充分的碳布或者碳毡制作气体扩散层的情况下，气体扩散层向间隔件的气体流路垂下，气体流路中的压力损失的偏差增加，容易发生溢流的问题。

在专利文献2中公开了一种燃料电池用气体扩散层，其包含氟树脂和碳粒子，气体扩散层在厚度方向上的压缩弹性模量为15N/mm²以上。根据专利文献2的燃料电池用气体扩散层，即使在对厚度方向施加了大的压力的情况下，也能够抑制由间隔件表面的凹凸等引起的气体扩散层的变形。

在专利文献3中，提出了流路与肋的形状在电极内变化的间隔件。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4824298号

专利文献2：日本特开第2007-242444号公报

专利文献3：日本专利第4469415号

发明内容

本公开的一个方式所涉及的燃料电池单体具备：沿着层叠方向依次层叠的第一间隔件、第一气体扩散层、第一催化剂层、高分子电解质膜、第二催化剂层、第二气体扩散层以及第二间隔件；第一气体流路部，设置在所述第一间隔件与所述第一气体扩散层之间；第二气体流路部，设置在所述第一间隔件与所述第一气体扩散层之间，并且在与所述层叠方向交叉的方向上与所述第一气体流路部相邻地设置，沿着所述层叠方向观察的俯视下的流路面积比所述第一气体流路部大。所述第一气体扩散层具有：第一低弹性模量部，与所述第一气体流路部对置；第一高弹性模量部，与所述第二气体流路部对置，在所述层叠方向上具有比所述第一低弹性模量部高的压缩弹性模量。

附图说明

图1是具备本公开的第一实施方式的燃料电池单体的燃料电池的概略分解立体图。

图2是图1的燃料电池单体的分解立体图。