專利名稱：燃料電池的配流特性的改善的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及燃料電池的氣體配流特性的改善技術。
背景技術：
燃料電池通常通過層疊多個單體電池而構成。為了使層疊該單體電池時構成單體電池的各部件容易對位，并易于燃料電池的組裝，有人提出了在分離器內部設置反應氣體流路的燃料電池。例如，日本專利公開公報特開2002-151108號公報公開了如下的燃料電池其向電極供應反應氣體，并在反應氣體流路的電極一側設置用于從電極排出反應氣體的氣體連通孔。
然而，當通過所述的氣體連通孔將反應氣體供應給電極時，因在氣體連通孔的下游一側和非氣體連通孔部分的下游一側反應氣體的流量不同，可能會使電極內的反應氣體流量不均勻。
本發(fā)明就是為了解決所述現(xiàn)有問題而提出的，其目的在于使電極內的反應氣體流量均勻化。

發(fā)明內容
為了至少完成所述目的的一部分，本發(fā)明的燃料電池，其特征在于，包括分別具有電極和分離器的多個單體電池；以及分別連通所述多個單體電池的氣體岐管；其中，所述分離器在其內部具備連通位于所述電極表面的氣體通路和所述氣體岐管的多個氣體連通流路，所述多個氣體連通流路分別具有至少一個在面對所述分離器的所述電極的表面一側開口的氣體連通孔，所述多個氣體連通流路的多個氣體連通孔包括設置在與所述氣體岐管相距第一距離的第一連通孔組；以及設置在大于所述第一距離的第二距離處的第二連通孔組。
根據(jù)這樣的結構，通過在電極表面使反應氣體相沖突而攪亂反應氣體的流向，因此，可提高電極內的反應氣體流量的均勻性。
而且，本發(fā)明可以多種方式實現(xiàn)，例如，可以以燃料電池、利用該燃料電池的燃料電池系統(tǒng)、利用該燃料電池系統(tǒng)的發(fā)電裝置及安裝該燃料電池系統(tǒng)的電動汽車等的方式實現(xiàn)。


圖1是表示構成燃料電池的燃料電池組100的構成的說明圖；圖2是表示構成單體電池200的3塊極板300、400、500的形狀的示意圖；圖3是表示第一實施例的燃料氣體的流動狀態(tài)的說明圖；圖4是表示第一實施例的氧化氣體的流動狀態(tài)的說明圖；圖5是表示第二實施例的氧化氣體的流動狀態(tài)的說明圖；圖6是表示第三實施例的氧化氣體的流動狀態(tài)的說明圖；圖7是表示第四實施例的氧化氣體的流動狀態(tài)的說明圖。
具體實施例方式
將本發(fā)明的具體實施方式
基于實施例按以下的順序進行說明。
A.第一實施例B.第二實施例C.第三實施例D.第四實施例E.變形例A.第一實施例圖1的(a)是表示作為本發(fā)明實施例的、構成燃料電池的燃料電池組100的結構的說明圖。燃料電池組100通過層疊多個單體電池200而構成。在燃料電池組100中設置有氧化氣體供給岐管110；氧化氣體排出岐管120；燃料氣體供給岐管130；燃料氣體排出岐管140；冷卻水供給岐管150；及冷卻水排出岐管160。
圖1的(b)是表示單體電池200的結構的說明圖。單體電池200具有陽極側極板300；陰極側極板400；中性極板500；膜·電極接合體600；及密封部件210。
3塊極板300、400、500是分別通過擠壓成形而形成了各種形狀的孔的平板。這些極板300、400、500均以不銹鋼等具有不透氣性和導電性的材料形成。3塊極板300、400、500通過層疊構成分離燃料氣體、氧化氣體和冷卻水的各自流路的分離器。
膜·電極接合體600具有電解質膜620；陽極640；及陰極660。電解質膜620是以Nafion(杜邦公司的商標)等氟系樹脂材料形成的、在濕潤狀態(tài)下具有良好導電性的離子交換膜。陽極640和陰極660是用碳布等具有氣體擴散性和導電性的多孔材料形成的。在所述陽極640和所述陰極660上作為燃料電池反應的催化劑承載有鉑或由鉑和其它金屬構成的合金。下文中，將陽極640和陰極660統(tǒng)一稱為“電極”。
密封部件210是用硅橡膠等具有不透氣性、彈性及耐熱性的材料形成的。如虛線所示，在密封部件210的中心部分設置有用于配置膜·電極接合體600的孔。
在3塊極板300、400、500和密封部件210上分別設置多個貫通孔(未圖示)。這些貫通孔在層疊單體電池200并構成燃料電池組100時形成岐管110～160。下文中，將這些貫通孔稱為“岐管孔”。
未使用的氧化氣體通過氧化氣體供給岐管110供應給單體電池200，從單體電池200排出的使用過的氧化氣體(陰極廢氣)通過氧化氣體排出岐管120排出。未使用的燃料氣體通過燃料氣體供給岐管130供應給單體電池200，從單體電池200排出的使用過的燃料氣體(陽極廢氣)通過燃料氣體排出岐管140排出。一般情況下，氧化氣體和燃料氣體是燃料電池反應所使用的氣體，因此將這些氣體統(tǒng)一稱為“反應氣體”。
燃料電池組100的冷卻水通過冷卻水供給岐管150被供應給單體電池200。而且，流過分離器中的冷卻水流路(未圖示)的冷卻水通過冷卻水排出岐管160從燃料電池組100排出。
圖2的(a)示出了從膜·電極接合體600一側(圖1的(b)的左側)看到的陰極側極板400的狀態(tài)。在陰極側極板400的周邊部分上設置有6個岐管孔422～432。除了這些岐管孔422～432以外，在陰極側極板400上還設置有由多個氧化氣體供給孔440構成的第一氧化氣體供給孔組；由多個氧化氣體供給孔442構成的第二氧化氣體供給孔組；及由多個氧化氣體排出孔444構成的氧化氣體排出孔組。如圖2的(a)所示，第1氧化氣體供給孔組與岐管孔422的距離要小于第二氧化氣體供給孔組與岐管孔422的距離。
圖2的(b)示出了從中性極板500一側(圖1的(b)的左側)看到的陽極側極板300的狀態(tài)。與圖2的(a)所示的陰極側極板400一樣，在陽極側極板300的周邊部分上設置有6個岐管孔322～332。除了這些岐管孔322～332以外，在陽極側極板300上還設置有多個燃料氣體供給孔350；及多個燃料氣體排出孔354。
圖2的(c)示出了從陰極側極板400一側(圖1的(b)的左側)看到的中性極板500的狀態(tài)。與圖2的(a)、(b)所示的陰極側極板400和陽極側極板300一樣，在中性極板500上設置有4個岐管孔522～528。
在與氧化氣體供給岐管110相對應的岐管孔522上，設置有用于連通氧化氣體供給孔440、442和氧化氣體供給岐管110的梳齒狀的氧化氣體供給流路孔542。因此，通過層疊3塊極板300、400、500，連通氧化氣體供給岐管110和氧化氣體供給孔440、442，形成多個氧化氣體供給流路。
在形成氧化氣體排出岐管120的岐管孔524中，形成有用于連通氧化氣體排出孔444和氧化氣體排出岐管120的梳齒狀的氧化氣體排出流路孔544。同樣，在形成燃料氣體供給岐管130的岐管孔526中，設置有用于連通燃料氣體供給岐管130和燃料氣體供給孔350的梳齒狀的燃料氣體供給流路孔546。另外，在形成燃料氣體排出岐管140的岐管孔528上，設置有用于連通燃料氣體排出孔354和燃料氣體排出岐管140的梳齒狀的燃料氣體排出流路孔548。
在中性極板500上，除了這些岐管孔522～528和氣體流路孔542、544、546、548以外，在從冷卻水供給岐管150(岐管孔330、430)的位置至冷卻水排出岐管160(岐管孔332、432)的位置的范圍內設置有多個冷卻水流路孔550。通過層疊3塊極板300、400、500，這些冷卻水流路孔550形成了連通冷卻水供給岐管150和冷卻水排出岐管160的冷卻水流路。
圖3是表示第一實施例的燃料氣體的流動狀態(tài)的說明圖。圖3的(a)示出了從圖1的左側看到的、以極板400、500、300的順序層疊了該3塊極板的分離器的狀態(tài)。圖3的(b)的右半部分示出了在分離器中層疊了膜·電極接合體600(圖1)和陰極側極板400的狀態(tài)下的、沿著A-A線(圖3的(a)中的點劃線)的剖面。此外，圖3的(b)的左半部分示出了沿著B-B線(圖3的(a)中的雙點劃線)的剖面。
如圖3的(b)所示，通過層疊3塊極板400、500、300，燃料氣體供給流路孔546和燃料氣體供給孔350形成將燃料氣體從燃料氣體供給岐管130供應給陽極640的燃料氣體供給流路830。同樣地，燃料氣體排出孔354和燃料氣體排出流路孔548形成將燃料氣體從陽極640排出至燃料氣體排出岐管140的燃料氣體排出流路840。并且，如圖3的(b)所示，燃料氣體供給孔350和燃料氣體排出孔354均成為向分離器的電極一側表面開口的燃料氣體連通孔。
如圖3的(b)的箭頭所示，燃料氣體從燃料氣體供給岐管130通過燃料氣體供給流路830被供應給陽極640。供應給陽極640的燃料氣體在流經(jīng)多孔的陽極640的期間內供燃料電池反應使用。使用過的燃料氣體通過燃料氣體排出流路840從陽極640排出至燃料氣體排出岐管140。此時的陽極640成為使燃料氣體從上游一側的陽極640的表面通到下游一側的陽極640的表面的燃料氣體通路。
圖4是表示第一實施例中的氧化氣體的流動狀態(tài)的說明圖。圖4的(a)示出了從圖1的左側看到的、以極板400、500、300的順序層疊了該3塊極板的分離器的狀態(tài)。圖4的(b)示出了在分離器中層疊了膜·電極接合體600(圖1)和陽極側極板300的狀態(tài)下的、沿C-C線(圖4的(a)中的點劃線)的剖面。
如圖4的(b)所示，通過層疊3塊極板400、500、300，氧化氣體供給流路孔542和氧化氣體供給孔440、442形成將燃料氣體從氧化氣體供給岐管110供應給陰極660的氧化氣體供給流路810。同樣地，氧化氣體排出孔444和氧化氣體排出流路孔544形成將氧化氣體從陰極660排出至氧化氣體排出岐管120的氧化氣體排出流路820。并且，如圖4的(b)所示，氧化氣體供給孔440、442和氧化氣體排出孔444均成為向分離器的電極一側表面開口的氧化氣體連通孔。
根據(jù)以上構成的單體電池200，如圖4的(b)中的箭頭所示，氧化氣體從氧化氣體供給岐管110通過氧化氣體供給流路810被供應給陰極660。供應給陰極660的氧化氣體在流經(jīng)多孔的陰極660的期間內供燃料電池反應使用。使用過的氧化氣體通過氧化氣體排出流路820從陰極660排出至氧化氣體排出岐管120。此時的陰極660成為使氧化氣體從上游一側的陰極660的表面通到下游一側的陰極660的表面的氧化氣體通路。
此時，從距氧化氣體供給岐管110較近的上游一側的氧化氣體供給孔440供應給陰極660的氧化氣體的主流方向是與圖4的(a)中的C-C線平行的方向。在距氧化氣體供給岐管110較遠的下游一側的氧化氣體供給孔442的位置上，向與主流方向垂直的方向供給氧化氣體。這樣一來，通過不同方向的氧化氣體流相沖突而攪亂了氧化氣體的流向，因此使氧化氣體的流量平均化，從而陰極660內的氧化氣體流量的均勻性增高。
如圖4的(b)所示，氧化氣體供給流路810由氧化氣體供給流路孔542和氧化氣體供給孔440、442形成，因此在氧化氣體供給孔440的中性極板500的邊緣成為分叉的流路。因氧化氣體供給流路810分叉，即使氧化氣體供給孔440、442的某一個被混入到氧化氣體中的夾雜物等堵塞，氧化氣體也會通過未堵塞的氧化氣體供給孔供應給陰極660。因此，在第一實施例中，可克服由于氧化氣體供給孔的堵塞而使氧化氣體流量在陰極660內不均勻的問題。
如上所述，在第一實施例中，由于在1個氧化氣體供給流路810中設置2個氧化氣體供給孔440、442，可使不同方向的氧化氣體流相沖突。因此，通過陰極660內的氧化氣體流的沖突而攪亂氧化氣體的流向，因而可提高陰極660內的氧化氣體流量的均勻性。
并且，在第一實施例中，多個氧化氣體供給孔構成第一和第二兩個氧化氣體供給孔組，而氧化氣體供給孔組的數(shù)目可為2個及以上的任何數(shù)目。此時，各氧化氣體供給孔組距氧化氣體供給岐管110(岐管孔422)的距離可設定為互不相同。
B.第二實施例圖5是表示第二實施例中的氧化氣體的流動狀態(tài)的說明圖。第二實施例中，將長圓形的氧化氣體供給孔440a、442a替換圓形的氧化氣體供給孔440、442而設在陰極側極板400a上，在這方面，與第一實施例不同。而在其他方面，均與第一實施例相同。
圖5的(a)示出了從圖1的左側看到的、以極板400a、500、300的順序層疊了該3塊極板的分離器的狀態(tài)。圖5的(b)示出了在分離器中層疊了膜·電極接合體600(圖1)和陽極側極板300的狀態(tài)下的、沿C-C線(圖5的(a)中的點劃線)的剖面。
如圖5的(a)所示，在陰極側極板400a上，鋸齒形排列地設置有多個氧化氣體供給孔440a、442a。這些氧化氣體供給孔440a、442a成為連結兩個相鄰的第一實施例中的氧化氣體供給孔440、442(圖4的(a))的孔。即，氧化氣體供給孔440a、442a是以連通相鄰的氧化氣體供給孔440、442的連結流路、和氧化氣體供給孔440、442而形成的擴大連通孔。
并且，在第二實施例中，多個氧化氣體供給孔440a是通過連通第一氧化氣體供給孔組所屬的2個氧化氣體供給孔440而形成的，多個氧化氣體供給孔442a是通過連通第二氧化氣體供給孔組所屬的2個氧化氣體供給孔442而形成的。因此，可以說2個氧化氣體供給孔組分別具有擴大連通孔440a、442a。
在第二實施例中，如圖5的(b)所示，氧化氣體供給流路孔542和氧化氣體供給孔440a、442a形成將氧化氣體從氧化氣體供給岐管110供應給陰極660的氧化氣體供給流路810a。如圖5的(b)中的箭頭所示，氧化氣體通過氧化氣體供給流路810a從氧化氣體供給岐管110被供應給陰極660。
在第二實施例中，來自上游一側的氧化氣體供給孔440a的氧化氣體流和來自下游一側的氧化氣體供給孔442a的氧化氣體流在氧化氣體供給流路孔542的位置上相沖突。因此，通過在陰極660內的氧化氣體流的沖突而攪亂氧化氣體的流向，因而可提高陰極660內的氧化氣體流量的均勻性。
此外，供應給陰極660的氧化氣體從長圓形的氧化氣體供給孔440a、442a的整體向下游流動。由于氧化氣體供給孔440a、442a形成在整個陰極660的寬度范圍內，因此可進一步提高陰極660內的氧化氣體流量的均勻性。
相鄰的氧化氣體供給流路孔542通過長圓形的氧化氣體供給孔440a、442a連通。因相鄰的氧化氣體供給流路孔542被連通，故即使氧化氣體供給流路孔542中的某一個被混入到氧化氣體的夾雜物等堵塞，氧化氣體也會通過未堵塞的氧化氣體供給流路孔542而供應給陰極660。因此，在第二實施例中，可克服由于氧化氣體供給孔542的堵塞而使氧化氣體流量在陰極660內不均勻的問題。
如上所述，在第二實施例中，與第一實施例一樣，通過陰極660內的氧化氣體流的沖突而攪亂氧化氣體的流向，因而可提高陰極660內的氧化氣體流量的均勻性。
第二實施例可克服由于氧化氣體供給孔542的堵塞而使氧化氣體流量在陰極660內不均勻的問題，在這方面，第二實施例優(yōu)于第一實施例。另一方面，第一實施例因設置在陰極極板的氧化氣體供給孔的開口面積小，可克服陰極極板剛度的降低，在這方面，第一實施例優(yōu)于第二實施例。
另外，雖然在第二實施例中，擴大連通孔是通過連通同一個氧化氣體供給孔組所屬的2個氧化氣體供給孔而形成的，但一般情況下，擴大連通孔連通設置在相鄰的氧化氣體供給流路中的L個(L為2個以上的任意整數(shù))氧化氣體供給孔即可。例如，也可以連通設置在某氧化氣體供給流路中的氧化氣體供給孔440和設置在與該流路相鄰的氧化氣體供給流路中的氧化氣體供給孔442。此時，擴大連通孔的排列就是直線形而不是鋸齒形。
C.第三實施例
圖6是表示第三實施例的氧化氣體的流動狀態(tài)的說明圖。第三實施例中，在陰極側極板400b上還設置有氧化氣體排出孔446，氧化氣體排出流路孔544b連通氧化氣體排出岐管120和氧化氣體排出孔444、446，在這方面，與第一實施例不同。而在其他方面，均與第一實施例相同。
圖6的(a)示出了從圖1的左側看到的、以極板400b、500b、300的順序層疊了該3塊極板的分離器的狀態(tài)。圖6的(b)示出了在分離器中層疊了膜·電極接合體600(圖1)和陽極側極板300的狀態(tài)下的、沿C-C線(圖6的(a)的點劃線)的剖面。
如圖6的(a)所示，陰極側極板400b成為在第一實施例的陰極側極板400上設置多個氧化氣體排出孔446的結構。由該多個氧化氣體排出孔446構成的第二氧化氣體排出孔組與氧化氣體排出岐管120的距離大于由多個氧化氣體排出孔444構成的第一氧化氣體排出孔組與氧化氣體排出岐管120的距離。
如圖6的(b)所示，氧化氣體排出流路822由氧化氣體排出流路孔544b和氧化氣體排出孔444、446形成，因此在氧化氣體排出孔446的中性極板500的邊緣成為分叉的流路。因氧化氣體排出流路822分叉，故即使氧化氣體排出孔444、446中的某一個被陰極660內生成的水等堵塞，氧化氣體也會通過未堵塞的氧化氣體排出孔從陰極660排出。因此，在第三實施例中，可克服由于氧化氣體排出孔的堵塞而使氧化氣體流量在陰極660下游部分內不均勻的問題。
另外，在第三實施例中，也與第一實施例一樣，在1個氧化氣體供給流路810中設置有2個氧化氣體供給孔440、442。因而，氧化氣體流在陰極660內相沖突，從而提高了陰極660內的氧化氣體流量的均勻性。此外，由于氧化氣體供給流路810發(fā)生了分叉，因而可以克服由于氧化氣體供給孔的堵塞而導致陰極660內氧化氣體流量不均的問題。
第三實施例可以克服由于氧化氣體排出孔的堵塞而導致陰極660下游部分的氧化氣體流量不均勻的問題，在這方面，其優(yōu)于第一實施例。而第一實施例由于設置在陰極一側的極板上的氧化氣體排出孔的數(shù)量較少而避免了陰極一側極板的剛度的降低，在這方面，第一實施例優(yōu)于第三實施例。
另外，在第三實施例中，雖然陰極一側極板400b具有2個氧化氣體供給孔組和2個氧化氣體排出孔組，但也可以是具有M個(M為1以上的任意整數(shù))氧化氣體供給孔組和N個(N為2以上的任意整數(shù))氧化氣體排出孔組。即使氧化氣體供給孔組的數(shù)量為1，也可以克服因氧化氣體排出孔的堵塞而導致的陰極660下游部分的氧化氣體流量不均勻的問題。
D.第四實施例圖7是表示第四實施例的氧化氣體的流動狀態(tài)的說明圖。第四實施例中，相對于1個氧化氣體供給流路孔542c設置有1個氧化氣體供給孔440c、442c，氧化氣體供給孔442c為橫長的橢圓形，在這方面，與第一實施例不同。而在其他方面，均與第一實施例相同。
圖7的(a)示出了從圖1的左側看到的、以極板400c、500c、300的順序層疊了該3塊極板的分離器的狀態(tài)。圖7的(b)示出了在分離器中層疊了膜·電極接合體600(圖1)和陽極側極板300的狀態(tài)下的、沿C-C線(圖7的(a)中的點劃線)的剖面。并且，圖7的(c)示出了沿D-D線(圖7的(a)中的雙點劃線)的剖面。
如圖7的(a)所示，在第四實施例中，與相鄰的氧化氣體供給流路孔542c對應的氧化氣體供給孔440c、442c設置在與氧化氣體供給岐管110的距離互不相同的直線上。如上所述，通過設有氧化氣體供給孔440c、442c，而開口面積較大的氧化氣體供給孔442c并不互相靠近，因而可克服陰極側極板400c的剛度降低的問題。
在第四實施例中，如圖7的(b)所示，氧化氣體供給流路孔542c和氧化氣體供給孔440c形成氧化氣體供給流路812。并且，如圖7的(c)所示，氧化氣體供給流路孔542c和氧化氣體供給孔442c形成氧化氣體供給流路814。氧化氣體通過這些氧化氣體供給流路812、814從氧化氣體供給岐管110被供應給陰極660。
在第四實施例中，來自上游一側的氧化氣體供給孔440c的氧化氣體流和來自下游一側的氧化氣體供給孔442c的氧化氣體流在氧化氣體供給孔442c的位置上相沖突。因此，通過在陰極660內的氧化氣體流的沖突而攪亂氧化氣體的流向，因而可提高陰極660內的氧化氣體流量的均勻性。
并且，供應給陰極660的氧化氣體從圓形氧化氣體供給孔440c和橢圓形的氧化氣體供給孔442c的各自整體向下游流動。這些氧化氣體供給孔440c、442c形成在整個陰極660的寬度范圍內，因此可進一步提高陰極660內的氧化氣體流量的均勻性。
如上所述，在第四實施例中，與第一實施例一樣，通過陰極660內的氧化氣體流的沖突而攪亂氧化氣體的流向，因而可提高陰極660內的氧化氣體流量的均勻性。
并且，在第四實施例中，將下游一側的氧化氣體供給孔442c做成橫長的橢圓形，將上游一側的氧化氣體供給孔440c做成圓形，而如果下游一側的氧化氣體供給孔的總開口面積大于上游一側的氧化氣體供給孔的總開口面積，也可以將上游一側的氧化氣體供給孔和下游一側的氧化氣體供給孔形成為不同的形狀。如上所述，通過形成上游一側和下游一側的氧化氣體供給孔，來自上游一側的氧化氣體供給孔的氧化氣體流與來自下游一側的氧化氣體供給孔的氧化氣體相沖突而攪亂其流向。
此外，在第四實施例中，是將對應于相鄰氧化氣體供給流路孔的氧化氣體供給孔設置在與氧化氣體供給岐管的距離互不相同的直線上的，但也可以將對應于相鄰氧化氣體排出流路孔的氧化氣體排出孔設置在與氧化氣體排出岐管的距離互不相同的直線上。此時，與將氧化氣體排出孔設置在單一直線上的情況相比，氧化氣體排出孔的距離變大了，因而相鄰的氧化氣體排出孔由于生成水而同時堵塞的可能性減小。因此，可克服由于氧化氣體排出孔的堵塞而引起的陰極的下游部分的氣體不均的問題。
此時，對于氧化氣體排出孔，將氧化氣體排出孔形成在全部陰極660的寬度范圍內而進一步提高氧化氣體流量的均勻性，因此最好擴大上游一側的氧化氣體排出孔和上游一側的氧化排出孔中某一個的總開口面積。此時，由于可以避免陰極極板的剛度的降低，因此最好使與氧化氣體排出岐管較遠的氧化氣體排出孔的總開口面積大于與氧化氣體排出岐管較近的氧化氣體排出孔的總開口面積。
E.變形例
另外，本發(fā)明不限于所述實施例和實施方式，在不脫離其宗旨的范圍內，可以多種方式實施。例如，也可以是下述變形。
E1.變形例1在所述各實施例中，如圖2所示，對設在陽極側極板300和陰極側極板400的孔的位置進行了改變，但一般來說，不連通氧化氣體、燃料氣體和冷卻水的各流路即可。為了不連通這些反應氣體流路和冷卻水流路，可在氧化氣體供給流路孔542和氧化氣體排出流路孔544的位置處在陽極側極板300上設置不透氣性部件，在燃料氣體供給流路孔546和燃料氣體排出流路孔548的位置處在陰極側極板400上設置不透氣性部件。
E2.變形例2在所述各實施例中，通過3塊極板形成了具有連通岐管和電極的氣體連通流路(氧化氣體供給流路、氧化氣體排出流路、燃料氣體供給流路、燃料氣體排出流路)的分離器，但分離器也可以通過其他結構來形成。例如，也可以通過層疊多個部件形成分離器，所述多個部件包括設有用于形成氣體連通流路的流路槽和氣體連通孔的部件；以及分離燃料氣體、氧化氣體和冷卻水的各流路的部件。
E3.變形例3在所述各實施例中，是通過以單一的多孔材料形成電極來作為用于使反應氣體通過電極的氣體通路的，但氣體通路也可通過其他方法構成。例如，通過在電極上設有以孔洞率高于電解質一側的多孔材料的多孔材料形成的氣體擴散層，孔洞率高的氣體擴散層成為反應氣體通過的氣體通路。并且，也可在與分離器的電極相接的面上形成流路槽，將以該流路槽和電極形成的流路作為氣體通路。
E4.變形例4在上述各實施例中，對本發(fā)明應用在提高陰極內的氧化氣體流量的均勻性進行了說明，但通過將本發(fā)明應用在燃料氣體的流路一側，也可以提高陽極內的燃料氣體的均勻性。
權利要求
1.一種燃料電池，包括分別具有電極和分離器的多個單體電池；以及分別連通所述多個單體電池的氣體岐管；其中，所述分離器在其內部具備連通位于所述電極表面的氣體通路和所述氣體岐管的多個氣體連通流路，所述多個氣體連通流路分別具有至少一個在面對所述分離器的所述電極的表面一側開口的氣體連通孔，所述多個氣體連通流路的多個氣體連通孔包括設置在與所述氣體岐管相距第一距離處的第一連通孔組；以及設置在大于所述第一距離的第二距離處的第二連通孔組。
2.如權利要求1所述的燃料電池，其中，所述多個氣體連通流路分別包括屬于所述第一連通孔組的氣體連通孔；以及屬于所述第二連通孔組的氣體連通孔。
3.如權利要求2所述的燃料電池，其中，所述分離器包括連通設置在相鄰的氣體連通流路的氣體連通孔并形成擴大連通孔的連結流路。
4.如權利要求3所述的燃料電池，其中，所述第一連通孔組和所述第二連通孔組分別包括多個擴大連通孔，所述第一連通孔組的所述多個擴大連通孔和所述第二連通孔組的所述多個擴大連通孔被配置成鋸齒形排列。
5.如權利要求1至4中任一項所述的燃料電池，其中，按照第一塊板、第二塊板和第三塊板的順序將三塊板層疊起來，由此形成所述分離器，所述第一塊板、第二塊板和第三塊板分別具有在層疊時形成所述氣體岐管的岐管孔，所述第一塊板具有所述氣體連通孔，所述第二塊板具有通過使所述氣體連通孔和所述岐管孔連通而形成所述多個氣體連通流路的氣體流路孔，所述第三塊板在與所述氣體流路孔相接的位置上具有不透氣性的部件。
6.如權利要求5所述的燃料電池，其中，所述電極具有構成所述氣體通路的氣體擴散層。
7.如權利要求1至6所述的燃料電池，其中，所述第二連通孔組的總開口面積大于所述第一連通孔組的總開口面積。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燃料電池，其包括多個單體電池以及分別連通多個單體電池的氣體岐管，該多個單體電池分別具有電極和分離器。此外，分離器在其內部具備連通位于電極表面的氣體通路和氣體岐管的多個氣體連通流路，所述氣體連通流路具有至少一個在面對其分離器的電極的表面一側開口的氣體連通孔，設置在多個氣體連通流路的氣體連通孔包括設在與氣體岐管的距離較小位置上的第一連通孔組；及比起第一連通孔組，設在與氣體岐管的距離較大位置上的第二連通孔組。
文檔編號H01M8/02GK101073177SQ20058004224
公開日2007年11月14日 申請日期2005年12月7日 優(yōu)先權日2004年12月8日
發(fā)明者八神裕一, 中村德彥, 上野真, 佐野誠治, 梶原隆, 佐藤博道, 乾文彥, 大田佳史, 宇佐美祥 申請人:豐田自動車株式會社