CN103119766B - 燃料电池用隔板、燃料电池、燃料电池的制造方法 - Google Patents

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Abstract

燃料电池用的隔板具备波形部,该波形部由第一槽部与第二槽部交替反复排列而成,具有波形截面形状,该第一槽部是向第一表面侧凹陷的形状且在第一表面侧形成有第一流体用的流路,该第二槽部是向与第一表面侧相反的第二表面侧凹陷的形状且在第二表面侧形成有第二流体用的流路。各第二槽部是从第二表面侧观察到的深度比其他的部分浅的浅槽部,且在浅槽部的位置的第一表面侧具有形成将隔着浅槽部相邻的两个第一流体用的流路空间连通的连通流路的至少一个浅槽部。

Description

燃料电池用隔板、燃料电池、燃料电池的制造方法
技术领域
本发明涉及燃料电池用隔板、燃料电池及燃料电池的制造方法。
背景技术
通常,燃料电池、例如固体高分子型燃料电池以经由隔板将多个发电体层层叠而成的堆叠结构的方式被利用,该发电体层包括电解质膜及一对电极(阳极及阴极),该隔板用于使作为反应气体的燃料气体及氧化剂气体分离。在燃料电池的内部形成有用于使反应气体、冷却介质(例如冷却液)这样的流体流动的流路。
作为燃料电池用的隔板,已知有将板状构件加工成向一方的表面侧凹陷的形状的第一槽部与向另一方的表面侧凹陷的形状的第二槽部交替反复排列的波形截面形状而制造出的隔板。在这种隔板中,在第一槽部的上述一方的表面侧形成一流体(例如冷却液)用的流路,在第二槽部的上述另一方的表面侧形成另一流体(例如燃料气体)用的流路。而且,作为燃料电池用的隔板,已知有在表面设有以柱群的方式配置的一连串的四边形的突出部且突出部间的空间作为使流体纵横流动的流路发挥作用的隔板。
发明内容
发明的概要
发明要解决的课题
然而,在上述以往的实施了波形加工的隔板中,在一方的表面侧形成的流体用流路和在另一方的表面侧形成的流体用流路中的流动方向被限定为相互平行的方向,因此流体的路径设定的自由度低。因此,在使用了该隔板的燃料电池中,例如各岐管的配置产生制约或电池面内的热设计的自由度下降。需要说明的是,虽然通过追加另一隔板部件而能够提高2个流体用流路的流动方向的设定的自由度,但部件个数的增加会导致重量、尺寸、成本的增加,因此不优选。而且,在上述以往的设有四边形的突出部的隔板中,虽然在隔板的设有突出部的表面侧能够形成使流体纵横流动的流路,但在隔板的相反的表面侧设有格子状的突出部而无法形成流体用的流路,因此仅为该隔板部件的话,无法在两侧形成流体用流路。
此外,这种课题并不局限于固体高分子型燃料电池用,在一般的燃料电池用的隔板中也是共通的课题。
本发明为了解决上述的课题而作出,其目的在于提供一种能够抑制部件个数的增加并能够进行流体的路径的灵活的设定的燃料电池用隔板。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题的至少一部分,本发明可以作为以下的方式或应用例来实现。
[应用例1]一种隔板,为燃料电池用的隔板,其中,
所述隔板具备波形部,该波形部由第一槽部与第二槽部交替反复排列而成,具有波形截面形状,该第一槽部为向第一表面侧凹陷的形状且在所述第一表面侧形成有第一流体用的流路,该第二槽部为向与所述第一表面侧相反的第二表面侧凹陷的形状且在所述第二表面侧形成有第二流体用的流路,
各所述第二槽部具有至少一个浅槽部,所述浅槽部从所述第二表面侧观察到的深度比其他的部分浅,且在所述浅槽部的位置的所述第一表面侧形成有将隔着所述浅槽部相邻的两个所述第一流体用的流路空间连通的连通流路。
在该燃料电池用隔板中,各第二槽部具有从第二表面侧观察到的深度比其他的部分浅的浅槽部,在浅槽部的位置的第一表面侧形成有将隔着浅槽部相邻的两个第一流体用的流路空间连通的连通流路,因此,能够利用这一个燃料电池用隔板形成第一流体用的流路空间及第二流体用的流路空间,并且第一流体的流动方向并未限定为与第二流体的流动方向平行的方向,而是能够自由地设定。因此,在该燃料电池用隔板中,能够抑制部件个数的增加并灵活地设定流体的路径。
[应用例2]在应用例1记载的隔板中,
所述第一流体及所述第二流体的组合是燃料气体、氧化剂气体及冷却液中的任意两个的组合。
在该燃料电池用隔板中,能够形成燃料气体、氧化剂气体、冷却液中的任两个组合即第一流体及所述第二流体的组合用的流路空间,并且第一流体的流动方向并未限定为与第二流体的流动方向平行的方向而能够自由地设定,因此能够抑制部件个数的增加并灵活地设定第一流体及第二流体的路径。
[应用例3]在应用例1记载的隔板中,
所述第一流体是冷却液。
在该燃料电池用隔板中,冷却液即第一流体的流动方向并未限定为与第二流体的流动方向平行的方向而能够自由地设定,因此能够提高燃料电池的热设计的自由度。
[应用例4]在应用例1记载的隔板中,
所述隔板的平面形状为大致矩形,
在所述隔板的隔着所述波形部相对的两个外缘边附近形成有构成所述第一流体用的岐管的第一开口和构成所述第二流体用的岐管的第二开口。
在该燃料电池用隔板中,通过将各岐管配置在隔着隔板的波形部相对的两个外缘边附近,而能够提高燃料电池的电极利用率。
[应用例5]在应用例1记载的隔板中,
各所述第二槽部具有的所述浅槽部形成在与相邻的其他所述第二槽部具有的所述浅槽部并排的位置,
所述浅槽部的截面形状是所述连通流路中的所述第一流体的流动的下游侧的曲率半径或斜坡角度比上游侧的曲率半径或斜坡角度大的形状。
在该燃料电池用隔板中,能够抑制第二流体用流路的截面积缩小的情况,并能够抑制第一流体用流路内的第一流体的沉淀。
[应用例6]在应用例1记载的隔板中,
各所述第二槽部具有的所述浅槽部形成在与相邻的其他所述第二槽部具有的所述浅槽部并排的位置,
所述浅槽部的截面形状是所述连通流路中的所述第一流体的流动的下游侧的曲率半径或斜坡角度比上游侧的曲率半径或斜坡角度小的形状。
在该燃料电池用隔板中,能够抑制第一流体向第一流体用流路的接近第二表面侧的部分内的流入,并能够对第一流体的流动进行整流而抑制流路的压力损失的增大。
[应用例7]在应用例3记载的隔板中,
对所述波形部的所述第一表面侧实施提高所述第一槽部中与所述浅槽部相邻的区域的耐腐蚀性的覆膜处理、提高所述第一槽部中与所述浅槽部相邻的区域的疏水性的疏水处理、及提高所述浅槽部的亲水性的亲水处理中的至少一种处理。
在该燃料电池用隔板中,起到如下效果中的一个效果:提高溶出物容易积存的区域即第一槽部的与浅槽部相邻的区域的耐腐蚀性而抑制腐蚀的效果、提高冷却液容易积存的区域即第一槽部的与浅槽部相邻的区域的疏水性而抑制冷却液的积存的效果、提高高度比较低且压力损失容易增大的浅槽部的亲水性而抑制压力损失的增大的效果。
[应用例8]在应用例1记载的隔板中,
各所述第二槽部具有多个所述浅槽部,
各所述第二槽部具有的所述浅槽部形成在与相邻的其他所述第二槽部具有的所述浅槽部并排的位置,
在所述波形部的所述第一表面侧,在所述深槽部的所述连通流路中的所述第一流体的流动方向的下游侧形成有位于所述深槽部与所述浅槽部之间的边界壁的延长线上的壁体,并且在所述浅槽部的所述下游侧形成有位于所述浅槽部的底板面的延长线上的底板体。
在该燃料电池用隔板中,能够抑制通过了连通流路后的第一流体在下游侧的第一流体用流路中旋入而流入深槽部的下游侧的区域的情况,并且抑制流入靠近第二表面侧的部分的情况,从而对第一流体的流动进行整流而抑制流路的压力损失的增大。
[应用例9]在应用例1记载的隔板中,
各所述第二槽部具有多个所述浅槽部,
各所述第二槽部具有的所述浅槽部形成在与相邻的其他所述第二槽部具有的所述浅槽部并排的位置,
在所述波形部的所述第一表面侧,在所述第一槽部中与所述深槽部相邻的位置配置用于填充空间的间隔件。
在该燃料电池用隔板中,能够抑制通过了连通流路后的第一流体在下游侧的第一流体用流路中旋入而流入深槽部的下游侧的区域的情况,并对第一流体的流动进行整流而抑制流路的压力损失的增大。
[应用例10]在应用例1记载的隔板中,
各所述第二槽部具有包括通常的所述浅槽部和比通常的所述浅槽部的深度深的中浅槽部的多个所述浅槽部,
各所述第二槽部具有的所述浅槽部形成在与相邻的其他所述第二槽部的所述浅槽部并排的位置,
各所述第二槽部具有的所述中浅槽部配置在与相邻的所述第二槽部具有的通常的所述浅槽部相对的位置。
在该燃料电池用隔板中,抑制通过了形成在通常的浅槽部的位置的连通流路后的第一流体流入到形成在下游侧的中浅槽部的位置的连通流路内的情况,反而促进流入到第一流体用流路内的情况,因此能够抑制第一流体的流动成为过度的紊流,并抑制第一流体用流路中的第一流体的沉淀。
[应用例11]在应用例1记载的隔板中,
各所述第二槽部具有多个所述浅槽部,
各所述第二槽部中的所述深槽部和在所述第二流体用流路中的所述第二流体的流动的下游侧与所述深槽部相邻的所述浅槽部之间的边界壁以越接近所述第二表面侧而越位于所述下游侧的方式倾斜。
在该燃料电池用隔板中,抑制水滞留在边界壁上的部分的情况,从而能够抑制隔板的腐蚀。
[应用例12]在应用例11记载的隔板中,
各所述第二槽部具有的多个所述浅槽部中,越是位于所述第二流体用流路中的所述第二流体的流动的下游侧的所述浅槽部,其深度越深,并且,越是位于所述下游侧的所述浅槽部,其沿着所述第二流体的流动方向的宽度越大。
在该燃料电池用隔板中,能抑制在边界壁上的部分积存于一端的水向下游侧移动时流落到下游侧的其他边界壁上而积存于此的情况,因此能够更可靠地抑制隔板的腐蚀。而且,越是位于下游侧的浅槽部,其宽度越增大,由此能够抑制下游侧的连通流路的截面积减少的情况。
[应用例13]在应用例1记载的隔板中,
所述波形部包括深度互不相同的多个种类的所述浅槽部。
在该燃料电池用隔板中,通过适当地配置深度互不相同的多个种类的浅槽部,而能够实现燃料电池的发电分布及温度分布的均一化。
[应用例14]在应用例1记载的隔板中,
各所述第二槽部具有多个所述浅槽部,
各所述第二槽部中的所述深槽部和在所述第二流体用流路中的所述第二流体的流动的下游侧与所述深槽部相邻的所述浅槽部之间的边界壁以越远离所述第二表面侧越位于所述下游侧的方式倾斜。
在该燃料电池用隔板中,促进边界壁上的部分处的水的滞留,因此能够抑制燃料电池的高温运转时的干燥,从而能够抑制发电效率的下降及电解质膜的耐久性的下降。
[应用例15]在应用例14记载的隔板中,
在所述第二表面侧,对各所述第二槽部的所述浅槽部实施提高亲水性的亲水处理。
在该燃料电池用隔板中,进一步促进边界壁上的部分的水的滞留,因此能够良好地抑制燃料电池的高温运转时的干燥,能够良好地抑制发电效率的下降及电解质膜的耐久性的下降。
[应用例16]在应用例1记载的隔板中,
各所述第二槽部具有多个所述浅槽部,
各所述第二槽部中的所述深槽部与所述浅槽部之间的边界壁具有相对于所述连通流路中的所述第一流体的流动方向倾斜了规定的角度的部分。
在该燃料电池用隔板中,在浅槽部的位置形成的连通流路中,沿着深槽部与浅槽部之间的边界壁的倾斜的部分而能够将第一流体的一部分的流动方向形成为倾斜方向,因此能够更灵活地设定第一流体的路径。
[应用例17]在应用例16记载的隔板中,
各所述第二槽部具有的所述浅槽部配置在相对于相邻的其他所述第二槽部具有的所述浅槽部的位置沿着与所述连通流路中的所述第一流体的流动方向正交的方向偏离了规定距离的位置。
在该燃料电池用隔板中,能促进通过了连通流路的第一流体流入到下游侧倾斜方向的浅槽部的位置的所形成的连通流路内的情况,能够将第一流体的一部分的流动方向形成为倾斜方向,能够更灵活地设定第一流体的路径。
[应用例18]在应用例1记载的隔板中,
各所述第二槽部具有多个所述浅槽部,
各所述第二槽部具有的所述浅槽部形成在相对于相邻的其他所述第二槽部具有的所述浅槽部的位置沿着与所述连通流路中的所述第一流体的流动方向正交的方向偏离了规定距离的位置。
在该燃料电池用隔板中,通过了连通流路的第一流体不是笔直地向下游侧前进,而通过第一流体用流路而流入到下游侧倾斜方向的浅槽部的位置的所形成的连通流路,因此能够抑制第一流体用流路内的第一流体的沉淀。
[应用例19]在应用例1记载的隔板中,
各所述第二槽部具有多个所述浅槽部,
所述第二槽部具有的所述深槽部的直径比所述浅槽部的直径大。
在该燃料电池用隔板中,能够减少形成在第一槽部的位置处的第一流体用流路内的与深槽部相邻的部分的体积,能够抑制第一流体用流路内的第一流体的沉淀。而且,在层叠时与第一表面侧相对的构件所接触的部分即深槽部的直径大,因此能够减少深槽部的表面的每单位面积的层叠载荷,并且能够抑制载荷的集中引起的燃料电池的电极的损伤、发电分布的偏颇的发生。
[应用例20]一种燃料电池,其具备:
发电体层,包括电解质膜、配置在所述电解质膜的一侧的阳极、配置在所述电解质膜的另一侧的阴极;
将所述发电体层夹设于中间而配置的应用例1至应用例19记载的隔板。
在该燃料电池中,能够抑制作为隔板的部件个数的增加并灵活地设定流体的路径。
[应用例21]在应用例20记载的燃料电池中,
还具备检测部,该检测部通过检测到所述第一流体用流路中的压力损失变得小于规定的阈值,而检测所述第一流体用流路的异常。
在该燃料电池中,能够以简单的结构,检测到在第一流体用流路内存在污染或气泡这样的第一流体用流路内的异常的发生。
[应用例22]一种燃料电池的制造方法,该燃料电池具有发电体层和将所述发电体层夹设于中间而配置的应用例3记载的隔板,所述发电体层包括电解质膜、配置在所述电解质膜的一侧的阳极、配置在所述电解质膜的另一侧的阴极,所述燃料电池的制造方法具备:
使冷却液与所述隔板的所述第一槽部的所述第一表面侧接触的工序;及
在所述接触的工序之后,将所述隔板与所述发电体层层叠的工序。
在该方法中,能抑制在第一槽部的第一表面侧的空间积存空气的情况,抑制由空气积存引起的冷却液温度、流量的不稳定化,从而抑制燃料电池的温度分布变得不均一而局部性地产生干燥、溢流或电解质膜的耐久性下降的情况。
[应用例23]一种燃料电池,其具备:
多个发电体层,包括电解质膜、配置在所述电解质膜的一侧的阳极、配置在所述电解质膜的另一侧的阴极;
配置在各所述发电体层的所述阳极侧的应用例1记载的隔板;
配置在各所述发电体层的所述阴极侧的平坦的板状的第二隔板。
在该燃料电池中,由于仅由第一流体用流路的压力损失一方的隔板的形状决定,因此能够更容易地抑制各电池的第一流体用流路的压力损失的变动。而且,在该燃料电池中,不会发生由于层叠时的位置错动而隔板间的接触面积损失的情况,因此接触面积的确保容易。而且,在该燃料电池中,能够抑制向发电体层的面压变动,因此能够防止发电体层的层间的间隙的发生,防止水的滞留,能够减少浓度分极。而且,在该燃料电池中,能够实现隔板加工的容易化、低成本化。
[应用例24]在应用例23记载的燃料电池中,
所述隔板对板状构件进行冲压加工而制造出,
所述第二隔板的厚度比在所述隔板的制造中使用的所述板状构件的厚度薄。
在该燃料电池中,能够确保良好的冲压成形性,并能够减少燃料电池的各电池的厚度及重量。
[应用例25]在应用例23或应用例24记载的燃料电池中,
还具备密封部,该密封部至少在所述隔板的具有凹凸的位置将所述隔板和不经由所述发电体层而与所述隔板相对的所述第二隔板之间密封,该密封部通过粘贴于所述隔板并按压在所述第二隔板上来实现密封。
在该燃料电池中,在隔板的具有凹凸的位置也能够利用密封部形成可靠的密封线。
[应用例26]在应用例25记载的燃料电池中,
所述燃料电池通过将包含偶数个所述发电体层的第一电池与包含奇数个所述发电体层的第二电池交替层叠而制造,
所述密封部在所述燃料电池的层叠前设置于所述第一电池,而不设置于所述第二电池。
在该燃料电池中,确保可靠的密封性能,并且将设有密封部的第一电池与未设有密封部的第二电池交替层叠而制造燃料电池,由此能够提高燃料电池的可修性。
[应用例27]一种燃料电池,其中,
具备:
多个发电体层,包括电解质膜、配置在所述电解质膜的一侧的阳极、配置在所述电解质膜的另一侧的阴极;
配置在各所述发电体层的所述阳极侧的应用例1记载的隔板;
配置在各所述发电体层的所述阴极侧的平坦的板状的第二隔板;
将所述隔板和不经由所述发电体层而与所述隔板相对的所述第二隔板之间密封的第一密封部;及
在所述发电体层的端部将所述阳极侧与所述阴极侧之间密封的第二密封部,
所述隔板和所述发电体层中的至少一方具有用于形成通道流路的通道流路形成部,该通道流路经过由所述第一密封形成的密封线的下方而将所述第二流体用流路空间与隔着所述第一密封的所述第二流体用流路空间的相反侧的流路空间连通,
所述通道流路形成部位于沿着所述发电体层的平面方向比所述第二密封部靠内侧的位置。
在该燃料电池中,不会发生密封部侵入通道流路而将通道流路闭塞的情况,能够抑制部件个数的增加,并能够实现密封和第二流体用的流路确保这两者。
[应用例28]在应用例27记载的燃料电池中,
所述通道流路形成部包括形成于所述隔板的向所述第二表面侧凹陷的形状的第三槽部,
所述第三槽部比所述第二槽部具有的所述深槽部的深度浅。
在该燃料电池中,能够在第三槽部的第一表面侧配置将隔板间密封的密封部。
[应用例29]在应用例27或应用例28记载的燃料电池中,
所述通道流路形成部包括薄部,所述薄部是所述发电体层的与所述隔板相对一侧的表面比所述发电体层的其他的部分的表面后退的部分。
在该燃料电池中,即使在形成通道流路的位置,也不需要设置向隔板的第一表面侧凸出的部分,因此能够抑制通道流路的位置的密封部的高度的减少,能够确保良好的密封性。
[应用例30]在应用例27至应用例29中的任一应用例记载的燃料电池中,
所述隔板具有多个所述通道流路形成部,
所述多个所述通道流路形成部以所述燃料电池的使用时位于重力方向最下侧的所述通道流路形成部延伸到最接近所述第二流体用流路空间的位置的方式形成。
在该燃料电池中,生成水被引入到位于重力方向最下侧的通道流路内,抑制被引入到其他通道流路内的情况,因此其他通道流路维持开通的状态。因此,在该燃料电池中,能够促进生成水的排水,并且能够防止全部的通道流路被闭塞的情况。
需要说明的是,本发明能够以各种形态实现,例如,能够以燃料电池用隔板、具备燃料电池用隔板的燃料电池、燃料电池的制造方法、具备燃料电池的燃料电池***、具备燃料电池***的汽车等移动体等的方式来实现。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施例的燃料电池***10的简要结构的说明图。
图2是表示燃料电池100的俯视结构的说明图。
图3是表示燃料电池100的剖视结构的说明图。
图4是表示燃料电池100的剖视结构的说明图。
图5是表示燃料电池100的剖视结构的说明图。
图6是表示阳极侧隔板310的波形部WSP的结构的立体图。
图7是表示第二实施例的燃料电池100的剖视结构的说明图。
图8是表示第三实施例的燃料电池100的通道流路TR附近的结构的说明图。
图9是表示第三实施例的变形例的通道流路TR附近的结构的说明图。
图10是表示第四实施例的燃料电池100的俯视结构的说明图。
图11是表示第四实施例的燃料电池100的剖视结构的说明图。
图12是表示第四实施例的燃料电池100的剖视结构的说明图。
图13是表示第五实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的剖视结构的说明图。
图14是表示第五实施例的变形例的燃料电池100的阳极侧隔板310的剖视结构的说明图。
图15是表示第六实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的剖视结构的说明图。
图16是表示第六实施例的变形例的燃料电池100的阳极侧隔板310的剖视结构的说明图。
图17是表示第七实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。
图18是表示第八实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。
图19是表示第九实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。
图20是表示第十实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。
图21是表示第十实施例的变形例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。
图22是表示第十一实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。
图23是表示第十一实施例的变形例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。
图24是表示第十二实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。
图25是表示第十三实施例的燃料电池100的控制方法的说明图。
图26是表示第十四实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。
图27是表示第十五实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。
图28是表示第十五实施例的变形例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。
图29是表示第十六实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。
图30是表示第十六实施例的变形例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。
图31是表示第十七实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。
图32是表示第十七实施例的变形例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。
图33是表示第十八实施例的燃料电池100的结构的说明图。
图34是表示第十八实施例的燃料电池100的结构的说明图。
图35是表示第十八实施例的燃料电池100的结构的说明图。
图36是表示第十九实施例的燃料电池100的俯视结构的说明图。
具体实施方式
接下来,基于实施例,说明本发明的实施方式。
A.第一实施例:
图1是表示本发明的第一实施例的燃料电池***10的简要结构的说明图。燃料电池***10具备燃料电池100。燃料电池100具有将端板110、绝缘板120、集电板130、多个单电池140、集电板130、绝缘板120、端板110依次层叠而成的堆叠结构。
从储存有高压氢的氢罐50经由切断阀51、调节器52、配管53向燃料电池100供给作为燃料气体的氢。氢经由后述的燃料气体供给岐管而向各单电池140供给,在各单电池140的发电中被利用。在各单电池140中未被利用的氢(阳极废气)经由后述的燃料气体排出岐管而汇集,经由排出配管54而向燃料电池100的外部排出。需要说明的是,燃料电池***10也可以具有使阳极废气向供给侧的配管53再循环的再循环机构。
另外,经由气泵60、配管61,将作为氧化剂气体的空气向燃料电池100供给。空气经由后述的氧化剂气体供给岐管向各单电池140供给,在各单电池140的发电中被利用。在各单电池140中未被利用的空气(阴极废气)经由后述的氧化剂气体排出岐管而汇集,经由配管63向燃料电池100的外部排出。燃料气体及氧化剂气体也被称为反应气体。
此外,为了对燃料电池100的各单电池140进行冷却,而经由水泵71及配管72向燃料电池100供给由散热器70冷却后的冷却介质。冷却介质经由后述的冷却介质供给岐管而被导向各单电池140,对各单电池140进行冷却。将各单电池140冷却后的冷却介质经由后述的冷却介质排出岐管进行汇集,经由配管73而向散热器70循环。作为冷却介质,使用例如水、乙二醇等不冻液、空气等。在本实施例中,使用液体的冷却介质(冷却液)。
燃料电池***10还具备控制部80。控制部80是具备未图示的CPU、存储器等的计算机。控制部80接受来自在燃料电池***10的各部配置的温度传感器、压力传感器、电压计等的信号,并基于接受到的信号来进行燃料电池***10整体的控制。
图2是表示燃料电池100的俯视结构的说明图。而且,图3~5是表示燃料电池100的剖视结构的说明图。在图3中表示图2的A1-A1的位置处的燃料电池100的局部剖面,在图4中表示图2的B1-B1的位置处的燃料电池100的局部剖面,在图5中表示图2的C1-C1的位置处的燃料电池100的局部剖面。
如图2所示,在燃料电池100的内部形成有:将供给到燃料电池100的作为燃料气体的氢向各单电池140分配的燃料气体供给岐管162;将供给到燃料电池100的作为氧化剂气体的空气向各单电池140分配的氧化剂气体供给岐管152;将在各单电池140中未被利用的燃料气体收集而向燃料电池100的外部排出的燃料气体排出岐管164;将在各单电池140中未被利用的氧化剂气体收集而向燃料电池100的外部排出的氧化剂气体排出岐管154;将供给到燃料电池100的冷却液向各单电池140分配的冷却液供给岐管172;将从各单电池140排出的冷却液收集而向燃料电池100的外部排出的冷却液排出岐管174。上述各岐管是沿着与燃料电池100的层叠方向大致平行的方向(即,与单电池140的平面方向大致垂直的方向)延伸的形状的流路。
如图2所示,单电池140的平面形状为大致长方形,各岐管配置在单电池140的平面的外缘边附近。具体而言,燃料气体供给岐管162及冷却液供给岐管172的位置是与单电池140的外缘边中的一方的短边相邻的位置,燃料气体排出岐管164及冷却液排出岐管174的位置是与单电池140的外缘边中的另一方的短边相邻的位置。沿着单电池140的外缘边的短边方向的燃料气体供给岐管162与冷却液供给岐管172之间的位置关系成为与燃料气体排出岐管164和冷却液排出岐管174之间的位置关系相反的关系。而且,氧化剂气体供给岐管152的位置是与单电池140的外缘边中的一方的长边(距燃料气体供给岐管162远的一方的长边)的整体相邻的位置,氧化剂气体排出岐管154的位置是与单电池140的外缘边中的另一方的长边(距燃料气体供给岐管162近的一方的长边)的整体相邻的位置。
需要说明的是,在本说明书中,在燃料电池100中,将层叠单电池140的方向称为“层叠方向”,将与单电池140的主表面平行的方向(即,与层叠方向大致垂直的方向)称为“平面方向”。而且,在平面方向中,将与单电池140的长边平行的方向称为X方向,将与单电池140的短边平行的方向(与X方向大致垂直的方向)称为Y方向。
如图3~5所示,燃料电池100的单电池140成为通过一对隔板(阴极侧隔板320及阳极侧隔板310)来夹持发电体层200而成的结构,该发电体层200包含膜电极接合体(MEA)210,该膜电极接合体(MEA)210在电解质膜212的各个面配置有阳极(阳极电极层)214、阴极(阴极电极层)215而成。膜电极接合体210还包括:在阳极214的外侧配置的阳极侧扩散层216;及在阴极215的外侧配置的阴极侧扩散层217。而且,发电体层200还包括配置在膜电极接合体210的阴极侧扩散层217的外侧的阴极侧多孔体流路层230。
电解质膜212是由氟系树脂材料或烃系树脂材料形成的固体高分子膜,在湿润状态下具有良好的质子导电性。阴极215及阳极214例如包括作为催化剂的铂、或由铂和其他的金属构成的合金。阴极侧扩散层217及阳极侧扩散层216通过例如利用由碳纤维构成的线所织成的碳布、或碳纸、碳毡而形成。阴极侧多孔体流路层230由金属多孔体(例如膨胀金属)或碳多孔体等的具有气体扩散性及导电性的多孔质的材料形成。阴极侧多孔体流路层230由于比阴极侧扩散层217的空孔率高,因此内部的气体的流动阻力低,作为氧化剂气体所流动的氧化剂气体用流路而发挥作用。
阴极侧隔板320及阳极侧隔板310是对金属板进行加工而制造出。具体而言,阴极侧隔板320对金属板实施用于形成开口等的开孔加工而制造出,该开口构成各岐管。如图3~5所示,阴极侧隔板320是平坦的板状形状。另一方面,阳极侧隔板310对金属板实施用于形成构成各岐管的开口等的开孔加工及将金属板折弯而设置波形截面形状的部分的冲压加工而制造出。如图3、4所示,阳极侧隔板310具有波形截面形状的波形部WSP。在图2中,通过剖面线来表示单电池140的平面的阳极侧隔板310的波形部WSP的位置。
图6是表示阳极侧隔板310的波形部WSP的结构的立体图。在图6中,上方是与相邻的其他单电池140的阴极侧隔板320相对的一侧,下方是与发电体层200相对的一侧。如图6及图4所示,阳极侧隔板310的波形部WSP具有波形截面形状,由向与阴极侧隔板320相对的表面侧(以下,称为“第一表面侧”)凹陷的第一槽部316和向与发电体层200相对的表面侧(以下,称为“第二表面侧”)凹陷的第二槽部315沿着X方向交替反复排列而成。各第一槽部316及各第二槽部315的平面形状是沿着Y方向延伸的形状。
如图6及图4所示,阳极侧隔板310的波形部WSP在第一槽部316的第一表面侧(与阴极侧隔板320相对的表面侧)形成冷却液用的流路空间CS。冷却液用流路空间CS是由阳极侧隔板310的波形部WSP的第一槽部316和阴极侧隔板320的表面围成的空间。而且,阳极侧隔板310的波形部WSP在第二槽部315的第二表面侧(与发电体层200相对的表面侧)形成燃料气体用的流路空间AS。燃料气体用流路空间AS是由阳极侧隔板310的波形部WSP的第二槽部315和发电体层200的表面围成的空间。第一槽部316及第二槽部315是沿着Y方向延伸的形状,因此冷却液用流路空间CS及燃料气体用流路空间AS也成为沿着Y方向延伸的空间。
如图6及图3、4所示,阳极侧隔板310的波形部WSP的各第二槽部315具有浅槽部314。浅槽部314是从第二表面侧(与发电体层200相对的表面侧)观察到的深度d2比其他的部分(以下,称为“深槽部313”)的深度d1浅的部分。在此,第二槽部315(深槽部313及浅槽部314)的深度是指从阳极侧隔板310的第二表面侧的最外部(即与发电体层200接触的部分)的位置到第二槽部315的第一表面侧的最外部(即与第二槽部315的层叠方向大致垂直的部分)的位置的沿着层叠方向的距离。因此,在第二槽部315的第二表面侧形成的燃料气体用流路空间AS的深度在深槽部313的位置处变深,在浅槽部314的位置处变浅。而且,在将多个单电池140层叠而成的燃料电池100中,阳极侧隔板310在各深槽部313的位置与阴极侧隔板320的表面接触,在浅槽部314的位置未接触。因此,在阳极侧隔板310的波形部WSP的浅槽部314的位置的第一表面侧且在与阴极侧隔板320的表面之间形成有连通流路CP,该连通流路CP将隔着浅槽部314相邻的2个冷却液用流路空间CS连通。如图6所示,在本实施例中,在各第二槽部315形成有多个浅槽部314。而且,各第二槽部315的浅槽部314形成在与沿着X方向相邻的其他第二槽部315的浅槽部314并排的位置。
另一方面,如图6及图4所示,阳极侧隔板310的各第一槽部316从第一表面侧(与阴极侧隔板320相对的表面侧)观察到的深度一定。在此,第一槽部316的深度是指从阳极侧隔板310的波形部WSP的第一表面侧的最外部(即与阴极侧隔板320接触的部分)的位置到第一槽部316的第二表面侧的最外部(即与第一槽部316的层叠方向大致垂直的部分)的位置的沿着层叠方向的距离。因此,在第一槽部316的第一表面侧形成的冷却液用流路空间CS的深度为一定。而且,在层叠有多个单电池140而成的燃料电池100中,阳极侧隔板310在各第一槽部316的整面的位置与发电体层200的表面接触。
如图3所示,阳极侧隔板310在与波形部WSP的沿着Y方向的两端相邻的位置具有向第一表面侧凹陷的形状的第四槽部312。如图4所示,第四槽部312以在波形部WSP的整体上相邻的方式沿着X方向连续形成。第四槽部312的深度与第二槽部315的深槽部313的深度相同。因此,在层叠有多个单电池140而成的燃料电池100中,阳极侧隔板310在第四槽部312的位置也与阴极侧隔板320的表面接触。而且,第四槽部312在第二表面侧(与发电体层200相对的表面侧)形成有使燃料气体沿着X方向流动的连续的流路空间即燃料气体用共轨ACR。在图2中,通过剖面线表示单电池140的平面的燃料气体用共轨ACR的位置。如图3所示,燃料气体用共轨ACR与波形部WSP的由各第二槽部315形成的燃料气体用流路空间AS连通。
如图3、4所示,在单电池140的发电体层200的外缘部配置有用于防止阴极侧与阳极侧之间的交叉泄漏的密封部(密封垫片)420。密封部420例如利用使用了硅橡胶、丁基橡胶、氟橡胶等密封材料的注塑成形而形成。
另外,在阳极侧隔板310的与阴极侧隔板320相对的一侧的表面配置有用于形成图2所示的将各岐管包围的密封线SL、将使冷却液流动的区域包围的密封线SL的各种密封部(密封垫片)。具体而言,如图3所示,在阳极侧隔板310配置有:密封部430(图3),其用于形成将氧化剂气体供给岐管152及氧化剂气体排出岐管154包围的密封线SL;密封部450(图4),其用于形成将燃料气体供给岐管162及燃料气体排出岐管164包围的密封线SL;及密封部440(图3、4),其用于形成将在阳极侧隔板310与阴极侧隔板320之间使冷却液流动的区域包围的密封线SL。各密封部具有凸型截面形状的突出部(432、442、452),在层叠各单电池140时,各突出部由相对的阴极侧隔板320压缩而变形,与阴极侧隔板320的表面密接,由此形成密封线SL。
如图4、5所示,在阳极侧隔板310的燃料气体供给岐管162及燃料气体排出岐管164的附近形成有向第二表面侧(与发电体层200相对的表面侧)凹陷的形状的第三槽部317。第三槽部317的深度比第四槽部312、第二槽部315的深槽部313浅。在此,第三槽部317的深度是指从阳极侧隔板310的第二表面侧的最外部(即与发电体层200接触的部分)的位置到第三槽部317的第一表面侧的最外部(即与第三槽部317的层叠方向大致垂直的部分)的位置的沿着层叠方向的距离。另外,第三槽部317的一方的端部与形成有燃料气体用共轨ACR的第四槽部312连续,在另一方的端部形成有开口318。
如此构成的第三槽部317形成通道流路TR,该通道流路TR通过基于密封部440、450的密封线SL的下方(发电体层200侧),将与燃料气体用流路空间AS连通的燃料气体用共轨ACR和燃料气体供给岐管162之间以及燃料气体用共轨ACR和燃料气体排出岐管164之间连通。用于形成通道流路TR的第三槽部317的整***于比配置在发电体层200的外缘部的密封部420沿着平面方向靠内侧。因此,通道流路TR在整体上与密封部420不相对,而与发电体层200的阳极侧扩散层216相对。在本实施例中,由第三槽部317而沿着Y方向排列形成沿着X方向延伸的多个通道流路TR。
在图3、4中如箭头所示,向燃料气体供给岐管162供给的作为燃料气体的氢从开口318通过上游侧(供给侧)的通道流路TR内而被导向上游侧的燃料气体用共轨ACR,在燃料气体用共轨ACR内沿着X方向扩散,并且进入到与燃料气体用共轨ACR连通的燃料气体用流路空间AS内,在燃料气体用流路空间AS内沿着Y方向流动。此时,氢被利用于膜电极接合体210的发电。在发电中未被利用的氢从燃料气体用流路空间AS进入到下游侧(排出侧)的燃料气体用共轨ACR内,在燃料气体用共轨ACR内流动而到达下游侧的通道流路TR,从通道流路TR的开口318向燃料气体排出岐管164排出。
另一方面,在图3中如箭头所示,向氧化剂气体供给岐管152供给的作为氧化剂气体的空气通过设置在阴极侧隔板320的与发电体层200相对的位置处的上游侧(供给侧)的开口322而进入到阴极侧多孔体流路层230的内部,在阴极侧多孔体流路层230内扩散并流动。此时,空气利用于膜电极接合体210的发电。在发电中未被利用的空气通过设置在阴极侧隔板320的与发电体层200相对的位置处的下游侧(排出侧)的开口322而向氧化剂气体排出岐管154排出。
另外,在图2中如箭头所示,向冷却液供给岐管172供给的冷却液通过形成在阳极侧隔板310的第一表面侧(与阴极侧隔板320相对的表面侧)的冷却液用流路空间CS及连通流路CP(图3、4、6)而纵横流动并对单电池140进行冷却,向冷却液排出岐管174排出。
如以上说明那样,在本实施例中,阳极侧隔板310具有波形部WSP,该波形部WSP由向第一表面侧凹陷的形状的第一槽部316与向第二表面侧凹陷的形状的第二槽部315交替反复排列而成,且该波形部WSP具有波形截面形状,在第一槽部316的第一表面侧形成冷却液用流路空间CS,在第二槽部315的第二表面侧形成燃料气体用流路空间AS。并且,各第二槽部315具有从第二表面侧观察的深度比其他的部分(深槽部313)浅的浅槽部314,因此在浅槽部314的位置的第一表面侧形成将隔着浅槽部314相邻的2个冷却液用流路空间CS连通的连通流路CP。因此,在本实施例中,仅由阳极侧隔板310这一个部件就能够形成冷却液用流路空间CS及燃料气体用流路空间AS,并且并未通过形成冷却液用流路空间CS及连通流路CP,并未将冷却液的流动方向限定为与燃料气体的流动方向平行的方向,而是能够自由地设定,因此能够抑制部件个数的增加并灵活地设定流体的路径。例如,若使用本实施例的阳极侧隔板310,则能够提高各岐管的配置的自由度或能够提高单电池140内的热设计的自由度,并且能够实现燃料电池100的轻量化、小型化、低成本化。
另外,在本实施例的燃料电池100中,阳极侧隔板310具有波形截面形状的波形部WSP,但阴极侧隔板320是平坦的板状形状。因此,在本实施例的燃料电池100中,与阴极侧隔板320也具有波形截面形状的波形部WSP的情况相比,具有以下的有利的点。即,在本实施例的燃料电池100中,冷却液用流路的压力损失仅由阳极侧隔板310的形状决定,因此能够更容易地抑制各单电池140的冷却液用流路的压力损失的变动。而且,在本实施例的燃料电池100中,不会发生由于层叠时的位置错动而隔板间的接触面积损失的情况,因此容易确保接触面积。而且,在本实施例的燃料电池100中,能够抑制向膜电极接合体210的面压变动,因此能够防止扩散层与催化剂层之间的间隙的产生,防止水的滞留,能够减少浓度分极。而且,在本实施例的燃料电池100中,能够实现隔板加工的容易化、低成本化。
此外,在本实施例的燃料电池100中,在阴极侧隔板320的制造中使用的金属板的厚度优选比在阳极侧隔板310的制造中使用的金属板的厚度薄。阳极侧隔板310实施冲压加工而制造,因此薄板化的极限由冲压成形性决定,无法将使用的金属板的厚度减薄至强度上的极限。另一方面,由于阴极侧隔板320为平坦的板状形状,因此可以使用更薄的金属板。因此,通过使阴极侧隔板320的制造所使用的金属板的厚度比阳极侧隔板310的制造所使用的金属板的厚度薄,而能够确保良好的冲压成形性,并能够减少单电池140的厚度及重量。
另外,在本实施例中,用于形成通道流路TR的第三槽部317的整***于比配置在发电体层200的外缘部的密封部420沿着平面方向靠内侧,因此不会发生密封部420侵入通道流路TR而将通道流路TR闭塞的情况,能够抑制部件个数的增加,并能够实现密封和反应气体的流路确保这两者。而且,在本实施例中,用于形成通道流路TR的第三槽部317的深度比第二槽部315的深槽部313浅,因此能够在第三槽部317的阴极侧隔板320侧配置用于将使冷却液流动的区域包围的阳极侧隔板310与阴极侧隔板320之间的密封部440。
另外,在本实施例的燃料电池100中,在各单电池140的与波形部WSP相对的区域上,燃料气体流动方向与氧化剂气体流动方向成为相反方向。通过形成为这种所谓逆流结构,阴极侧的因电气化学反应而生成的水(水蒸气)从阴极侧的沿着氧化剂气体流动方向的下游区域向阳极侧的沿着燃料气体流动方向的上游区域移动,此外水蒸气借助燃料气体流动而在阳极侧移动,由此能够抑制燃料电池100整体的干燥,进而能够抑制发电性能的下降。而且,在本实施例的燃料电池100中,氧化剂气体用流路由阴极侧多孔体流路层230形成,该阴极侧多孔体流路层230比由第二槽部315形成的燃料气体用流路空间AS的压力损失大,但由于氧化剂气体流动方向是沿着单电池140的短边方向的方向,因此能够实现沿着单电池140的平面方向的良好的气体分配。
另外,本实施例的燃料电池100的各单电池140的制造(包括解体后的再组装)时,在将阳极侧隔板310与发电体层200层叠之前,例如使用滴管、注射器而进行冷却液向阳极侧隔板310的第一槽部316的第一表面侧(与阴极侧隔板320相对的表面侧)的注入。层叠以注入的冷却液不流落的方式而进行。因此,在所制造的燃料电池100中,抑制空气积存在第一槽部316的第一表面侧的空间内的情况,抑制空气积存引起的冷却液温度、流量的不稳定化,从而抑制燃料电池100的温度分布变得不均匀而局部性地发生干燥或溢流、或者电解质膜212的耐久性下降的情况。需要说明的是,在层叠前所执行的工序只要是使冷却液与第一槽部316的第一表面侧接触的工序即可,也可以是将阳极侧隔板310整体浸入到在容器中装入的冷却液内的工序。
B.第二实施例:
图7是表示第二实施例的燃料电池100的剖视结构的说明图。在图7中表示图2的B1-B1的位置处的燃料电池100的局部剖面。第七实施例的燃料电池100在通道流路TR的结构的点上与第一实施例的燃料电池100(参照图4)不同,其他的点与第一实施例的燃料电池100相同。在此,通道流路TR是通过基于密封部440、450的密封线SL的下方(发电体层200侧)的流路。与第一实施例同样地,第二实施例的通道流路TR是将燃料气体供给岐管162与燃料气体用共轨ACR之间及燃料气体排出岐管164与燃料气体用共轨ACR之间连通的流路。
如图4所示,在第一实施例的燃料电池100中,通过在阳极侧隔板310设置第三槽部317而形成通道流路TR。相对于此,如图7所示,在第二实施例的燃料电池100中,通过在阳极侧扩散层216设置使与阳极侧隔板310相对一侧的表面比其他的部分的表面后退的薄部TP而形成通道流路TR。薄部TP通过对阳极侧扩散层216切口或压缩而形成。薄部TP沿着X方向,从与燃料气体用共轨ACR相对的位置经过密封部440、450的下方到比密封部440、450靠外侧(接近燃料气体供给岐管162的一侧)的位置连续形成,在外侧的位置与形成于阳极侧隔板310的开口318连通。需要说明的是,与图5所示的第一实施例同样地,通道流路TR沿着Y方向并列形成多个。
在第二实施例的燃料电池100中,如图7中箭头所示,向燃料气体供给岐管162供给的作为燃料气体的氢从开口318通过上游侧(供给侧)的通道流路TR内而被导向上游侧的燃料气体用共轨ACR,在燃料气体用共轨ACR内沿着X方向扩散,并进入到与燃料气体用共轨ACR连通的燃料气体用流路空间AS内,在燃料气体用流路空间AS内沿着Y方向流动。此时,氢被利用于膜电极接合体210的发电。在发电中未被利用的氢从燃料气体用流路空间AS进入下游侧(排出侧)的燃料气体用共轨ACR内,在燃料气体用共轨ACR内流动而到达下游侧的通道流路TR,从通道流路TR的开口318向燃料气体排出岐管164排出。
如以上说明那样,在第二实施例的燃料电池100中,通过在阳极侧扩散层216设置薄部TP来形成通道流路TR,因此在形成通道流路TR的位置上,也不需要设置向阳极侧隔板310的第一表面侧(与阴极侧隔板320相对的表面侧)凸出的部分,因此能够抑制通道流路TR的位置处的密封部440、450的高度的减少,能够确保良好的密封性。而且,在第二实施例的燃料电池100中,与第一实施例同样地,不会发生密封部420侵入通道流路TR而将通道流路TR闭塞的情况,能够抑制部件个数的增加,并能够实现密封和反应气体的流路确保这两者。
此外,也可以如第一实施例的燃料电池100(图4)那样,在阳极侧隔板310设置第三槽部317并且在与第三槽部317相对的阳极侧扩散层216设置薄部TP,由此形成通道流路TR。这样的话,能够同时抑制第三槽部317的深度和阳极侧扩散层216的薄部TP的厚度减少量(即,与其他的部分的厚度之差),并能够确保通道流路TR的高度,因此能够实现阳极侧扩散层216的整体厚度的增加、强度的下降的抑制、及密封部440、450的高度的减少的抑制这两者。
C.第三实施例:
图8是表示第三实施例的燃料电池100中的通道流路TR附近的结构的说明图。图8中示出通道流路TR及与通道流路TR连通的燃料气体用共轨ACR的平面和该平面的A2-A2及B2-B2的位置的剖面。第三实施例的燃料电池100在通道流路TR的结构的点上不同于第一实施例的燃料电池100,其他的点与第一实施例的燃料电池100相同。通道流路TR是通过基于密封部440、450的密封线SL的下方(发电体层200侧),并将燃料气体供给岐管162与燃料气体用共轨ACR之间及燃料气体排出岐管164与燃料气体用共轨ACR之间连通的流路。
如图8所示,在第三实施例的燃料电池100中,与第一实施例(参照图5)同样地,利用3个第三槽部317而将3个通道流路TR沿着Y方向排列形成。第三实施例的燃料电池100将图8所示的3个第三槽部317中的最下方表示的第三槽部317配置在重力方向最下侧来使用。在第三实施例中,在图8中最下方表示的第三槽部317以延伸至与燃料气体用流路空间AS连通的燃料气体用共轨ACR最近的位置(图8的右侧)的方式形成。
因发电而生成的生成水进入燃料气体用共轨ACR内。进入到燃料气体用共轨ACR内的生成水乘着燃料气体流而移动。生成水移动到燃料气体用共轨ACR的与通道流路TR的边界,当与通道流路TR接触时,由于毛细管现象而被引入到通道流路TR内。在本实施例中,利用位于重力方向最下侧的第三槽部317而形成的通道流路TR延伸至最接近燃料气体用共轨ACR的位置,因此生成水被引入到位于重力方向最下侧的通道流路TR内。另一方面,为了抑制向其他的通道流路TR引入生成水的情况,而其他的通道流路TR未由生成水闭塞而维持开通的状态。因此,在第三实施例的燃料电池100中,能够促进来自燃料气体用共轨ACR的排水,并防止全部的通道流路TR被闭塞的情况。当通道流路TR完全被闭塞时,在冰点下可能无法再起动,但在本实施例中能够避免这种事态的发生。
图9是表示第三实施例的变形例的通道流路TR附近的结构的说明图。在图9中,简要地表示燃料气体用共轨ACR与通道流路TR的边界附近的位置关系。图9中的上方为重力方向上侧,图9中的下方为重力方向下侧。如图9(a)所示,也可以通过使位于重力方向最下侧的仅通道流路TR的长度比其他的通道流路TR的长度长,而使位于重力方向最下侧的通道流路TR延伸至最接近燃料气体用共轨ACR的位置。或者如图9(b)所示,虽然全部的通道流路TR的长度大致相同,但通过使沿着X方向的配置错开,而使位于重力方向最下侧的通道流路TR延伸至最接近燃料气体用共轨ACR的位置。而且,如图9(c)所示,也可以越是位于重力方向下侧的通道流路TR而越延长各通道流路TR的长度,由此使位于重力方向最下侧的通道流路TR延伸至最接近燃料气体用共轨ACR的位置。
此外,图8所示的通道流路TR的结构仅在接近燃料气体排出岐管164的一侧采用,在接近燃料气体供给岐管162的一侧,将各通道流路TR的与燃料气体用共轨ACR的边界的位置设为大致相同。而且,在图8中,说明了通过在阳极侧隔板310上设置第三槽部317而形成通道流路TR的情况,但对于如第二实施例(图7)那样通过在阳极侧扩散层216设置薄部TP而形成通道流路TR的情况也同样地,使由位于重力方向最下侧的薄部TP形成的通道流路TR延伸至最接近燃料气体用共轨ACR的位置,由此能够防止全部的通道流路TR被闭塞的情况。
D.第四实施例:
图10是表示第四实施例的燃料电池100的俯视结构的说明图。而且,图11、12是表示第四实施例的燃料电池100的剖视结构的说明图。在图11中,示出图10的A1-A1的位置处的燃料电池100的局部剖面,在图12中,示出图10的B1-B1的位置处的燃料电池100的局部剖面。
第四实施例的燃料电池100在通道流路TR与燃料气体用共轨ACR之间的关系的点上不同于第一实施例的燃料电池100,其他的点与第一实施例的燃料电池100相同。如图10、11所示,在第四实施例的燃料电池100中,用于形成将使冷却液流动的区域包围的密封线SL的密封部440不配置在燃料气体用共轨ACR的外侧而配置在内侧。在此,燃料气体用共轨ACR的内侧是指关于供给侧(上游侧)的燃料气体用共轨ACR而比燃料气体用共轨ACR靠下游侧,关于排出侧(下游侧)的燃料气体用共轨ACR而比燃料气体用共轨ACR靠上游侧。而且,配置有将燃料气体供给岐管162及供给侧的燃料气体用共轨ACR包围的密封部460和将燃料气体排出岐管164及排出侧的燃料气体用共轨ACR包围的密封部460。
另外,如图11所示,通过在各燃料气体用共轨ACR与波形部WSP之间设置第三槽部317,而形成通过基于密封部450、460的密封线SL的下方(发电体层200侧)而将燃料气体用共轨ACR与燃料气体用流路空间AS之间连通的通道流路TR。通道流路TR形成在沿着燃料气体用共轨ACR的延伸方向的多个位置。
如图11、12中箭头所示,向燃料气体供给岐管162供给的作为燃料气体的氢被导入到供给侧(上游侧)的燃料气体用共轨ACR内,在燃料气体用共轨ACR内沿着X方向扩散,并通过通道流路TR内而进入到燃料气体用流路空间AS内,在燃料气体用流路空间AS内沿着Y方向流动。此时,氢被利用于膜电极接合体210的发电。在发电中未被利用的氢从燃料气体用流路空间AS通过通道流路TR而进入到下游侧(排出侧)的燃料气体用共轨ACR内,在燃料气体用共轨ACR内流动而向燃料气体排出岐管164排出。
如以上说明那样,在第四实施例的燃料电池100中,用于形成将使冷却液流动的区域包围的密封线SL的密封部440配置在燃料气体用共轨ACR的内侧,由于通道流路TR也形成在燃料气体用共轨ACR的内侧,因此与通道流路TR形成在燃料气体用共轨ACR的外侧的第一实施例的燃料电池100相比,能够减少流路的压力损失。
此外,在第四实施例的燃料电池100中,也可以在形成于燃料气体用共轨ACR的内侧的通道流路TR的更内侧设置其他的共轨。这样的话,能够进一步提高燃料气体的分配性。而且,在第一实施例的燃料电池100中,与第四实施例同样地,也可以在燃料气体用共轨ACR的内侧设置其他的通道流路TR。
E.第五实施例:
图13是表示第五实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的剖视结构的说明图。在图13中,示出阳极侧隔板310的通过浅槽部314(参照图4、6)的位置的沿着X方向的剖面。在图13中,通过连通流路CP和冷却液用流路空间CS构成的具有凹凸的冷却液用的流路中的冷却液的流动方向由箭头表示,该连通流路CP形成在阳极侧隔板310的浅槽部314与阴极侧隔板320之间,该冷却液用流路空间CS形成在第一槽部316与阴极侧隔板320之间。在图13所示的例子中,图的左侧为上游侧,图的右侧为下游侧。
第五实施例的燃料电池100在阳极侧隔板310的浅槽部314的形状的点上不同于第一实施例的燃料电池100,其他的点与第一实施例的燃料电池100相同。在第五实施例中,如图13所示,浅槽部314的截面形状成为连通流路CP中的冷却液流动的下游侧的曲率半径Ra比上游侧的曲率半径Rb大的形状。
此外,具有这种截面形状的浅槽部314的阳极侧隔板310能够利用金属板的冲压加工进行制造。也可以通过金属板、树脂碳板的切削、金属板的蚀刻来制造阳极侧隔板310。而且,也可以利用树脂碳的注塑成形来制造阳极侧隔板310。
当如此增大连通流路CP的冷却液流动的下游侧的曲率半径Ra时,通过了连通流路CP后的冷却液在下游侧的冷却液用流路空间CS中,不是直接通过接近阴极侧隔板320的一侧的部分(图的上侧的部分),而促进流入到接近发电体层200(的阳极侧扩散层216)的一侧的部分(图的下侧的部分)内的情况。但是,当简单地增大连通流路CP中的冷却液流动的下游侧的曲率半径Ra时,形成在浅槽部314的发电体层200侧的燃料气体用流路空间AS的截面积减小。在第五实施例的燃料电池100中,通过将浅槽部314的截面形状形成为连通流路CP的冷却液流动的下游侧的曲率半径Ra比上游侧的曲率半径Rb大的形状,而能够抑制燃料气体用流路空间AS的截面积缩小的情况,并能够抑制冷却液用流路空间CS的冷却液的沉淀而抑制燃料电池100的冷却性能的下降。需要说明的是,例如浅槽部314的深度d2为1mm时,下游侧的曲率半径Ra优选大于0.5,上游侧的曲率半径Rb优选小于0.1。
图14是表示第五实施例的变形例的燃料电池100的阳极侧隔板310的剖视结构的说明图。在第五实施例的变形例中,如图14所示,浅槽部314的截面形状成为连通流路CP中的冷却液流动的下游侧的斜坡角度θB比上游侧的斜坡角度θA大的形状。在此,斜坡角度是指构成连通流路CP与冷却液用流路空间CS的边界的浅槽部314的壁体的中心线与铅垂方向所成的角度。
当如此使连通流路CP的冷却液流动的下游侧的斜坡角度θB大于上游侧的斜坡角度θA时,同样地,促进通过了连通流路CP的冷却液在下游侧的冷却液用流路空间CS中流入到接近发电体层200的一侧的部分(图的下侧的部分)内,因此能抑制燃料气体用流路空间AS的截面积缩小的情况,并且能够抑制冷却液用流路空间CS的冷却液的沉淀而抑制燃料电池100的冷却性能的下降。需要说明的是,下游侧的斜坡角度θB优选大于45度,上游侧的斜坡角度θA优选小于30度。
F.第六实施例:
图15是表示第六实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的剖视结构的说明图。在图15中,示出阳极侧隔板310的通过浅槽部314(参照图4、6)的位置的沿着X方向的剖面。在图15中,由连通流路CP和冷却液用流路空间CS构成的具有凹凸的冷却液用的流路的冷却液的流动方向由箭头所示,该连通流路CP形成在阳极侧隔板310的浅槽部314与阴极侧隔板320之间,该冷却液用流路空间CS形成在第一槽部316与阴极侧隔板320之间。在图15所示的例子中,图的左侧为上游侧,图的右侧为下游侧。
第六实施例的燃料电池100在阳极侧隔板310的浅槽部314的形状的点上不同于图13所示的第五实施例的燃料电池100,其他的点与第五实施例的燃料电池100相同。在第六实施例中,如图15所示,浅槽部314的截面形状成为连通流路CP中的冷却液流动的下游侧的曲率半径Ra比上游侧的曲率半径Rb小的形状。
当如此减小连通流路CP中的冷却液流动的下游侧的曲率半径Ra时,能够抑制通过了连通流路CP的冷却液在下游侧的冷却液用流路空间CS中流入到接近发电体层200(的阳极侧扩散层216)的一侧的部分(图的下侧的部分)内的情况,从而对冷却液的流动进行整流。当冷却液流入到冷却液用流路空间CS的接近发电体层200一侧的部分内时,冷却液的流动成为紊流而流路的压力损失增大,水泵71的负载增大而燃耗恶化。在第六实施例的燃料电池100中,通过将浅槽部314的截面形状形成为连通流路CP中的冷却液流动的下游侧的曲率半径Ra比上游侧的曲率半径Rb小的形状,而能够抑制冷却液向冷却液用流路空间CS的接近发电体层200一侧的部分内的流入,从而对冷却液的流动进行整流而抑制流路的压力损失的增大。需要说明的是,例如在浅槽部314的深度d2为1mm时,下游侧的曲率半径Ra优选小于0.1,上游侧的曲率半径Rb优选大于0.5。
图16是表示第六实施例的变形例的燃料电池100的阳极侧隔板310的剖视结构的说明图。在第六实施例的变形例中,如图16所示,浅槽部314的截面形状成为连通流路CP中的冷却液流动的下游侧的斜坡角度θB比上游侧的斜坡角度θA小的形状。
当如此使连通流路CP中的冷却液流动的下游侧的斜坡角度θB小于上游侧的斜坡角度θA时,同样地,能抑制冷却液向冷却液用流路空间CS的靠近发电体层200一侧的部分内的流入,能够对冷却液的流动进行整流而抑制流路的压力损失的增大。
G.第七实施例:
图17是表示第七实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。第七实施例的燃料电池100在对阳极侧隔板310的第一表面(与阴极侧隔板320相对的一侧的表面)实施规定的表面处理的点上不同于第一实施例的燃料电池100,其他的点与第一实施例的燃料电池100相同。
在第七实施例中,在阳极侧隔板310的制造时,对波形部WSP的第一表面整体实施作为亲水处理的珩磨,进而对第一表面整体实施浸渍镀敷。在镀敷处理之后,以第一表面为上而使阳极侧隔板310干燥,由此镀敷液向第一槽部316流动而镀敷层变厚。接着,向第一槽部316中的与浅槽部314相邻的区域S1喷吹特氟纶(特氟纶为注册商标)树脂等的疏水剂,提高区域S1的疏水性。如此制造的阳极侧隔板310在波形部WSP的第一表面侧的第一槽部316的与浅槽部314相邻的区域S1具有高的耐腐蚀性及疏水性,在浅槽部314的表面区域S2上具有高的亲水性。
第一槽部316的与浅槽部314相邻的区域S1是从燃料电池***10的部件溶出的溶出物容易积存的部位,但在第七实施例的阳极侧隔板310中,由于区域S1具有高耐腐蚀性,因此能够抑制阳极侧隔板310的腐蚀。而且,利用浅槽部314形成的连通流路CP虽然高度比较低且压力损失容易增大,但是在第七实施例的阳极侧隔板310中,由于浅槽部314的表面区域S2具有高亲水性,因此能够减少管摩擦系数而抑制压力损失的增大。而且,第一槽部316中的与浅槽部314相邻的区域S1是容易积存冷却液的部分,在修理等对单电池140进行分解时积存的冷却液溢出而可能降低作业性,但是在第七实施例的阳极侧隔板310中,由于区域S1具有高疏水性,因此冷却液的用尽性提高而冷却液变得难以积存,能够抑制分解时的作业性的下降。
此外,即使在阳极侧隔板310的制造时进行以下的处理,也能得到与上述的第七实施例同样的效果。即,在阳极侧隔板310的制造时,对波形部WSP的第一表面整体实施作为耐腐蚀处理的碳涂层,进而对第一表面整体进行UV处理而实现表面的亲水化,对第一槽部316中的与浅槽部314相邻的区域S1进行树脂涂装而提高疏水性。如此制造的阳极侧隔板310也在波形部WSP的第一表面侧的第一槽部316的与浅槽部314相邻的区域S1具有高的耐腐蚀性及疏水性,在浅槽部314的表面区域S2具有高的亲水性。
H.第八实施例:
图18是表示第八实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。在图18(a)中,示出了阳极侧隔板310的第一表面侧(与阴极侧隔板320相对的表面侧)的一部分的俯视结构,在图18(b)中,示出了图18(a)的A3-A3的位置的剖视结构。而且,在图18(c)中,示出了深槽部313及浅槽部314附近的立体图。
第八实施例的燃料电池100在阳极侧隔板310的波形部WSP的第一表面侧形成壁体352及底板体354的点上不同于第一实施例的燃料电池100,其他的点与第一实施例的燃料电池100相同。更详细而言,在第八实施例的阳极侧隔板310中,在深槽部313的连通流路CP中的冷却液流动方向的下游侧形成有位于深槽部313与浅槽部314的边界壁BW的延长线上的壁体352。在本实施例中,壁体352使用与阳极侧隔板310相同的材料(在本实施例中为金属)制作为另一部件,并粘结在阳极侧隔板310的第一槽部316表面。壁体352的形状为了确保充分的粘结面积而成为三棱柱形状。
另外,在第八实施例的阳极侧隔板310中,在浅槽部314的下游侧形成有位于浅槽部314的底板面BP的延长线上的底板体354。在本实施例中,底板体354使用与阳极侧隔板310相同的材料(在本实施例中为金属)而制作为另一部件,并粘结在阳极侧隔板310的浅槽部314的下游侧壁面。底板体354的形状为了确保充分的粘结面积而成为三棱柱形状。需要说明的是,底板体354的下游侧前端优选位于浅槽部314的下游侧前端下游侧。即,在图18(b)中,距离L1优选大于距离L0。
在第八实施例的燃料电池100中,由于在阳极侧隔板310的波形部WSP形成有壁体352及底板体354,因此会抑制通过了连通流路CP的冷却液在下游侧的冷却液用流路空间CS中旋入而流入深槽部313的下游侧的区域的情况,并且抑制流入接近发电体层200(的阳极侧扩散层216)一侧的部分的情况,从而对冷却液的流动进行整流。因此,在第八实施例的燃料电池100中,抑制冷却液的流动成为紊流而流路的压力损失增大且水泵71的负载增大而燃耗恶化的情况。
此外,壁体352的形状只要具有位于边界壁BW的延长线上的壁即可,并不局限于三棱柱形状,而且,壁体352的材料并不局限于金属。同样地,底板体354的形状只要具有位于底板面BP的延长线上的底板即可,并不局限于三棱柱形状,而且,底板体354的材料并不局限于金属。而且,在对壁体352及底板体354进行阳极侧隔板310的冲压加工时,也可以与阳极侧隔板310一体形成。在图18(d)中,示出了对底板体354进行阳极侧隔板310的冲压加工时与阳极侧隔板310一体形成时的结构。这样的话,能够实现加工劳力和时间的减少。
I.第九实施例:
图19是表示第九实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。在图19(a)中,示出了阳极侧隔板310的第一表面侧(与阴极侧隔板320相对的表面侧)的一部分的俯视结构,在图19(b)中,示出了图19(a)的A4-A4的位置的剖视结构,在图19(c)中示出了图19(a)的B4-B4的位置的剖视结构。
第九实施例的燃料电池100在阳极侧隔板310的波形部WSP的第一表面侧配置有间隔件362的点上不同于第一实施例的燃料电池100,其他的点与第一实施例的燃料电池100相同。具体而言,在第九实施例的阳极侧隔板310中,在第一槽部316中的与深槽部313相邻的位置上配置有填充空间的间隔件362。间隔件362优选由具有导电性的材料(例如金属、碳)形成,但也可以由没有导电性的材料(例如树脂)形成。间隔件362也可以形成为将在第一槽部316的第一表面侧形成的冷却液用流路空间CS全部闭塞,也可以为了使冷却液用流路空间CS的接近阴极侧隔板320一侧敞开而形成为将接近发电体层200一侧的一部分闭塞。
在第九实施例的燃料电池100中,由于在阳极侧隔板310的波形部WSP配置间隔件362,因此能够抑制通过了连通流路CP后的冷却液在下游侧的冷却液用流路空间CS中旋入而流入深槽部313的下游侧的区域的情况,对冷却液的流动进行整流,并抑制冷却液滞留在深槽部313的下游侧的区域的情况。因此,在第九实施例的燃料电池100中,会抑制冷却液的流动成为紊流而流路的压力损失增大且水泵71的负载增大而燃耗恶化的情况,并且抑制因冷却液的滞留而阳极侧隔板310发生腐蚀的情况。
此外,在对间隔件362进行阳极侧隔板310的冲压加工时,也可以与阳极侧隔板310一体形成。或者,对于与阳极侧隔板310相对的阴极侧隔板320实施冲压加工,在燃料电池100的层叠时,也可以使形成在阴极侧隔板320表面上的凸部进入阳极侧隔板310的第一槽部316中的与深槽部313相邻的位置,作为间隔件362发挥作用。
J.第十实施例:
图20是表示第十实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。第十实施例的燃料电池100在阳极侧隔板310的第二槽部315的结构的点上不同于第一实施例的燃料电池100,其他的点与第一实施例的燃料电池100相同。
如图20所示,在第十实施例中,与第一实施例同样地,阳极侧隔板310的各第二槽部315具有多个浅槽部314,各浅槽部314形成在与相邻的其他第二槽部315的浅槽部314并列的位置。在第十实施例中,各第二槽部315具有包括通常的浅槽部314a和比通常的浅槽部314a的深度深的中浅槽部314b在内的多个浅槽部314的点与第一实施例不同。中浅槽部314b的深度是通常的浅槽部314a的深度与深槽部313的深度的中间。因此,形成在中浅槽部314b的位置的连通流路CP的截面积比形成在通常的浅槽部314a的位置的连通流路CP的截面积小。需要说明的是,如上所述,第二槽部315(深槽部313及浅槽部314)的深度是从阳极侧隔板310的第二表面侧的最外部的位置到第二槽部315的第一表面侧的最外部的位置的沿着层叠方向的距离。而且,各第二槽部315具有的中浅槽部314b配置在与相邻的第二槽部315具有的通常的浅槽部314a相对的位置。因此,在形成于中浅槽部314b的位置的连通流路CP的上游侧配置有连通流路CP,该连通流路CP形成在通常的浅槽部314a的位置。
在第十实施例的燃料电池100中,在比形成于中浅槽部314b的位置的截面积更小的连通流路CP的上游侧配置比形成在通常的浅槽部314a的位置的截面积更大的连通流路CP,因此抑制通过了形成在通常的浅槽部314a的位置的连通流路CP的冷却液流入到形成在下游侧的中浅槽部314b的位置的连通流路CP内的情况,反而促进流入到冷却液用流路空间CS内的情况。但是,由于在中浅槽部314b的位置虽然截面积小但存在连通流路CP,会抑制冷却液的流动成为过度的紊流的情况,从而抑制因紊流而流路的压力损失增大且水泵71的负载增大从而燃耗恶化的情况。因此,在第十实施例的燃料电池100中,能够抑制冷却液的流动成为过度的紊流的情况,并抑制冷却液用流路空间CS中的冷却液的沉淀,从而抑制燃料电池100的冷却性能的下降。
此外,在第十实施例中,如图20所示,优选在各第二槽部315交替配置通常的浅槽部314a和中浅槽部314b。若采用这种配置模式,则在波形部WSP的整个区域上能够良好地抑制冷却液用流路空间CS中的冷却液的沉淀,并且能够实现冷却液的流量的均一化,能够提高燃料电池100的冷却性能。而且,中浅槽部314b也可以较多地配置在接近氧化剂气体的入口的区域(即接近氧化剂气体供给岐管152的区域)。这样的话,能够将接近氧化剂气体的入口的区域良好地冷却,能够抑制单电池140的干燥。需要说明的是,各第二槽部315的通常的浅槽部314a和中浅槽部314b的配置模式可以任意设定,例如,也可以采用将2个通常的浅槽部314a与1个中浅槽部314b交替反复配置的配置模式。
图21是表示第十实施例的变形例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。在图21所示的第十实施例的变形例的阳极侧隔板310中,图20所示的第十实施例的阳极侧隔板310的中浅槽部314b的深度与深槽部313的深度相同。即,在第十实施例的变形例中,中浅槽部314b与深槽部313成为一体。在第十实施例的变形例中,也促进通过了形成在通常的浅槽部314a的位置的连通流路CP后的冷却液流入到下游侧的冷却液用流路空间CS内的情况,因此能够抑制冷却液用流路空间CS中的冷却液的沉淀,从而抑制燃料电池100的冷却性能的下降。
K.第十一实施例:
图22是表示第十一实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。在图22中,示出阳极侧隔板310的通过第二槽部315(参照图4、6)的位置的沿着Y方向的剖面。在图22中,形成在阳极侧隔板310的第二槽部315(深槽部313及浅槽部314)与发电体层200(的阳极侧扩散层216)之间的燃料气体用流路空间AS内的氢的流动方向如箭头所示。在图22所示的例子中,图的上方为上游侧,图的下方为下游侧。第十一实施例的燃料电池100在阳极侧隔板310的结构的点上不同于第一实施例的燃料电池100,其他的点与第一实施例的燃料电池100相同。
如图22所示,在第十一实施例中,与第一实施例同样地,阳极侧隔板310的各第二槽部315具有多个浅槽部314。在第十一实施例中,深槽部313与浅槽部314的边界壁BW以越接近第二表面侧(与发电体层200相对的表面侧)越位于下游侧的方式倾斜的点与第一实施例不同,该浅槽部314在燃料气体用流路空间AS内的氢的流动的下游侧与该深槽部313相邻。即,在第十一实施例中,该边界壁BW从层叠方向倾斜规定的角度θC。
在阳极侧隔板310中,在边界壁BW与层叠方向平行的情况下,水容易积存在深槽部313的位置的燃料气体用流路空间AS的深槽部313的下游侧的边界壁BW上的部分Px,阳极侧隔板310可能会发生腐蚀。尤其是越接近燃料气体用流路空间AS的下游侧,越多的水容易积存在该部分Px。在第十一实施例中,以深槽部313与浅槽部314的边界壁BW越接近第二表面侧越位于下游侧的方式倾斜,该浅槽部314在下游侧与该深槽部313相邻,因此,能抑制水滞留在该边界壁BW上的部分Px的情况,从而能够抑制阳极侧隔板310的腐蚀。
图23是表示第十一实施例的变形例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。在图23所示的第十一实施例的变形例中,也是深槽部313与浅槽部314的边界壁BW以越接近第二表面侧越位于下游侧的方式倾斜,该浅槽部314在燃料气体用流路空间AS内的氢的流动的下游侧与该深槽部313相邻。在第十一实施例的变形例中,如图23所示,在各第二槽部315中,燃料气体用流路空间AS内的越位于氢流动的下游侧的浅槽部314而深度d越深(即,d10<d11<d12)。因此,在第十一实施例的变形例中,在边界壁BW上的部分Px积存于一端的水向下游侧移动时,抑制流落到下游侧的其他边界壁BW上而积存于此的情况,因此能够更可靠地抑制阳极侧隔板310的腐蚀。而且,在第十一实施例的变形例中,如图23所示,越位于下游侧的浅槽部314的沿着氢流动方向的宽度W越大(即,W10<W11<W12)。因此,在第十一实施例的变形例中,通过使越位于下游侧的浅槽部314的深度d越深,减小形成在浅槽部314的第一表面侧(与阴极侧隔板320相对的一侧)的连通流路CP的高度,但通过使越位于下游侧的浅槽部314的宽度W越大,而能够抑制下游侧的连通流路CP的截面积减少的情况。
L.第十二实施例:
图24是表示第十二实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。在图24中,示出阳极侧隔板310的通过第二槽部315(参照图4、6)的位置的沿着Y方向的剖面。在图24中,形成在阳极侧隔板310的第二槽部315(深槽部313及浅槽部314)与发电体层200(的阳极侧扩散层216)之间的燃料气体用流路空间AS内的氢的流动方向由箭头表示。第十二实施例的燃料电池100在阳极侧隔板310的结构的点上不同于第一实施例的燃料电池100,其他的点与第一实施例的燃料电池100相同。
如图24所示,在第十二实施例中,与第一实施例同样地,阳极侧隔板310的各第二槽部315具有多个浅槽部314。在第十二实施例中,多个浅槽部314包括深度d互不相同的多个种类的浅槽部314。例如,在图24所示的例子中,各浅槽部314的深度d成为d21>d22>d23>d24的关系。
例如在比较深的深度d21的浅槽部314的位置,在阳极侧隔板310的第二表面侧(与发电体层200相对的表面侧)形成的燃料气体用流路空间AS内的氢的流速比较慢(即压力比较小),因此电流密度小且发热量小。在相同的位置上,形成在阳极侧隔板310的第一表面侧(与阴极侧隔板320相对的表面侧)的连通流路CP内的冷却液的流量比较小,因此冷却热量小。另一方面,在例如比较浅的深度d24的浅槽部314的位置,形成在阳极侧隔板310的第二表面侧的燃料气体用流路空间AS内的氢的流速比较快(即压力比较大),因此电流密度大且发热量大。在相同的位置,形成在阳极侧隔板310的第一表面侧的连通流路CP内的冷却液的流量比较大,因此冷却热量大。
这样的话,当浅槽部314的深度不同时,浅槽部314的位置处的发电的电流密度、发热量及基于冷却液的冷却热量不同。通常,在燃料电池100的单电池140中,在单电池140的面内,反应气体的浓度、湿度不均一,因此与发电相伴的发热量也不均一。在本实施例中,多个浅槽部314包括深度d互不相同的多个种类的浅槽部314,因此通过适当地配置浅槽部314,而能够实现单电池140的发电分布及温度分布的均一化。
M.第十三实施例:
图25是表示第十三实施例的燃料电池100的控制方法的说明图。如第一实施例那样,当在阳极侧隔板310设置第一槽部316和第二槽部315,进而在第二槽部315设置深槽部313和浅槽部314时,伴随着燃料电池100的运转,燃料气体用流路空间AS内的与深槽部313相邻的部分存在污染或气泡。当该部分存在污染或气泡时,如图25所示,能抑制冷却液的紊流,从而冷却液用的流路的压力损失下降。
在本实施例中,燃料电池***10的控制部80计测冷却液用的流路的压力损失,判定该压力损失是否小于规定的阈值Th。控制部80当检测到压力损失小于规定的阈值Th时,输出将冷却液用的流路的产生了异常的情况向使用者通知的信号。由此,使用者能够察觉到阳极侧隔板310的燃料气体用流路空间AS内存在污染或气泡的情况。如此,在本实施例中,能够以简单的结构来检测冷却液用的流路的产生了异常的情况。
N.第十四实施例:
图26是表示第十四实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。在图26中,示出阳极侧隔板310的通过第二槽部315(参照图4、6)的位置的沿着Y方向的剖面。在图26中,形成在阳极侧隔板310的第二槽部315(深槽部313及浅槽部314)与发电体层200(的阳极侧扩散层216)之间的燃料气体用流路空间AS内的氢的流动方向由箭头表示。在图26所示的例子中,图的上方为上游侧,图的下方为下游侧。第十四实施例的燃料电池100在阳极侧隔板310的结构的点上不同于第一实施例的燃料电池100,其他的点与第一实施例的燃料电池100相同。
如图26所示,在第十四实施例中,与第一实施例同样地,阳极侧隔板310的各第二槽部315具有多个浅槽部314。在第十四实施例中,深槽部313与浅槽部314的边界壁BW以越远离第二表面侧(与发电体层200相对的表面侧)越位于下游侧的方式倾斜的点不同于第一实施例,该浅槽部314在燃料气体用流路空间AS内的氢的流动的下游侧与该深槽部313相邻。即,在第十四实施例中,该边界壁BW从层叠方向倾斜规定的角度θD。
在第十四实施例中,深槽部313与浅槽部314的边界壁BW以越接近第二表面侧越位于下游侧的方式倾斜,该浅槽部314在下游侧与该深槽部313相邻,因此会促进该边界壁BW上的部分Py的水的滞留。因此,在第十四实施例的燃料电池100中,能够抑制高温运转时的干燥,能够抑制发电效率的下降及电解质膜212的耐久性的下降。
需要说明的是,在第十四实施例中,也可以通过提高阳极侧隔板310的深槽部313的与燃料气体用流路空间AS相对的表面的亲水性来促进边界壁BW上的部分Py的水的滞留。作为提高亲水性的方法,可列举出亲水处理、使阳极侧隔板310的表面粗糙的处理。
O.第十五实施例:
图27是表示第十五实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。在图27中,示出阳极侧隔板310的第一表面侧(与阴极侧隔板320相对的表面侧)的一部分的俯视结构。
第十五实施例的燃料电池100在阳极侧隔板310的深槽部313与浅槽部314的边界壁的形状及浅槽部314的配置的点上不同于第一实施例的燃料电池100,其他的点与第一实施例的燃料电池100相同。在第十五实施例的阳极侧隔板310中,深槽部313的平面形状为大致正六边形。因此,深槽部313与浅槽部314的边界壁成为具有相对于连通流路CP内的冷却液的流动方向倾斜了规定的角度的部分的形状。而且,阳极侧隔板310的波形部WSP的浅槽部314的配置成为交错配置。即,相邻的2个第二槽部315的浅槽部314的沿着Y方向的距离L11成为各第二槽部315的浅槽部314的间距(2×L11)的大致一半。
在第十五实施例的燃料电池100中,由于深槽部313与浅槽部314的边界壁具有倾斜的部分,因此在浅槽部314的位置上形成的连通流路CP中,能够沿着深槽部313与浅槽部314的边界壁的倾斜的部分而将冷却液的一部分的流动方向设为倾斜方向。而且,由于浅槽部314的配置为交错配置,因此能促进流动方向成为倾斜方向的冷却液直接流入到在位于倾斜方向上的浅槽部314的位置形成的连通流路CP内。因此,第十五实施例的燃料电池100能够更灵活地设定冷却液的路径。例如在燃料电池100中,在各单电池140的重力方向上侧的区域内,有时冷却液的流量不足或积存空气而冷却性能会下降,但若使用本实施例的阳极侧隔板310,则能够将冷却液向倾斜上方引导,因此在单电池140的整个区域上能够抑制冷却性能的下降。
图28是表示第十五实施例的变形例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。在图28所示的第十五实施例的变形例中,与图27的例子同样地,浅槽部314的配置为交错配置。而且,在图28所示的第十五实施例的变形例中,深槽部313的平面形状与图27的例子不同,成为将矩形的对角切落的形状,但仍然同样地,成为深槽部313与浅槽部314的边界壁具有相对于连通流路CP的冷却液的流动方向倾斜了规定的角度的部分的形状。因此,在图28所示的第十五实施例的变形例中,也能够更灵活地设定冷却液的路径。
需要说明的是,在图27、28所示的例子中,浅槽部314的配置成为交错配置,但即便浅槽部314的配置不是交错配置,只要深槽部313与浅槽部314的边界壁具有相对于连通流路CP内的冷却液的流动方向倾斜了规定的角度的部分,就能够将冷却液的流动方向形成为倾斜方向,能够更灵活地设定冷却液的路径。而且,在图27、28所示的例子中,浅槽部314的配置成为交错配置,但即便浅槽部314的配置不是交错配置,只要是各第二槽部315的浅槽部314形成在相对于相邻的其他第二槽部315的浅槽部314的位置而沿着规定的方向偏离了规定距离的位置上那样的配置,就能够将冷却液的流动方向形成为倾斜方向,就能够更灵活地设定冷却液的路径。
P.第十六实施例:
图29是表示第十六实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。在图29中,示出阳极侧隔板310的第一表面侧(与阴极侧隔板320相对的表面侧)的一部分的俯视结构。
第十六实施例的燃料电池100在阳极侧隔板310的浅槽部314的配置的点上不同于第一实施例的燃料电池100,其他的点与第一实施例的燃料电池100相同。在第十六实施例的阳极侧隔板310中,浅槽部314的配置成为交错配置。即,相邻的2个第二槽部315的浅槽部314的沿着Y方向的距离L21成为各第二槽部315的浅槽部314的间距的大致一半(2×L21)。
在第十六实施例的燃料电池100中,由于浅槽部314的配置为交错配置,因此通过了形成在浅槽部314的位置的连通流路CP之后的冷却液不是笔直地向下游侧前进,而是通过冷却液用流路空间CS而向下游侧倾斜方向的浅槽部314的位置所形成的连通流路CP流入。因此,在第十六实施例的燃料电池100中,能够抑制冷却液用流路空间CS内的冷却液的沉淀,从而抑制燃料电池100的冷却性能的下降。
在图29所示的例子中,浅槽部314的配置成为交错配置,但即便浅槽部314的配置不是交错配置,只要是各第二槽部315的浅槽部314形成在相对于相邻的其他第二槽部315的浅槽部314的位置沿着规定的方向偏离了规定距离的位置上那样的配置,就能够抑制冷却液用流路空间CS内的冷却液的沉淀,从而抑制燃料电池100的冷却性能的下降。图30是表示第十六实施例的变形例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。在图30的例子中,相邻的2个第二槽部315的浅槽部314的沿着Y方向的距离L22成为各第二槽部315中的浅槽部314的间距(4×L22)的大致4分之1。在图30所示的第十六实施例的变形例的燃料电池100中,也能够抑制冷却液用流路空间CS内的冷却液的沉淀,从而能够抑制燃料电池100的冷却性能的下降。
Q.第十七实施例:
图31是表示第十七实施例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。在图31中,放大表示阳极侧隔板310的波形部WSP的第二槽部315(深槽部313及浅槽部314)。第十七实施例的燃料电池100在深槽部313及浅槽部314的结构的点上不同于第一实施例的燃料电池100,其他的点与第一实施例的燃料电池100相同。
如图31所示,在第十七实施例中,深槽部313的直径Rm大于浅槽部314的直径Rv。因此,在第十七实施例中,能够减少形成在阳极侧隔板310的第一槽部316的位置处的冷却液用流路空间CS(参照图6)内的与深槽部313相邻的部分的体积,能够抑制冷却液用流路空间CS内的冷却液的沉淀,从而抑制燃料电池100的冷却性能的下降。此外,在第十七实施例中,由于阳极侧隔板310的与阴极侧隔板320接触的接触部分即深槽部313的直径Rm较大,因此能够减少深槽部313的表面上的每单位面积的层叠载荷,并且能够抑制载荷集中于发电体层200的与深槽部313相对的位置而电极损伤的情况、或电极面的载荷分布偏颇而发电分布发生偏颇的情况。
图32是表示第十七实施例的变形例的燃料电池100的阳极侧隔板310的结构的说明图。在图32所示的第十七实施例的变形例中,深槽部313的沿着Y方向(第二槽部315及第一槽部316的延伸方向)的宽度与第一实施例相比没有变化,而深槽部313的沿着X方向(连通流路CP的冷却液流动方向)的宽度Wm伸长,比浅槽部314的宽度Wv增大。在图32所示的第十七实施例的变形例中,能够有效地减少形成在第一槽部316的位置处的冷却液用流路空间CS内的与深槽部313相邻的部分的体积,能够抑制冷却液用流路空间CS内的冷却液的沉淀,而抑制燃料电池100的冷却性能的下降,并且实现深槽部313的表面的每单位面积的层叠载荷的减少、电极的损伤及发电分布的偏颇的抑制。
R.第十八实施例:
图33~35是表示第十八实施例的燃料电池100的结构的说明图。第十八实施例的燃料电池100在密封部的结构的点上不同于第一实施例的燃料电池100,其他的点与第一实施例的燃料电池100相同。
第十八实施例的燃料电池100为了提高可修性,采用将设有密封部的电池与未设置密封部的电池交替层叠而制造的制造方法。在此,在第一实施例的燃料电池100中,当采用将设有密封部的电池与未设置密封部的电池交替层叠而制造的制造方法时,在设有用于形成通道流路TR的第三槽部317(参照图4、5)的部分,将设置在相对的阴极侧隔板320的密封部450、440的前端452、442按压在设有第三槽部317的阳极侧隔板310的表面,由此确保密封性。然而,通过将密封部按压在这种设有凹凸形状的阳极侧隔板310的表面上来确保密封性的情况比较困难。
在第十八实施例中,如图33~35所示,将阳极侧隔板310、发电体层200、阴极侧隔板320、另一阳极侧隔板310、另一发电体层200层叠而构成电池CeA,将阴极侧隔板320、阳极侧隔板310、发电体层200、另一阳极侧隔板310层叠而构成电池CeB,通过将电池CeA与电池CeB交替层叠而制造燃料电池100。并且,如图33~35所示,在电池CeA上配置有用于确保与相对的电池CeB的密封的密封部450、420,但在电池CeB上未配置用于确保与相对的电池CeA的密封的密封部。
在第十八实施例中,配置于电池CeA的密封部450、430、420以其前端452、432、422被按压在相对的电池CeB的阴极侧隔板320的平坦的表面上的方式配置,因此能够形成可靠的密封线。密封部未被按压在设有凹凸形状的表面。而且,如图35所示,在电池CeA及电池CeB中,配置在阴极侧隔板320与阳极侧隔板310的第三槽部317的部分之间的密封部450通过填充来形成,因此在该部分也能够形成可靠的密封线。因此,在第十八实施例中,担保可靠的密封性能,并采用将设有密封部的电池与未设置密封部的电池交替层叠来制造燃料电池100的制造方法而能够提高燃料电池100的可修性。
需要说明的是,在第十八实施例中,采用将包括2个发电体层200的电池CeA与包括1个发电体层200的电池CeB层叠而制造燃料电池100的方法,但若采用将包含偶数个发电体层200的电池CeA与包含奇数个发电体层200的电池CeB层叠而制造燃料电池100的方法,则与第十八实施例同样地,能够担保可靠的密封性能并能够提高燃料电池100的可修性。
S.第十九实施例:
图36是表示第十九实施例的燃料电池100的俯视结构的说明图。第十九实施例的燃料电池100在各岐管的配置的点上不同于第一实施例的燃料电池100,其他的点与第一实施例的燃料电池100相同。
如图36所示,在第十九实施例的燃料电池100中,在单电池140中,在阳极侧隔板310的隔着波形部WSP而相对的2个外缘边(在图36的例子中为长边)附近配置有全部的岐管,在其他的2个外缘边(在图36的例子中为短边)附近未配置岐管。即,在第十九实施例的燃料电池100中,实现所谓岐管的2边配置。这种岐管的2边配置在形成于阳极侧隔板310的两侧的流路的方向固定于平行的方向的以往的燃料电池100中比较困难,但在本实施例中,由于利用阳极侧隔板310形成使冷却液纵横流动的流路(冷却液用流路空间CS及连通流路CP(参照图6))而能够实现。在本实施例的燃料电池100中,采用岐管的2边配置结构,因此与岐管的4边配置结构相比,电极利用率提高,体格输出密度、质量输出密度提高。
T.变形例:
需要说明的是,本发明并不局限于上述的实施例、实施方式,在不脱离其要点的范围内能够以各种形态进行实施,例如也可以进行如下的变形。
T1.变形例1:
上述各实施例的燃料电池***10的结构只不过是一例,能够进行各种变形。例如,在上述各实施例中,膜电极接合体210包含阳极侧扩散层216及阴极侧扩散层217,但膜电极接合体210也可以不包含阳极侧扩散层216及阴极侧扩散层217中的至少一方。
另外,在上述各实施例中,确定了燃料电池100的各层的材料、制造方法,但并未限定为这些材料、制造方法,可以使用适当的各种材料、制造方法。例如,在上述各实施例中,阳极侧隔板310对金属板实施冲压加工而制造,但阳极侧隔板310既可以通过金属板、树脂碳板的切削、金属板的蚀刻来制造,也可以通过树脂碳的注塑成形来制造。同样地,阴极侧隔板320也可以通过树脂碳板的切削、树脂碳的注塑成形来制造。
另外,在上述各实施例中,燃料电池100为固体高分子型燃料电池,但本发明也能够应用于其他的种类的燃料电池(例如,直接甲醇型燃料电池、磷酸型燃料电池)。
T2.变形例2:
在上述各实施例中,阳极侧隔板310是具有波形截面形状的波形部WSP的形状,而阴极侧隔板320是平坦的板状形状,相反地,也可以是阴极侧隔板320是具有波形截面形状的波形部WSP的形状,而阳极侧隔板310是平坦的板状形状。这种情况下,在发电体层200不包含阴极侧多孔体流路层230而在阳极侧设有多孔体流路层,在阴极侧隔板320与发电体层200之间形成有氧化剂气体用的流路并且在阴极侧隔板320与阳极侧隔板310之间形成有冷却液用的流路。
或者也可以是阳极侧隔板310及阴极侧隔板320均为具有波形截面形状的波形部WSP的形状。这种情况下,在发电体层200不包含多孔体流路层,而在阳极侧隔板310与发电体层200之间形成有燃料气体用的流路,在阴极侧隔板320与发电体层200之间形成有氧化剂气体用的流路,在阴极侧隔板320与阳极侧隔板310之间形成有冷却液用的流路。而且,这种情况下,阳极侧隔板310及阴极侧隔板320的波形部WSP的第二槽部315彼此接触。而且,这种情况下,波形部WSP的第二槽部315的浅槽部314也可以仅设置在阳极侧隔板310及阴极侧隔板320中的任一方,也可以设置在双方。
T3.变形例3:
在上述各实施例中,在各第二槽部315设置了多个浅槽部314,但只要在各第二槽部315上设置至少1个浅槽部314即可,冷却液的流动方向并未限定为与燃料气体的流动方向平行的方向,能够自由地设定。而且,上述各实施例的波形部WSP平面上的浅槽部314的配置模式只不过是一例,浅槽部314的配置模式可以任意变更。
另外,在上述各实施例中,阳极侧隔板310的第二槽部315及第一槽部316的平面形状为沿着一定的方向(在图2的例子中是与单电池140的短边平行的方向)延伸的形状,但第二槽部315及第一槽部316的平面形状只要将第二槽部315及第一槽部316交替反复排列而构成波形截面即可,可以根据各岐管的配置而采用任意的形状。例如,第二槽部315及第一槽部316的平面形状也可以为折皱形状。
T4.变形例4:
在上述各实施例中,在燃料电池100的燃料气体供给岐管162及燃料气体排出岐管164的附近排列形成有多个通道流路TR(参照图5等),但也可以仅形成1个通道流路TR。
T5.变形例5:
在上述各实施例中,在阳极侧隔板310设置第四槽部312而形成燃料气体用共轨ACR,各燃料气体用流路空间AS与燃料气体用共轨ACR连通,但也可以不形成燃料气体用共轨ACR,各燃料气体用流路空间AS与燃料气体供给岐管162及燃料气体排出岐管164未经由燃料气体用共轨ACR而连通。
T6.变形例6:
在上述第七实施例中,对阳极侧隔板310的波形部WSP的第一表面侧实施提高第一槽部316的与浅槽部314相邻的区域S1的耐腐蚀性的覆膜处理、提高第一槽部316的与浅槽部314相邻的区域S1的疏水性的疏水处理、提高浅槽部314的亲水性的亲水处理,但未必需要实施全部3个处理,只要实施这些处理中的至少1个,就能够得到与该处理对应的上述的效果。
标号说明
10…燃料电池***
50…氢罐
51…切断阀
52…调节器
53…配管
54…排出配管
60…气泵
61…配管
63…配管
70…散热器
71…水泵
72…配管
73…配管
80…控制部
100…燃料电池
110…端板
120…绝缘板
130…集电板
140…单电池
152…氧化剂气体供给岐管
154…氧化剂气体排出岐管
162…燃料气体供给岐管
164…燃料气体排出岐管
172…冷却液供给岐管
174…冷却液排出岐管
200…发电体层
210…膜电极接合体
212…电解质膜
214…阳极
215…阴极
216…阳极侧扩散层
217…阴极侧扩散层
230…阴极侧多孔体流路层
310…阳极侧隔板
312…第四槽部
313…深槽部
314…浅槽部
315…第二槽部
316…第一槽部
317…第三槽部
318…开口
320…阴极侧隔板
322…开口
352…壁体
354…底板体
362…间隔件
420、430、440、450、460…密封部
452…前端

Claims (29)

1.一种隔板,为燃料电池用的隔板,其中,
所述隔板具备波形部,该波形部由第一槽部与第二槽部交替反复排列而成,具有波形截面形状,该第一槽部为向第一表面侧凹陷的形状且在所述第一表面侧形成有第一流体用的流路,该第二槽部为向与所述第一表面侧相反的第二表面侧凹陷的形状且在所述第二表面侧形成有第二流体用的流路,
各所述第二槽部具有至少一个浅槽部,所述浅槽部从所述第二表面侧观察到的深度比其它的部分浅,且在所述浅槽部的位置的所述第一表面侧形成有将隔着所述浅槽部相邻的两个所述第一流体用的流路空间连通的连通流路,
各所述第二槽部具有的所述浅槽部形成在与相邻的其它所述第二槽部具有的所述浅槽部并排的位置,
所述浅槽部的截面形状是所述连通流路中的所述第一流体的流动的下游侧的曲率半径或斜坡角度比上游侧的曲率半径或斜坡角度大的形状。
2.一种隔板,为燃料电池用的隔板,其中,
所述隔板具备波形部,该波形部由第一槽部与第二槽部交替反复排列而成,具有波形截面形状,该第一槽部为向第一表面侧凹陷的形状且在所述第一表面侧形成有第一流体用的流路,该第二槽部为向与所述第一表面侧相反的第二表面侧凹陷的形状且在所述第二表面侧形成有第二流体用的流路,
各所述第二槽部具有至少一个浅槽部,所述浅槽部从所述第二表面侧观察到的深度比其它的部分浅,且在所述浅槽部的位置的所述第一表面侧形成有将隔着所述浅槽部相邻的两个所述第一流体用的流路空间连通的连通流路,
各所述第二槽部具有的所述浅槽部形成在与相邻的其它所述第二槽部具有的所述浅槽部并排的位置,
所述浅槽部的截面形状是所述连通流路中的所述第一流体的流动的下游侧的曲率半径或斜坡角度比上游侧的曲率半径或斜坡角度小的形状。
3.一种隔板,为燃料电池用的隔板,其中,
所述隔板具备波形部,该波形部由第一槽部与第二槽部交替反复排列而成,具有波形截面形状,该第一槽部为向第一表面侧凹陷的形状且在所述第一表面侧形成有第一流体用的流路,该第二槽部为向与所述第一表面侧相反的第二表面侧凹陷的形状且在所述第二表面侧形成有第二流体用的流路,
各所述第二槽部具有多个浅槽部,所述浅槽部从所述第二表面侧观察到的深度比其它的部分浅,且在所述浅槽部的位置的所述第一表面侧形成有将隔着所述浅槽部相邻的两个所述第一流体用的流路空间连通的连通流路,
各所述第二槽部具有的所述浅槽部形成在与相邻的其它所述第二槽部具有的所述浅槽部并排的位置,
在所述波形部的所述第一表面侧,在所述第二槽部的除了所述浅槽部之外的部分即深槽部的所述连通流路中的所述第一流体的流动方向的下游侧形成有位于所述深槽部与所述浅槽部之间的边界壁的延长面上的壁体,并且在所述浅槽部的所述下游侧形成有位于所述浅槽部的底板面的延长面上的底板体。
4.一种隔板,为燃料电池用的隔板,其中,
所述隔板具备波形部,该波形部由第一槽部与第二槽部交替反复排列而成,具有波形截面形状,该第一槽部为向第一表面侧凹陷的形状且在所述第一表面侧形成有第一流体用的流路,该第二槽部为向与所述第一表面侧相反的第二表面侧凹陷的形状且在所述第二表面侧形成有第二流体用的流路,
各所述第二槽部具有多个浅槽部,所述浅槽部从所述第二表面侧观察到的深度比其它的部分浅,且在所述浅槽部的位置的所述第一表面侧形成有将隔着所述浅槽部相邻的两个所述第一流体用的流路空间连通的连通流路,
各所述第二槽部具有的所述浅槽部形成在与相邻的其它所述第二槽部具有的所述浅槽部并排的位置,
在所述波形部的所述第一表面侧,在所述第一槽部中与所述第二槽部中的所述浅槽部之外的部分即深槽部相邻的位置配置用于填充空间的间隔件。
5.一种隔板,为燃料电池用的隔板,其中,
所述隔板具备波形部,该波形部由第一槽部与第二槽部交替反复排列而成,具有波形截面形状,该第一槽部为向第一表面侧凹陷的形状且在所述第一表面侧形成有第一流体用的流路,该第二槽部为向与所述第一表面侧相反的第二表面侧凹陷的形状且在所述第二表面侧形成有第二流体用的流路,
各所述第二槽部具有至少一个浅槽部,所述浅槽部从所述第二表面侧观察到的深度比其它的部分浅,且在所述浅槽部的位置的所述第一表面侧形成有将隔着所述浅槽部相邻的两个所述第一流体用的流路空间连通的连通流路,
各所述第二槽部具有包括第一浅槽部和比第一浅槽部的深度深的中浅槽部的多个浅槽部,
各所述第二槽部具有的所述多个浅槽部形成在与相邻的其它所述第二槽部的所述多个浅槽部并排的位置,
各所述第二槽部具有的所述中浅槽部配置在与相邻的所述第二槽部具有的第一浅槽部相对的位置。
6.一种隔板,为燃料电池用的隔板,其中,
所述隔板具备波形部,该波形部由第一槽部与第二槽部交替反复排列而成,具有波形截面形状,该第一槽部为向第一表面侧凹陷的形状且在所述第一表面侧形成有第一流体用的流路,该第二槽部为向与所述第一表面侧相反的第二表面侧凹陷的形状且在所述第二表面侧形成有第二流体用的流路,
各所述第二槽部具有多个浅槽部,所述浅槽部从所述第二表面侧观察到的深度比其它的部分浅,且在所述浅槽部的位置的所述第一表面侧形成有将隔着所述浅槽部相邻的两个所述第一流体用的流路空间连通的连通流路,
各所述第二槽部中的所述浅槽部以外的部分即深槽部和在所述第二流体用流路的所述第二流体的流动的下游侧与所述深槽部相邻的所述浅槽部之间的边界壁以越接近所述第二表面侧则越位于所述下游侧的方式倾斜。
7.一种隔板,为燃料电池用的隔板,其中,
所述隔板具备波形部,该波形部由第一槽部与第二槽部交替反复排列而成,具有波形截面形状,该第一槽部为向第一表面侧凹陷的形状且在所述第一表面侧形成有第一流体用的流路,该第二槽部为向与所述第一表面侧相反的第二表面侧凹陷的形状且在所述第二表面侧形成有第二流体用的流路,
各所述第二槽部具有至少一个浅槽部,所述浅槽部从所述第二表面侧观察到的深度比其它的部分浅,且在所述浅槽部的位置的所述第一表面侧形成有将隔着所述浅槽部相邻的两个所述第一流体用的流路空间连通的连通流路,
所述波形部包括深度互不相同的多个所述浅槽部。
8.一种隔板,为燃料电池用的隔板,其中,
所述隔板具备波形部,该波形部由第一槽部与第二槽部交替反复排列而成,具有波形截面形状,该第一槽部为向第一表面侧凹陷的形状且在所述第一表面侧形成有第一流体用的流路,该第二槽部为向与所述第一表面侧相反的第二表面侧凹陷的形状且在所述第二表面侧形成有第二流体用的流路,
各所述第二槽部具有多个浅槽部,所述浅槽部从所述第二表面侧观察到的深度比其它的部分浅,且在所述浅槽部的位置的所述第一表面侧形成有将隔着所述浅槽部相邻的两个所述第一流体用的流路空间连通的连通流路,
各所述第二槽部的所述浅槽部以外的部分即深槽部和在所述第二流体用流路中的所述第二流体的流动的下游侧与所述深槽部相邻的所述浅槽部之间的边界壁以越远离所述第二表面侧越位于所述下游侧的方式倾斜。
9.一种隔板,为燃料电池用的隔板,其中,
所述隔板具备波形部,该波形部由第一槽部与第二槽部交替反复排列而成,具有波形截面形状,该第一槽部为向第一表面侧凹陷的形状且在所述第一表面侧形成有第一流体用的流路,该第二槽部为向与所述第一表面侧相反的第二表面侧凹陷的形状且在所述第二表面侧形成有第二流体用的流路,
各所述第二槽部具有多个浅槽部,所述浅槽部从所述第二表面侧观察到的深度比其它的部分浅,且在所述浅槽部的位置的所述第一表面侧形成有将隔着所述浅槽部相邻的两个所述第一流体用的流路空间连通的连通流路,
所述第二槽部具有的所述浅槽部以外的部分即深槽部的沿着所述连通流路中的所述第一流体的流动方向的直径比所述浅槽部的沿着所述连通流路中的所述第一流体的流动方向的直径大。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的隔板,其中,
所述第一流体及所述第二流体的组合是燃料气体、氧化剂气体及冷却液中的任意两个的组合。
11.根据权利要求1~9中任一项所述的隔板,其中,所述第一流体是冷却液,
对所述波形部的所述第一表面侧实施提高所述第一槽部中与所述浅槽部相邻的区域的疏水性的疏水处理、及提高所述浅槽部的亲水性的亲水处理中的至少一种处理。
12.根据权利要求1~9中任一项所述的隔板,其中,
所述隔板的平面形状为大致矩形,
在所述隔板的隔着所述波形部相对的两个外缘边附近形成有构成所述第一流体用的岐管的第一开口和构成所述第二流体用的岐管的第二开口。
13.根据权利要求6所述的隔板,其中,
各所述第二槽部具有的多个所述浅槽部中,越是位于所述第二流体用流路中的所述第二流体的流动的下游侧的所述浅槽部,其深度越深,并且,越是位于所述下游侧的所述浅槽部,其沿着所述第二流体的流动方向的宽度越大。
14.根据权利要求8所述的隔板,其中,
在所述第二表面侧,对各所述第二槽部的所述浅槽部实施提高亲水性的亲水处理。
15.根据权利要求1、2、5、7中任一项所述的隔板,其中,
各所述第二槽部具有多个所述浅槽部,
各所述第二槽部中的所述浅槽部以外的部分即深槽部与所述浅槽部之间的边界壁具有相对于与所述隔板的面垂直的层叠方向倾斜了规定的角度的部分。
16.根据权利要求3、4、6、8、9中任一项所述的隔板,其中,
各所述第二槽部中的所述浅槽部以外的部分即深槽部与所述浅槽部之间的边界壁具有相对于与所述隔板的面垂直的层叠方向倾斜了规定的角度的部分。
17.根据权利要求15所述的隔板,其中,
各所述第二槽部具有的所述浅槽部配置在相对于相邻的其它所述第二槽部具有的所述浅槽部的位置沿着与所述连通流路中的所述第一流体的流动方向正交的方向偏离了规定距离的位置。
18.根据权利要求1、2、5、7中任一项所述的隔板,其中,
各所述第二槽部具有多个所述浅槽部,
各所述第二槽部具有的所述浅槽部形成在相对于相邻的其它所述第二槽部具有的所述浅槽部的位置沿着与所述连通流路中的所述第一流体的流动方向正交的方向偏离了规定距离的位置。
19.根据权利要求3、4、6、8、9任一项所述的隔板,其中,
各所述第二槽部具有的所述浅槽部形成在相对于相邻的其它所述第二槽部具有的所述浅槽部的位置沿着与所述连通流路中的所述第一流体的流动方向正交的方向偏离了规定距离的位置。
20.一种燃料电池,其具备:
发电体层,包括电解质膜、配置在所述电解质膜的一侧的阳极、配置在所述电解质膜的另一侧的阴极;
将所述发电体层夹设于中间而配置的权利要求1~19任一项所述的隔板。
21.根据权利要求20所述的燃料电池,其中,
还具备检测部,该检测部通过检测到所述第一流体用流路中的压力损失变得小于规定的阈值,而检测所述第一流体用流路的异常,
所述第一流体是冷却液。
22.一种燃料电池,其具备:
多个发电体层,包括电解质膜、配置在所述电解质膜的一侧的阳极、配置在所述电解质膜的另一侧的阴极;
配置在各所述发电体层的所述阳极侧的权利要求1~9中任一项所述的隔板;及
配置在各所述发电体层的所述阴极侧的平坦的板状的第二隔板。
23.根据权利要求22所述的燃料电池,其中,
所述隔板通过对板状构件进行冲压加工而制造出,
所述第二隔板的厚度比在所述隔板的制造中使用的所述板状构件的厚度薄。
24.根据权利要求22或23所述的燃料电池,其中,
还具备密封部,该密封部至少在所述隔板的具有凹凸的位置将所述隔板和不经由所述发电体层而与所述隔板相对的所述第二隔板之间密封,该密封部通过粘贴于所述隔板并按压在所述第二隔板上来实现密封。
25.根据权利要求24所述的燃料电池,其中,
所述燃料电池通过将包含偶数个所述发电体层的第一电池与包含奇数个所述发电体层的第二电池交替层叠而制造,
所述密封部在所述层叠前设置于所述第一电池,而不设置于所述第二电池。
26.一种燃料电池,其中,
具备:
多个发电体层,包括电解质膜、配置在所述电解质膜的一侧的阳极、配置在所述电解质膜的另一侧的阴极;
配置在各所述发电体层的所述阳极侧的权利要求1~9中任一项所述的隔板;
配置在各所述发电体层的所述阴极侧的平坦的板状的第二隔板;
将所述隔板和不经由所述发电体层而与所述隔板相对的所述第二隔板之间密封的第一密封部;及
在所述发电体层的端部将所述阳极侧与所述阴极侧之间密封的第二密封部,
所述隔板和所述发电体层中的至少一方具有用于形成通道流路的通道流路形成部,该通道流路经过由所述第一密封部形成的密封线的下方而将所述第二流体用流路空间与隔着所述第一密封部的所述第二流体用流路空间的相反侧的流路空间连通,
所述通道流路形成部位于沿着所述发电体层的平面方向比所述第二密封部靠内侧的位置。
27.根据权利要求26所述的燃料电池,其中,
所述通道流路形成部包括形成于所述隔板的向所述第二表面侧凹陷的形状的第三槽部,
所述第三槽部比所述第二槽部具有的所述深槽部的深度浅。
28.根据权利要求26或27所述的燃料电池,其中,
所述通道流路形成部包括薄部,所述薄部是所述发电体层的与所述隔板相对一侧的表面比所述发电体层的其它部分的表面后退的部分。
29.根据权利要求26或27所述的燃料电池,其中,
所述隔板具有多个所述通道流路形成部,
所述多个所述通道流路形成部以所述燃料电池的使用时位于重力方向最下侧的所述通道流路形成部延伸到最接近所述第二流体用流路空间的位置的方式形成。
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