燃料电池堆制造技术

本发明专利技术提供一种燃料电池堆（１０），其将多个发电单元（１２）沿水平方向层叠而构成。在第一金属隔板（１４）的面（１４ｂ）上形成有作为第一燃料气体流路（３６）的波状流路槽部（３６ａ）的背面形状的波状流路槽部（４４ａ）。在第三金属隔板（２０）的面（２０ｂ）上形成有作为第二氧化剂气体流路（６６）的波状流路槽部（６６ａ）的背面形状的波状流路槽部（４４ｂ）。波状流路槽部（４４ａ、４４ｂ）相互重合而形成冷却介质流路（４４）。在发电单元（１２）的上下两边设有氧化剂气体入口连通孔（３０ａ）及燃料气体入口连通孔（３２ａ）和氧化剂气体出口连通孔（３０ｂ）及燃料气体出口连通孔（３２ｂ）。在发电单元（１２）的左右两侧分别分开形成有一对冷却介质入口连通孔（３４ａ）及冷却介质出口连通孔（３４ｂ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具备发电单元且将多个所述发电单元相互层叠而成的燃料电池堆，该发电单元中层叠有在电解质的两侧设有一对电极的电解质-电极结构体和隔板。
技术介绍
例如，固体高分子型燃料电池具备通过一对隔板夹持电解质膜-电极结构体 (MEA)而成的发电单元，该电解质膜-电极结构体(MEA)在由高分子离子交换膜构成的电解质膜的两侧分别配设有阳极侧电极及阴极侧电极。此种燃料电池通常通过层叠规定的数目的发电单元而作为燃料电池堆使用。在上述的燃料电池中，在一方的隔板的面内设有与阳极侧电极对置且用于使燃料气体流动的燃料气体流路，并且在另一方的隔板的面内设有与阴极侧电极对置且用于使氧化剂气体流动的氧化剂气体流路。而且，在彼此相邻的隔板之间沿所述隔板的面方向设有用于使冷却介质流动的冷却介质流路。此外，在此种燃料电池中，大多构成所谓内部分流器(manifold)型燃料电池，该种燃料电池中，在内部具备沿发电单元的层叠方向贯通而用于使燃料气体流动的燃料气体入口连通孔及燃料气体出口连通孔、用于使氧化剂气体流动的氧化剂气体入口连通孔及氧化剂气体出口连通孔、用于使冷却介质流动的冷却介质入口连通孔及冷却介质出口连通孔。作为内部分流器型燃料电池，例如，已知有日本特表2008-536258号公报所公开的流场极板(日语流Λ場極板)。如图19所示，在阳极流场极板Ia的面内形成有氢流场加。在该阳极流场极板Ia的长度方向(箭头X方向)一端部形成有阳极空气入口分流器开口部3a、阳极冷却剂入口分流器开口部如及阳极氢入口分流器开口部fe。在阳极流场极板Ia的长度方向另一端部形成有阳极空气出口分流器开口部北、阳极冷却剂出口分流器开口部4b及阳极氢出口分流器开口部恥。另外，如图20所示，日本特开平9-161819号公报所公开的燃料电池具备与氧化剂极相接配置的隔板lb。在隔板Ib的氧化剂极侧的主面上形成有多个氧化剂气体流通槽2b， 氧化剂气体入口 6a、6a与所述氧化剂气体流通槽2b的上游侧连通。另一方面，氧化剂气体出口 ebjb与氧化剂气体通流槽沘的下游侧连通。在隔板bl的上部，在一对氧化剂气体入口 6a、6a之间形成有一个冷却水入口 7a， 并且在一对氧化剂气体出口 6b、6b之间形成有一个冷却水出口 7b。在隔板Ib的上部两侧设有一对燃料气体入口连通孔8a、8a，并且在所述隔板Ib的下部两侧设有一对燃料气体出口连通孔8b、8b。然而，在日本特表2008-536258号公报的阳极流场极板Ia中，在长度方向两端部沿箭头Y方向分别形成有三个入口及三个出口。因此，阳极流场极板Ia的箭头Y方向(宽度方向)的尺寸相当长，从而存在不容易实现宽度尺寸缩短的问题。另外，在日本特开平9-161819号公报中，在隔板Ib的上部隔着冷却水入口 7a而设有一对氧化剂气体入口 6a、6a及一对燃料气体入口连通孔8a、8a。另一方面，在隔板bl 的下部隔着冷却水出口 7b而分别设有一对氧化剂气体出口 6b、6b和燃料气体出口连通孔 8b>8b0因此，隔板Ib的宽度方向(箭头H方向)的尺寸相应长，从而存在装入了所述隔板Ib的单体电池整体大型化的问题。
技术实现思路
本专利技术用于解决此种问题，其目的在于提供一种能够以简单的结构尽可能地缩短宽度尺寸，并确保所期望的冷却性能的燃料电池堆。本专利技术涉及一种燃料电池堆，其具备发电单元，该发电单元层叠有在电解质的两侧设有一对电极的电解质-电极结构体和平面为矩形形状的金属隔板，且在所述金属隔板的电极对置面上设有沿所述电极供给作为燃料气体或氧化剂气体的反应气体的波形气体流路，所述燃料电池堆中，所述发电单元相互层叠且在该发电单元之间形成作为所述波形气体流路的背面形状的冷却介质流路。在金属隔板的相互对置的一方的两边设有沿层叠方向贯通且用于使反应气体流动的反应气体入口连通孔及反应气体出口连通孔，在所述金属隔板的相互对置的另一方的两边设有一对冷却介质入口连通孔及一对冷却介质出口连通孔，所述一对冷却介质入口连通孔及一对冷却介质出口连通孔沿所述层叠方向贯通，至少接近所述反应气体入口连通孔或所述反应气体出口连通孔，且分别向各边分开而用于使冷却介质流动。另外，本专利技术涉及一种燃料电池堆，其具备发电单元，该发电单元层叠有在电解质的两侧设有一对电极的电解质-电极结构体和平面为矩形形状的金属隔板，且在所述金属隔板的电极对置面上设有沿所述电极供给作为燃料气体或氧化剂气体的反应气体的气体流路，所述燃料电池堆中，在所述发电单元之间形成冷却介质流路且该发电单元相互层叠。在隔板的相互对置的一方的两边设有沿层叠方向贯通且用于使反应气体流动的反应气体入口连通孔及反应气体出口连通孔，在所述隔板的相互对置的另一方的两边设有一对冷却介质入口连通孔及一对冷却介质出口连通孔，所述一对冷却介质入口连通孔及一对冷却介质出口连通孔沿所述层叠方向贯通，至少接近所述反应气体入口连通孔或所述反应气体出口连通孔，且分别向各边分开而用于使冷却介质流动。此外，本专利技术涉及一种燃料电池堆，其具备多个发电单元，所述发电单元层叠有在电解质的两侧设有一对电极的电解质-电极结构体和平面为矩形形状的金属隔板，在所述发电单元的相互对置的一方的两边设有沿层叠方向贯通的反应气体入口连通孔及反应气体出口连通孔，并且在所述发电单元的相互对置的另一方的两边设有沿所述层叠方向贯通且接近所述反应气体入口连通孔的冷却介质入口连通孔以及接近所述反应气体出口连通孔的冷却介质出口连通孔。该燃料电池堆在一方的金属隔板的电极对置面上设有沿电极供给作为一方的反应气体的氧化剂气体的波形氧化剂气体流路槽，并且在另一方的金属隔板的电极对置面上设有沿所述电极供给作为另一方的反应气体的燃料气体的波形燃料气体流路槽。并且，在彼此相邻的发电单元之间，通过波形氧化剂气体流路槽的背面凸形状和波形燃料气体流路槽的背面凸形状形成冷却介质流路。此时，各背面凸形状在冷却介质入口连通孔侧的上游区域及冷却介质出口连通孔侧的下游区域被设定成相位彼此不同，且在冷却介质的流动方向至少与氧化剂气体或燃料气体的流动方向相同的中游区域设定成相位彼此相同。根据本专利技术，未沿金属隔板或碳隔板等隔板的一边排列设置反应气体入口连通孔及冷却介质入口连通孔。因此，能够阻止隔板的宽度方向的尺寸及长度方向的尺寸变长，尤其是能够尽可能地缩短宽度尺寸，从而良好地提高燃料电池堆的设置性。而且，一对冷却介质入口连通孔及一对冷却介质出口连通孔分别分开设置，因此能够均勻且可靠地对冷却介质流路整个区域供给冷却介质。因而，能够使发电区域整体的湿度环境均勻，从而良好地实现高效率的发电。另外，根据本专利技术，形成冷却介质流路的各背面凸形状在冷却介质入口连通孔侧的上游区域及冷却介质出口连通孔侧的下游区域被设定成相位彼此不同。而且，各背面凸形状在中游区域设定成相位彼此相同。因此，在冷却介质流路的中游区域中，冷却介质的流动方向设定成至少与氧化剂气体或燃料气体的气体流动方向相同，而在冷却介质入口连通孔及冷却介质出口连通孔的附近，所述冷却介质的流动方向变更成与所述气体流动方向交叉的方向。因此，冷却介质入口连通孔及冷却介质出口连通孔可以设定在与设有氧化剂气体入口连通孔及燃料气体入口连通孔和氧化剂气体出口连通孔及燃料气体出口连通孔的发电单元的本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种燃料电池堆，其具备发电单元（１２），该发电单元（１２）层叠有在电解质（２２）的两侧设有一对电极（２４、２６）的电解质－电极结构体（１６ａ）和平面为矩形形状的金属隔板（１４），且在所述金属隔板（１４）的电极对置面设有沿所述电极（２４）供给作为燃料气体或氧化剂气体的反应气体的波形气体流路（３６），所述燃料电池堆中，所述发电单元（１２）相互层叠且在该发电单元（１２）之间形成作为所述波形气体流路（３６）的背面形状的冷却介质流路（４４），所述燃料电池堆的特征在于，在所述金属隔板（１４）的相互对置的一方的两边设有沿层叠方向贯通且用于使所述反应气体流动的反应气体入口连通孔（３０ａ、３２ａ）及反应气体出口连通孔（３０ｂ、３２ｂ），在所述金属隔板（１４）的相互对置的另一方的两边设有一对冷却介质入口连通孔（３４ａ）及一对冷却介质出口连通孔（３４ｂ），所述一对冷却介质入口连通孔（３４ａ）及一对冷却介质出口连通孔（３４ｂ）沿所述层叠方向贯通，至少接近所述反应气体入口连通孔（３０ａ、３２ａ）或所述反应气体出口连通孔（３０ｂ、３２ｂ），且分别向各边分开而用于使冷却介质流动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛里昌弘，
申请(专利权)人：本田技研工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP