燃料電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是使膜的濕潤(rùn)狀態(tài)均勻化從而提高輸出電壓的燃料電池。對(duì)膜電極接合體（10）接合陽極側(cè)氣體擴(kuò)散層（12）、陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層（14），對(duì)陽極側(cè)氣體擴(kuò)散層（12）接合隔板（20）。在隔板（20）上形成凹部（22）和凸部（24），分別構(gòu)成氣體流路和冷介質(zhì)流路。使凹部（22）的截面積在下游比上游相對(duì)地小，并且使凸部（24）的截面積在下游比上游相對(duì)地大，由此改善濕潤(rùn)狀態(tài)。
【專利說明】燃料電池【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種燃料電池，特別涉及隔板的結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]固體高分子型燃料電池，將包含固體高分子膜的電解質(zhì)膜用燃料極和空氣極的兩枚電極夾持形成膜電極接合體(MEA:Membrane Electrode Assembly),再將該膜電極接合體用兩枚隔板夾持形成單元電池(cell)，以該單元電池為最小單位，將該單元電池重疊多個(gè)作為燃料電池堆得到高輸出功率。
[0003]固體高分子型燃料電池的發(fā)電結(jié)構(gòu)眾所周知，簡(jiǎn)單地說，向燃料極(陽極側(cè)電極)供給作為燃料氣體的例如含氫氣體，向空氣極(陰極側(cè)電極)供給作為氧化劑氣體的例如主要含有氧的氣體或空氣。含氫氣體通過燃料氣體流路向陽極側(cè)電極供給，通過電極催化劑的作用被分解為電子和氫離子。電子通過外部電路向陰極側(cè)電極移動(dòng)。另一方面，氫離子通過電解質(zhì)膜到達(dá)陰極側(cè)電極，與氧和通過外部電路而來的電子結(jié)合，變?yōu)榉磻?yīng)水。通過氫和氧以及電子的結(jié)合反應(yīng)產(chǎn)生的熱，通過冷卻水被回收。另外，在陰極側(cè)電極生成的水(以下稱為「生成水」)從陰極側(cè)被排出。
[0004]燃料電池的陽極側(cè)電極和陰極側(cè)電極分別包含催化劑層，該催化劑層層疊有分別用于擴(kuò)散含氫氣體、氧化劑氣體的氣體擴(kuò)散層。當(dāng)通過上述的反應(yīng)生成的生成水的排出在陰極側(cè)的流路滯留的情況下，有時(shí)在陰極側(cè)電極發(fā)生閉塞現(xiàn)象(「溢流現(xiàn)象」)。即，如果生成水的排水在陰極側(cè)流路滯留，則陰極側(cè)流路由于生成水而變窄，因此陰極側(cè)流路的流路阻力增大，進(jìn)而有招致發(fā) 電輸出功率降低的顧慮。
[0005]下述的專利文獻(xiàn)I中，以消除氣體擴(kuò)散性的阻礙和排水性的惡化為目的，公開了下述技術(shù)方案:在形成流通供給氣體的流路的流路形成構(gòu)件中，由流通的多個(gè)區(qū)間構(gòu)成流路，并且各區(qū)間的流路寬度構(gòu)成為位于供給氣體的越下游側(cè)的區(qū)間就越窄。
[0006]在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2001-143725號(hào)公報(bào)
【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]然而，曾提出了下述構(gòu)造:作為隔板，形成例如通過對(duì)一枚金屬板進(jìn)行壓制加工而在表面和背面之間使凹凸形狀反轉(zhuǎn)了的壓制隔板，向凹部供給含氫氣體。向壓制隔板的凸部、也就是背側(cè)的凹部供給冷卻水從而冷卻膜電極接合體。即，氣體流路和冷卻水流路變?yōu)楸砝?表面和背面)一體結(jié)構(gòu)。這樣的壓制隔板能夠在表里形成氣體流路和冷卻水流路，因此結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)化，但燃料電池單元電池內(nèi)的濕潤(rùn)狀態(tài)容易變得不均勻。具體地講，高溫時(shí)，在氣體下游部容易變干燥。即，由于在陰極側(cè)產(chǎn)生生成水，因此通過使該生成水從陰極側(cè)向陽極側(cè)循環(huán)，陽極氣體上游側(cè)的水分相對(duì)變高，但在陽極氣體上游側(cè)壓力損失(壓損)較大因此水分不移動(dòng)到下游側(cè)，在陽極氣體下游側(cè)容易變干燥(干涸)。這樣的濕潤(rùn)狀態(tài)的不均勻性，在壓制隔板以外的任意隔板中也可能發(fā)生。[0009]本發(fā)明的目的是提供一種燃料電池，其即使在氣體流路和冷卻水等的冷介質(zhì)流路使用表里一體的隔板的情況下，也能夠改善濕潤(rùn)狀態(tài)，由此使輸出電壓提高。
[0010]本發(fā)明是一種燃料電池，其特征在于，具備:膜電極接合體；和隔板，其配置在所述膜電極接合體的一側(cè)，在其表面和背面形成表里一體的凹凸形狀，在所述膜電極接合體側(cè)的凹部形成氣體流路，在與所述膜電極接合體相反的一側(cè)的凹部形成冷介質(zhì)流路，所述隔板的形成氣體流路的凹部的截面積被設(shè)定為氣體下游側(cè)相對(duì)于氣體上游側(cè)相對(duì)小，所述隔板的形成冷介質(zhì)流路的凹部的截面積被設(shè)定為冷介質(zhì)下游側(cè)相對(duì)于冷介質(zhì)上游側(cè)相對(duì)大。
[0011]在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，所述氣體流路是從氣體入口到氣體出口在直線上排列的筆直流路。
[0012]另外，在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，所述氣體流路是迂回流路。
[0013]另外，在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，所述氣體流路是迂回流路，所述冷介質(zhì)流路是筆直流路。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，能夠改善濕潤(rùn)狀態(tài)從而提高輸出電壓。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是實(shí)施方式中的燃料電池的構(gòu)成圖。
[0016]圖2是實(shí)施方式中的氣體流路的模式說明圖。
[0017]圖3是圖2的a-a、b-b、c-c的各截面圖。
[0018]圖4是表示實(shí)施方式和比較例的比率的表圖。
[0019]圖5是表示實(shí)施方式和比較例的比率的表圖。
[0020]圖6是表示實(shí)施方式和比較例的單元電池電壓變化的圖。
[0021]圖7是實(shí)施方式的隔板的平面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下，基于附圖對(duì)于本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。但是，以下的實(shí)施方式為例示，本發(fā)明不限定于以下的實(shí)施方式。
[0023]首先，對(duì)于本實(shí)施方式的基本構(gòu)成和基本原理進(jìn)行說明。
[0024]本實(shí)施方式中的燃料電池，具備膜電極接合體和陽極側(cè)氣體擴(kuò)散層、陰極側(cè)氣體擴(kuò)散層，對(duì)陽極側(cè)氣體擴(kuò)散層接合凹凸形成為表里一體的隔板。由于隔板被壓制加工，所以適當(dāng)稱為壓制隔板。壓制隔板的陽極側(cè)氣體擴(kuò)散層的凹部作為氣體流路發(fā)揮功能，作為反應(yīng)氣體供給氫氣。另外，與凹部鄰接的凸部、即背面的凹部作為冷介質(zhì)流路供給冷卻水。
[0025]向壓制隔板的凹部供給氫氣，但在其下游氣體流速變小，因此排水性降低，低溫時(shí)生成水滯留而可能發(fā)生溢流。另外，高溫時(shí)相反地干燥而可能發(fā)生干涸。
[0026]因此，本實(shí)施方式中，在凹凸形成為表里一體的壓制隔板中，沿著氣體流路使凹部的寬度和凸部的截面積(流路截面積)變化而不是一定的，對(duì)于凹部在下游側(cè)與上游側(cè)相比使截面積相對(duì)變小，并且對(duì)于凸部在下游側(cè)與上游側(cè)相比使截面積相對(duì)變大。
[0027]由于使凹部的截面積在下游側(cè)與上游側(cè)相比相對(duì)變小，換句話說在上游截面積相對(duì)變大，因此與不是那樣的情況相比氣體流路的壓力損失降低，因此能夠使生成水從上游側(cè)向下游側(cè)移動(dòng)而抑制生成水的滯留，改善濕潤(rùn)狀態(tài)。再者，生成水在陰極側(cè)產(chǎn)生，陽極側(cè)的氣體流路的流動(dòng)方向和陰極側(cè)的氣體流路的流動(dòng)方向變?yōu)橄嗷ハ喾吹姆较?，?dāng)在陽極側(cè)的氣體流路的上游對(duì)應(yīng)于陰極側(cè)的氣體流路的下游，在陽極側(cè)的氣體流路下游對(duì)應(yīng)于陰極側(cè)的氣體流路的上游的情況下，生成水沿著陰極側(cè)的氣體流路向陰極側(cè)的氣體流路的下游運(yùn)送，介由電解質(zhì)膜運(yùn)送到陽極側(cè)的上游。由于產(chǎn)生這樣的生成水的循環(huán)，因此在陽極側(cè)的氣體流路的上游側(cè)生成水相對(duì)變多，而在本實(shí)施方式中，氣體流路的上游側(cè)的寬度設(shè)定得相對(duì)較大，壓力損失被降低，因此從陰極側(cè)循環(huán)的生成水快速地運(yùn)送到下游側(cè)，濕潤(rùn)狀態(tài)被改善。
[0028]另外，通過使凸部的截面積在下游側(cè)與上游側(cè)相比相對(duì)較大，陽極側(cè)氣體擴(kuò)散層和凸部的接觸面積或者接觸率在下游側(cè)相對(duì)變大，相應(yīng)地下游側(cè)的熱傳導(dǎo)效率增大。因此，即使在高溫時(shí)也能夠在下游側(cè)高效地奪走熱而冷卻，高溫時(shí)的下游側(cè)的干燥、進(jìn)而干涸被抑制。
[0029]本實(shí)施方式中，可以說是通過共同調(diào)整隔板的凹部的截面積和凸部的截面積、SP氣體流路的截面積和冷卻水流路的截面積，來改善膜的濕潤(rùn)狀態(tài)的。
[0030]接著，具體地說明本實(shí)施方式中的燃料電池。
[0031]圖1表示本實(shí)施方式中的燃料電池的截面構(gòu)造。燃料電池，依次層疊隔板20、隔板30、多孔質(zhì)體層34、氣體擴(kuò)散片14、MEA10、氣體擴(kuò)散片12、隔板20、隔板30而構(gòu)成。氣體擴(kuò)散片12、隔板20、隔板30為陽極側(cè)，氣體擴(kuò)散片14、多孔質(zhì)體層34為陰極側(cè)。氣體擴(kuò)散片
14、MEA10、氣體擴(kuò)散片12相互接合構(gòu)成MEGA。
[0032]隔板20和隔板30具有矩形的外形，在外周側(cè)設(shè)置多個(gè)貫通孔形成各種歧管(manifold)。隔板20通過對(duì)一枚金屬板進(jìn)行壓制加工來形成，凹凸形狀在表面和背面之間反轉(zhuǎn)。經(jīng)由通過在隔板20的外周側(cè)設(shè)置的貫通孔而形成的歧管向凹部22a供給高壓的氫氣。另外，凹部22b經(jīng)由通過在隔板20的外周側(cè)設(shè)置的其他貫通孔而形成的歧管與陽極氣體排氣系統(tǒng)連接。在該流動(dòng)的過程中，從氣體擴(kuò)散片12向MEAlO的陽極側(cè)電極催化劑層供給氫氣。另外，隔板20的凸部24，與隔板30—同作為流通冷卻水等冷介質(zhì)的冷介質(zhì)流路發(fā)揮功能。
[0033]由凹部22構(gòu)成的氣體流路，從氣體流入口到氣體流出口由多個(gè)區(qū)間、例如三個(gè)區(qū)間構(gòu)成，構(gòu)成各區(qū)間利用急劇的轉(zhuǎn)彎連續(xù)連接的迂回(serpentine)流路。
[0034]圖2模式地表示迂回流路。氣體流路由上游、中游、下游三個(gè)區(qū)間構(gòu)成。上游和中游利用U字型的轉(zhuǎn)彎連接，中游和下游也利用U字型的轉(zhuǎn)彎連接。上游如圖中用箭頭所示那樣從右流向左，中游從圖中左流向右，下游與上游同樣從圖中右流向左。從在隔板20的外周側(cè)設(shè)置的氫流入口 50供給的氫氣，以上游、中游、下游的順序流動(dòng)，從隔板20的外周側(cè)在與氫流入口 50相反的一側(cè)設(shè)置的氫流出口 52排出。
[0035]圖3表示圖2的上游、中游、下游的模式截面圖。圖3 Ca)是圖2的a_a截面圖，是上游的凹部22和凸部24的截面圖。另外，圖3 (b)是圖2的b-b截面圖，是中游的凹部22和凸部24的截面圖。另外，圖3 (c)是圖2的c-c截面圖，是下游的凹部22和凸部24的截面圖。
[0036]將凹部22的寬度設(shè)為L(zhǎng)I，將凸部24的寬度設(shè)為L(zhǎng)2時(shí)，凹部22的寬度LI越往上游變得越大，越往下游變得越小。即，將上游的LI設(shè)為L(zhǎng)I (上游)、將中游的LI設(shè)為L(zhǎng)I (中游)、將下游的LI設(shè)為L(zhǎng)I (下游)時(shí)，形成為
[0037]LI (上游)> LI (中游)> LI (下游)
[0038]凹部22的深度為一定，氣體流路的截面積用寬度X深度定義，因此將上游的截面積設(shè)為SI (上游)、將中游的截面積設(shè)為SI (中游)、將下游的截面積設(shè)為SI (下游)時(shí)，為
[0039]SI (上游)> SI (中游)> SI (下游)
[0040]另外，凸部24的寬度L2與LI相反，越往上游變得越小，越往下游變得越大。即，將上游的L2設(shè)為L(zhǎng)2 (上游)、將中游的L2設(shè)為L(zhǎng)2 (中游)、將下游的L2設(shè)為L(zhǎng)2 (下游)時(shí)，形成為 [0041]L2 (上游)< L2 (中游)< L2 (下游)
[0042]同樣地，凸部24的高度、即背面的凹部的深度是一定的，冷卻水流路的截面積用寬度X深度定義，因此將上游的截面積設(shè)為S2 (上游)、將中游的截面積設(shè)為S2 (中游)、將下游的截面積設(shè)為S2 (下游)時(shí)，為
[0043]S2 (上游)< S2 (中游)< S2 (下游)
[0044]換句話說，若以中游的凹部22的寬度LI為基準(zhǔn)，則在上游使凹部22的寬度LI比中游大規(guī)定量，在下游使凹部22的寬度LI比中游小規(guī)定量。另外，若以中游的凸部24的寬度L2為基準(zhǔn)，則在上游使凸部24的寬度L2比中游小規(guī)定量，在下游使凸部24的寬度L2比中游大規(guī)定量。
[0045]再者，在圖3 (a)、(b)、(C)中，凹部22的寬度LI和凸部24的寬度L2之和、即間距P = L1+L2是一定的。也就是說，一邊將凹部22和凸部24的間距設(shè)為一定，一邊使凹部22的寬度LI和凸部24的寬度L2在上游、中游、下游全都變化。
[0046]圖4以表的形式將凹部22的寬度和凸部24的寬度在上游、中游、下游為一定的情況的比較例和本實(shí)施方式進(jìn)行對(duì)比來表示。在圖中，將凹部22的寬度和凸部24的寬度的比率分為氣體流路和冷卻水流路表示。在氣體流路，比率用(凹部22的寬度/凸部24的寬度)表示，在冷卻水流路，比率用(凸部24的寬度/凹部22的寬度)表示。以中游為基準(zhǔn)，在將中游的凹部22的寬度設(shè)為A，將間距設(shè)為P時(shí)，在中游比較例和實(shí)施方式全都是氣體流路的比率為A/ (P-A)，冷卻水流路的比率成為(P-A)/A、是相同的。在比較例中，在上游、下游該比率也沒有變化、是相同的。另一方面，在實(shí)施方式中，在上游凹部22的寬度變大規(guī)定量a，氣體流路的比率為(A+a )/ (P-A-a )，冷卻水流路的比率變?yōu)?A_ a )/ (P-A+a )。另外，在下游凹部22的寬度變小規(guī)定量a，氣體流路的比率變?yōu)?A-a )/ (P-A+a )、冷卻水流路的比率變?yōu)?A+a )/ (P-A-a )。
[0047]或者，將中游的凸部24的寬度設(shè)為B，將規(guī)定量設(shè)為P，在比較例中上游、中游、下游全都是氣體流路的比率為A/B、冷卻水流路的比率為B/A，但實(shí)施方式中上游的氣體流路的比率為(A+a )/(B-^ )、中游的氣體流路的比率為A/B、下游的氣體流路的比率為(A-a )/ (B+^ )，也可以是上游的冷卻水流路的比率為(B-P )/ (A+a )、中游的冷卻水流路的比率為B/A、下游的冷卻水流路的比率為(B+0 )/ (A-a )。a和P可以相同也可以不同。a和@相同的情況相當(dāng)于間距一定的情況，a和0不同的情況相當(dāng)于間距變化的情況。
[0048]圖5表示圖4的表的一個(gè)具體例。是將圖4中的a設(shè)為0.08mm的情況。比較例的上游、中游、下游全都是氣體流路的比率為1.12 (mm)/0.42 (mm)、相同，冷卻水流路的比率也為0.42/1.12、相同。另一方面，實(shí)施方式中，氣體流路的比率在上游為1.20/0.34，在中游為1.12/0.42、在下游為1.04/0.50、發(fā)生變化，以中游為基準(zhǔn)時(shí)上游與中游相比比率增大，下游與中游相比比率減少。另外，冷卻水流路的比率在上游為0.34/1.20、在中游為0.42/1.12、在下游為0.50/1.04、發(fā)生變化，以中游為基準(zhǔn)時(shí)上游與中游相比比率減少，下游與中游相比比率增大。中游的比率在比較例和實(shí)施方式中相同。
[0049]這樣，通過將凹部22的寬度LI形成為
[0050]LI (上游)> LI (中游)> LI (下游)
[0051]上游的氣體壓力損失降低，并且，下游的氣體流速增大。由此，水分從上游向下游移動(dòng)，高溫時(shí)的干燥被抑制。另外，即使在低溫時(shí)下游的氣體流速也增大，因此可確保排水性，&流被抑制。
[0052]另外，通過將凸部24的寬度L2形成為
[0053]L2 (上游)< L2 (中游)< L2 (下游)
[0054]下游的隔板20和氣體擴(kuò)散層12的接觸面積或者接觸率增大，熱傳導(dǎo)效率提高，因此高溫時(shí)下游的干燥、進(jìn)而干涸被抑制。并且，由于溢流和干涸對(duì)燃料電池的輸出電壓造成大的影響，本實(shí)施方式中這些溢流和干涸被抑制，從而燃料電池的輸出電壓提高。
[0055]圖6表示比較例和實(shí)施方式的燃料電池的單元電池電壓特性。在圖中，橫軸為電流密度，縱軸表示平均單元電池電壓。另外，在圖中標(biāo)記100表示實(shí)施方式的單元電池電壓，標(biāo)記200表示比較例的單元電池電壓。在電流密度低的情況下比較例和實(shí)施方式顯示大致同樣的單元電池電壓，但隨著電流密度增大，實(shí)施方式的單元電池電壓與比較例相比變大。這是由實(shí)施方式中遍及氣體流路膜濕潤(rùn)狀態(tài)被均勻化，特別是在高輸出時(shí)下游側(cè)的干燥被抑制所造成的。
[0056]圖7表示本實(shí)施方式中的隔板20的具體構(gòu)成。隔板20整體形狀呈矩形，包含表里一體的凹凸形狀之中的凹部的氣體流路由上游、中游、下游三個(gè)區(qū)間構(gòu)成。在圖中，從上按上游、中游、下游的順序形成。在隔板20的左右外周部，形成氫氣流入/流出入口歧管50、52，冷卻水流入/流出口歧管60、62。具體地講，在隔板20的右外周部，從上形成氫流入口歧管50、三個(gè)冷卻水流入口歧管60，在左外周部形成合計(jì)四個(gè)歧管，從上形成三個(gè)冷卻水流出口歧管62、氫氣流出口歧管52。氫氣從外部的氫罐經(jīng)由調(diào)整器和/或噴射器從隔板20的右外周部的氫流入口歧管50供給。氫氣的配管從氫罐向燃料電池堆側(cè)延伸，通過燃料電池堆的端板內(nèi)與氫氣流入口歧管50連接。氫氣從圖中右上端的氣體入口流入氣體流路的上游。
[0057]氫氣在作為迂回流路的氣體流路的上游從圖中右流向左，在左端的轉(zhuǎn)彎折返流入中游。然后，氫氣在氣體流路的中游從圖中左流向右，在右端的轉(zhuǎn)彎折返流入下游。此外，氫氣在氣體流路的下游從圖中右流向左，從氣體出口從隔板20的左外周部的氫氣流出口歧管52作為廢氣(off gas)排出。作為廢氣排出的氫氣，利用氣液分離機(jī)除去了水分后，利用循環(huán)泵再次向氣體流路的上游供給。
[0058]另一方面，冷卻水從隔板20的右外周部的冷卻水流入口歧管60供給，從與構(gòu)成氣體流路的表面的凹部鄰接的凸部、即背面的凹部流通形成的冷卻水流路并從隔板20的左外周部的冷卻水流出口歧管62排出。即，氣體流路從氫氣流入口歧管50流入從上游到中游、從中游到下游蛇行地流動(dòng)，從氫氣流出口歧管52排氣，但冷卻水沒有這樣蛇行，而是從冷卻水流入口歧管60流入并筆直地在氣體流路中的上游、中游、下游的各冷卻水流路流動(dòng)，從冷卻水流出口歧管62排水。本實(shí)施方式中，可以說氣體流路為迂回流路，另一方面冷卻水流路為筆直流路。在冷卻水流入/流出口歧管60、62和冷卻水流路之間，在上下方向上形成微凹(dimple)列66，冷卻水的流動(dòng)被調(diào)整為大致均勻。另外，在隔板20的上下外周部，形成氣體流入/流出口歧管70、72。
[0059]氣體流路的上游凹部的寬度，與中游的凹部的寬度相比設(shè)定得相對(duì)大。并且，氣體流路的下游的凹部的寬度，與中游的凹部的寬度相比設(shè)定得相對(duì)小。另一方面，氣體流路的上游的凸部的寬度，與中游的凸部的寬度相比設(shè)定得相對(duì)小。并且，下游的凸部的寬度，與中游的凸部的寬度相比設(shè)定得相對(duì)大。具體地講，上游的凹部的寬度(流路寬度)為1.20mm,中游的凹部的寬度為1.12mm、下游的凹部的寬度為1.04mm。另外，上游的凸部的寬度為0.34mm、中游的凸部的寬度為0.42mm，下游的凸部的寬度為0.50mm。當(dāng)然，寬度的數(shù)字是一例，也可以將上游的凹部22的寬度設(shè)為1.02mm、中游的凹部22的寬度設(shè)為0.95mm、下游的凹部22的寬度設(shè)為0.88mm等。[0060]如以上那樣，本實(shí)施方式中，在氣體流路和冷卻水流路形成為表里一體的隔板中，形成為:越往氣體流路的下游氣體流路的截面積就越小、并且冷卻水流路的截面積越大，由此能夠降低上游的壓力損失使生成水移動(dòng)到下游，改善膜的濕潤(rùn)狀態(tài)。即，通過在氣體流路的上游相對(duì)增大氣體流路的截面積來降低壓力損失使存在于氣體流路的上游的生成水流動(dòng)到下游側(cè)，能夠有效地抑制生成水滯留在流路使流路變窄的溢流，并且能夠抑制下游的生成水的不足。并且，通過減小下游的氣體流路的截面積、換句話說增大下游的冷卻水流路的截面積來使下游的熱傳導(dǎo)效率增大，由此能夠防止特別是高溫運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的下游的干燥，抑制干涸。本實(shí)施方式中，由于生成水超過以往地從上游切實(shí)地運(yùn)到下游，因此與熱傳導(dǎo)效率的增大一并，干涸的抑制效果很顯著。
[0061]再者，本實(shí)施方式中，作為隔板20的氣體流路例示了迂回流路，但本發(fā)明不限定于此，在不存在轉(zhuǎn)彎的筆直流路中也可以同樣地適用。在筆直流路中，從氣體入口朝向氣體出口，凹部22在直線上形成。在筆直流路中，將流路一分為二為上游和下游，或者一分為三為上游、中游、下游，并設(shè)定為越往下游凹部22的寬度越小并且凸部24的寬度越大。
[0062]另外，本實(shí)施方式中，在上游、中游、下游使凹部22的寬度、即截面積變化，但也可以將上游和中游的凹部22的寬度設(shè)為相同，僅將下游的凹部22的寬度相對(duì)變小。該情況下，上游和中游的凸部24的寬度也相同，僅下游的凸部24的寬度相對(duì)變大。另外，也可以將中游和下游的凹部22的寬度設(shè)為相同，僅將上游的凹部22的寬度相對(duì)變大。該情況下，中游和下游的凸部24的寬度也相同，僅上游的凸部24的寬度相對(duì)變小。
[0063]另外，本實(shí)施方式中，在陽極側(cè)的隔板20中形成凹部流路，陰極側(cè)形成有包含多孔質(zhì)體層34的多孔體流路，但在將陰極側(cè)替代多孔質(zhì)體層34設(shè)為與隔板20同樣的壓制隔板的情況下，對(duì)于該陰極側(cè)的壓制隔板也與陽極側(cè)可以同樣地在上游側(cè)和下游側(cè)使凹部22的寬度和凸部24的寬度變化。
[0064]此外，本實(shí)施方式中，將凹部22和凸部24的間距設(shè)為一定而使各自的寬度變化，但也不一定將間距設(shè)為一定，也可以使凹部22和凸部24的寬度變化并且間距也同時(shí)變化。在上述情況下，a = 0相當(dāng)于間距一定的情況，a和P不同時(shí)相當(dāng)于間距變化的情況。
[0065]附圖標(biāo)記說明
[0066]10…MEA ;12、14…氣體擴(kuò)散片;20、30…隔板;34…多孔質(zhì)體層；22…凹部;24…凸部。
【權(quán)利要求】
1.一種燃料電池，其特征在于，具備: 膜電極接合體；和 隔板，其配置在所述膜電極接合體的一側(cè)，在其表面和背面形成表里一體的凹凸形狀，在所述膜電極接合體側(cè)的凹部形成氣體流路，在與所述膜電極接合體相反的一側(cè)的凹部形成冷介質(zhì)流路，所述隔板的形成氣體流路的凹部的截面積被設(shè)定為氣體下游側(cè)相對(duì)于氣體上游側(cè)相對(duì)小，所述隔板的形成冷介質(zhì)流路的凹部的截面積被設(shè)定為冷介質(zhì)下游側(cè)相對(duì)于冷介質(zhì)上游側(cè)相對(duì)大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于，所述氣體流路是從氣體入口到氣體出口在直線上排列的筆直流路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于，所述氣體流路是迂回流路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于，所述氣體流路是迂回流路，所述冷介質(zhì)流路是筆直流路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于，所述隔板配置在陽極側(cè)，在陰極側(cè)形成多孔體流路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于，所述隔板配置在陽極側(cè)，陽極側(cè)的氣體流路的流動(dòng)方向和陰極側(cè)的氣體流路的流動(dòng)方向?yàn)橄嗷ハ喾吹姆较颉?br> 【文檔編號(hào)】H01M8/10GK103636041SQ201180071834
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2011年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月5日
【發(fā)明者】浜田成孝 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社