CN109286031B - 发电电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发电电池。在发电电池(12)的第一金属隔离部件(30)上形成有氧化剂气体流路(48)、氧化剂气体入口连通孔(34a)和连通孔压制肋部(53)，其中，氧化剂气体流路(48)使氧化剂气体沿着膜电极组件(28a)的电极面流动；氧化剂气体入口连通孔(34a)与氧化剂气体流路(48)连通，并且在隔离部件厚度方向上贯通；连通孔压制肋部(53)环绕氧化剂气体入口连通孔(34a)的外周，并且向隔离部件厚度方向突出。在连通孔压制肋部(53)的下部设置有排水用流路部(70)，该排水用流路部(70)将连通孔压制肋部(53)的内部空间(53d)与氧化剂气体入口连通孔(34a)连通。采用如上结构，能够以简易的结构抑制生成水滞留于反应气体连通孔的底部。

Description

发电电池
技术领域
本发明涉及一种具有压制肋密封件(bead seal)的发电电池。
背景技术
一般而言，固体高分子型燃料电池采用由高分子离子交换膜构成的固体高分子电解质膜。燃料电池具有膜电极组件(MEA)，膜电极组件(MEA)为在固体高分子电解质膜的一个面上配设有阳极电极，在所述固体高分子电解质膜的另一个表面上配设有阴极电极的结构体。
膜电极组件通过被隔离部件(Separator)(双极板)夹持而构成发电电池(单体燃料电池)。发电电池通过层叠规定数量，而例如作为车载用燃料电池堆使用。
在燃料电池堆中，在MEA与一方的隔离部件之间，作为一方的反应气体流路而形成有燃料气体流路，在MEA与另一方的隔离部件之间，作为另一方的反应气体流路而形成有氧化剂气体流路。另外，在燃料电池堆中，多个反应气体连通孔沿层叠方向形成。多个反应气体连通孔包括：燃料气体供给连通孔，其向燃料气体流路供给燃料气体；燃料气体排出连通孔，其排出燃料气体；氧化剂气体供给连通孔，其向氧化剂气体流路供给氧化剂气体；和氧化剂气体排出连通孔，其排出氧化剂气体(例如参照日本发明专利公开公报特开2007-141543号)。
发明内容
在发电电池中，伴随着发电反应而生成生成水，另外，反应气体中的蒸气冷凝而生成冷凝水。如果生成水滞留于反应气体连通孔的底部，则可能成为产生锈或液接的原因。
本发明是考虑到这样的技术问题而创作出的，其目的在于提供一种能够以简易的结构抑制生成水滞留于反应气体连通孔的底部的发电电池。
为了达成上述目的，本发明所涉及的发电电池具有：膜电极组件；和金属隔离部件，其分别配设于膜电极组件的两侧，该发电电池通过所述膜电极组件和所述金属隔离部件在水平方向上层叠而成，在该发电电池中，在所述金属隔离部件上形成有反应气体流路、反应气体连通孔和密封用的连通孔压制肋部，其中，所述反应气体流路使反应气体沿着所述膜电极组件的电极面流动；所述反应气体连通孔连通所述反应气体流路，并且在隔离部件厚度方向上贯通所述金属隔离部件；所述密封用的连通孔压制肋部环绕所述反应气体连通孔的外周，并且向所述隔离部件厚度方向突出，在所述连通孔压制肋部的下部设置有排水用流路部，所述排水用流路部将所述连通孔压制肋部的内部空间与所述反应气体连通孔连通。
优选在所述金属隔离部件上形成有将所述连通孔压制肋部的内周侧和外周侧连通的桥部，所述排水用流路部经由所述连通孔压制肋部的所述内部空间与所述桥部连通。
优选所述连通孔压制肋部的所述下部具有凹形状部，所述凹形状部的、在与所述膜电极组件和所述金属隔离部件的层叠方向正交的水平方向上的宽度朝下方变小，所述排水用流路部设置于所述凹形状部的最下部。
优选所述排水用流路部具有：孔部，其在所述连通孔压制肋部的侧壁开口；和排水通道，其与所述孔部连接，并且向所述反应气体连通孔朝上方突出。
优选所述排水通道沿铅锤方向上延伸。
优选所述反应气体连通孔的下部具有凹形状部，所述凹形状部的、在与所述膜电极组件和所述金属隔离部件的层叠方向正交的水平方向上的宽度朝下方变小，所述排水通道的上端部位于所述反应气体连通孔的所述凹形状部的最下部。
根据本发明的发电电池，能够以简易的结构抑制生成水滞留于反应气体连通孔的底部。
根据参照附图所要说明的以下的实施方式的说明，可以容易地理解上述的目的、特征和优点。
附图说明
图1是燃料电池堆的立体说明图。
图2是构成燃料电池堆的本发明的实施方式所涉及的发电电池的立体分解说明图。
图3是发电电池的概略剖视图。
图4是第一金属隔离部件的正面说明图。
图5是第一金属隔离部件的氧化剂气体入口连通孔周边的局部放大图。
图6是沿着图5中的VI-VI线的第一金属隔离部件的剖视图。
图7是沿着图5中的VII-VII线的剖视图。
图8是第二金属隔离部件的正面说明图。
图9是变形例所涉及的第一金属隔离部件的正面说明图。
图10是沿着图9中的X-X线的第一金属隔离部件的剖视图。
图11是变形例所涉及的第二金属隔离部件的正面说明图。
具体实施方式
以下，列举优选的实施方式，边参照附图边对本发明所涉及的发电电池进行说明。
如图1所示，燃料电池堆10具有层叠体14，该层叠体14通过多个构成单体燃料电池的发电电池12沿水平方向(箭头A方向)层叠而成。燃料电池堆10例如搭载于未图示的燃料电池电动汽车等燃料电池车辆。
在层叠体14的层叠方向(箭头A方向)上的一端，朝向外方依次配设有接线板16a、绝缘体18a以及端板20a。在层叠体14的层叠方向上的另一端，朝向外方依次配设有接线板16b、绝缘体18b以及端板20b。在端板20a、20b的各边之间配置有连接杆24。
端板20a、20b具有横长(也可以是纵长)的长方形状，并且在各边之间配置有连接杆24。各连接杆24的两端通过螺栓26固定于端板20a、20b的内表面，该各连接杆24对多个层叠的发电电池12施加层叠方向(箭头A方向)的紧固载荷。另外，在燃料电池堆10中，也可以构成为具有将端板20a、20b作为端板的箱体，在箱体内收容层叠体14。
如图2所示，发电电池12具有：带树脂膜MEA28；第一金属隔离部件30，其配置于带树脂膜MEA28的一面侧；和第二金属隔离部件32，其配置于带树脂膜MEA28的另一面侧。
第一金属隔离部件30和第二金属隔离部件32例如通过将钢板、不锈钢板、铝板、镀膜处理钢板或者对这些金属板的金属表面实施防腐蚀用表面处理而得到金属薄板的截面压力成型为波形而构成。彼此相邻的发电电池12中的一方的发电电池12的第一金属隔离部件30和另一方的发电电池12的第二金属隔离部件32通过对外周进行焊接、钎焊、咬口(Calking)等而接合为一体，构成接合隔离部件33。
在发电电池12的长边方向、即水平方向上的一端缘部(箭头B1方向侧的一端缘部)，设置有氧化剂气体入口连通孔34a、冷却介质入口连通孔36a以及燃料气体出口连通孔38b，发电电池12间的氧化剂气体入口连通孔34a、冷却介质入口连通孔36a以及燃料气体出口连通孔38b在层叠方向(箭头A方向)上彼此连通。氧化剂气体入口连通孔34a、冷却介质入口连通孔36a以及燃料气体出口连通孔38b在铅垂方向(箭头C方向)上排列设置。氧化剂气体入口连通孔34a供给氧化剂气体、例如含氧气体。冷却介质入口连通孔36a供给冷却介质、例如水。燃料气体出口连通孔38b排出燃料气体、例如含氢气体。
在发电电池12的长边方向上的另一端缘部(箭头B2方向的另一端缘部)，设置有燃料气体入口连通孔38a、冷却介质出口连通孔36b以及氧化剂气体出口连通孔34b，发电电池12间的燃料气体入口连通孔38a、冷却介质出口连通孔36b以及氧化剂气体出口连通孔34b在层叠方向上彼此连通。燃料气体入口连通孔38a、冷却介质出口连通孔36b以及氧化剂气体出口连通孔34b在铅垂方向上排列设置。燃料气体入口连通孔38a供给燃料气体。冷却介质出口连通孔36b排出冷却介质。氧化剂气体出口连通孔34b排出氧化剂气体。氧化剂气体入口连通孔34a和氧化剂气体出口连通孔34b与燃料气体入口连通孔38a和燃料气体出口连通孔38b的配置不限于本实施方式，根据所要求的规格，适当设定即可。
如图3所示，带树脂膜MEA28具有膜电极组件28a和设置于膜电极组件28a的外周部的框形状的树脂膜46。膜电极组件28a具有电解质膜40和夹持电解质膜40的阳极电极42以及阴极电极44。
电解质膜40例如为固体高分子电解质膜(阳离子交换膜)。固体高分子电解质膜例如为含有水分的全氟磺酸的薄膜。电解质膜40被阳极电极42和阴极电极44夹持。电解质膜40除了氟类电解质以外，还可以使用HC(烃)类电解质。
阴极电极44具有与电解质膜40的一个面接合的第一电极催化剂层44a和层叠于第一电极催化剂层44a的第一气体扩散层44b。阳极电极42具有与电解质膜40的另一个面接合的第二电极催化剂层42a和层叠于第二电极催化剂层42a的第二气体扩散层42b。
树脂膜46的内周端面与电解质膜40的外周端面接近、重叠或抵接。如图2所示，在树脂膜46的箭头B1方向侧的端缘部设置有氧化剂气体入口连通孔34a、冷却介质入口连通孔36a以及燃料气体出口连通孔38b。在树脂膜46的箭头B2方向的端缘部设置有燃料气体入口连通孔38a、冷却介质出口连通孔36b以及氧化剂气体出口连通孔34b。
树脂膜46例如由PPS(聚苯硫醚)、PPA(聚二苯基甲酰胺)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PES(聚醚砜)、LCP(聚乙烯基苯乙烯)、PVDF(聚偏氟乙烯)、有机硅树脂、氟树脂、或者m-PPE(改性聚苯醚树脂)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)或者改性聚烯烃构成。另外，也可以不使用树脂膜46而使电解质膜40向外方突出。另外，也可以在向外方突出的电解质膜40的两侧设置框形状的膜。
如图2所示，在第一金属隔离部件30的面向带树脂膜MEA28的面30a(以下，称为“表面30a”)例如设置有沿箭头B方向延伸的氧化剂气体流路48。如图4所示，氧化剂气体流路48以能够使流体流过的方式与氧化剂气体入口连通孔34a及氧化剂气体出口连通孔34b连通。氧化剂气体流路48在沿箭头B方向延伸的多个凸部48a之间具有直线状流路槽48b。也可以代替多个直线状流路槽48b而设置多个波状流路槽。
在第一金属隔离部件30的表面30a上，在氧化剂气体入口连通孔34a与氧化剂气体流路48之间设置有入口缓冲部50A，该入口缓冲部50A具有多个由沿箭头C方向排列的多个凸起(emboss)部50a构成的凸起列。另外，在第一金属隔离部件30的表面30a上，在氧化剂气体出口连通孔34b与氧化剂气体流路48之间设置有出口缓冲部50B，该出口缓冲部50B具有多个由沿箭头C方向排列的多个凸起部50b构成的凸起列。
另外，在第一金属隔离部件30的与氧化剂气体流路48相反侧的面30b上，在入口缓冲部50A的上述凸起列之间设置有由沿箭头C方向排列的多个凸起部67a构成的凸起列，并且，在出口缓冲部50B的上述凸起列之间设置有由沿箭头C方向排列的多个凸起部67b构成的凸起列。凸起部67a、67b构成制冷剂面侧的缓冲部。
在第一金属隔离部件30的表面30a上，通过压力成型而向带树脂膜MEA28(图2)鼓出成型有第一密封线51。如图3所示，树脂材料56通过印刷或涂布等固定在第一密封线51的凸部前端面。树脂材料56例如使用聚酯纤维。树脂材料56也可以设置在树脂膜46侧。树脂材料56不是必不可少的，也可以不使用。
如图4所示，第一密封线51具有：压制肋密封部51a(以下称为“内侧压制肋部51a”)，其包围氧化剂气体流路48、入口缓冲部50A以及出口缓冲部50B；压制肋密封部52(以下称为“外侧压制肋部52”)，其设置于比内侧压制肋部51a靠外侧的位置，并且沿着第一金属隔离部件30的外周延伸；和多个压制肋密封部53(以下称为“连通孔压制肋部53”)，其分别独立地包围多个连通孔(氧化剂气体入口连通孔34a等)。外侧压制肋部52从第一金属隔离部件30的表面30a向带树脂膜MEA28突出，并且环绕该表面30a的外周缘部。
多个连通孔压制肋部53从第一金属隔离部件30的表面30a向带树脂膜MEA28突出，并且分别独立地环绕氧化剂气体入口连通孔34a、氧化剂气体出口连通孔34b、燃料气体入口连通孔38a、燃料气体出口连通孔38b、冷却介质入口连通孔36a以及冷却介质出口连通孔36b的周围。
以下，将多个连通孔压制肋部53中的包围氧化剂气体入口连通孔34a的标记为“连通孔压制肋部53a”，将包围氧化剂气体出口连通孔34b的标记为“连通孔压制肋部53b”。在第一金属隔离部件30设置有桥(bridge)部80、82，该桥部80、82连通连通孔压制肋部53a、53b的内侧(连通孔34a、34b侧)与外侧(氧化剂气体流路48侧)。
在包围氧化剂气体入口连通孔34a的连通孔压制肋部53a的、氧化剂气体流路48侧的边部设置桥部80。在连通孔压制肋部53a的下部53a1(底边部)设置有将连通孔压制肋部53a的内部空间53d(图6)与氧化剂气体入口连通孔34a连通的排水用流路部70。
在包围氧化剂气体出口连通孔34b的连通孔压制肋部53b的、氧化剂气体流路48侧的边部设置桥部82。在连通孔压制肋部53b的重力方向上的下部53b1设置有将连通孔压制肋部53b的内部空间与氧化剂气体出口连通孔34b连通的排水用流路部72。
构成接合隔离部件33的第一金属隔离部件30和第二金属隔离部件32通过激光焊接线33a～33e彼此接合。激光焊接线33a包围氧化剂气体入口连通孔34a和桥部80而形成。激光焊接线33b包围燃料气体出口连通孔38b和后述的桥部92而形成。激光焊接线33c包围燃料气体入口连通孔38a和后述的桥部90而形成。激光焊接线33d包围氧化剂气体出口连通孔34b和桥部82而形成。激光焊接线33e包围氧化剂气体流路48、氧化剂气体入口连通孔34a、氧化剂气体出口连通孔34b、燃料气体入口连通孔38a、燃料气体出口连通孔38b、冷却介质入口连通孔36a以及冷却介质出口连通孔36b，并环绕接合隔离部件33的外周部而形成。
连通孔压制肋部53a和连通孔压制肋部53b具有相同的结构。另外，氧化剂气体入口连通孔34a侧的桥部80与氧化剂气体出口连通孔34b侧的桥部82具有同样的结构。另外，排水用流路部70和排水用流路部72具有同样的结构。因此，以下，代表性地对连通孔压制肋部53a、桥部80以及排水用流路部70的结构进行详细说明，对于连通孔压制肋部53b、桥部82以及排水用流路部72的结构，省略详细的说明。
如图5所示，桥部80具有：多个内侧桥部80A和多个外侧桥部80B，其中，多个内侧桥部80A在连通孔压制肋部53a的内周侧彼此隔开间隔而设置；多个外侧桥部80B在连通孔压制肋部53a的外周侧彼此隔开间隔而设置。
内侧桥部80A具有：贯通孔84a，其设置于连通孔压制肋部53a的凸形状的一方侧(连通孔压制肋部53a的内周侧的侧壁53aw)；和内侧通道86A，其与贯通孔84a连接。内侧通道86A通过压力成型而形成为从连通孔压制肋部53a的侧壁53aw向氧化剂气体入口连通孔34a突出。内侧通道86A的与连通孔压制肋部53a连接的一侧的相反侧的端部在氧化剂气体入口连通孔34a处开口。
外侧桥部80B具有：贯通孔84b，其设置于连通孔压制肋部53a的凸形状的另一方侧(连通孔压制肋部53a的外周侧的侧壁53aw)；和外侧通道86B，其与贯通孔84b连接。外侧通道86B通过压力成型而形成为从连通孔压制肋部53a的侧壁53aw向氧化剂气体流路48突出。
在本实施方式中，多个内侧桥部80A和多个外侧桥部80B沿着连通孔压制肋部53a交错地(锯齿状)配置。另外，多个内侧桥部80A和多个外侧桥部80B也可以隔着连通孔压制肋部53a彼此相向配置。
如图7所示，在第一金属隔离部件30上设置有凹部53c，该凹部53c为凸形状的连通孔压制肋部53a的背面形状。凹部53c构成连通孔压制肋部53a的内部空间53d。贯通孔84a、84b将连通孔压制肋部53a的内部空间53d与外部连通。第一金属隔离部件30的凹部53c与凹部63c相向，该凹部63c为第二金属隔离部件32的连通孔压制肋部63的背面形状。因此，第一金属隔离部件30的连通孔压制肋部53a的内部空间53d与第二金属隔离部件32的连通孔压制肋部63的内部空间63d连通。
内侧通道86A和外侧通道86B具有从第一金属隔离部件30的表面30a向MEA28突出的凸形状，并且在内部具有通道流路86a、86b，该通道流路86a、86b经由贯通孔84a、84b而与连通孔压制肋部53a的内部空间53d连通。内侧通道86A将氧化剂气体入口连通孔34a与内部空间53d连通。外侧通道86B将内部空间53d与氧化剂气体流路48(图4)连通。在外侧通道86B，在与连通孔压制肋部53a的连接部位相反的一侧的端部设置有贯通外侧通道86B内外的开口部86c。
如图5所示，氧化剂气体入口连通孔34a的底部34a1具有：在与层叠方向正交的水平方向(箭头B方向)上的宽度朝下方变小的凹形状部34a2。在本实施方式中，凹形状部34a2形成为V字状。凹形状部34a2也可以形成为圆弧状。另外，与氧化剂气体入口连通孔34a的底部34a1同样地，其他连通孔34b、36a、36b、38a、38b的底部也具有水平方向(箭头B方向)上的宽度朝下方变小的凹形状部。
连通孔压制肋部53a的重力方向上的下部53a1(底边部)具有：在与层叠方向正交的水平方向上的宽度朝下方变小的凹形状部53a2。在本实施方式中，凹形状部53a2形成为V字状。凹形状部53a2也可以形成为圆弧状。
排水用流路部70设置于连通孔压制肋部53a的凹形状部53a2。在本实施方式中，排水用流路部70具有：孔部94，其设置于连通孔压制肋部53a的内周侧的侧壁53aw；和排水通道96，其与孔部94连接。排水通道96通过压力成型而形成为向与连通孔压制肋部53a的突出方向相同的方向(层叠方向)突出。
如图5和图6所示，排水通道96从连通孔压制肋部53a的下部53a1向上方突出，将氧化剂气体入口连通孔34a与连通孔压制肋部53a的内部空间53d连通。具体而言，排水通道96的上端部在氧化剂气体入口连通孔34a处开口。排水通道96的上端部位于氧化剂气体入口连通孔34a的底部34a1的最下部34a3。排水通道96的下端部与连通孔压制肋部53a的最下部53a3连接。因此，排水通道96沿着铅垂方向延伸。另外，排水通道96也可以相对于铅垂方向倾斜延伸。
如图5所示，排水用流路部70经由连通孔压制肋部53a的内部空间53d而与桥部80连通。因此，排水用流路部70的孔部94经由连通孔压制肋部53a的内部空间53d和外侧桥部80B而与氧化剂气体流路48连通。多个外侧桥部80B中的配置于最下方的外侧桥部80B1配置于最接近排水用流路部70的位置。配置于最下方的外侧桥部80B1配置于比氧化剂气体入口连通孔34a的最下部靠下方的位置，并且配置于比连通孔压制肋部53a的最下部53a3靠上方的位置。
另外，配置于最下方的外侧桥部80B1也可以配置在与连通孔压制肋部53a的最下部53a3相同的高度、或者配置于比该最下部53a3靠下方的位置。外侧桥部80B1也可以向氧化剂气体流路48相对于水平方向朝下方倾斜。
如图2所示，在第二金属隔离部件32的朝向带树脂膜MEA28的面32a(以下称为“表面32a”)上，例如形成有沿箭头B方向延伸的燃料气体流路58。如图8所示，燃料气体流路58以能够使流体流过的方式与燃料气体入口连通孔38a及燃料气体出口连通孔38b连通。燃料气体流路58在沿箭头B方向延伸的多个凸部58a之间具有直线状流路槽58b。也可以代替多个直线状流路槽58b而设置多个波状流路槽。
在第二金属隔离部件32的表面32a上，在燃料气体入口连通孔38a与燃料气体流路58之间设置有入口缓冲部60A，该入口缓冲部60A具有多个由沿箭头C方向排列的多个凸起(emboss)部60a构成的凸起列。另外，在第二金属隔离部件32的表面32a上，在燃料气体出口连通孔38b与燃料气体流路58之间设置有出口缓冲部60B，该出口缓冲部60B具有多个由多个凸起部60b构成的凸起列。
另外，在第二金属隔离部件32的与燃料气体流路58相反的一侧的面32b上，在入口缓冲部60A的上述凸起列之间设置有由沿箭头C方向排列的多个凸起部69a构成的凸起列，并且在出口缓冲部60B的上述凸起列之间设置有由沿箭头C方向排列的多个凸起部69b构成的凸起列。凸起部69a、69b构成制冷剂面侧的缓冲部。
在第二金属隔离部件32的表面32a上，通过压力成型而向带树脂膜MEA28鼓出成型有第二密封线61。如图3所示，树脂材料56通过印刷或涂布等固定在第二密封线61的凸部前端面。树脂材料56例如使用聚酯纤维。树脂材料56也可以设置在树脂膜46侧。树脂材料56不是必不可少的，也可以不使用。
如图8所示，第二密封线61具有：压制肋密封部61a(以下称为“内侧压制肋部61a”)，其包围燃料气体流路58、入口缓冲部60A以及出口缓冲部60B；压制肋密封部62(以下称为“外侧压制肋部62”)，其设置于比内侧压制肋部61a靠外侧的位置，并且沿着第二金属隔离部件32的外周延伸；和多个压制肋密封部63(以下称为“连通孔压制肋部63”)，其分别独立地包围多个连通孔(连通孔38a等)。外侧压制肋部62从第二金属隔离部件32的表面32a突出，并且环绕该表面32a的外周缘部。
多个连通孔压制肋部63从第二金属隔离部件32的表面32a突出，并且分别独立地环绕氧化剂气体入口连通孔34a、氧化剂气体出口连通孔34b、燃料气体入口连通孔38a、燃料气体出口连通孔38b、冷却介质入口连通孔36a以及冷却介质出口连通孔36b的周围。
在第二金属隔离部件32上设置有桥部90、92，该桥部90、92将分别包围燃料气体入口连通孔38a和燃料气体出口连通孔38b的连通孔压制肋部63a、63b的内侧(连通孔38a、38b侧)与外侧(燃料气体流路58侧)连通。
在包围燃料气体入口连通孔38a的连通孔压制肋部63a的、燃料气体流路58侧的边部设置桥部90。在连通孔压制肋部63a的重力方向上的下部63a1(底边部)设置有将连通孔压制肋部63a的内部空间63d与燃料气体入口连通孔38a连通的排水用流路部98。
在包围燃料气体出口连通孔38b的连通孔压制肋部63b、的燃料气体流路58侧的边部，隔开间隔而设置有桥部92。在连通孔压制肋部63b的重力方向上的下部63b1(底边部)设置有将连通孔压制肋部63b的内部空间与燃料气体出口连通孔38b连通的排水用流路部100。
设置于第二金属隔离部件32的这些桥部90、92与设置于第一金属隔离部件30的上述的桥部80、82(图4)具有同样的结构。连通孔压制肋部63a、63b与上述的连通孔压制肋部53a、53b(图4)具有相同的结构和配置。排水用流路部98、100与上述的排水用流路部70、72(图4)具有相同的结构和配置。
如图2所示，在彼此接合的第一金属隔离部件30的面30b与第二金属隔离部件32的面32b之间形成有冷却介质流路66，该冷却介质流路66以能够使流体流过的方式与冷却介质入口连通孔36a及冷却介质出口连通孔36b连通。冷却介质流路66通过形成有氧化剂气体流路48的第一金属隔离部件30的背面形状与形成有燃料气体流路58的第二金属隔离部件32的背面形状互相重叠而形成。第一金属隔离部件30和第二金属隔离部件32通过对外周和连通孔的周围进行焊接来接合。也可以代替焊接而通过钎焊来接合。
这样构成的燃料电池堆10如以下那样动作。
首先，如图1所示，含氧气体等氧化剂气体、例如空气被供给到端板20a的氧化剂气体入口连通孔34a。含氢气体等燃料气体被供给到端板20a的燃料气体入口连通孔38a。纯水、乙二醇、油等冷却介质被供给到端板20a的冷却介质入口连通孔36a。
如图2所示，氧化剂气体从氧化剂气体入口连通孔34a经由桥部80(参照图4)被导入到第一金属隔离部件30的氧化剂气体流路48。此时，如图7所示，氧化剂气体从氧化剂气体入口连通孔34a暂时流入到第一金属隔离部件30的面30b侧(第一金属隔离部件30与第二金属隔离部件32之间)，经由内侧通道86A内(通道流路86a)、连通孔压制肋部53a内(内部空间53d)以及外侧通道86B内(通道流路86b)而从开口部86c向第一金属隔离部件30的表面30a侧流出。然后，如图2所示，氧化剂气体沿着氧化剂气体流路48向箭头B方向移动，被供给到膜电极组件28a的阴极电极44。
另一方面，燃料气体从燃料气体入口连通孔38a经由桥部90(图8)被导入到第二金属隔离部件32的燃料气体流路58。燃料气体沿着燃料气体流路58向箭头B方向移动，被供给到膜电极组件28a的阳极电极42。
因此，在各膜电极组件28a中，被供给到阴极电极44的氧化剂气体和被供给到阳极电极42的燃料气体在第一电极催化剂层44a和第二电极催化剂层42a内通过电化学反应被消耗，由此来进行发电。
接着，被供给到阴极电极44而消耗的氧化剂气体从氧化剂气体流路48经由桥部82向氧化剂气体出口连通孔34b流动，沿着氧化剂气体出口连通孔34b向箭头A方向排出。同样地，被供给到阳极电极42而消耗的燃料气体从燃料气体流路58经由桥部92(图8)向燃料气体出口连通孔38b流动，沿着燃料气体出口连通孔38b向箭头A方向排出。
另外，被供给到冷却介质入口连通孔36a的冷却介质被导入到形成于第一金属隔离部件30与第二金属隔离部件32之间的冷却介质流路66之后，向箭头B方向流通。该冷却介质在对膜电极组件28a进行冷却之后，从冷却介质出口连通孔36b排出。
在该情况下，本实施方式所涉及的发电电池12将会得到以下效果。
在发电电池12中，在环绕反应气体连通孔(氧化剂气体入口连通孔34a、氧化剂气体出口连通孔34b、燃料气体入口连通孔38a以及燃料气体出口连通孔38b)的连通孔压制肋部53a、53b、63a、63b的下部(底边部)，设置有与该连通孔压制肋部53a、53b、63a、63b的内部空间连通的排水用流路部70、72、98、100。因此，向连通孔压制肋部53a、53b、63a、63b的下部流动的生成水W经由排水用流路部70、72、98、100而被导入到连通孔压制肋部53a、53b、63a、63b的内部空间，从反应气体连通孔排出。
例如，当代表性地以图5所示的排水用流路部70为例进行说明时，生成水W从氧化剂气体入口连通孔34a经由排水用流路部70流入到连通孔压制肋部53a的内部空间53d，在该内部空间53d内流动。并且，生成水W经由最下方的外侧桥部80B1向氧化剂气体流路48侧排出。因此，能够抑制生成水W滞留于反应气体连通孔的底部。另外，防止妨碍反应气体的流动配向。
与本发明不同，在未设置排水用流路部70、72、98、100的情况下，例如如图5中虚线所示，在反应气体连通孔内容易引起生成水W的滞留。在生成水W滞留的情况下，可能成为产生锈或液接的原因。另外，若在反应气体连通孔内积存大量的生成水W，则有可能妨碍反应气体的流动配向。根据本发明，能够解决这样的问题。
在第一金属隔离部件30上形成有将连通孔压制肋部53a、53b的内周侧与外周侧连通的桥部80、82，排水用流路部70、72经由连通孔压制肋部53a、53b的内部空间与桥部80、82连通。在第二金属隔离部件32上形成有将连通孔压制肋部63a、63b的内周侧与外周侧连通的桥部90、92，排水用流路部98、100经由连通孔压制肋部63a、63b的内部空间与桥部90、92连通。根据该结构，从反应气体连通孔被导入到连通孔压制肋部53a、53b、63a、63b的内部空间的生成水W经由桥部80、82、90、92向反应气体流路排出。因此，能够进一步良好地将生成水W从反应气体连通孔排出。
连通孔压制肋部53a、53b、63a、63b的下部53a1、53b1、63a1、63b1具有：在与层叠方向正交的水平方向上的宽度朝下方变小的凹形状部(凹形状部53a2等)。排水用流路部70、72、98、100设置在该凹形状部的最下部。通过该结构，由于生成水W向排水用流路部70、72、98、100被有效地引导，因此能够进一步提高生成水W的排出性。
在上述内容中，对设置有具有排水通道96的排水用流路部70、72、98、100的结构进行了说明，但本发明不限于此，如图9和图10所示，在第一金属隔离部件30设置有无排水通道的排水用流路部102、104，并且，如图11所示，在第二金属隔离部件32上也可以设置无排水通道的排水用流路部106、108。
在图9和图10中，氧化剂气体入口连通孔34a侧的排水用流路部102由设置于连通孔压制肋部53a的下部53a1的孔部94构成，氧化剂气体出口连通孔34b侧的排水用流路部104由设置于连通孔压制肋部53b的下部53b1的孔部94构成。
在图11中，燃料气体入口连通孔38a侧的排水用流路部106由设置在连通孔压制肋部63a的下部63a1的孔部94构成，燃料气体出口连通孔38b侧的排水用流路部108由设置在连通孔压制肋部63b的下部63b1的孔部94构成。
本发明不限于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种变更。

Claims (10)

1.一种发电电池(12)，其具有：膜电极组件(28a)；和金属隔离部件(30、32)，其分别配设于膜电极组件(28a)的两侧，该发电电池(12)通过所述膜电极组件(28a)和所述金属隔离部件(30、32)在水平方向上层叠而成，其特征在于，
在所述金属隔离部件(30、32)上形成有反应气体流路(48、58)、反应气体连通孔(34a、34b、38a、38b)和密封用的连通孔压制肋部(53、63)，其中，所述反应气体流路(48、58)使反应气体沿着所述膜电极组件(28a)的电极面流动；所述反应气体连通孔(34a、34b、38a、38b)连通所述反应气体流路(48、58)，并且在隔离部件厚度方向上贯通所述金属隔离部件(30、32)；所述密封用的连通孔压制肋部(53、63)环绕所述反应气体连通孔(34a、34b、38a、38b)的外周，并且向所述隔离部件厚度方向突出，
在所述连通孔压制肋部(53、63)的下部设置有排水用流路部(70、72、98、100)，所述排水用流路部(70、72、98、100)将所述连通孔压制肋部(53、63)的内部空间与所述反应气体连通孔(34a、34b、38a、38b)连通，
所述连通孔压制肋部(53、63)的所述下部具有凹形状部，所述凹形状部的、在与所述膜电极组件(28a)和所述金属隔离部件(30、32)的层叠方向正交的水平方向上的宽度朝下方变小，
所述排水用流路部(70、72、98、100)设置于所述凹形状部的最下部。
2.根据权利要求1所述的发电电池(12)，其特征在于，
在所述金属隔离部件(30、32)上形成有将所述连通孔压制肋部(53、63)的内周侧和外周侧连通的桥部(80、82、90、92)，
所述排水用流路部(70、72、98、100)经由所述连通孔压制肋部(53、63)的所述内部空间而与所述桥部(80、82、90、92)连通。
3.根据权利要求1或2所述的发电电池(12)，其特征在于，
所述排水用流路部(70、72、98、100)具有：
孔部(94)，其在所述连通孔压制肋部(53、63)的侧壁开口；和
排水通道(96)，其与所述孔部连接，并且向所述反应气体连通孔(34a、34b、38a、38b)朝上方突出。
4.根据权利要求3所述的发电电池(12)，其特征在于，
所述排水通道(96)沿铅垂方向延伸。
5.根据权利要求3所述的发电电池(12)，其特征在于，
所述反应气体连通孔(34a、34b、38a、38b)的下部具有凹形状部，所述凹形状部的、在与所述膜电极组件(28a)和所述金属隔离部件(30、32)的层叠方向正交的水平方向上的宽度朝下方变小，
所述排水通道(96)的上端部位于所述反应气体连通孔(34a、34b、38a、38b)的所述凹形状部的最下部。
6.根据权利要求2所述的发电电池(12)，其特征在于，
所述桥部(80、82、90、92)具有通道状的多个外侧桥部，所述多个外侧桥部从所述连通孔压制肋部(53、63)的外周侧突出，
所述多个外侧桥部中的配置于最下方的外侧桥部配置于最接近所述排水用流路部(70、72、98、100)的位置。
7.根据权利要求2所述的发电电池(12)，其特征在于，
所述桥部(80、82、90、92)具有通道状的多个外侧桥部，所述外侧桥部从所述连通孔压制肋部(53、63)的外周侧突出，
多个所述外侧桥部中的配置于最下方的外侧桥部配置于比所述反应气体连通孔(34a、34b、38a、38b)的最下部靠下方的位置。
8.根据权利要求7所述的发电电池(12)，其特征在于，
多个所述外侧桥部中的配置于最下方的所述外侧桥部配置于比所述连通孔压制肋部(53、63)的最下部靠上方的位置。
9.根据权利要求7所述的发电电池(12)，其特征在于，
所述连通孔压制肋部(53、63)具有相对于水平方向倾斜的倾斜部，
多个所述外侧桥部中的配置于最下方的所述外侧桥部与所述倾斜部连接。
10.根据权利要求7所述的发电电池(12)，其特征在于，
多个所述外侧桥部中的配置于最下方的所述外侧桥部相对于所述排水用流路部(70、72、98、100)配置于所述反应气体流路(48、58)侧。
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