CN108232227B - 用于燃料电池的分隔件以及燃料电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于燃料电池的分隔件，其中，该燃料电池具有置于分隔件之间的利用反应气体产生电力的膜电极组件，所述分隔件包括设置有供反应气体流动穿过的流路槽组的分隔板。流路槽组包括单个第一流路槽、多个第二流路槽以及将第一流路槽的端部连接至第二流路槽的端部的分支部。分支部包括窄部，该窄部具有比分支部的其余部分的槽宽窄的槽宽。窄部的槽深比分支部的其余部分的槽深浅。

Description

用于燃料电池的分隔件以及燃料电池

技术领域

本发明涉及用于燃料电池的分隔件以及燃料电池。

背景技术

具有安装在其中的燃料电池堆的燃料电池车辆(fuelcell vehicle，FCV)已经开发为与汽油车辆不同的新的车辆。安装在FCV中的燃料电池通过例如氢气的燃料与空气中的氧气的电化学反应产生电力，并且由此驱动马达。

燃料电池堆通过堆叠多个燃料电池来构造。燃料电池包括发生电化学反应的膜电极组件(membrane electrode assembly，MEA)以及一对分隔板，其中，MEA置于该对分隔板之间。第一分隔板设置有供氢气流动穿过的流路槽，第二分隔板设置有供空气流动穿过的流路槽，以使得氢气和空气分别从流路槽供给至MEA。

作为流路槽的形式，例如将单个流路槽分支成多个流路槽(例如，参照日本未审查专利申请公报No.2009-59685(JP 2009-59685A)、日本未审查专利申请公报No.2009-81061(JP 2009-81061A)、日本未审查专利申请公报No.2007-207731(JP 2007-207731A)、日本未审查专利申请公报No.2007-207730(JP 2007-207730A)和日本未审查专利申请公报No.2004-178816(JP 2004-178816A))。在这种类型的流路槽中，构成流路槽的位于流路槽的分支部处的肋之间的距离大于构成位于分支部前后的部分的肋之间的距离。因此，分隔板不能用肋以适当的间隔保持MEA，并且MEA的未被分隔板的肋压缩的区域增加。

在该区域中，MEA由于反复的干燥及润湿而发生收缩及膨胀，并且由此使MEA可能发生变形。因此，MEA发生褶皱、折叠等，并且由此MEA劣化。于是，存在例如发生交叉泄漏的可能性(例如，参照日本未审查专利申请公报No.20012-119169(JP2012-119169A))。

发明内容

关于该问题，当整个流路槽的槽宽变窄时，肋之间的间隔即使在分支部处也会充分变窄，并且MEA的未被压缩的区域可以减少。然而，在这种情况下，在分隔板的制造过程中，例如当通过压制成型或碳成型形成流路槽时，需要相对较高的加工精度。因此，难以保持生产效率。该问题不限于安装在FCV中的燃料电池堆，并且也存在于用于其他目的燃料电池堆中。

本发明提供了一种用于燃料电池的分隔件以及能够在抑制膜电极组件劣化的同时保持生产效率的燃料电池。

本发明的第一方面涉及一种用于燃料电池的分隔件，其中，该燃料电池具有置于所述分隔件之间的利用反应气体产生电力的膜电极组件，所述分隔件包括设置有供反应气体流动穿过的流路槽组的分隔板。流路槽组包括单个第一流路槽、多个第二流路槽以及将第一流路槽的端部连接至多个第二流路槽的端部的分支部。分支部包括窄部，该窄部具有比分支部的其余部分的槽宽窄的槽宽。窄部的槽深比分支部的其余部分的槽深浅。分支部的其余部分是分支部的除了窄部之外的部分。

在根据第一方面的分隔件中，窄部可以连接至多个第二流路槽中的每个第二流路槽的入口。

在根据第一方面的分隔件中，多个第二流路槽中的每个第二流路槽所延伸的方向与单个第一流路槽所延伸的方向之间的角度可以彼此相等。分别地连接至多个第二流路槽的入口的窄部的槽宽可以彼此相等。

在根据第一方面的分隔件中，多个第二流路槽中的每个第二流路槽具有形成于该第二流路槽所延伸的方向与单个第一流路槽所延伸的方向之间的角度，并且连接至具有较大角度的第二流路槽的入口的窄部的槽宽更宽。

在根据第一方面的分隔件中，窄部可以连接至单个第一流路槽的入口。

在根据第一方面的分隔件中，流路槽组可以包括连通槽，该连通槽提供窄部与和单个第一流路槽相邻的第三流路槽之间的连通。

在根据第一方面的分隔件中，连通槽的槽宽可以比窄部的槽宽窄。

在根据第一方面的分隔件中，连通槽的槽深可以比窄部的槽深浅。

在根据第一方面的分隔件中，分隔板可以是具有对应于流路槽组的波纹板形状的金属板。

在根据第一方面的分隔件中，在第一流路槽的端部与分支部彼此连接的位置处，第一流路槽的底表面与分支部的底表面可以通过倾斜表面彼此连接。

在根据第一方面的分隔件中，在第二流路槽的端部与分支部彼此连接的位置处，第二流路槽的底表面与分支部的底表面可以通过倾斜表面彼此连接。

本发明的第二方面涉及一种燃料电池，该燃料电池包括：膜电极组件，该膜电极组件利用反应气体产生电力；以及一对分隔件，膜电极组件置于该对分隔件之间。分隔件中的至少一个分隔件是上述用于燃料电池的分隔件。

根据这些方面，可以在抑制膜电极组件劣化的同时保持生产效率。

附图说明

下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义进行描述，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：

图1是示出了燃料电池的示例的分解立体图；

图2是示出了分隔板的示例的平面图；

图3是示出了比较示例的分支部的平面图和截面图；

图4是示出了第一实施方式的分支部的平面图和截面图；

图5是示出了第二实施方式的分支部的平面图和截面图；

图6是示出了第三实施方式的分支部的平面图；

图7是示出了第四实施方式的分支部的平面图；以及

图8是示出了第五实施方式的分支部的平面图。

具体实施方式

图1是示出了燃料电池的示例的分解立体图。燃料电池堆通过下述方式来构造：堆叠多个燃料电池、将端板设置在两端以及紧固端板。

燃料电池包括一对分隔板1、2，一对支承框架3、4，一对气体扩散层30、40以及膜电极组件(MEA)5，并且气体扩散层30、40分别容置在支承框架3、4中。分隔板1和支承框架3设置在燃料电池的阴极侧，并且分隔板2和支承框架4设置在燃料电池的阳极侧。

支承框架3、4隔离分隔板1、2。通过压缩设置在支承框架3、4中的位于分隔板1、2侧的垫圈(未示出)，支承框架3与分隔板1之间的空间和支承框架4与分隔板2之间的空间被密封以使得气密性得以保持。用于对支承框架3与分隔板1之间的空间和支承框架4与分隔板2之间的空间进行密封的装置不限于垫圈，例如，支承框架3与分隔板1之间的空间和支承框架4与分隔板2之间的空间可以通过用粘合剂(未示出)将支承框架3、4接合至分隔板1、2来密封。支承框架3、4可以通过树脂构件的注塑成型来形成，或者也可以通过将多个树脂膜构件附接而形成。

例如，支承框架3、4是矩形板状构件，并且支承框架3、4在中心处具有用以容置气体扩散层30、40的矩形容置孔37、47。MEA5接合至支承框架3、4中的至少一个支承框架并且使供给至MEA5的氢气与空气分离。由于MEA5置于气体扩散层30、40之间，因此阴极侧的气体扩散层30、MEA5和阳极侧的气体扩散层40依次堆叠。

气体扩散层30、40由例如碳纤维的纤维基材料制成，流路构件通过对例如所谓的多孔金属的金属板或例如泡沫金属的多孔构件进行加工而形成。阴极侧的气体扩散层30使作为第一反应气体的氧化剂气体(空气)扩散，并且阳极侧的气体扩散层40使作为第二反应气体的氢气扩散。

附图标记P1表示MEA5的横截面。MEA5包括电解质膜50、阴极电极51和阳极电极52。电解质膜50由例如在湿润状态下表现出良好的质子传导性的离子交换树脂膜50制成。这种离子交换树脂膜的示例包括具有作为离子交换基团的磺酸基的氟树脂膜，例如Nafion(注册商标)。

电解质膜50置于阳极电极52与阴极电极51之间。阳极电极52和阴极电极51中的每一者均是催化剂电极层，并且阳极电极52和阴极电极51中的每一者均由负载催化剂的导电颗粒形成为具有气体扩散性的多孔层。例如，阳极电极52和阴极电极51由催化剂油墨形成为干燥涂膜，其中，催化剂油墨为负载铂的碳的分散液。

氢气从阳极侧的分隔板2向阳极侧的气体扩散层40供给至阳极电极52，并且氧化剂气体从阴极侧的分隔板1经由阴极侧的气体扩散层30供给至阴极电极51。MEA5通过利用氧化剂气体和氢气的电化学反应产生电力。

例如，分隔板1、2由金属板形成。在阴极侧的分隔板1中形成有用于氧化剂气体(例如空气)的供给孔13和排放孔14、用于氢气的供给孔16和排放孔11以及用于冷却剂的供给孔12和排放孔15。

供给孔12、13、16和排放孔11、14、15中的每一者均是沿分隔板1的厚度方向延伸的通孔，并且例如，孔的开口具有矩形形状。用于氧化剂气体的供给孔13和排放孔14分别靠近阴极侧的分隔板1的一对相对角设置，并且用于氢气的供给孔16和排放孔11分别靠近阴极侧的分隔板1的另一对相对角设置。用于发电反应的氧化剂气体供给至供给孔13，并且用于发电反应的氧化剂气体排放至排放孔14。

在阴极侧的分隔板1中，在表面1a中例如通过利用压模进行弯曲而形成有流路槽组10，其中，表面1a面向阴极侧的支承框架3中的位于阴极侧的气体扩散层30。更具体地，在阴极侧的分隔板1中，通过利用压模使金属板弯曲而形成有构成流路槽组10的肋。也就是说，阴极侧的分隔板1是具有对应于流路槽组10的波纹板形状的金属板。阴极侧的分隔板1不限于金属，并且也可以通过例如碳成型来形成。

流路槽组10与用于氧化剂气体的供给孔13和排放孔14连通并且允许氧化剂气体从供给孔13向排放孔14流动。此时，氧化剂气体穿过阴极侧的气体扩散层30供给至MEA5以用于发电，并且随后穿过阴极侧的气体扩散层30返回至流路槽组10。

用于发电反应的氢气供给至供给孔16，并且用于发电反应的氢气排放至排放孔11。对燃料电池进行冷却的冷却剂供给至供给孔12，并且冷却剂排放至排放孔15。

支承框架3、4和阳极侧的分隔板2设置有在堆叠期间与供给孔13和排放孔14重叠的通孔。更具体地，支承框架3、4设置有氧化剂气体所供给至的供给孔33、43和氧化剂气体所排放至的排放孔34、44。阳极侧的分隔板2设置有氧化剂气体所供给至的供给孔23和氧化剂气体所排放至的排放孔24。

供给孔13、33、43、23重叠并且构成氧化剂气体供给歧管。氧化剂气体在氧化剂气体供给歧管中沿燃料电池堆的堆叠方向流动，如由箭头A_入所指示的。

排放孔14、34、44、24重叠并且构成氧化剂气体排放歧管。氧化剂气体在氧化剂气体排放歧管中沿燃料电池堆的堆叠方向流动，如由箭头A_出所指示的。

此外，在阳极侧的分隔板2中还形成有用于氢气的供给孔26和排放孔21以及用于冷却剂的供给孔22和排放孔25。

供给孔22、23、26和排放孔21、24、25中的每一者均是沿分隔板2的厚度方向延伸的通孔，并且例如，孔的开口具有矩形形状。用于氧化剂气体的供给孔23和排放孔24分别靠近阳极侧的分隔板2的一对相对角设置，并且用于氢气的供给孔26和排放孔21分别靠近阳极侧的分隔板2的另一对相对角设置。用于发电反应的氢气供给至供给孔26，并且用于发电反应的氢气排放至排放孔21。

在阳极侧的分隔板2中，在表面2a中例如通过利用压模进行弯曲而形成有流路槽组20，其中，表面2a面向阳极侧的支承框架4中的位于阳极侧的气体扩散层40。更具体地，在阳极侧的分隔板2中，通过利用压模使金属板弯曲而形成有构成流路槽组20的肋。也就是说，阳极侧的分隔板2是具有对应于流路槽组20的波纹板形状的金属板。阳极侧的分隔板2不限于金属，并且也可以通过例如碳成型来形成。

流路槽组20与用于氢气的供给孔26和排放孔21连通并且允许氢气从供给孔26向排放孔21流动。此时，氢气穿过阳极侧的气体扩散层40供给至MEA 5以用于发电，并且随后穿过阳极侧的气体扩散层40返回至流路槽组20。

支承框架3、4设置有在堆叠期间与供给孔26和排放孔21重叠的通孔。更具体地，支承框架3、4设置有氢气所供给至的供给孔36、46和氢气所排放至的排放孔31、41。

供给孔16、36、46、26重叠并且构成氢气供给歧管。氢气在氢气供给歧管中沿燃料电池堆的堆叠方向流动，如由箭头H_入所指示的。

排放孔11、31、41、21重叠并构成氢气排放歧管。氢气在氢气排放歧管中沿燃料电池堆的堆叠方向流动，如由箭头H_出所指示的。

用于冷却剂的供给孔12、32、42、22重叠并且构成冷却剂供给歧管，并且用于冷却剂的排放孔15、35、45、25重叠并且构成冷却剂排放歧管。冷却剂在冷却剂供给歧管和氢气供给歧管中沿燃料电池堆的堆叠方向流动。尽管冷却剂未被示出，但是冷却剂流动穿过形成在与阴极侧的分隔板1的表面1a相反的表面中的流路槽和形成在与阳极侧的分隔板2的表面2a相反的表面中的流路槽中的至少一个流路槽，以冷却燃料电池。

如上所述，利用氧化剂气体和氢气产生电力的MEA 5置于分隔板1、2之间。分隔板1、2的面向MEA 5的表面1a、2a分别设置有供输送至MEA5的氧化剂气体和氢气以及从MEA 5输送的氧化剂气体和氢气流动穿过的流路槽组10、20。在该示例中，燃料电池设置有气体扩散层30、40，但是也可以设置有其他多孔层来代替气体扩散层30、40。

图2是示出了阴极侧的分隔板1的示例的平面图。在该示例中，列举了阴极侧的分隔板1，但是下面描述的构型也可以类似地应用于阳极侧的分隔板2。

在阴极侧的分隔板1的表面1a中，形成有供氧化剂气体流动穿过的流路槽组10。流路槽组10与用于氧化剂气体的供给孔13和排放孔14连通。流路槽组10设置有分支部10a、10b，单个第一流路槽在分支部10a、10b处分支成多个第二流路槽。

在分支部10a处，与供给孔13连通的每个槽均分支成多个第二流路槽，并且在分支部10b处，与排放孔14连通的每个槽均分支成多个第二流路槽。因此，通过增加与阴极侧的气体扩散层30重叠的流路槽的数目，阴极侧的分隔板1可以有效地向MEA 5供给氧化剂气体。此外，在阳极侧的分隔板2的情况下，通过增加流路槽的数目，氢气可以有效地供给至MEA 5。在以下示例中，对分支部10a的由附图标记P2表示的部分的构型进行描述，但是相同构型也可以应用于分支部10a、10b的其他部分。

比较示例

图3是示出了比较示例的分支部10a的平面图和截面图。在分支部10a处，单个第一流路槽100x分支成两个第二流路槽101x、102x。作为分支目标的第二流路槽101x、102x所延伸的方向Lm、Ln与作为分支源的第一流路槽100x所延伸的方向Lo之间的角度θm、θn彼此相等。在图3中，沿着流路槽100x、流路槽102x，沿着线段X-X’截取截面。

流路槽100x至流路槽102x的槽深Do和槽宽Wo在分支前后是恒定的。然而，流路槽100x至流路槽102x的相交部100y的槽宽Wa从作为分支源的第一流路槽100x朝向作为分支目标的第二流路槽101x、102x中的每一者增大。

因此，在分支部10a处，构成流路槽100x至流路槽102x的肋之间的距离大于构成分支前后的部分的肋之间的距离。因此，阴极侧的分隔板1不能用肋以适当的间隔保持MEA 5，并且MEA的未被阴极侧的分隔板1的肋压缩的区域增加。

在该区域中，MEA 5由于反复的干燥及润湿而发生收缩及膨胀，并且由此使MEA 5可能发生变形。因此，MEA 5发生褶皱、折叠等，并且由此MEA劣化。于是，例如存在发生交叉泄漏的可能。

关于此，当整个流路槽组10的槽宽变窄时，肋之间的间隔即使在分支部10a、10b处也会充分变窄，并且MEA5的未被压缩的区域可以减少。然而，在这种情况下，在阴极侧的分隔板1的制造过程中，例如当通过压制成型或碳成型形成流路槽时，需要相对较高的加工精度。因此，难以保持生产效率。

在此，示例的分隔板1、2在分支部10a、10b中设置有槽宽比其余部分的槽宽窄的窄部，并且该窄部构造成具有比其余部分的槽深浅的槽深。关于该构型，通过在分隔板1、2中的分支部10a、10b处设置窄部，肋之间的距离可以减小，并且由此MEA 5可以由肋以适当的间隔保持。

此外，在分隔板1、2中，由于窄部的槽深比其余部分的槽深浅，因此可以通过压制成型、碳成型等容易地生产分隔板1、2，并且由此生产效率可以得以保持。例如，在分隔板1、2通过压制成型来生产的情况下，由于窄部的槽深即使在该窄部的槽宽较窄的情况下仍较浅，因此通过压制被拉长的材料的量的增大可以被抑制。因此，加工过程的数目的增加得以抑制，并且有助于生产。此外，在分隔板1、2通过碳成型来生产的情况下，由于窄部的槽深即使在槽宽较窄的情况下仍较浅，因此模具可以容易地制造，并且模具的使用期限也可以增大。因此，可以保持分隔板1、2的生产效率。

第一实施方式

图4是示出了第一实施方式的分支部10a的平面图和截面图。在分支部10a处，单个第一流路槽100分支成两个第二流路槽101、102。作为分支目标的第二流路槽101、102所延伸的方向Lm、Ln与作为分支源的第一流路槽100所延伸的方向Lo之间的角度θm、θn彼此相等。在图4中，沿着流路槽100、102，沿着线段Xa-Xb截取截面。

在作为分支目标的第二流路槽101的入口处设置有窄部101a，并且在作为分支目标的第二流路槽102的入口处设置有窄部102a。窄部101a的槽宽Wm和窄部102a的槽宽Wn窄于其他部分的槽宽Wo。作为分支目标的第二流路槽101的入口表示第二流路槽101的与作为分支源的第一流路槽100最靠近的部分。

因此，在阴极侧的分隔板1中，分支部10a处的肋之间的距离可以减小，并且由此MEA5可以用肋以适当的间隔保持。

更具体地，窄部101a的槽宽Wm从作为分支源的第一流路槽100朝向作为分支目标的第二流路槽101逐渐变宽，并且窄部102a的槽宽Wn从作为分支源的第一流路槽100朝向作为分支目标的第二流路槽102逐渐变宽。在图4中，窄部101a、102a的最小槽宽Wm、Wn由箭头表示。

窄部101a的槽宽Wm和窄部102a的槽宽Wn可以彼此不同，并且也可以相同。这是因为作为分支目标的第二流路槽101、102的角度θm、θn彼此相等，并且因此流自作为分支源的第一流路槽100的氧化剂气体可以被允许以大致相同的流速流动到第二流路槽101、102中。

此外，窄部101a、102a的槽深比其他部分的槽深浅。更具体地，在流路槽100至流路槽102的底表面90至底表面96中，窄部101a、102a，即作为分支目标的第二流路槽101、102的入口的底表面92比其他底表面90、91、93、94、95、96高。

如截面中所示出的，作为分支源的第一流路槽100的底表面90的槽深Do和作为分支目标的第二流路槽101的底表面96的槽深Do比三个流路槽100至102的包括窄部101a、102a在内的相交部的槽深Dn深。此外，作为分支源的第一流路槽100的底表面91形成为用于在底表面90与底表面92之间进行连接的倾斜表面，并且底表面91的槽深从底表面90朝向底表面92变得更浅。作为分支目标的第二流路槽102的底表面95形成为用于在底表面96与底表面92之间进行连接的倾斜表面，并且底表面95的槽深从底表面96朝向底表面92变得更浅。

尽管在截面中未示出，但是作为分支目标的第二流路槽101的底表面94的槽深Do比所述三个流路槽100至102的包括窄部101a、102a在内的相交部的槽深Dn深。作为分支目标的第二流路槽101的底表面93形成为用于在底表面94与底表面92之间进行连接的倾斜表面，并且底表面93的槽深从底表面94朝向底表面92变得更浅。

在阴极侧的分隔板1中，由于如以上描述的，窄部101a、102a的槽深Dn比其余部分的槽深浅，因此可以通过压制成型、碳成型等容易地生产阴极侧的分隔板1，并且由此生产效率可以得以保持。此外，由于阴极侧的分隔板1是具有对应于流路槽组10的波纹板形状的金属板，因此特别有效地保持了生产效率。

在该示例中，由于窄部101a、102a仅仅设置在所述三个流路槽100至102中作为分支目标的第二流路槽101、102的入口处，因此作为分支源的第一流路槽100(氧化剂气体在第一流路槽100处的流速较高)中的压力损失的增大得以抑制。然而，如同以下示例中那样，也可以在作为分支源的第一流路槽100的入口处设置窄部100a。

第二实施方式

图5是示出了第二实施方式的分支部10a的平面图。在图5中，与图4中的构型共用的相同构型由相同的附图标记表示，并且其描述被省略。在图5中，截面是沿着流路槽100、102，沿着线段Xa-Xb截取的。

在作为分支目标的第二流路槽101的入口处设置有窄部101a，并且在作为分支目标的第二流路槽102的入口处设置有窄部102a。在作为分支源的第一流路槽100的入口处也设置有窄部100a。窄部101a的槽宽Wm、窄部102a的槽宽Wn以及窄部100a的槽宽Wk比其余部分的槽宽Wo窄。作为分支源的第一流路槽100的入口表示第一流路槽100的最靠近作为分支目标的第二流路槽101、102的部分。

因此，在阴极侧的分隔板1中，分支部10a处的肋之间的距离与第一实施方式相比可以进一步减小，因此MEA5可以用肋以适当的间隔保持。

此外，窄部101a、102a的槽深比其余部分的槽深浅。更具体地，在流路槽100至流路槽102的底表面90至底表面96中，窄部100a至窄部102a即流路槽100至流路槽102的入口的底表面92、比其他底表面90、91、93、94、95、96高。

在阴极侧的分隔板1中，由于如以上描述的、窄部100a至窄部102a的槽深Dn比其余部分的槽深浅，因此可以通过压制成型、碳成型等容易地生产阴极侧的分隔板1，并且由此生产效率可以得以保持。

此外，在设置有窄部100a至窄部102a的情况下，流路槽100至流路槽102的位于窄部100a至窄部102a处的侧壁朝向这些流路槽的内侧突出，并且因此，与第一流路槽100相邻的其他流路槽与流路槽100至流路槽102之间的距离比与第一流路槽100相邻的这些其他流路槽与其他部分之间的距离大。因此，在相邻的其他流路槽与窄部100a至窄部102a之间的区域中存在氧化剂气体供给不足的可能性。因此，如同以下示例中那样，可以设置使氧化剂气体流到该区域中的细流路槽。

第三实施方式

图6是示出了第三实施方式的分支部10a的平面图。在图6中，与图4中的构型共用的相同构型由相同的附图标记表示，并且其描述被省略。在该示例中，采用第一实施方式的构型作为基础，但是下面描述的构型也可以应用于第二实施方式的构型。

两个第三流路槽81、82与第一流路槽100相邻，第三流路槽81沿着流路槽100、101形成，并且第三流路槽82沿着流路槽100、102形成。在窄部101a处，第二流路槽101的侧壁朝向该流路槽的内侧突出，并且第三流路槽81与窄部101a之间的距离比第三流路槽81与其他部分之间的距离长。此外，在窄部102a处，第二流路槽102的侧壁朝向该流路槽的内侧突出，并且第三流路槽82与窄部102a之间的距离比第三流路槽82与其他部分之间的距离长。

因此，在第三流路槽81与窄部101a之间的区域810中设置有细流路槽103，氧化剂气体通过细流路槽103在第三流路槽81与窄部101a之间流动，并且在第三流路槽82与窄部102a之间的区域820中设置有细流路槽104，氧化剂气体通过细流路槽104在第三流路槽82与窄部102a之间流动。也就是说，流路槽组10包括作为允许第三流路槽81与窄部101a彼此连通的连通槽的细流路槽103以及作为允许第三流路槽82与窄部102a彼此连通的连通槽的细流路槽104。

因此，第三流路槽81与窄部101a之间的区域810和第三流路槽82与窄部102a之间的区域820的氧化剂气体的供给不足得以抑制。

此外，细流路槽103、104的槽宽比窄部101a、102a的槽宽窄。因此，在阴极侧的分隔板1中，分支部10a处的肋之间的距离可以减小到与第一实施方式相同的程度，因此可以用肋以适当的间隔保持MEA5。

此外，细流路槽103、104的槽深比窄部101a、102a的槽深浅。因此，阴极侧的分隔板1可以通过压制成型、碳成型等容易地生产，并且由此生产效率可以得以保持。

在上述实施方式中的每个实施方式中，作为分支目标的第二流路槽101、102所延伸的方向Lm、Ln与作为分支源的第一流路槽100所延伸的方向Lo之间的角度θm、θn彼此相等。然而，角度θm、θn不限于此，并且可以彼此不同。在这种情况下，氧化剂气体流向第二流路槽101、102的流动性根据角度θm、θn而不同。因此，如同以下示例中那样，能够通过使第二流路槽101、102的窄部101a、102a的槽宽根据角度θm、θn而不同来使流向第二流路槽101、102的氧化剂气体的流量均匀。

第四实施方式

图7是示出了第四实施方式的分支部10a的平面图。在图7中，与图4中的构型共用的相同构型由相同的附图标记表示，并且其描述被省略。在该示例中，采用第一实施方式的构型作为基础，但是下面描述的构型也可以应用于第二实施方式的构型。

在该示例中，作为分支目标的第二流路槽101、102所延伸的方向Lm、Ln’与作为分支源的第一流路槽100所延伸的方向Lo之间的角度θm、θn’彼此不同。第二流路槽101的角度θm小于第二流路槽102的角度θn’。也就是说，第二流路槽102相对于作为分支源的第一流路槽100的弯曲程度大于第二流路槽101相对于作为分支源的第一流路槽100的弯曲程度。

从作为分支源的第一流路槽100流出的氧化剂气体流向具有较小角度θm的第二流路槽101比流向具有较大角度θn’的第二流路槽102更容易。因此，第二流路槽101、102的窄部101a、102a的槽宽Wm、Wn’根据角度θm、θn’而不同并使得氧化剂气体的流量在具有较大角度θn’的第二流路槽102与具有较小角度θm的第二流路槽101之间没有差异。

更具体地，具有较小角度θm的第二流路槽101的窄部101a的槽宽Wm比具有较大角度θn’的第二流路槽102的槽宽Wn’窄。也就是说，窄部101a、102a的槽宽Wm、Wn’设定成使得：作为分支目标的第二流路槽101、102所延伸的方向Lm、Ln’与作为分支源的第一流路槽100所延伸的方向Lo之间的角度θm、θn’中的角度更大的一个角度所在窄部的槽宽更宽。因此，流向第二流路槽101、102的氧化剂气体的流量通过窄部101a、102a的槽宽部Wm、Wn’被调整成均匀的。

因此，通过使流向第二流路槽101、102的氧化剂气体的流量均匀，由整个MEA 5产生的动力量可以均匀地分布。实际上，在本实施方式中也可以设置上述细流路槽103、104。

在上述实施方式中的每个实施方式中，作为分支目标的第二流路槽101、102的数目是两个，但其数目不限于此。如同以下示例中那样，流路槽组19可以包括其中单个流路槽被分支成三个流路槽的分支部10a。

第五实施方式

图8是示出了第五实施方式的分支部10a的平面图。在图8中，与图7中的构型共用的相同构型由相同的附图标记表示，并且其描述被省略。在该示例中，采用第四实施方式的构型作为为基础，但是下面描述的构型也可以应用于第二实施方式和第三实施方式的构型。

在分支部10a处，单个第一流路槽100被分支成三个第二流路槽101、102、105。作为分支目标的第二流路槽105在作为其他分支目标的第二流路槽101、102之间延伸。

在作为分支目标的第二流路槽105的入口处设置有窄部105a。窄部105a的槽宽Wk’比其他部分的槽宽Wo窄。更具体地，窄部105a的槽宽Wk’从作为分支源的第一流路槽100朝向作为分支目标的第二流路槽105逐渐变宽。在图8中，由箭头指示出窄部105a的最小槽宽Wk’。

此外，窄部101a、102a、105a的槽深比其他部分的槽深浅。更具体地，在流路槽100至流路槽105的底表面90至底表面98中，窄部101a、102a、105a即作为分支目标的第二流路槽101、102、105的入口的底表面92比其他底表面90、91、93、94、95、96、97、98高。

作为分支源的第一流路槽100的底表面90和作为分支目标的第二流路槽105的底表面98的槽深Do比四个流路槽——流路槽100至流路槽102以及流路槽105——的包括窄部101a、102a、105a在内的相交部的槽深Dn深。作为分支目标的第二流路槽105的底表面97形成为用于在底表面98与底表面92之间进行连接的倾斜表面，底表面97的槽深从底表面98朝向底表面92变得更浅。

作为分支目标的第二流路槽101、102、105所延伸的方向Lm、Ln’、Lk与作为分支源的第一流路槽100所延伸的方向Lo之间的角度θm、θn’、θk不同。第二流路槽105的角度θk小于其他第二流路槽101、102的角度θm、θn’。也就是说，第二流路槽105相对于作为分支源的第一流路槽100的弯曲程度最小。

因此，从作为分支源的第一流路槽100流出的氧化剂气体更容易流向具有最小角度θk的第二流路槽105。因此，第二流路槽101、102、105的窄部101a、102a、105a的槽宽Wm、Wn’、Wk’根据角度θm、θn’、θk而不同并使得氧化剂气体的流量在具有最大角度θn’的第二流路槽102、具有第二大角度θm的第二流路槽101与具有最小角度θk的第二流路槽105之间没有差异。

更具体地，具有最小角度θk的第二流路槽105的窄部105a的槽宽Wk’小于其他第二流路槽101、102的槽宽Wm、Wn’。也就是说，窄部101a、102a、105a的槽宽Wm、Wn’、Wk’设定成使得：作为分支目标的第二流路槽101、102、105所延伸的方向的Lm、Ln’、Lk与作为分支源的第一流路槽100所延伸的方向Lo之间的角度θm、θn’、θk中的角度更大的一个角度所在窄部的槽宽更宽。因此，流向第二流路槽101、102、105的氧化剂气体的流量通过窄部101a、102a、105a的槽宽Wm、Wn’、Wk’被调整成均匀的。此外，槽宽Wm、Wn’、Wk’与角度θm、θn’和θk之间的关系可以是例如成比例关系或不连续的阶梯状增大关系，但不限于此。

因此，通过使流向第二流路槽101、102的氧化剂气体的流量均匀，由整个MEA 5产生的动力量可以均匀地分布。此外，在将该示例和第四实施方式的构型应用于分支部10b的情况下，能够通过根据角度θm、θn’、θk的槽宽Wm、Wn’、Wk’来使从作为分支目标的第二流路槽101、102、105流向作为分支源的第一流路槽100的氧化剂气体的流量均匀。因此，获得了与上述效果相同的效果。

上述实施方式中的每个实施方式的构型也可以应用于阳极侧的分隔板2的流路槽组20，并且在这种情况下，获得了与上述效果相同的效果。通过将上述实施方式中的每个实施方式的构型应用于阴极侧的分隔板1和阳极侧的分隔板2中的至少一者，获得了上述效果。在将构型应用于分隔板1、2两者的情况下，效果增加。

如上所述，利用实施方式的分隔板1、2或设置有分隔板1、2的燃料电池，可以在抑制MEA5劣化的同时保持生产效率。

上述实施方式是适用于本发明的示例。然而，本发明不限于此，并且可以在不脱离本发明的要旨的情况下做出各种改型。

Claims (11)

1.一种用于燃料电池的分隔件，所述分隔件的特征在于包括：

分隔板，设置有供用于燃料电池的反应气体流动穿过的流路槽组，

其中，所述流路槽组包括单个第一流路槽、多个第二流路槽以及将所述单个第一流路槽的端部连接至所述多个第二流路槽的端部的分支部；以及

所述分支部包括窄部，所述窄部具有比所述多个第二流路槽中的连接有所述窄部的第二流路槽的槽宽窄的槽宽，并且所述窄部的槽深比所述分支部的其余部分的槽深浅，

其中，所述窄部连接至所述多个第二流路槽中的每个第二流路槽的入口。

2.根据权利要求1所述的用于燃料电池的分隔件，其特征在于，

所述多个第二流路槽中的每个第二流路槽所延伸的方向与所述单个第一流路槽所延伸的方向之间的角度彼此相等；以及

分别地连接至所述多个第二流路槽的所述入口的所述窄部的槽宽彼此相等。

3.根据权利要求1所述的用于燃料电池的分隔件，其特征在于，

所述多个第二流路槽中的每个第二流路槽具有形成于每个所述第二流路槽所延伸的方向与所述单个第一流路槽所延伸的方向之间的角度；以及

连接至具有较大角度的第二流路槽的所述入口的所述窄部的槽宽较宽。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于燃料电池的分隔件，其特征在于，所述窄部连接至所述单个第一流路槽的入口。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于燃料电池的分隔件，其特征在于，所述流路槽组包括连通槽，所述连通槽提供所述窄部与和所述单个第一流路槽相邻的第三流路槽之间的连通。

6.根据权利要求5所述的用于燃料电池的分隔件，其特征在于，所述连通槽的槽宽比所述窄部的槽宽窄。

7.根据权利要求5所述的用于燃料电池的分隔件，其特征在于，所述连通槽的槽深比所述窄部的槽深浅。

8.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于燃料电池的分隔件，其特征在于，所述分隔板是具有对应于所述流路槽组的波纹板形状的金属板。

9.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于燃料电池的分隔件，其特征在于，在所述单个第一流路槽的所述端部与所述分支部彼此连接的位置处，所述单个第一流路槽的底表面与所述分支部的底表面通过倾斜表面彼此连接。

10.根据权利要求1至3中的任一项所述的用于燃料电池的分隔件，其特征在于，在每个所述第二流路槽的所述端部与所述分支部彼此连接的位置处，每个所述第二流路槽的底表面与所述分支部的底表面通过倾斜表面彼此连接。

11.一种燃料电池，其特征在于包括：

膜电极组件，所述膜电极组件利用反应气体产生电力；以及

一对分隔件，所述膜电极组件置于所述一对分隔件之间，

其中，所述一对分隔件中的至少一个分隔件是根据权利要求1至10中的任一项所述的用于燃料电池的分隔件。

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