燃料電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的相互參照
[0002]本國(guó)際申請(qǐng)基于2013年2月7日向日本特許廳申請(qǐng)的日本特許申請(qǐng)第2013-022357主張優(yōu)先權(quán)，將日本特許申請(qǐng)第2013-022357的全部?jī)?nèi)容引用到本國(guó)際申請(qǐng)中。
[0003]本發(fā)明涉及一種燃料電池。
【背景技術(shù)】
[0004]作為燃料電池，公知有一種使用固體電解質(zhì)(固體氧化物)的固體氧化物形燃料電池(以下表示為“SOFC”)。在該SOFC中，例如使用在固體電解質(zhì)層的一側(cè)設(shè)有燃料電極、另一側(cè)設(shè)有空氣電極的單體電池。通過向燃料電極供給燃料氣體(氫氣等)、向空氣電極供給氧化劑氣體并使這些氣體反應(yīng)，從而使單體電池進(jìn)行發(fā)電。
[0005]在此，公開有一種用于均勻地供給燃料氣體，并可靠地進(jìn)行發(fā)電的技術(shù)(參照專利文獻(xiàn)I)。在燃料氣體流路的上游側(cè)設(shè)有入口緩沖部，燃料氣體入口連通孔和入口緩沖部利用多個(gè)入口連結(jié)通路連接。
_6] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)_7] 專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2011-054404號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]發(fā)明要解決的問題
[0010]然而，在專利文獻(xiàn)I所記載的技術(shù)中，發(fā)電效率的均勻性不一定充分。S卩，產(chǎn)生入口緩沖部的氣體入口側(cè)的壓力較高、且自入口遠(yuǎn)離的一側(cè)的壓力較低這樣的壓力分布的不均勻。當(dāng)產(chǎn)生壓力分布的不均勻時(shí)，發(fā)電區(qū)域的氣體配流分布變得不均勻，而使發(fā)電效率變得不均勻。其結(jié)果，單體電池的面內(nèi)溫度分布變得不均勻，有可能因熱應(yīng)力而導(dǎo)致單體電池等損傷。
[0011]本發(fā)明的目的在于提供一種容易使燃料氣體的壓力分布均勻化、且能夠使發(fā)電區(qū)域的氣體配流分布均勻的燃料電池。
_2] 用于解決問題的方案
[0013](I)本發(fā)明的一實(shí)施方式所涉及的燃料電池具有:互連器，其為板形狀，且具有正面和背面；單體電池，其具有發(fā)電功能；氣體室，其形成于上述互連器與上述單體電池之間；以及一個(gè)或多個(gè)氣體流入口，其使燃料氣體流入上述氣體室，該燃料電池的特征在于，具有緩沖室，該緩沖室位于上述氣體流入口與上述氣體室之間，具有流動(dòng)方向變更部，該流動(dòng)方向變更部以與上述氣體流入口相對(duì)應(yīng)的方式形成于上述緩沖室與上述氣體室之間，上述流動(dòng)方向變更部具有正面和背面中的至少一者和側(cè)面，上述流動(dòng)方向變更部的正面?zhèn)群捅趁鎮(zhèn)戎械闹辽僖粋?cè)具有燃料氣體用通路。
[0014]該燃料電池具有流動(dòng)方向變更部，該流動(dòng)方向變更部以與上述氣體流入口相對(duì)應(yīng)的方式形成于緩沖室與氣體室之間。
[0015]利用流動(dòng)方向變更部變更來自多個(gè)氣體流入口的燃料氣體的流動(dòng)方向，使燃料氣體流入氣體室。
[0016]自上述氣體流入口流入上述緩沖室的上述燃料氣體的一部分在被上述流動(dòng)方向變更部的上述側(cè)面遮擋以后，沿著形成于上述流動(dòng)方向變更部的正面和背面中的至少一者的燃料氣體用通路流入上述氣體室。
[0017]其結(jié)果，能夠使緩沖室內(nèi)的燃料氣體的壓力分布均勻，能夠使發(fā)電區(qū)域的氣體配流分布均勻。
[0018](2)優(yōu)選的是，上述流動(dòng)方向變更部具有與上述多個(gè)氣體流入口相對(duì)的一個(gè)側(cè)面。
[0019]通過使流動(dòng)方向變更部具有與上述多個(gè)氣體流入口相對(duì)的一個(gè)側(cè)面，從而能夠增大壓力損失，因此，能夠謀求提高將來自氣體流入口的氣體均勻分配的緩沖效果。
[0020]對(duì)此，例如在專利文獻(xiàn)I的燃料電池中，入口緩沖部具有多個(gè)壓花(參照段落0030)，但這樣被分割的壓花不具有與多個(gè)氣體流入口相對(duì)的一個(gè)側(cè)面，而難以獲得充分的緩沖功能。
[0021](3)優(yōu)選的是，上述一個(gè)側(cè)面相對(duì)于來自上述多個(gè)氣體流入口的燃料氣體的流動(dòng)方向大致垂直。
[0022]通過使一個(gè)側(cè)面相對(duì)于燃料氣體的流動(dòng)方向大致垂直，從而能夠使壓力損失變得更大，因此，能夠謀求提高將來自氣體流入口的氣體均勻分配的緩沖效果。
[0023](4)優(yōu)選的是，該燃料電池還具有集電體，該集電體配置于上述氣體室內(nèi)，將上述互連器和上述單體電池電連接，
[0024]上述多個(gè)氣體流入口、上述流動(dòng)方向變更部以及上述集電體配置于大致同一平面上。
[0025]通過使多個(gè)氣體流入口、流動(dòng)方向變更部配置于大致同一平面上，能夠使壓力損失變得更大，因此，能夠謀求提高將來自氣體流入口的氣體均勻分配的緩沖效果。
[0026]另外，通過使多個(gè)氣體流入口、上述流動(dòng)方向變更部以及上述集電體配置于大致同一平面上，容易使燃料電池薄型化。
[0027](5)優(yōu)選的是，上述流動(dòng)方向變更部與上述集電體形成為一體。
[0028]通過使流動(dòng)方向變更部與上述集電體形成為一體，容易削減構(gòu)成燃料電池的部件個(gè)數(shù)，且容易小型化。
[0029](6)優(yōu)選的是，上述集電體具有:第I導(dǎo)電性構(gòu)件；間隔件，其配置于上述第I導(dǎo)電性構(gòu)件上；以及第2導(dǎo)電性構(gòu)件，其配置于上述間隔件上，與上述第I導(dǎo)電性構(gòu)件電連接，上述流動(dòng)方向變更部與上述間隔件形成為一體。
[0030]通過使流動(dòng)方向變更部與間隔件形成為一體，容易削減構(gòu)成燃料電池的部件個(gè)數(shù)，且容易小型化。
[0031]特別是，在使間隔件自身作為流動(dòng)方向變更部發(fā)揮功能時(shí)，能夠進(jìn)一步有效地削減部件個(gè)數(shù)。
[0032](7)優(yōu)選的是，燃料電池具有框形狀的框架部，
[0033]上述框架部形成有上述多個(gè)氣體流入口。
[0034]通過使用具有上述多個(gè)氣體流入口的框形狀的框架部，容易削減構(gòu)成燃料電池的部件個(gè)數(shù)，且容易小型化。
[0035]在此，優(yōu)選的是，上述框架部的至少一部分由金屬構(gòu)成。
[0036]當(dāng)框架部的至少一部分由金屬構(gòu)成時(shí)，相比于由云母等的絕緣體構(gòu)成的情況下，能夠謀求提高在框架部形成多個(gè)氣體流入口時(shí)的加工精度，而謀求流入氣體室的燃料氣體的壓力分布均勻化。
[0037](8)優(yōu)選的是，上述流動(dòng)方向變更部與上述互連器形成為一體。
[0038]通過使流動(dòng)方向變更部與互連器成為一體，容易削減構(gòu)成燃料電池的部件個(gè)數(shù)，而容易小型化。另外，容易在單體電池上形成間隙，從而容易向單體電池均勻地供給燃料氣體。
[0039]發(fā)明的效果
[0040]采用本發(fā)明，能夠提供容易降低接觸阻力的燃料電池及其制造方法。
【附圖說明】
[0041]圖1是表示第I實(shí)施方式所涉及的燃料電池堆100的立體圖。
[0042]圖2是表示燃料電池堆100的電池單元103的立體圖。
[0043]圖3是表示燃料電池堆100的電池單元103的分解立體圖。
[0044]圖4是表示燃料電池堆100的電池單元103的剖視圖。
[0045]圖5是表示集電體119的立體圖。
[0046]圖6是表示集電體119的分解立體圖。
[0047]圖7是表示燃料電池堆100的電池單元103的示意剖視圖。
[0048]圖8是表示第2實(shí)施方式所涉及的燃料電池堆10a的電池單元103a的示意剖視圖。
[0049]圖9是表示變形例I所涉及的集電體219的立體圖。
[0050]圖10是表示變形例I所涉及的集電體219的放大立體圖。
[0051]圖11是表示變形例I所涉及的平板金屬構(gòu)件290的立體圖。
[0052]圖12是表示變形例I所涉及的平板絕緣構(gòu)件250的立體圖。
[0053]圖13是表示變形例2所涉及的電池單元103b的概略圖。
[0054]圖14是表示變形例3所涉及的電池單元103c的概略圖。
[0055]圖15是表示變形例4所涉及的電池單元103d的概略圖。
[0056]圖16是表示變形例5所涉及的電池單元103e的概略圖。
[0057]圖17是表示燃料室117的高度HO與流動(dòng)方向變更部161的厚度Hl之間的關(guān)系的剖視圖。
[0058]圖18是表示高度比R與面內(nèi)流量分配誤差E之間的關(guān)系的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0059]以下參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0060]第I實(shí)施方式
[0061]圖1是表示第I實(shí)施方式所涉及的燃料電池堆(燃料電池)100的立體圖。燃料電池堆100包括電池單元103、空氣供給流路104、空氣排出流路105、燃料供給流路106、燃料排出流路107以及固定構(gòu)件109。
[0062]圖2是表示電池單元103的立體圖，圖3是表示電池單元103的分解立體圖，圖4是表示電池單元103的剖視圖。
[0063]電池單元103是發(fā)電的最小單位，具有互連器112、113、單體電池120、空氣室116、燃料室(氣體室)117以及集電體118、119。
[0064]互連器112、113俯視呈四邊形板形狀，由具有導(dǎo)電性的鐵素體不銹鋼等形成，且上下配置。
[0065]單體電池120
[0066]單體電池120位于互連器112、113的大致中間，具有