[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，其具备层叠有在电解质的两侧配置了一对电极的电解质电极构造体与金属隔板的单电池单元，并且在相邻的所述单电池单元间形成有使冷却介质向隔板面方向流通的冷却介质流路。

背景技术

例如，固体高分子型燃料电池采用由高分子离子交换膜形成的固体高分子电解质膜。在该燃料电池中，通过利用隔板(双极性板)，夹持在固体高分子电解质膜的两侧配置了分别由电极催化剂层和多孔质碳构成的阳极侧电极及阴极侧电极的电解质膜电极构造体(电解质电极构造体)(MEA)，由此构成单电池。通常，层叠了规定数量的该单电池的燃料电池堆例如用作车载用燃料电池堆。

一般而言，燃料电池构成设有在隔板的层叠方向上贯通的入口连通孔及出口连通孔的所谓内部歧管。而且，燃料气体、氧化剂气体及冷却介质在从各自的入口连通孔被供应给沿电极面方向形成的燃料气体流路、氧化剂气体流路及冷却介质流路后，被排出向各自的出口连通孔。

例如，在专利文献日本特开2011-018525公开的燃料电池具有交替层叠了密封一体型膜电极接合体和隔板的堆构造。隔板具备阳极板、阴极板及中间板，例如所述阳极板如图27所示，具有横长的长方形形状。

在阳极板的面内形成有具有多个流路槽1a的燃料气体流路1。在阳极板的长边方向一端部从上到下排列形成有氧化剂气体出口连通孔2b、冷却介质入口连通孔3a及燃料气体入口连通孔4a。在阳极板的长边方向的另一端部从上到下排列形成有燃料气体出口连通孔4b、冷却介质出口连通孔3b及氧化剂气体入口连通孔2a。

燃料气体入口连通孔4a及燃料气体出口连通孔4b与燃料气体流路1分别经贯通孔5a、5b连通。虽未图示，但阴极板及中间板与上述的阳极板同样构成。

在上述的各隔板中，位于燃料气体流路1等反应气体流路(或冷却介质流路)的两侧，形成有氧化剂气体出口连通孔2b、冷却介质入口连通孔3a、燃料气体入口连通孔4a以及燃料气体出口连通孔4b、冷却介质出口连通孔3b及氧化剂气体入口连通孔2a。

因此，隔板的面积相当大，尤其在使用金属隔板时，高价的不锈钢等原料的使用量增大，零件单价提高。进而，在隔板上，在长边方向两端部沿箭头H方向(宽度方向)各形成有三个连通孔。由此，隔板在箭头H方向上的尺寸变得相当长，而不容易实现宽度方向的短尺寸化。

发明内容

本发明为解决这种问题，目的在于提供一种可使比较高价的金属隔板良好地小型化，并且可使宽度尺寸有效短尺寸化的燃料电池。

本发明涉及一种燃料电池，其具备层叠有电解质电极构造体与金属隔板的单电池单元，其中所述电解质电极构造体在电解质的两侧配置了一对电极，在相邻的所述单电池单元间形成使冷却介质向隔板面方向流通的冷却介质流路。

在该燃料电池中，在电解质电极构造体的外周一体设有树脂框构件，在所述树脂框构件的相互相对的一方的两边，设有在层叠方向上贯通且使反应气体流通的反应气体入口连通孔及反应气体出口连通孔，另一方面，在所述树脂框构件的相互相对的另一方的两边，设有在所述层叠方向上贯通且与所述反应气体入口连通孔或所述反应气体出口连通孔接近而使冷却介质流通的一对冷却介质入口连通孔、及与所述反应气体出口连通孔或所述反应气体入口连通孔接近而使所述冷却介质流通的冷却介质出口连通孔。

并且，燃料电池具备将冷却介质入口连通孔及冷却介质出口连通孔与冷却介质流路连通起来的连结流路，所述连结流路具有在金属隔板上设置的贯通孔及在框构件上设置的贯通孔。

在本发明中，由于在设于电解质电极构造体的外周的树脂框构件上，在层叠方向贯通形成有流体连通孔，因此没必要在金属隔板上设置所述流体连通孔。

因此，金属隔板可设定为与发电区域对应的外形尺寸，容易实现小型轻量化，可以削减所述金属隔板的制造成本。由此，能够高效地制造金属隔板，可以经济性地得到燃料电池整体。

进而，电解质电极构造体在树脂框构件的相对的一方的两边，仅设有反应气体入口连通孔及反应气体出口连通孔，冷却介质入口连通孔及冷却介质出口连通孔被设置于相对的另一方的两边。因此，单电池单元的一方的两边的尺寸，即宽度方向的尺寸能够尽可能短尺寸化，燃料电池的设置性很好地提高。

而且，冷却介质入口连通孔及冷却介质出口连通孔分别分到另一方的两边。因此，能够对冷却介质流路可靠且均匀地供应冷却介质，可在整个发电区域使湿度环境均匀化，从而进行高效的发电。

根据参照附图进行的下面的优选实施方式的说明，上述目的及其他目的、特征及优点会更明确。

附图说明