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      燃料電池、燃料電池的配流裝置及具備燃料電池的車輛的制作方法_6

      文檔序號:9308810閱讀:來源:國知局
      的一面92與單元層疊體20的下面連接。在第二實施方式的情況下,第一流體為燃料氣體,第二流體為冷卻水。即,因為氧化氣體外部岐管44配置于上側(cè)端板81,所以通過燃料電池的反應而生成的液體水往往滯留在氧化氣體內(nèi)部岐管24的下部。在這種情況下,也可以形成從內(nèi)部岐管24的下部朝向塊體90的外部的排水孔。
      [0226]另一方面,作為第二實施方式的變形例,也可將塊體90的第一流體設為燃料氣體,且將第二流體設為氧化氣體。在這種情況下,冷卻水的外部岐管44配置于上側(cè)端板81,但因為全部的岐管和流路常常用冷卻水來填充,所以不需要形成上述排水孔。但是,因為不能由冷卻水外部岐管直接對燃料氣體外部岐管進行溫度調(diào)節(jié),所以有時需要另外設置用于對燃料氣體進行溫度調(diào)節(jié)的裝置。
      [0227]各流體的連通部50的第一和第二輔助岐管51、52如下那樣形成。
      [0228]就第一流體(燃料氣體)用的供給側(cè)連通部50a而言,如圖16 (A)所示,從一面92側(cè)起形成僅與第一流體用的外部岐管42a連通的第一孔部94。通過第一孔部94,將劃分形成第一流體用的外部岐管42a的側(cè)壁部的一部分切除,形成第一流體用的第一和第二輔助岐管 51a、52a。
      [0229]就第一流體用的排出側(cè)連通部50b而言,如圖16㈧所示,從一面92側(cè)起形成僅與第一流體用的外部岐管42b連通的第一孔部94。通過第一孔部94,將劃分形成第一流體用的外部岐管42b的側(cè)壁部的一部分切除,形成第一流體用的第一和第二輔助岐管51b、52b ο
      [0230]就第二流體(冷卻水)用的供給側(cè)連通部50a而言,如圖16 (B)所示,從一面92側(cè)起在延長部位93(參照圖15(B))形成僅與第二流體用的外部岐管43a連通的第二孔部95。通過第二孔部95,將劃分形成第二流體用的外部岐管43a的側(cè)壁部的一部分切除,形成第二流體用的第一和第二輔助岐管51a、52a。
      [0231]就第二流體用的排出側(cè)連通部50b而言,如圖16⑶所示,從一面92側(cè)起在延長部位93形成僅與第二流體用的外部岐管43b連通的第二孔部95。通過第二孔部95,將劃分形成第二流體用的外部岐管43b的側(cè)壁部的一部分切除,形成第二流體用的第一和第二輔助岐管51b、52b。
      [0232]在第二孔部95的上部形成有從一面92朝向孔部95傾斜的傾斜面。由此,關于冷卻水用的連接口 35,在圖16中,使左右方向的大小變得與燃料氣體用的連接口 34的大小相同。
      [0233]根據(jù)第二實施方式的燃料電池80的配流裝置101,因為將外部岐管44及連通部50形成于構(gòu)成上側(cè)端板81的塊體,且將外部岐管42、43及連通部50形成于構(gòu)成下側(cè)端板82的塊體90,所以能夠?qū)崿F(xiàn)燃料電池80的小型化。進而,因為通過切削加工能夠形成外部岐管41、及連通部50的第一和第二輔助岐管51、52,所以能夠簡化配流裝置101的制造,與將許多零件焊接接合而組裝的情況相比,能夠廉價地制造。
      [0234]在上述塊體90上形成第三流體用的第一和第二輔助岐管的情況下,可根據(jù)上述第一和第二流體用的輔助岐管構(gòu)成而適當配置。
      [0235](其他變形例)
      [0236]在第一實施方式中,分別設有兩個以上的陽極流路的兩端的流路開口部9,將一端側(cè)形成為供給流路,將另一端側(cè)形成為排出流路,且分別設有兩個以上的陰極流路的兩端的流路開口部11,將一端側(cè)形成為供給流路,另一端側(cè)形成為排出流路。層疊陽極流路的流路開口部9,構(gòu)成兩個以上的流體供給用的內(nèi)部岐管22a、和兩個以上的流體排出用的內(nèi)部岐管22b。層疊陰極流路的流路開口部11,構(gòu)成兩個以上的流體供給用的內(nèi)部岐管24a、和兩個以上的流體排出用的內(nèi)部岐管24b。
      [0237]將各種流體向單電池4的寬度方向均等地供給或排出的構(gòu)成并不局限于分別設置兩個以上的各流路的兩端的流路開口部9、10、11的結(jié)構(gòu)。
      [0238]S卩,單元層疊體20也可以為長寬比R(L/W)不足1,且設有兩個以上的陽極流路的兩端的流路開口部9中的至少一方,一端側(cè)形成為供給流路,另一端側(cè)形成為排出流路,并且設有兩個以上的陰極流路的兩端的流路開口部11中的至少一方,一端側(cè)形成為供給流路,另一端側(cè)形成為排出流路。層疊陽極流路的流路開口部9,構(gòu)成流體供給用的內(nèi)部岐管22a和流體排出用的內(nèi)部岐管22b,層疊陰極流路的流路開口部11,構(gòu)成流體供給用的內(nèi)部岐管24a和流體排出用的內(nèi)部岐管24b。而且,與內(nèi)部岐管22a、22b、24a、24b連接的外部岐管42a、42b、44a、44b向與內(nèi)部岐管22a、22b、24a、24b交叉的方向延伸。
      [0239]在這種結(jié)構(gòu)的燃料電池中,也能夠?qū)⒏鞣N流體向單電池4的寬度方向均等地供給或排出。
      [0240]在這種情況下,可以將與流體供給用的內(nèi)部岐管22a、24a連接的流體供給用的外部岐管42a、44a、及與流體排出用的內(nèi)部岐管22b、24b連接的流體排出用的外部岐管42b、44b分別以向單元層疊體20的寬度方向延伸的方式配置。由此,能夠緊湊地構(gòu)成燃料電池整體。其結(jié)果是,能夠提供小型高輸出的燃料電池。
      [0241]在第一和第二實施方式中,在構(gòu)成端板32、82的塊體60、90形成有外部岐管41、及第一和第二輔助岐管51、52,但本發(fā)明不局限于這種情況。例如,也可以由塊體構(gòu)成集電板,在該塊體形成外部岐管41、及第一和第二輔助岐管51、52。另外,除端板或集電板以外,也可使用設有配流裝置100、101的專用的塊體。
      [0242]進而,在第一和第二實施方式中,通過對塊體進行切削加工而形成外部岐管41、及第一和第二輔助岐管51、52,但本發(fā)明不局限于這種情況。例如,可使用鑄造或3D打印等公知的技術來形成同樣的構(gòu)造。另外,與切削加工的情況相比時,雖然配流裝置100、101的制造稍有些復雜,但也可以通過連接管部件來形成外部岐管、及第一和第二輔助岐管。
      [0243]本申請是基于2013年3月8日申請的日本專利申請?zhí)?013 — 046984號而完成的,其公開內(nèi)容被參照,作為整體被編入。
      【主權(quán)項】
      1.一種燃料電池,具有: 單元層疊體,其將在大致矩形的電解質(zhì)膜的兩面具備陽極及陰極的大致矩形的電極層的膜電極接合體和大致矩形的隔板層疊而形成,在內(nèi)部具備陽極流路、陰極流路及冷卻流體流路; 外部岐管,其設置于所述單元層疊體的外部,對所述單元層疊體供給或排出各流體, 在所述單元層疊體中,至少所述陽極流路及陰極流路由多個線狀肋構(gòu)成,沿著所述流路的方向的所述電極層的長度(L)和相對于所述流路的方向正交的寬度方向的所述電極層的寬度(W)之比即長寬比R(L/W)不足1,且分別設有兩個以上的各所述流路的兩端的流路開口部,層疊所述流路開口部,對每種流體構(gòu)成有兩個以上的流體供給用的內(nèi)部岐管和流體排出用的內(nèi)部岐管, 所述外部岐管針對每種流體具有:經(jīng)由供給側(cè)連通部與所述流體供給用的內(nèi)部岐管連接的流體供給用的外部岐管、經(jīng)由排出側(cè)連通部與所述流體排出用的內(nèi)部岐管連接的流體排出用的外部岐管, 所述流體供給用的外部岐管及所述流體排出用的外部岐管分別向所述單元層疊體的寬度方向延伸,并配置為大致平行。2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池,其中, 在所述流體供給用的外部岐管及所述流體排出用的外部岐管中,在同方向的端部具有開口部。3.如權(quán)利要求1或2所述的燃料電池,其中, 各流體的所述供給側(cè)連通部及所述排出側(cè)連通部中的至少一個具有:與所述內(nèi)部岐管連接的第一輔助岐管、具備分別相對于所述外部岐管的中心線及所述第一輔助岐管的中心線交叉的中心線且與所述外部岐管連接的第二輔助岐管。4.如權(quán)利要求1?3中任一項所述的燃料電池,其中, 所述外部岐管的中心線偏向所述內(nèi)部岐管的中心線的內(nèi)側(cè)。5.如權(quán)利要求1?4中任一項所述的燃料電池,其中, 陰極的所述外部岐管和陽極的所述外部岐管重疊配置,且陰極的所述外部岐管配置在比陽極的所述外部岐管更接近所述單元層疊體的位置。6.如權(quán)利要求1?4中任一項所述的燃料電池,其中, 陰極的所述外部岐管和陽極的所述外部岐管重疊配置,且陰極的所述外部岐管配置在比陽極的所述外部岐管更遠離所述單元層疊體的位置。7.如權(quán)利要求1?3中任一項所述的燃料電池,其中, 至少在陰極中,所述內(nèi)部岐管設置在垂直方向,且與該內(nèi)部岐管連接的所述外部岐管配置在所述單元層疊體的下方位置。8.如權(quán)利要求1?3中任一項所述的燃料電池,其中, 至少在陰極中,所述內(nèi)部岐管設置在水平方向,且與該內(nèi)部岐管連接的所述外部岐管配置在所述內(nèi)部岐管的下方位置。9.如權(quán)利要求3所述的燃料電池,其中, 在各流體中,流體供給用的所述外部岐管、所述供給側(cè)連通部的所述第一和第二輔助岐管、所述排出側(cè)連通部的所述第一和第二輔助岐管、及流體排出用的所述外部岐管設置于端板內(nèi)。10.如權(quán)利要求1?9中任一項所述的燃料電池,其中, 使用冷卻流體及空氣的陰極的所述外部岐管的排出側(cè)的截面積比供給側(cè)的截面積大。11.一種燃料電池,具有: 單元層疊體,其將在大致矩形的電解質(zhì)膜的兩面具備陽極及陰極的大致矩形的電極層的膜電極接合體和大致矩形的隔板層疊而形成,在內(nèi)部具備陽極流路、陰極流路及冷卻流體流路; 外部岐管,其設置于所述單元層疊體的外部,對所述單元層疊體供給或排出各流體, 在所述單元層疊體中,至少所述陽極流路及陰極流路由多個線狀肋構(gòu)成,沿著所述流路的方向的所述電極層的長度(L)和相對于所述流路的方向正交的寬度方向的所述電極層的寬度(W)之比即長寬比R(L/W)不足1,而且, 設有兩個以上的所述陽極流路的兩端的流路開口部中的至少一方,一端側(cè)形成為供給流路,另一端側(cè)形成為排出流路, 設有兩個以上的所述陰極流路的兩端的流路開口部中的至少一方,一端側(cè)形成為供給流路,另一端側(cè)形成為排出流路, 層疊所述陽極流路的所述流路開口部,構(gòu)成流體供給用的內(nèi)部岐管和流體排出用的內(nèi)部岐管, 層疊所述陰極流路的所述流路開口部,構(gòu)成流體供給用的內(nèi)部岐管和流體排出用的內(nèi)部岐管, 與所述內(nèi)部岐管連接的所述外部岐管向與所述內(nèi)部岐管交叉的方向延伸。12.如權(quán)利要求11所述的燃料電池,其中, 與所述流體供給用的內(nèi)部岐管連接的流體供給用的外部岐管、及與所述流體排出用的內(nèi)部岐管連接的流體排出用的外部岐管分別向所述單元層疊體的寬度方向延伸而配置。13.一種燃料電池的配流裝置,其用于權(quán)利要求1?12中任一項所述的燃料電池,對陽極、陰極、及冷卻流體中的至少兩種流體進行配流, 具有塊體,該塊體對于第一和第二的各流體形成有流體供給用的所述外部岐管、及流體排出用的所述外部岐管,并構(gòu)成端板, 在所述塊體中,當將配置所述單元層疊體的一側(cè)的面設為一面時,從所述塊體的一面?zhèn)扔^察,在接近所述一面的一側(cè)流動的第一流體用的所述外部岐管和在遠離所述一面的一側(cè)流動的第二流體用的所述外部岐管以一部分重疊的方式配置,而且,從所述塊體的一面?zhèn)扔^察,所述第二流體用的所述外部岐管包括未與所述第一流體用的所述外部岐管重疊的延長部位, 通過從所述一面?zhèn)绕鹦纬蓛H與所述第一流體用的所述外部岐管連通的第一孔部,從而形成所述第一流體用的連通部, 通過從所述一面?zhèn)绕鹪谒鲅娱L部位形成僅與所述第二流體用的所述外部岐管連通的第二孔部,從而形成所述第二流體用的連通部。14.一種車輛,具備權(quán)利要求1?12中任一項所述的燃料電池。
      【專利摘要】本發(fā)明提供一種燃料電池,其具有在電極層的寬度方向?qū)挼牡烷L寬比構(gòu)造,能夠?qū)⑷剂想姵厮枰母鞣N流體向?qū)挾确较蚣皩盈B方向均等地供給或排出。還提供一種可適當應用于這樣的燃料電池的配流裝置及具備燃料電池的車輛。燃料電池(1)針對每種流體具有兩個以上的流體供給用的內(nèi)部岐管(22a、23a、24a)和流體排出用的內(nèi)部岐管(22b、23b、24b)。外部岐管針對每種流體具有與流體供給用的內(nèi)部岐管連接的流體供給用的外部岐管(42a、43a、44a)、和與流體排出用的內(nèi)部岐管連接的流體排出用的外部岐管(42b、43b、44b)。流體供給用及流體排出用的外部岐管分別向單元層疊體(20)的寬度方向延伸并配置為大致平行。
      【IPC分類】H01M8/02, H01M8/24, H01M8/10
      【公開號】CN105027343
      【申請?zhí)枴緾N201480011842
      【發(fā)明人】長谷川卓也, 藤枝龍史
      【申請人】日產(chǎn)自動車株式會社
      【公開日】2015年11月4日
      【申請日】2014年3月7日
      【公告號】CA2904219A1, WO2014136965A1
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