專利名稱：燃料電池及燃料電池用隔板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池以及燃料電池用隔板。
背景技術(shù)：
近年來，提出了通過沖壓成形來制造燃料電池用隔板。例如，在專利 文獻(xiàn)1中公開了一種用于將燃料電池用隔板設(shè)定為用于通過沖壓成形來制 造的適當(dāng)?shù)陌纪剐螤畹募夹g(shù)。
但是，在通過沖壓成形來制造燃料電池用隔板時(shí)，僅著眼于例如形成 有反應(yīng)氣體流路的一個(gè)面而確定燃料電池用隔板的形狀，而沒有著眼于與 反面一起形成為正反面一個(gè)整體的形狀。這是因?yàn)榉磻?yīng)氣體流路和制冷劑 流路所要求的流路的特性不同。因此，在通過沖壓成形來制造燃料電池用 隔板時(shí)，需要對反應(yīng)氣體流路和制冷劑流路這樣的每個(gè)面準(zhǔn)備隔板，同時(shí) 也產(chǎn)生了使導(dǎo)電性、傳熱性下降的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述的問題而完成的，其目的在于提供一種對燃料 電池用隔板的兩個(gè)面表里一體地形成流路的技術(shù)。
本發(fā)明的第l燃料電池其特征在于，包括
電解質(zhì)部；和
隔板，該隔M里一體地形成有氣體流路面和制冷劑流路面，其中所 述氣體流路面形成有反應(yīng)氣體流過的氣體流路，所述制冷劑流路面形成有
冷卻介質(zhì)(制冷劑)流過的制冷劑流路；
所述氣體流路面具有平行地形成的多個(gè)線狀氣體流路，和氣體i^W
連接部，該氣體流路連接部被構(gòu)成為將所述多個(gè)線狀氣體流路分割為多個(gè)
線狀氣體流路組、并且串聯(lián)連接所述多個(gè)線狀氣體流路組的至少一部分；
所述制冷劑流路面具有相對所述多個(gè)線狀氣體流路表里一體地形成 的多個(gè)線狀制冷劑流路，和被構(gòu)成為與所述氣體流路連接部表里一體地形 成、并且并聯(lián)連接所述多個(gè)線狀制冷劑流路的制冷劑流路連接部。
在本發(fā)明的隔板中，表里一體地形成有氣體流路面和制冷劑流路面， 其中所述氣體流路面形成有反應(yīng)氣體流過的氣體流路，所述制冷劑流路面 形成有冷卻介質(zhì)流過的制冷劑流路。在該隔板中，在氣體流路面上串聯(lián)連 接有多個(gè)線狀氣體流路組，另一方面，在制冷劑流路面上并聯(lián)連接有多個(gè) 線狀制冷劑流路。
在這里，制冷劑流路連接部例如可以通過在多個(gè)線狀制冷劑流路的上 游側(cè)i殳置制冷劑流路分配部，同時(shí)在多個(gè)線狀制冷劑流路的下游側(cè)i殳置制 冷劑流路合流部來實(shí)現(xiàn)。制冷劑流路分配部是用于向各線狀制冷劑流路分 配制冷劑的流路。制冷劑流*流部是用于使來自各線狀制冷劑流路的制 冷劑合流的流路。這樣，制冷劑流路面也可以構(gòu)成為具有相對所述多個(gè) 線狀氣體流路表里一體地形成的多個(gè)線狀制冷劑流路，表里一體地形成在 制冷劑入口側(cè)的所述氣體流路連接部上、并向所述多個(gè)線狀制冷劑流路分 配制冷劑的制冷劑流路分配部，和表里一體地形成在制冷劑出口側(cè)的所述 氣體流路連接部上、并使來自所述多個(gè)線狀制冷劑流路的制冷劑合流的制 冷劑流*流部。
這些結(jié)構(gòu)，在表里一體地形成有氣體^J洛面和制冷劑流路面的隔板中， 能夠?qū)崿F(xiàn)較長地串聯(lián)連接的氣流流路和較短地并聯(lián)連接的制冷劑流路。由 此，在成型性較好的表里一體型的隔板中，能夠?qū)崿F(xiàn)流速較快的氣流流路 和壓力損失較小的制冷劑流路。
另外，所謂"平行"，意思;l^應(yīng)氣體與冷卻介質(zhì)向相同或相反方向 流動，進(jìn)而，不僅僅意味著反應(yīng)氣體與冷卻介質(zhì)直線狀地平行流動，也包 括例如雙方蛇行那樣的情況，具有廣義的含義。
另外，表里一體型的隔板不僅限于后述的鈑金的沖壓成形，通過例如
柔性碳(flexible carbon )等非金屬材料的沖壓成形也能夠制造。進(jìn)而，只 要是表里一體型，壁厚便均等，所以不僅限于沖壓成形，通過其他的加工 方法也具有良好的加工性。
進(jìn)而，本發(fā)明也可以用于在隔板中設(shè)置歧管的方式或在隔板的外部設(shè) 置歧管的方式中的任意一種方式中。
在上述燃料電池中，也可以設(shè)為，所述氣體流路連接部具有與所述多 個(gè)線狀氣體流路不連續(xù)、并且與所述電解質(zhì)部相接觸的凹凸形狀。
這樣一來，能夠使氣體流路連接部的流路剖面面積接近多個(gè)線狀氣體 流路的流路剖面面積，所以具有能夠抑制由因流速的急劇變化而產(chǎn)生的壓 力上升引起的陽極氣體中所含的水分的凝集的優(yōu)點(diǎn)。進(jìn)而，凹凸形狀構(gòu)成 為其頂點(diǎn)與電解質(zhì)部相接觸，所以也起到提高氣體^W連接部的隔板的強(qiáng)
度、剛性、導(dǎo)電性等性能的效果。
在上述燃料電池中，也可以設(shè)為，所述氣體流路連接部串聯(lián)連接4^ 所述多個(gè)線狀氣體流路組。這樣一來，對于氣體流路能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立的蛇行 構(gòu)造。
在上述燃料電池中，也可以設(shè)為所述氣體流路連接部具有分割所述
多個(gè)線狀氣體流路的氣體a^分割梁；
所述氣體流路分割梁被形成為使得，至少在所述氣體流路連接部，與
的寬度或壓力大。
這樣一來，能夠抑制經(jīng)由電解質(zhì)部所具有的氣體擴(kuò)散層而產(chǎn)生的氣體 的短路。為了提高上述壓力，例如只要至少在氣體流路連接部，使氣體流 路分割梁的在電解質(zhì)部以及隔板的層疊方向的高度比線狀氣體流路梁的所 述高度高即可。
在上述燃料電池中，也可以設(shè)為所述氣體流路連接部具有分割所述
多個(gè)線狀氣體$; 的氣體流路分割梁；
所述氣體^i^分割梁被形成為使得，至少在所述氣體流路連接部，與
梁的與所述電解質(zhì)部相接觸的寬度大；
所述制冷劑流路面具有與所述氣體流路分割梁表里 一體地形成的特定 的線狀制冷劑流路；
所述制冷劑流路連接部具有流量控制形狀，該流量控制形狀抑制流入 所述特定的線狀制冷劑流路的所述制冷劑的流量、以使得該流量接近流入 所述多個(gè)線狀制冷劑流路的所述制冷劑的流量。
這樣一來，多個(gè)線狀制冷劑流路與特定的線狀制冷劑流路的冷卻能力 接近，所以能夠抑制燃料電池內(nèi)部所產(chǎn)生的溫度不均。
在上述燃料電池中，也可以設(shè)為，所述流量控制形狀具有形成在所述 特定的線狀制冷劑流路的外側(cè)的堰狀的構(gòu)造，以抑制流入所述特定的線狀 制冷劑流路的所述制冷劑的流量。
在上述燃料電池中，也可以設(shè)為所述氣體流路連接部具有分割所述 多個(gè)線狀氣體流路的氣體流路分割梁；
所述氣體流路分割梁被形成得，至少在所述氣體流路連接部，與所述 電解質(zhì)部相接觸的寬度比構(gòu)成所述多個(gè)線狀氣體流路的線狀氣體流路梁的 與所述電解質(zhì)部相接觸的寬度大；
在上述燃料電池中，所述制冷劑流路面具有與所述氣體流路分割梁表 里 一體地形成的特定的線狀制冷劑流路；
所述特定的線狀制冷劑流路被構(gòu)成為抑制流入所述特定的線狀制冷劑 流路的所述制冷劑的流量、以4吏得該流量接近流入所述多個(gè)線狀制冷劑流 路的所述制冷劑的流量。
在上述燃料電池中，也可以設(shè)為，所述隔板具有裝設(shè)在所述特定的線 狀制冷劑流路的內(nèi)側(cè)的流量抑制構(gòu)件，以抑制流入所述特定的線狀制冷劑 流路的所述制冷劑的流量；也可以設(shè)置在所述特定的線狀制冷劑流路的內(nèi) 側(cè)使流路阻力增大的凸部形狀。
在上述燃料電池中，也可以設(shè)為，所述氣體流路連接部具有被構(gòu)成為 使得流入所述多個(gè)線狀氣體流路的反應(yīng)氣體的流速均勻化的整流構(gòu)造。
這樣一來，能夠抑制由陽極氣體的滯留、部分的壓力上升引起的凝集。 進(jìn)而，還具有連接區(qū)域中的流速的均勻化也能夠有助于連接區(qū)域中的發(fā)電 效率的提高的優(yōu)點(diǎn)。
在上述燃料電池中，也可以設(shè)為，所述隔板由金屬材料制成。 在上述燃料電池中，也可以設(shè)為，所述隔板由沖壓成形的鈑金件形成。
本發(fā)明的燃料電池用氣體隔板，包括 導(dǎo)電性I4l部；
第1凹凸部，其形成在所述導(dǎo)電性a部的一個(gè)面上，形成反應(yīng)氣體 流過的反應(yīng)氣體流路的內(nèi)壁面的 一部分；
第2凹凸部，其以與所述第1凹凸部表里相反的形狀形成在所述導(dǎo)電 性J41部的另一個(gè)面上，形成制冷劑流路的內(nèi)壁面的一部分；和
1個(gè)以上的分割線狀凸部，所述分割線狀凸部，在所述導(dǎo)電性a部 的所述一個(gè)面上，在作為形成有所述第1凹凸部的區(qū)域的所iOL電區(qū)域內(nèi) 伸長從而形成所述反應(yīng)氣體流路的內(nèi)壁面的一部分，具有到達(dá)該發(fā)電區(qū)域 的外周上的第l部位的一端，和從與所述第l部位不同的所述外周上的第 2部位隔離(離開)的另一端；被配置在下述的位置將由該線狀凸部在 所述發(fā)電區(qū)域內(nèi)隔開的多個(gè)分割區(qū)域，經(jīng)由包含所^電區(qū)域的外周與所 述另一端之間的第1隔離部的連接區(qū)域，串聯(lián)連接為所U電區(qū)域整體的 位置；
所述第1凹凸部包括分割區(qū)域內(nèi)直行凸部，該分割區(qū)域內(nèi)直行凸部在 所述分割區(qū)域形成為相對于所述分割線狀凸部大致平行，并且其兩端被配 置在從所U電區(qū)域的外周隔離的多個(gè)第l線上；
所述第2凹凸部包括制冷劑流直行凸部，該制冷劑流直行凸部形成為 與形成在所述分割線狀凸部和所述分割區(qū)域內(nèi)直行凸部之間的凹部的表里 相反的形狀，該制冷劑流直行凸部在所述另一個(gè)面上形成為相對于所述分 割線狀凸部大致平行，該制冷劑流直行凸部的兩端被配置在從所i!4L電區(qū) 域的反面區(qū)域的外周隔離的第2線上。
根據(jù)如上述那樣構(gòu)成的本發(fā)明的燃料電池用氣體隔板，在作為形成為
表里相反的形狀的薄板狀構(gòu)件的隔板中，能夠在一個(gè)面上形成整體上為蛇 行形狀并串聯(lián)地連接有多個(gè)分割區(qū)域的流路(蛇行形流路)，而在另一個(gè) 面上形成制冷劑與上述分割區(qū)域平行地流動的流路，其中所述蛇行形流路 具有反應(yīng)氣體與分割線狀凸部平行地流動的多個(gè)分割區(qū)域和反應(yīng)氣體的方 向反轉(zhuǎn)的連接區(qū)域。由此，在形成在成為表里相反的形狀的隔板的表與里 上的流路中，能夠使流速較快的反應(yīng)氣體的流路與壓力損失較小的制冷劑 流路并存。另外，所謂相反的形狀，指的是下述關(guān)系在兩個(gè)面之間都成立
的形狀形成在一個(gè)面上的凸部的形狀與形成在另一個(gè)面上的凹部的形狀 相對應(yīng)，形成在一個(gè)面上的凹部的形狀與形成在另一個(gè)面上的凸部的形狀 相對應(yīng)。
在這里，在設(shè)置多個(gè)分割線狀凸部時(shí)，所謂經(jīng)由連接區(qū)域?qū)⒂煞指罹€ 狀凸部在發(fā)電區(qū)域內(nèi)隔開的多個(gè)分割區(qū)域、整體上串聯(lián)連接為發(fā)電區(qū)域整 體的分割線狀凸部的配置，指的是這樣的配置對于互相平行的多個(gè)分割 線狀凸部，交替地變換其到達(dá)發(fā)電區(qū)域的外周的端部一側(cè)，使其在相對于 分割線狀凸部的長度方向垂直的方向上順次并列地配置.
在本發(fā)明的燃料電池用氣體隔板中，也可以設(shè)為，所述分割線狀凸部， 作為在反面具有表里相反的形狀的凹部的凸部，在所述導(dǎo)電性J4SL部上， 與所述第1凹凸部和所述第2凹凸部形成為一體。
另外，在本發(fā)明的燃料電池用氣體隔板中，也可以設(shè)為，所述分割線 狀凸部，與所述導(dǎo)電性基板部分開地制作，被配置在所述一個(gè)面上，
在與導(dǎo)電性J4l部分開地制作分割線狀凸部時(shí)，也可以設(shè)為，所述分 割線狀凸部由導(dǎo)電性材料構(gòu)成。
在設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，能夠抑制燃料電池的內(nèi)部電阻的增大，確保電 池性能。
在本發(fā)明的燃料電池用氣體隔板中，也可以設(shè)為， 所述分割區(qū)域內(nèi)直行凸部是在所述第1線的兩端間連續(xù)形成的分割區(qū) 域內(nèi)線狀凸部，
在設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，通過在隔板中更多地確保相鄰構(gòu)件之間的接觸
面積，能夠降低燃料電池的內(nèi)部電阻。另外，分割區(qū)域內(nèi)直行凸部能夠提 高形成壁面的一部分的反應(yīng)氣體流路的排水性。
在這樣的燃料電池用氣體隔板中，也可以設(shè)為，
所述多個(gè)分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部的每個(gè)都具有頭頂部，其中所述頭頂部
具有第l長度的寬度；
在所述分割區(qū)域內(nèi)，所述多個(gè)分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部形成為，相鄰的所 述分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部的頭頂部間的距離為作為第2長度的間隔；
在所述第1凹凸部整體上，沒有設(shè)置所述分割線狀凸部，而是以所述 第2長度的間隔，在與規(guī)則且連續(xù)地形成所述分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部時(shí)同樣 的位置上，形成各個(gè)所述分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部。
在^殳為這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，通過使燃料電池用氣體隔板對位在適當(dāng)位置并 層疊而組裝燃料電池，即使在設(shè)置在配置在兩極的氣體隔板各自之上的分 割線狀凸部的配置不同時(shí)，也能將各個(gè)氣體隔板所具備的分割區(qū)域內(nèi)線狀 凸部的頭頂部配置在互相重疊的位置，使其互相支撐。另外，在使氣體隔 板的另一個(gè)面彼此接觸從而在氣體隔板之間形成制冷劑流路時(shí)，即使在各 個(gè)隔板中，形成為與分割區(qū)域內(nèi)線狀流路間的凹部相反形狀的制冷劑流直 行凸部的位置也能夠重合。由此，在燃料電池內(nèi)部，能夠確保集電性、強(qiáng) 度以及剛'除。
在這樣的燃料電池用氣體隔板中，也可以設(shè)為，
所述分割線狀凸部的所述頭頂部，在中間夾著所述分割線狀凸部而相 鄰的所述分割區(qū)域線狀凸部之間，沒有設(shè)置所述分割線狀凸部，而是具有 覆蓋以所述第2長度的間隔規(guī)則且連續(xù)地形成所述分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部時(shí) 的、代替所述分割線狀凸部而設(shè)置的分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部的頭頂部的寬度。
在i殳為這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，通過使燃料電池用氣體隔板對位在適當(dāng)位置并 層疊而組裝燃料電池，即使在設(shè)置在配置在兩極的氣體隔板各自之上的分 割線狀凸部的配置不同時(shí)，也能將一個(gè)氣體隔板所具備的分割線狀凸部的 頭頂部與另 一個(gè)氣體隔板所具備的分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部的頭頂部配置在互 相重疊的位置，使其互相支撐。 在本發(fā)明的燃料電池用氣體隔板中，也可以設(shè)為，
所述制冷劑流直行凸部是在所述笫2線的兩端間連續(xù)形成的制冷劑流 線狀凸部。
在i殳為這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，在燃料電池中，在互相接觸的隔板之間，能夠 更多地確保制冷劑流直行凸部的頭頂部彼此的接觸面積。由此，在燃料電 池內(nèi)部，能夠確保集電性、強(qiáng)度以及剛性。
另外，在本發(fā)明的燃料電池用氣體隔板中，也可以設(shè)為， 所述第1凹凸部在所述連接區(qū)域、即包括形成在所述第1線上的所述 分割區(qū)域內(nèi)直行凸部的端部與所iL^電區(qū)域的外周之間的第2隔離部的區(qū)
域，具有多個(gè)第i突起部；
所述第2凹凸部在所述連接區(qū)域的反面區(qū)域、即包括形成在所述第2 線上的所述制冷劑流直行凸部的端部與所述發(fā)電區(qū)域的反面區(qū)域的外周之 間的第3隔離部的區(qū)域，具有多個(gè)設(shè)置在不與所述多個(gè)第1突起部相干涉 的位置的第2突起部。
在設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，通過使用形成為表里相反的形狀的氣體隔板， 在燃料電池中能夠提高相對于形成在氣體隔板的一個(gè)面上的反應(yīng)氣體流路 的配流性(流量分配，flow distribution )(向流路整體分配流體時(shí)的分配 均勻性)、以及相對于形成在氣體隔板的另一個(gè)面上的制冷劑流路的配流 性。
另外，在本發(fā)明的燃料電池用氣體隔板中，也可以設(shè)為， 所述分割線狀凸部與所述第1凹凸部所具有的其他的凸部相比，所述
隔板的厚度方向的高度形成得較高。
此時(shí)，通過使用這樣的氣體隔板，在燃料電池中，能夠抑制從氣體隔
板施加到相鄰部件(具體地說是具備電解質(zhì)層以及電極的層)上的壓力在
設(shè)置有分割線狀凸部的區(qū)域變得特別高、在分割區(qū)域間產(chǎn)生氣體泄漏的情況。
本發(fā)明的第2燃料電池，其特征在于，包括
電解質(zhì)部，其包括電解質(zhì)層和形成在該電解質(zhì)的兩個(gè)面上的電極；
本發(fā)明的燃料電池用氣體隔板，其被配置成夾持所述電解質(zhì)部，在其 與所述電解質(zhì)部之間形成作為燃料氣體或氧化氣體的反應(yīng)氣體的流路。
根據(jù)如上所述那樣構(gòu)成的本發(fā)明的第2燃料電池，能夠得到由于具備 本發(fā)明的燃料電池用氣體隔板而產(chǎn)生的以上所述的效果。
本發(fā)明的第3燃料電池，其特征在于，該燃料電池通過層疊多個(gè)單格 (單體)電池而成，該單格電池包括
電解質(zhì)部，其包括電解質(zhì)層和形成在該電解質(zhì)層的兩個(gè)面上的電極；
如權(quán)利要求22所述的燃料電池用氣體隔板，其被配置成夾持所述電解 質(zhì)部，在其與所述電解質(zhì)部之間形成作為燃料氣體或氧化氣體的反應(yīng)氣體 的流路；
形成在陽極側(cè)的所述燃料電池用氣體隔板上的所述第1突起部和形成 在陰極側(cè)的所述燃料電池用氣體隔板上的所述第1突起部，被設(shè)置于在中 間夾著所述電解質(zhì)部而互相重疊(重合)的位置上；
在相鄰的單格電池中，形成在一方的單格電池所具備的陽極側(cè)的所述 燃料電池用氣體隔板上的所述第2突起部、和形成在另一方的單格電池所
電池用氣體隔板上的所述第2突起部，被設(shè)置在互相接觸的位置。
根據(jù)如上所述那樣構(gòu)成的本發(fā)明的第3燃料電池，由于第1突起部以 及第2突起部被配置在相鄰的陽極側(cè)氣體隔板和陰極側(cè)氣體隔板之間重疊 的位置，所以能夠提高燃料電池的集電性、強(qiáng)度以及剛性。另外，由于第 2突起部彼此相觸接，所以在第1以及第2突起部所設(shè)置的區(qū)域，能夠?qū)?形成在氣體隔板之間的制冷劑流路的流路剖面確保得更大，從而降低制冷 劑流路的壓力損失，
在本發(fā)明的第l或第2燃料電池中，也可以設(shè)為，
被配置在陽極側(cè)的所述燃料電池用氣體隔板，與被配置在陰極側(cè)的所 述燃料電池用氣體隔板相比，所述分割線狀凸部形成得更多。
在設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，在燃料氣體的流路中，流路剖面面積比氧化氣 體的流路小，所以在供給燃料電池的燃料氣體的流量比氧化氣體的流量少
時(shí)，在燃料電池內(nèi)能夠提高燃料氣體的流速，使電池性能提高。
另外，在本發(fā)明的第l或第2燃料電池中，也可以設(shè)為，
在被配置在陽極側(cè)的所述燃料電池用氣體隔板和被配置在陰極側(cè)的所 述燃料電池用氣體隔板中，所述分割線狀凸部被配置為大致水平的方向；
所述燃料氣體，從形成在被配置在陽極側(cè)的所述燃料電池用氣體隔板 的垂直方向上方的所述分割流路所形成的燃料氣體的流路，向形成在垂直 方向下方的所述分割流路所形成的燃料氣體的流路流動；
所述氧化氣體，從形成在被配置在所述陰極側(cè)的所述燃料電池用氣體 隔板的垂直方向下方的所述分割iti洛所形成的氧化氣體的流路，向形成在 垂直方向上方的所述分割流路所形成的氧化氣體的流路流動。
在設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，在供給燃料電池的燃料氣體的流量比氧化氣體 的流量少時(shí)，在流量更少的燃料氣體^^中，能夠利用重力進(jìn)行排水，所 以能夠使燃料電池整體的排水性提高，抑制由液體水的對流引起的電池性 能的降低。
另外，在本發(fā)明的第l或第2燃料電池中，也可以設(shè)為， 在被串聯(lián)連接為整體的所述多個(gè)分割區(qū)域，各個(gè)所述分割區(qū)域的寬度
形成為，越朝向與所述反應(yīng)氣體的流動方向下游側(cè)相當(dāng)?shù)乃龇指顓^(qū)域則越窄。
在設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，在由多個(gè)分割區(qū)域形成的反應(yīng)氣體的流路中， 能夠4吏得越是下游側(cè)，氣體的流速越快.因此，在電極活性物質(zhì)(氫氣或 氧氣)由于電池反應(yīng)而消M而流量減少的下游側(cè)，能夠確保流速而抑制 電池性能下降。另外，在氣體流的水分量增加的下游側(cè)，通過確保流速能 夠提高排水性。
或者，在本發(fā)明的第l或第2燃料電池中，也可以設(shè)為，其中，還包 括密封部，其在所述電解質(zhì)部與所述燃料電池用氣體隔板之間，至少配 置在所述發(fā)電區(qū)域的外周的一部分上，確保所述反應(yīng)氣體的流路的氣體密 封性；和
氣體泄漏抑制部，其在所述燃料電池用氣體隔板的所述一個(gè)面上，堵
住所述分割線狀凸部的所述一端與被配置在所iOL電區(qū)域的外周上的所述 密封部之間的間隙。
在設(shè)為這樣的結(jié)構(gòu)時(shí)，能夠抑制分割區(qū)域間的氣體通過上述間隙而泄 漏。由此，在由第1凹凸部形成的氣體流路中，能夠防止氣體流量的部分 減少，在氣體流路整體上確保氣體流量。
另外，本發(fā)明能夠由燃料電池用隔板的制造方法及其他的各種方式實(shí)現(xiàn)。


圖1是表示包括作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池組210的燃料電 池系統(tǒng)200的結(jié)構(gòu)的說明圖2是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例的燃料電池組210的燃料電池單體215 (unit fuel cell,單格燃料電池)的層疊狀態(tài)的說明圖3是表示沿燃料電池單體215的剖面XX的陽極氣體力ti洛圖形212P 的i兌明圖4是本發(fā)明的第1實(shí)施例的燃料電池組210的層疊方向的剖面圖； 圖5是表示本發(fā)明的第2實(shí)施例的隔板261A的陽極氣體^洛圖形 213P的"i兌明圖6是表示本發(fā)明的第3實(shí)施例的隔板262A的陽極氣體纟iii洛圖形 214P的i兌明圖7是表示本發(fā)明的第4實(shí)施例的隔板263A的陽極氣體^ti咯圖形 215P的i兌明圖8是表示本發(fā)明的第5實(shí)施例的燃料電池單體的概略結(jié)構(gòu)的分解立
體圖9是表示第5實(shí)施例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖10是表示隔板264A的結(jié)構(gòu)的俯視圖； 圖11是表示隔板264B的結(jié)構(gòu)的俯視圖； 圖12是表示樹脂框270A的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖13是表示樹脂框270B的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖14是表示分割線狀凸部342的附近的剖面的樣子的剖面示意圖15是表示連接區(qū)域382的包含突起部346以及凹部348的剖面的樣
子的剖面示意圖16示意性地表示將區(qū)域Y的附近故大的樣子的說明圖17是表示設(shè)置了不同結(jié)構(gòu)的氣體泄漏抑制部的變形例的說明圖18是表示越是位于下游側(cè)的分割區(qū)域380、將寬度形成得越窄的結(jié)
構(gòu)的說明圖19是表示分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部的變形例的說明圖。
具體實(shí)施例方式
下面，基于實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。 A.本發(fā)明的第1實(shí)施例的燃料電池組的結(jié)構(gòu)
圖1是表示包括作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料電池組210的燃料電 池系統(tǒng)200的結(jié)構(gòu)的說明圖。燃料電池系統(tǒng)200包括燃料電池組210， 向燃料電池組210供給燃料氣體(氫氣)的高壓氫氣箱230，用于調(diào)整該 供給的燃料氣體供給閥290，凈化從燃料電池組210排出的陽極排氣的凈 化器234，用于向燃料電池組210供給氧化氣體(空氣)的空氣供給泵284， 和用于冷卻燃料電池組210的熱交換機(jī)260。另外，在本說明書中，反應(yīng) 氣體指的是燃料氣體與氧化氣體中的至少 一方.
燃料電池組210包括陽極;iW212，陰極流路214，制冷劑流路222， 電力輸出端子216、 218.陽極流路212是在發(fā)電時(shí)從高壓氫氣箱230供給 的燃料氣體所流經(jīng)的流路。陰極流路214是在發(fā)電時(shí)從外部供給的空氣作 為氧化氣體所流經(jīng)的流路。制冷劑流路222是由熱交換機(jī)260空氣冷卻的 制冷劑LLC (冷卻介質(zhì)，冷卻水)所被導(dǎo)入的流路.
圖2是表示本發(fā)明的第1實(shí)施例的燃料電池組210的燃料電池單體215 的層疊狀態(tài)的說明圖。燃料電池單體215包括具有未圖示的電解質(zhì)與電 極的電解質(zhì)部250，和夾持電解質(zhì)部250的2個(gè)隔板260A、 260B。在隔板 260A的一個(gè)面上，形成有流路以向電解質(zhì)部250供給陽極氣體。在隔板 260B的一個(gè)面上，形成有流路以向電解質(zhì)部250供給氧化劑氣體(在本實(shí) 施例中是空氣)。進(jìn)而，在2個(gè)隔板260A、 260B的另一個(gè)面上，作為互 相接觸的面上，以與上述反應(yīng)氣體流路形成為表里(正反面)一個(gè)整體的 方式形成用于^f吏制冷劑LLC流過的制冷劑流路。
圖3是表示燃料電池單體215的剖面XX上的陽極氣體iiW圖形212P 的說明圖。陽極氣體流路圖形212P具有從陽極氣體入口部212in與陽極氣 體出口部212out相連的獨(dú)立蛇行形流路構(gòu)造。陽極氣體流路圖形212P在 本實(shí)施例中，通過多個(gè)直線流路形成梁212L和2個(gè)氣體;;W分割梁212B1 、 212B2，形成直線流路區(qū)域、第1連接區(qū)域和第2連接區(qū)域。在這里，在 本圖中，剖面線部分表示隔板260A與電解質(zhì)部250相接觸的部分。另夕卜， 整個(gè)涂黑的部分在本實(shí)施例中表示由樹脂框形成的密閉構(gòu)件。另外，所謂 樹脂框，是在電解質(zhì)部250與隔板260A之間，如圖3所示那樣配置在形 成了陽極氣體流路圖形212P的區(qū)域的外周部的框狀的構(gòu)件。
在直線氣體流路區(qū)域，通過直線流路形成梁212L形成多個(gè)直線狀的 流路。這多個(gè)直線氣體流路由2個(gè)氣體5^分割梁212B1、 212B2，被分割 為第1直線氣體流路組、笫2直線氣體流路組和第3直線氣體流路組。第 1直線氣體流路組與笫2直線氣體流路組通過第1連接區(qū)域串聯(lián)連接。第2 直線氣體流路組與第3直線氣體流路組通過第2連接區(qū)域串聯(lián)連接.
獨(dú)立蛇行形流路構(gòu)造如下述那樣構(gòu)成.
(1 )從第1連接區(qū)域的陽極氣體入口部212in進(jìn)入的陽極氣體^>、第 1直線氣體流路組。
(2 )力"第1直線氣體流路組的陽極氣體在第1連接區(qū)域反轉(zhuǎn)(反向) 后流入第2直線氣體流路組。
(3 )^X第2直線氣體流路組的陽極氣體在第2連接區(qū)域反轉(zhuǎn)后經(jīng)由 第3直線氣體流路組從陽極氣體出口部212out排出.
圖4是本發(fā)明的第1實(shí)施例的燃料電池組210的層疊方向的剖面圖。 該圖表示燃料電池組210的氧化劑氣體、冷卻介質(zhì)LLC的流路與陽極氣體
21
流漆t(yī)間的關(guān)系。
由本實(shí)施例的2個(gè)隔板260A、 260B形成的3個(gè)流路，即陽極氣體流 路、氧化氣體流路以及冷卻介質(zhì)流路互相具有有機(jī)的關(guān)系。2個(gè)隔板260A、 260B是通it^金屬薄板進(jìn)行沖壓加工而形成的鈑金沖壓部件，在2個(gè)隔板 260A、 260B的兩面上形成了表里一體的、即如圖4所示那樣成為彼此為 相反( reverse )形狀的凹凸的';j LS^。
圖4 ( a)表示燃料電池組210的直線氣體流路區(qū)域的剖面即剖面AA。 在剖面AA，通過多個(gè)直線流路形成梁212L (在圖3、圖4中僅示出下端 的1個(gè))和2個(gè)氣體流路分割梁212Bl、 212B2，形成包括第1直線氣體流 路組、第2直線氣體流路組和第3直線氣體流路組的多個(gè)直線氣體^;W。 另一方面，在制冷劑流路圖形222P中，與多個(gè)直線氣體流路表里一體地
形成多個(gè)直線制冷劑流路。
圖4 (b)表示燃料電池組210的第2連接區(qū)域的剖面即剖面BB。在 剖面BB，陽極氣體^W圖形212P被氣體it^分割梁212Bl分割為連接 陽極氣體入口部212in與第1直線氣體流路組的區(qū)域，和串聯(lián)連接第2直 線氣體流路組和第3直線氣體^ti洛組的區(qū)域。另一方面，制冷劑流路圖形 222P沒有被氣體;;W"分割梁212B1分割，所以多個(gè)直線制冷劑it^沒有分 割地并聯(lián)連接。
圖4 (c)表示燃料電池組210的第1連接區(qū)域的剖面即剖面CC。在 剖面CC，陽極氣體;姊圖形212P被氣體流路分割梁212B2分割為連接 陽極氣體出口部212out與第3直線氣體流路組的區(qū)域，和串聯(lián)連接第1直 線氣體流路組和第2直線氣體流路組的區(qū)域。另一方面，制冷劑流路圖形 222P沒有被氣體it^分割梁212B2分割，所以多個(gè)直線制冷劑流路沒有分 割地并聯(lián)連接。
進(jìn)而，在本實(shí)施例、后述的各實(shí)施例中，氧化劑流路圖形214P形成 為與陽極氣體流路圖形212P對稱，所以氧化劑^^圖形214P也與陽極氣 體流路圖形212P同樣地構(gòu)成。通過將陽極氣體流路圖形212P與氧化劑流 路圖形214P構(gòu)成為對稱，如圖4(a)所示，隔板260A所具備的直線流路
形成梁212L以及氣體流路分割梁212B1、 212B2、和隔板260B所具備的 對應(yīng)的直線流路形成梁以及氣體流路分割梁，相對于電解質(zhì)部250，從電 解質(zhì)部250的各個(gè)面在互相對應(yīng)的相同位置接觸。另外，通過將陽極氣體 ;J^洛圖形212P與氧化劑流路圖形214P構(gòu)成為對稱，如圖4(a)所示，在 相鄰的燃料電池單體215之間，與在隔板260A以及隔板260B中形成所述 氣體流路的圖形為相反形狀的、形成在另 一個(gè)面上的制冷劑流路的圖形， 在互相對應(yīng)的位置相觸接.
另外，由本實(shí)施例中的多個(gè)直線流路形成梁212L和2個(gè)氣體流路分 割梁212B1、 212B2形成的多個(gè)直線氣體流路，相當(dāng)于權(quán)利要求中的"多個(gè) 線狀氣體流路"的一例。另一方面，"第1連接區(qū)域以及氣體流路分割梁 212B2，，與"第2連接區(qū)域以及氣體流路分割梁212B1"的組合，相當(dāng)于權(quán)利 要求中的"氣體流路連接部"的一例。
這樣，在本發(fā)明的第1實(shí)施例中，多個(gè)直線氣體流^4皮分割為3個(gè)部 分，同時(shí)4皮分割后的3個(gè)直線氣體 力洛組串聯(lián)地連接。另一方面，對于制 冷劑流路，沒有4皮分割為多個(gè)直線制冷劑流路，而是并聯(lián)地連接。通過該 結(jié)構(gòu)，能夠在氣體流路面與制冷劑流路面形成為表里一體的隔板中，實(shí)現(xiàn) 較長地串聯(lián)連接的氣體流路和較短地并聯(lián)連接的制冷劑流路。由此，能夠 在成形性優(yōu)異的表里一體類型的隔板中，實(shí)現(xiàn)流速快的氣體;iW和壓力損 失小的制冷劑流路。
B.本發(fā)明的第2實(shí)施例的燃料電池組的結(jié)構(gòu)
圖5是表示本發(fā)明的第2實(shí)施例的隔板261A的陽極氣體iti洛圖形 213P的說明圖。陽極氣體^t^圖形213P具有向陽極氣體;iW側(cè)突出的多 個(gè)突起部261C，這一點(diǎn)與第1實(shí)施例的陽極氣體it^洛圖形212P不同。
多個(gè)突起部261C是為了抑制由第1連接區(qū)域與第2連接區(qū)域的陽極 氣體的凝集所引起的堵塞而設(shè)置的，陽極氣體的凝集是由于這些連接區(qū)域 的流速的降低、使得陽極氣體中所含的水分液化而產(chǎn)生的'即，流速的降 低是由于在從直線氣體流路組流入連接區(qū)域時(shí)、氫氣氣流的動能轉(zhuǎn)換為壓 力能而產(chǎn)生的(伯努利定理)，該能量的轉(zhuǎn)換是由于第1連接區(qū)域、第2
連接區(qū)域的流路剖面面積比直線氣體流路組大而產(chǎn)生的，所以能夠通過削
減第1連接區(qū)域、第2連接區(qū)域的流路剖面面積而抑制。多個(gè)突起部261C 就是為了削減第1連接區(qū)域、第2連接區(qū)域的流路剖面面積、維持流速而 設(shè)置的。
這樣，在第2實(shí)施例中，設(shè)置了削減第l連接區(qū)域、第2連接區(qū)域的 流路剖面面積的多個(gè)突起部261C，所以具有能夠抑制由第l連接區(qū)域、第 2連接區(qū)域中的陽極氣體的凝集所引起的堵塞的優(yōu)點(diǎn)。
進(jìn)而，在第2實(shí)施例中，多個(gè)突起部261C祐:構(gòu)成為在頂點(diǎn)與電解質(zhì) 部250相接觸，所以提高了第l連接區(qū)域、笫2連接區(qū)域中的隔板261A 的強(qiáng)度、剛性，同時(shí)也起到提高導(dǎo)電性的效果。在這里，如圖5(b)所示， 陽極側(cè)的隔板261A與陰極側(cè)的隔板261B構(gòu)成為對稱，所以形成于各個(gè)隔 板上的多個(gè)突起部261C，在頂點(diǎn)處從電解質(zhì)部250的各個(gè)面互相對應(yīng)的相 同位置處與電解質(zhì)部250相接觸。而且，如圖5(b)所示，陽極側(cè)的隔板 261A與陰極側(cè)的隔板261B構(gòu)成為對稱，所以在相鄰的燃料電池單體之間， 與隔板261A以及隔板261B的第1連接區(qū)域以及第2連接區(qū)域的具有多個(gè) 突起部261C的氣體流路圖形為相反形狀的、制冷劑流路側(cè)的多個(gè)突起部， 在互相對應(yīng)的位置相接觸。
在陽極氣體的入口部和出口部都設(shè)置了同樣的突起。這些突起是出于 下述目的而設(shè)置的在陽極氣體的入口部，實(shí)現(xiàn)流向各直線制冷劑流路的 制冷劑的更均勻的分配；在陽極氣體的出口部，實(shí)現(xiàn)陽極氣體的凝集的抑 制。
C.本發(fā)明的第3實(shí)施例的燃料電池組的結(jié)構(gòu)
圖6是表示本發(fā)明的第3實(shí)施例的隔板262A的陽極氣體^i洛圖形 214P的說明圖。陽極氣體流路圖形214P在下述兩點(diǎn)上與前面所述的各實(shí) 施例不同(1)將氣體流路分割梁262B的粗細(xì)(thickness)設(shè)定為直線 流路形成梁212L的1.5倍(圖6 U) ) ; (2)在以表里一體的方式形成 在氣體流路分割梁262B上的直線制冷劑流路的附近，具有向制冷劑流路 側(cè)突出的制冷劑抑制堰262D (圖6 (b) (c))。
之所以如圖6(a)所示那樣，將氣體ii^分割梁262B的粗細(xì)設(shè)定為 直線流路形成梁212L的1.5倍，是為了抑制例如從第1直線氣體流路組向 第2直線氣體iti^組的氣體的短路(泄漏)。該氣體的短路是經(jīng)由電解質(zhì) 部250所具有的氣體擴(kuò)散層而產(chǎn)生的，所以通過將氣體流路分割梁262B 與電解質(zhì)部250相接觸的寬度增大，能夠有效地對其進(jìn)行抑制。進(jìn)而，通 過將氣體流路分割梁262B與電解質(zhì)部250相接觸的壓力增大也能夠抑制 氣體的短路。為了將與電解質(zhì)部250相接觸的壓力增大，可以將氣體5;W 分割梁262B的層疊方向的高度增高。
制冷劑抑制堰262D是為了抑制表里一體地形成在氣體流路分割梁 262B上的直線制冷劑流路中的過冷卻而i殳置的。氣體^W分割梁262B具 有直線流路形成梁212L的1.5倍的粗細(xì)，所以表里一體地形成在氣體^W 分割梁262B上的直線制冷劑流路具有表里一體地形成在直線流路形成梁 212L上的制冷劑流路的1.5倍的寬度(圖6(b))。由此，產(chǎn)生了所述的 過冷卻。
制冷劑抑制堰262D配置在表里一體地形成在氣體流路分割梁262B上 的直線制冷劑流路的入口側(cè)的附近，所以能夠抑制流入該直線制冷劑流路 的制冷劑LLC的流量。在本實(shí)施例中，進(jìn)而如圖6 (b))所示，制冷劑 抑制堰262D具有在與直線制冷劑流路垂直的方向上具有長軸的橢圓形狀， 所以能夠有效地實(shí)現(xiàn)流量的抑制.
進(jìn)而，為了抑制表里一體地形成在氣體^J^分割梁262B上的直線制 冷劑流路中的制冷劑LLC的流量，也可以在直線制冷劑流路內(nèi)裝備流量抑 制構(gòu)件262E。或者，也可以通過在直線制冷劑流路上進(jìn)行未圖示的具有隔 熱性的涂層的涂布來抑制過冷卻。抑制流量的方法具有基本不會4吏整體的 冷卻能力降低的優(yōu)點(diǎn).
D.本發(fā)明的第4實(shí)施例的燃料電池組的結(jié)構(gòu)
圖7是表示本發(fā)明的第4實(shí)施例的隔板263A的陽極氣體;;W圖形 215P的說明圖。第4實(shí)施例的陽極氣體流路圖形215P具備整流部263R， 用于使被稱為第1連接區(qū)域和第2連接區(qū)域的連接區(qū)域的陽極氣體的氣流均勻化，這一點(diǎn)與前面所述的各實(shí)施例不同。
整流部263R能夠在連接區(qū)域使陽極氣體的氣流均勻化，所以能夠抑 制由陽極氣體的滯留或部分的壓力上升引起的凝集。進(jìn)而，連接區(qū)域的流 速的均勻化也具有能夠有助于連接區(qū)域的發(fā)電效率的提高的優(yōu)點(diǎn)。
在第1至第3實(shí)施例中，將多個(gè)直線氣體流路分割成3個(gè)直線氣體流 路組，同時(shí)將其全部連接從而形成獨(dú)立蛇行形流路構(gòu)造，但也可以構(gòu)成為， 分割成4個(gè)直線氣體流路組，同時(shí)形成2個(gè)蛇行形流路構(gòu)造系統(tǒng)。
E.第5實(shí)施例
圖8是表示本發(fā)明的第5實(shí)施例的燃料電池的結(jié)構(gòu)單位即燃料電池單 體的概略結(jié)構(gòu)的分解立體圖。另外，圖9是表示層疊多個(gè)圖8的燃料電池 單體而成的第5實(shí)施例的燃料電池的結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。本實(shí)施例的燃料 電池在例如圖1所示的燃料電池系統(tǒng)200中能夠代替燃料電池組210而使 用。本實(shí)施例的燃料電池單體包括與第1至第4實(shí)施例同樣的電解質(zhì)部 250，在其外周部從兩側(cè)夾持電解質(zhì)部250的一組樹脂框270A、 270B,和 進(jìn)而從兩側(cè)夾持由樹脂框270A、 270B支撐的電解質(zhì)部250的一組隔板 264A、 264B。在隔板264A與電解質(zhì)部250之間形成了燃料氣體流過的單 體電池內(nèi)燃料氣體流路。在圖9中，在作為單體電池內(nèi)燃料氣體的空 間內(nèi)標(biāo)以H2。另外，在隔板264B與電解質(zhì)部250之間形成了氧化氣體流 過的單體電池內(nèi)氧化氣體;W。在圖9中，在作為單體電池內(nèi)氧化氣體流 路的空間內(nèi)標(biāo)以02。進(jìn)而，在相鄰的燃料電池單體之間，在一個(gè)燃料電池 單體所具有的隔板264A與另 一個(gè)燃料電池單體所具有的隔板264B之間， 形成有制冷劑流過的單體間制冷劑流路。在圖9中，在作為單體間制冷劑 流路的空間內(nèi)標(biāo)以制冷劑。
圖10是表示隔板264A的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖10 (A)表示在與電解質(zhì) 部250之間形成單體電池內(nèi)燃料氣體流路的氣體流路面，圖10 (B)表示 在與相鄰的單體電池所具有的隔板264B之間形成單體間制冷劑流路的制 冷劑流路面。另外，在圖10中，用箭頭A表示與設(shè)置燃料電池時(shí)的水平 方向相對應(yīng)的方向，用箭頭B表示與垂直方向相對應(yīng)的方向。隔板264A
是大致四邊形的金屬制薄板構(gòu)件，通過沖壓成形而在表面上形成預(yù)定的凹 凸形狀，同時(shí)在預(yù)定的位置上設(shè)置有孔部。由于通過沖壓成形而在金屬制
薄板上形成凹凸形狀，所以形成在隔板264A的氣體流路面上的凹凸部和 形成在制冷劑流路面上的凹凸部互相之間形成相反(反面)形狀。另外， 所謂相反形狀指的是下述關(guān)系在兩個(gè)面間成立的形狀形成在一個(gè)面上的 凸部的形狀與形成在另一個(gè)面上的凹部的形狀相對應(yīng)，形成在一個(gè)面上的 凹部的形狀與形成在另一個(gè)面上的凸部的形狀相對應(yīng)。
具體地說，沿著圖10(A)所示的垂直方向的邊300,形成了孔部310、 311、 312，沿著與邊300相對的邊305，形成了孔部313、 314、 315。這些 孔部310 ~ 315如后所述，在隔板264B以及樹脂框270A、 270B也同樣地 形成。而且，在將隔板264A、 264B以及樹脂框270A、 270B層疊起來從 而組裝燃料電池時(shí)，相對應(yīng)的孔部彼此在層疊方向上重合，形成在層疊方 向上貫通燃料電池內(nèi)部的流體流路.即，孔部313形成從燃料電池外供給
管(在圖10~13中表示為H2in);孔部315形成將供各單體中的電化學(xué) 反應(yīng)之后的燃料氣體向外部導(dǎo)出的燃料氣體排出歧管(在圖10~13中表示 為H2out)。另外，孔部312形成從燃料電池外供給而被分配給單體電池 內(nèi)氧化氣體^^的氧化氣體所流過的氧化氣體供給歧管(在圖10~13中表 示為02in );孔部310形成將供各單體中的電化學(xué)反應(yīng)之后的氧化氣體向 外部導(dǎo)出的氧化氣體排出歧管(在圖10~13中表示為O2out)'另外，孔 部314形成從燃料電池外供給而被分配給單體間制冷劑流路的制冷劑所流 過的制冷劑供給歧管(在圖10 ~ 13中表示為Ref in);孑L部311形成將通 過各單體間制冷劑流路之后的制冷劑向外部導(dǎo)出的制冷劑排出歧管(在圖
10~13中表示為Ref out)。
另外，在隔板264A的氣體流路面上形成有，與電解質(zhì)部250的表面 一起形成單體電池內(nèi)燃料氣體流路的內(nèi)壁面的、即形成燃料氣體;;W的內(nèi) 壁面的一部分的第1凹凸部。下面，將形成有第l凹凸部、燃料氣體在表 面上流過的大致四邊形的區(qū)域稱作發(fā)電區(qū)域340.在圖10 (A)中，將發(fā)
電區(qū)域340用虛線包圍起來進(jìn)行表示。在本實(shí)施例中，第l凹凸部形成為 大致四邊形狀，作為凸部包括3個(gè)分割線狀凸部342，多個(gè)分割區(qū)域內(nèi)線 狀凸部344，和多個(gè)突起部346。
分割線狀凸部342是在發(fā)電區(qū)域內(nèi)向大致水平方向伸長的線狀的凸 部，其具有到達(dá)發(fā)電區(qū)域外周的邊305 (或者邊300)的附近的邊的一端， 和從與邊305 (或者邊300)相對的邊300 (或者邊305)的附近的邊隔離 的另一端。另外，分割線狀凸部342在上述一端附近具有抑制氣體^i洛內(nèi) 的氣體泄漏的結(jié)構(gòu)，對該氣體泄漏抑制部，在后面詳細(xì)進(jìn)行說明。
分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部344是與分割線狀凸部342大致平4亍、即形成在 大致水平方向上、其兩端從發(fā)電區(qū)域的外周離開的線狀凸部，多個(gè)(在本 實(shí)施例中是3個(gè))分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部344為一組配置在分割線狀凸部之 間或者分割線狀凸部與發(fā)電區(qū)域的外周之間。下面將由分割線狀凸部劃分、 分組配置有分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部344的區(qū)域稱作分割區(qū)域380。在本實(shí)施 例中，通過3個(gè)分割線狀凸部形成4個(gè)分割區(qū)域380,在圖10 (A)中， 將分割區(qū)域380用單點(diǎn)劃線包圍起來進(jìn)行表示。
另外，突起部346規(guī)則地配置在下述區(qū)域，該區(qū)域包括作為分割線狀 凸部342的所述另一端與發(fā)電區(qū)域外周之間的隔離部的第1隔離部，和作 為分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部344的端部與發(fā)電區(qū)域外周之間的隔離部的第2隔 離部，其中所述分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部344形成于在中間夾著所述分割線狀 凸部342而配置的2個(gè)分割區(qū)域上。下面將規(guī)則地配置有多個(gè)突起部346 的一片區(qū)域稱作連接區(qū)域382。在本實(shí)施例中，在3個(gè)分割線狀凸部的各 自的所述另一端附近形成了 3個(gè)連接區(qū)域382，在圖10中用雙點(diǎn)劃線包圍 起來表示該連接區(qū)域382。進(jìn)而，在發(fā)電區(qū)域340，在孔部313的附近以及 孔部315的附近，也具有包括分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部的端部與發(fā)電區(qū)域外周 之間的隔離部的區(qū)域，即規(guī)則地配置有突起部346的區(qū)域。下面將該區(qū)域 稱為流出流入?yún)^(qū)域384，在圖10 (A)中用雙點(diǎn)劃線包圍起來進(jìn)行表示. 另外，在連接區(qū)域382以及流出流入?yún)^(qū)域384,在所述規(guī)則地配置的突起 部346之間，形成有同樣規(guī)則地配置的多個(gè)凹部348。在圖10中，突起部
346通過涂黑進(jìn)行表示，凹部348通過虛線白團(tuán)表示，另外，圖10(B) 所示的形成在隔板264A的制冷劑流路面上的同樣的突起部和凹部、以及 后述的圖11所示的形成在隔板264B上的突起部和凹部，也分別通過涂黑 和虛線白圏表示。
另外，在本實(shí)施例中，將具有到達(dá)發(fā)電區(qū)域外周的邊305附近的邊的 所述一端的分割線狀凸部和具有到達(dá)邊300附近的邊的所述一端的分割線 狀凸部交替配置。這樣，將發(fā)電區(qū)域外周的所述一端所到達(dá)的邊，在相對 向的邊之間交替地變換，從而配置分割線狀凸部，由此在本實(shí)施例中，4 個(gè)分割區(qū)域經(jīng)由連接區(qū)域而被串聯(lián)連接為發(fā)電區(qū)域整體。
在隔板264A的制冷劑流路面上，在發(fā)電區(qū)域340的反面區(qū)域(下面 將反面區(qū)域也一起稱作發(fā)電區(qū)域340)，形成有與相對向的隔板264B的表 面一起形成制冷劑流路的內(nèi)壁面、即形成冷劑纟M"的內(nèi)壁面的一部分的第 2凹凸部。第2凹凸部作為凸部包括多個(gè)制冷劑流線狀凸部354，和多個(gè) 突起部358 (參照圖10 (B)).
制冷劑流線狀凸部354是大致水平方向、即被設(shè)置成與氣體流路面?zhèn)?的分割線狀凸部大致平行的線狀凸部，其兩端與發(fā)電區(qū)域340的外周隔離。 該制冷劑流線狀凸部354形成為與形成于氣體流路面的分割區(qū)域內(nèi)線狀凸 部344之間、或者分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部344與分割線狀凸部342之間的凹 部相反的形狀。突起部358在氣體^U洛面的連接區(qū)域382以及流出流入?yún)^(qū) 域384的反面，形成為與形成于氣體^J洛面上的已經(jīng)敘述過的凹部348相 反的形狀。另外，在制冷劑流路面上，以與形成于氣體流路面上的突起部 346相反的形狀形成有凹部356。
圖11是表示隔板264B的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖11 (A)表示在與電解質(zhì) 部250之間形成單體電池內(nèi)氧化氣體$姊的氣體流路面，圖11 (B)表示 在與相鄰的單體電池所具有的隔板264A之間形成單體間制冷劑流路的制 冷劑流路面。隔板264B是具有與隔板264A大致相同的外周形狀的金屬制 薄板構(gòu)件，與隔板264A同樣，通過沖壓成形而在表面上形成預(yù)定的凹凸 形狀，同時(shí)在預(yù)定的位置上設(shè)置有孔部。
在隔板264B的氣體;j^洛面上形成有，與電解質(zhì)部250的表面一起形 成單體電池內(nèi)氧化氣體流路的內(nèi)壁面的第1凹凸部。下面，將形成有第1 凹凸部、燃料氣體在表面上流過的大致四邊形的區(qū)域稱作發(fā)電區(qū)域340， 在圖11 (A)中，用虛線包圍起來進(jìn)行表示。第1凹凸部作為凸部包括1 個(gè)分割線狀凸部362，多個(gè)分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部364，和多個(gè)突起部366。
分割線狀凸部362與分割線狀凸部342同樣，是在發(fā)電區(qū)域內(nèi)向大致 水平方向伸長的線狀的凸部，其具有到ii;t電區(qū)域的外周上的第l部位的 一端、和從與第l部位相對向的發(fā)電區(qū)域的外周上的第2部位隔離的另一 端。分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部374是與分割線狀凸部362大致平行、即形成在 大致水平方向上、其兩端從發(fā)電區(qū)域的外周隔離的線狀凸部。這些分割區(qū) 域內(nèi)線狀凸部374多個(gè)(在本實(shí)施例中是8個(gè)) 一起配置在分割線狀凸部 362與發(fā)電區(qū)域的外周之間，形成分割區(qū)域380。在本實(shí)施例中，通過1 個(gè)分割線狀凸部362形成2個(gè)分割區(qū)域380。另外，突起部366規(guī)則地配 置在連接區(qū)域382，即包括分割線狀凸部的所述另一端與發(fā)電區(qū)域外周之 間的第1隔離部、和分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部與發(fā)電區(qū)域外周之間的第2隔離 部的區(qū)域上。在本實(shí)施例中，在l個(gè)分割線狀凸部的所述另一端附近形成 了1個(gè)連接區(qū)域382。進(jìn)而，在發(fā)電區(qū)域340，與隔板264A同樣，在孑L部 310的附近以及孔部312的附近即流出流入?yún)^(qū)域384，也規(guī)則地配置有突起 部366以及凹部368。在隔板264B,如上所述，通過形成一個(gè)分割線狀凸 部362，經(jīng)由連接區(qū)域382將2個(gè)分割區(qū)域380串聯(lián)連接。
在隔板264B的制冷劑流路面上，在發(fā)電區(qū)域340上，形成有與相對 向的隔板264A的表面一起形成制冷劑流路的內(nèi)壁面的第2凹凸部。第2 凹凸部作為凸部包括多個(gè)制冷劑流線狀凸部374，和多個(gè)突起部378。
制冷劑流線狀凸部374與制冷劑流線狀凸部354同樣，是大致水平方 向、即被設(shè)置成與氣體流路面?zhèn)鹊姆指罹€狀凸部大致平行，并且其兩端從 (與)發(fā)電區(qū)域340的外周隔離的線狀凸部。該制冷劑流線狀凸部374形 成為，與形成于氣體ii^洛面的分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部364之間、或者分割區(qū) 域內(nèi)線狀凸部364與分割線狀凸部362之間的凹部相反的形狀.突起部378
形成為與形成于氣體流路面上的已經(jīng)敘述過的凹部388相反(顛倒)的形 狀。另外，在制冷劑流路面上，以與形成于氣體流路面上的突起部366相 反的形狀形成有凹部376。
圖12是表示樹脂框270A的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。在圖12中，表示了 樹脂框270A的與隔板264A相接觸一側(cè)的面。樹脂框270A在中央部形成 有孔部330。孔部330形成為大致四邊形形狀，且比電解質(zhì)部250稍小。 另外，在樹脂框270A形成有使孔部313與孔部330連通的凹部320，和 j吏孔部315與孔部330連通的凹部322。凹部320在與隔板264A之間，形 成連接由孔部313構(gòu)成的燃料氣體供給歧管和單體電池內(nèi)燃料氣體^洛的 流路。另外，凹部322在與隔板264A之間，形成連接由孔部315構(gòu)成的 燃料氣體排出歧管和單體電池內(nèi)燃料氣體流路的iti^。
圖13是表示樹脂框270B的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖.在圖13中，表示了 樹脂框270B的與隔板264B相接觸一側(cè)的面。樹脂框270B在中央部形成 有孔部334。孔部334以與樹脂框270A的孔部330同樣的形狀，形成在與 孔部330相對應(yīng)的位置上。另外，在樹脂框270B形成有使孔部310與 孔部334連通的凹部324，和使孔部312與孔部334連通的凹部326。凹部 324在與隔板264B之間，形成連接由孔部310構(gòu)成的氧化氣體排出歧管和 單體電池內(nèi)氧化氣體^i吝的流路。另外，凹部326在與隔板264B之間， 形成連接由孑L部312構(gòu)成的氧化氣體供給歧管和單體電池內(nèi)氧化氣體^W 的流路。
這些樹脂框270A以及樹脂框270B由絕緣性的樹脂形成，并由樹脂框 270A、 270B夾持電解質(zhì)部250，由此在電解質(zhì)部250的兩面間確保絕緣性。 另外，樹脂框配置在具有預(yù)定的高度的凹凸的隔板與電解質(zhì)部250之間， 起到作為分隔物(隔墊)的作用，用于在隔板與電解質(zhì)部250之間確保與 所述凹凸相對應(yīng)的距離，
在組裝燃料電池時(shí)，在隔板264A與樹脂框270A之間夾著由粘接劑等 構(gòu)成的密封材料(未圖示)，并將它們重合。另外，同樣地在隔板264B 與樹脂框270B之間夾著由粘接劑等構(gòu)成的密封材料(未圖示)，并將它
們重合。然后，由樹脂框270A、 270B夾持電解質(zhì)部250，經(jīng)過由粘接劑 等構(gòu)成的密封材料將它們粘合在一起，由此完成燃料電池單體。在將電解 質(zhì)部250與樹脂框270A、 270B粘合在一起時(shí)，以電解質(zhì)部250覆蓋樹脂 框270A的孔部330以及樹脂框270B的孔部334的方式，配置各構(gòu)件。通 過將這樣形成的燃料電池單體層疊預(yù)定層，同時(shí)在其間配置由粘接劑等構(gòu) 成的密封材料390 (參照圖9)，能夠制作燃料電池組。通過如上所述那樣 在各構(gòu)件間設(shè)置密封材料，確保了單體電池內(nèi)氣體流路以及歧管的密封性。 另外，配置在所述的各構(gòu)件間的密封材料的至少一部分也可以由粘接劑以 外的材料形成，例如能夠?qū)⒚芊獠牧?90設(shè)為成形為包圍歧管用的孔部以 H電區(qū)域的形狀的樹脂制的密封墊.
在燃料電池中，在對孔部313構(gòu)成的燃料氣體供給歧管供給燃料氣體 時(shí)，燃料氣體被分配給形成在各單體電池內(nèi)的單體電池內(nèi)燃料氣體流路。 單體電池內(nèi)燃料氣體流路的氣體流如圖10 (A)的箭頭所示，在分割區(qū)域 380向水平方向流動，同時(shí)整體沿垂直方向下方流動。即，以通過分隔線 狀凸部342與電解質(zhì)部250相接觸、從而抑制燃料氣體在隔板面上向與分 隔線狀凸部342的長度方向交叉的方向(在本實(shí)施例中相當(dāng)于垂直方向) 移動的方式，將發(fā)電區(qū)域內(nèi)分割，由此在發(fā)電區(qū)域上形成蛇行形流路。另 外，通過分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部344與電解質(zhì)部250相接觸從而抑制燃料氣 體向分割區(qū)域內(nèi)的垂直方向移動，由此在分割區(qū)域內(nèi)氣體被導(dǎo)向水平方向。 一邊在單體電池內(nèi)燃料氣體^Li洛內(nèi)流動一邊供電化學(xué)反應(yīng)的燃料氣體，向
孔部315構(gòu)成的燃料氣體排出歧管排出。
另外，在向孔部312構(gòu)成的氧化氣體供給歧管供給氧化氣體時(shí)，氧化 氣體被分配給形成在各單體電池內(nèi)的單體電池內(nèi)氧化氣體流路。單體電池 內(nèi)氧化氣體流路的氣體流如圖11 (A)的箭頭所示，在分割區(qū)域380向水 平方向流動，同時(shí)整體沿垂直方向上方流動。在這里也一樣，以通過分隔 線狀凸部362與電解質(zhì)部250相接觸、從而抑制氧化氣體在隔板面上向與 分隔線狀凸部362的長度方向正交的方向(在本實(shí)施例中相當(dāng)于垂直方向) 移動的方式，將發(fā)電區(qū)域內(nèi)分割，由此在發(fā)電區(qū)域上形成蛇行形流路。另
外，通過分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部364與電解質(zhì)部250相接觸從而抑制氧化氣 體向分割區(qū)域內(nèi)的垂直方向移動，由此在分割區(qū)域內(nèi)氣體被導(dǎo)向水平方向。 一邊在單體電池內(nèi)氧化氣體流路內(nèi)流動一邊供電化學(xué)反應(yīng)的氧化氣體，向 孔部310構(gòu)成的氧化氣體排出歧管排出。
另外，在向孔部314構(gòu)成的制冷劑供給歧管供給制冷劑時(shí)，制冷劑被 分配給形成在隔板264A與隔板264B之間的單體間制冷劑流路。單體間制 冷劑流路中的制冷劑的流動如圖10 (B)以及圖11 (B)中箭頭所示，整 體向水平方向流動。在這里，由于制冷劑流線狀凸部354、 374互相接觸， 所以抑制了制冷劑向與制冷劑流線狀凸部354、 374的長度方向正交的方向 (在本實(shí)施例中相當(dāng)于垂直方向)移動，由此制冷劑,皮導(dǎo)向水平方向。流 過單體間制冷劑流路的制冷劑向孔部311構(gòu)成的制冷劑排出歧管排出。
下面，進(jìn)一步對形成在隔板上的各凸部的形狀以及形成在各隔板上的 凸部在燃料電池內(nèi)的位置關(guān)系進(jìn)行說明。形成在隔板264A上的分割區(qū)域 內(nèi)線狀凸部344以及形成在隔板264B上的分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部364，分別 具有大致平坦的頭頂部，其中所述頭頂部具有一定的相等的寬度.另外， 相鄰的分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部的頭頂部間的距離(下面也稱作凸部的間距) 也為一定的相等的值.在圖9中，將分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部344以及分割區(qū) 域內(nèi)線狀凸部364的頭頂部的寬度表示為Wl，將分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部3" 以及分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部364的間距表示為W2。
進(jìn)而，在隔板264A、 264B中，分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部中配置在最接近 隔板水平方向的一邊的位置上的分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部、與所述一邊的距離 也是互相相等的值。在這里，在隔板264A上，形成了 3個(gè)分割線狀凸部 342,在隔板264B上，形成了 1個(gè)分割線狀凸部362。但是，在隔板的氣 體流路面整體上，沒有設(shè)置分割線狀凸部，而是與以所述一定的寬度以及 間距在發(fā)電區(qū)域340整體上形成分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部的情況相同，整體帶 有一定的規(guī)則性地，形成各分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部.因此，燃料電池整體如 圖9所示，隔板264A具有的分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部344的頭頂部與隔板264B 具有的分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部364的頭頂部，在中間夾著電解質(zhì)部250地配
置在互相重合的位置。另外，圖9所示的剖面是與各線狀凸部垂直的方向 上的剖面，圖9所示的剖面圖的位置在圖10 (A)中表示為9-9剖面。在 圖9中特別表示了包括樹脂隔板的燃料電池的外周部附近的剖面的樣子。
此時(shí)，在隔板264A中形成為與分割區(qū)域380相反的形狀的制冷劑流 線狀凸部354、和在隔板264B中形成為與分割區(qū)域380相反的形狀的制冷 劑流線狀凸部374，也與分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部344或分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部 364同樣，以一定的間距而形成，同時(shí)具有大致平坦的頭頂部，其中所述 頭頂部具有一定的相等的寬度。在圖9中，將制冷劑流線狀凸部354以及 制冷劑流線狀凸部374的頭頂部的寬度表示為W3，將制冷劑流線狀凸部 354以及制冷劑流線狀凸部374的間距表示為W4。在隔板264A、 264B中， 制冷劑流線狀凸部中配置成最接近隔板水平方向的一邊的制冷劑流線狀凸 部、與所述一邊的距離也是互相相等的值。因此，燃料電池整體如圖9所 示，隔板264A具有的制冷劑流線狀凸部354的頭頂部與隔板264B具有的 制冷劑流線狀凸部374的頭頂部配置在互相重合的位置。
另外，在本實(shí)施例中，形成在隔板264A的氣體;J^洛面上的3個(gè)分割 線狀凸部342、和形成在隔板264B的氣體纟ifU洛面上的1個(gè)分割線狀凸部 362都具有大致平坦的頭頂部，其中所述頭頂部具有一定的相等的寬度， 該頭頂部的寬度形成得比分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部344、 364的頭頂部的寬度 大。圖14是表示與圖9同樣的9-9剖面、即隔板264A所具備的3個(gè)分割 線狀凸部342中的一個(gè)分割線狀凸部342以及其附近的剖面的樣子的剖面 示意圖。在圖14中，將分割線狀凸部342的頭頂部的寬度表示為W5。對 于該W5，下面的(1)式的關(guān)系成立。
W5=Wlx2+W2 ...... (1)
因此，在各個(gè)單體中，所述分割線狀凸部342的頭頂部、與隔板264B 所具有的連續(xù)地形成的2個(gè)分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部364的頭頂部，中間夾著 電解質(zhì)部250地配置在互相重合的位置。另外，3個(gè)分割線狀凸部3"內(nèi) 被配置在中央的分割線狀凸部342、與形成在隔板264B上的分割線狀凸部 362，夾著電解質(zhì)部250地配置在互相重合的位置。
圖15是表示燃料電池的剖面、即隔板264A的連接區(qū)域382的包含突 起部346以及凹部348的剖面的樣子的剖面示意圖。圖15所示的剖面的位 置在圖10(A)中表示為15-15剖面。另外，不但連接區(qū)域382,流出流入 區(qū)域384、隔板264B的連接區(qū)域382以及流出流入?yún)^(qū)域384也具有同樣的 凹凸形狀。
如圖IO所示，在連接區(qū)域以及流出i"區(qū)域，以縱橫預(yù)定的間隔，規(guī) 則地配置有大致相同形狀且剖面圓形的突起部346和凹部348或者突起部 366和凹部368。更具體地說，縱橫互相不同但等距離地交替地形成突起部 和凹部。在這里，形成在各隔板上的這些突起部以及凹部，在使用隔板264A 和隔板264B組裝燃料電池時(shí)，各隔板的相對向的面彼此形成為，整體的 配置圖形一致。即，如圖15所示，形成在隔板264A的氣體流路面上的突 起部346的頭頂部、與形成在隔板264B的氣體流路面上的突起部378的 頭頂部，夾著電解質(zhì)部250地配置在互相重合的位置。形成在隔板264A 的制冷劑流路面上的突起部358的頭頂部、與形成在隔板264B的制冷劑 流路面上的突起部378的頭頂部，在相鄰的單體電池之間互相接觸。在這 里，在各隔板的連接區(qū)域以及流出^^區(qū)域，作為所述突起部突出的面或 者凹部凹陷的面，存在著基準(zhǔn)面。在將包括隔板、電解質(zhì)部的構(gòu)件層疊來 制作燃料電池組時(shí)，該基準(zhǔn)面相對于與在制冷劑流路側(cè)相鄰的其他的隔板 相接觸的接觸面，以預(yù)定的距離隔離，同時(shí)相對于與在氣體流路側(cè)相鄰的 電解質(zhì)部250相接觸的接觸面，也以預(yù)定的距離隔離.在圖15中，用虛線 表示基準(zhǔn)面的位置，同時(shí)用單點(diǎn)劃線表示制冷劑流路側(cè)的隔板間的接觸面。
接下來，對設(shè)置在本實(shí)施例的燃料電池上的氣體泄漏抑制部、即在各
構(gòu)進(jìn)行說明。具體地說，本實(shí)施例的燃料電池所具備的氣體泄漏抑制部， 抑制在分割線狀凸部的一端的附近、夾著與樹脂板之間的間隙而相鄰的分 割區(qū)域間的氣體泄漏。
圖16是示意性地表示將在圖10 (A)中用虛線包圍起來的區(qū)域Y的 附近放大的樣子的說明圖.另外，圖16表示在將樹脂框270A粘合在隔板
264A上后、設(shè)置氣體泄漏抑制部341的狀態(tài)。
如圖16所示，在形成在隔板264A上的分割線狀凸部342的到H電 區(qū)域340的外周的一端、與樹脂框270A的孔部330的內(nèi)周之間，形成有 間隙。這是由于在組裝燃料電池時(shí)，為了防止樹脂框270A設(shè)置到分割線 狀凸部342的一端上，而通過考慮到制造誤差將分割線狀凸部342形成得 稍短而產(chǎn)生的。在本實(shí)施例中，在該分割線狀凸部342的一端，沿著孔部 330的內(nèi)周延伸的伸長部343形成為長執(zhí)狀。在組裝燃料電池時(shí)，進(jìn)而設(shè) 置填充分割線狀凸部342的一端與樹脂框270A之間的間隙的氣體泄漏抑 制部341 。在本實(shí)施例中，在所述伸長部343與樹脂框270A之間的間隙中， 填充、涂布液狀的粘接劑，由此形成氣體泄漏抑制部341。另外，隔板264A 所具備的其他的分割線狀凸部342、隔板264B所具備的分割線狀凸部362 的到ii^C電區(qū)域外周的一端，也形成為同樣的形狀，同時(shí)在各自的附近也 形成同樣的氣體泄漏抑制部。
根據(jù)如上所述那樣構(gòu)成的本實(shí)施例的燃料電池的隔板，在一個(gè)面上， 以經(jīng)由連接區(qū)域?qū)⒍鄠€(gè)分割區(qū)域串聯(lián)連接的方式配置有分割線狀凸部，其 中所述多個(gè)分割區(qū)^通過分割線狀凸部而在發(fā)電區(qū)域內(nèi)被隔開的；同時(shí)， 在分割區(qū)域，形成有與分割線狀凸部平行地形成、其兩端部從發(fā)電區(qū)域外 周隔離的分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部。另外，在隔板的另一個(gè)面上，以與具備分 割線狀凸部和分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部的第1凹凸部相反的形狀，形成與分割 線狀凸部平行、其兩端部從良電區(qū)域外周隔離的制冷劑流線狀凸部。因此，
一個(gè)面上，能夠形成反應(yīng)氣體直行的多個(gè)直行部，和具有^^應(yīng)氣體的方 向反轉(zhuǎn)的折回部、整體呈蛇行形狀并且串聯(lián)連接多個(gè)直行部的流路(蛇行 形流路)；在另一個(gè)面上，能夠與所述直行部平行地形成制冷劑流過的流 路。由此，能夠在隔板的正反面兼?zhèn)淞魉佥^快的反應(yīng)氣體的流路和壓力損 失較小的制冷劑流路.
另外，當(dāng)發(fā)電區(qū)域內(nèi)設(shè)置的分割線狀凸部為1個(gè)時(shí)，如圖11 (A)所 示的隔板264B那樣，由于設(shè)置1個(gè)分割線狀凸部，其結(jié)果，變?yōu)榻?jīng)由包
含在分割線狀凸部的另一端與發(fā)電區(qū)域的外周之間的第1隔離部的1個(gè)連
接區(qū)域，將由1個(gè)分割線狀凸部在分割區(qū)域內(nèi)隔開的2個(gè)分割區(qū)域串聯(lián)連 接。與此相對，在設(shè)置多個(gè)分割線狀凸部時(shí)，為了將由分割線狀凸部在發(fā) 電區(qū)域內(nèi)隔開的多個(gè)分割區(qū)域，經(jīng)由連接區(qū)域串聯(lián)連接成發(fā)電區(qū)域整體， 只要將以水平方向?yàn)殚L度方向的互相平行的多個(gè)分割線狀凸部，交替地變 換到達(dá)發(fā)電區(qū)域的外周的端部一側(cè)，在垂直方向上順次并列地配置即可。
另外，根據(jù)本實(shí)施例的燃料電池，分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部被規(guī)則地配置 在各個(gè)分割區(qū)域內(nèi)，并且作為第1凹凸部整體故配置在與沒有設(shè)置分割線 狀凸部而規(guī)則地連續(xù)配置分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部時(shí)相同的位置。因此，通過 與上述分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部的位置相對應(yīng)地配置氣體隔板，即使在分割線 狀凸部的配置(分割線狀凸部的數(shù)目以t或者位置)在陽極側(cè)的隔板和陰 極側(cè)的隔板處不同時(shí)，也能夠使分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部彼此夾著電解質(zhì)部地 互相重合。另外，能夠?qū)⒁耘c第1凸部表里相反的形狀形成在制冷劑流路 面上的制冷劑流線狀凸部彼此配置在相鄰的單體間互相重合的位置，并使 其接觸。這樣，通過使分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部彼此以及制冷劑流線狀凸部彼 此互相重合，能夠抑制燃料電池內(nèi)部的接觸電阻(contact resistance)(使
集電性提高)，并確保相對于施加在燃料電池的層疊方向上的力的強(qiáng)度從 而在燃料電池整體上確保剛性。另外，通過使制冷劑流線狀凸部彼此互相 重合地接觸，能夠確保由相鄰的隔板間所形成的單體間制冷劑流路的流路 剖面面積更大。由此，能夠抑制單體間制冷劑流路的壓力損失，降^l氐用于 向單體間制冷劑流路iHX制冷劑的泵等輔機(jī)的消耗能量。
在這里，分割線狀凸部，與形成在相對向的隔板的氣體流路面上的對 應(yīng)的位置上的2個(gè)分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部夾著電解質(zhì)部地互相重合。因此， 即使分割線狀凸部所配置的位置在陽極側(cè)與陰極側(cè)不同，分割線狀凸部也 能與夾著電解質(zhì)部地相對向的分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部互相支撐，在燃料電池 中，能夠確保集電性、強(qiáng)度以及剛性.另外，在本實(shí)施例中，如上所述， 將分割線狀凸部的寬度形成得比分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部的寬度大，所以能夠 抑制由分割線狀凸部隔開的分割區(qū)域間的氣體泄漏.由此，不會產(chǎn)生由氣
體泄漏引起的在單體電池氣體流路的一部分中氣體流量減少的情況，能夠 在發(fā)電區(qū)域整體上確保單體電池內(nèi)氣體流路的氣體流量，能夠防止發(fā)電性 能的下降。
另外，形成得寬度更寬的分割線狀凸部的寬度，并不局限于與相對向
的2根分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部相對應(yīng)的寬度，只要是覆蓋1個(gè)以上的分割區(qū) 域內(nèi)線狀凸部的寬度，就能夠得到由相對向的線狀凸部彼此互相支撐產(chǎn)生 的同樣的效果。例如，在頭頂部的寬度W5為正好覆蓋相對的n個(gè)分割區(qū) 域內(nèi)線狀凸部的頭頂部的寬度時(shí)，對于W5，下面的(2)式成立。
W5=Wlxn+W2x (n-l) ……(2)
這里，Wl:分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部的頭頂部的寬度； W2:分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部的間距。
另外，此時(shí)，也可以代替形成為正好覆蓋相對向的預(yù)定個(gè)分割區(qū)域內(nèi) 線狀凸部的寬度，而將分割線狀凸部的寬度形成為更寬的寬度。分割線狀 凸部的寬度越寬，越能夠提高抑制分割區(qū)域間的氣體泄漏的效果。
另外，為了抑制分割區(qū)域間的氣體泄漏，也可以將分割線狀凸部的層 疊方向的高度(隔板的厚度方向的高度)形成得，比第1凹凸部所具備的 與電解質(zhì)部250相觸接的其他的凸部(在本實(shí)施例中是分割區(qū)域內(nèi)線狀凸 部以及突起部)更高。由此，能夠提高在分割線狀凸部與電解質(zhì)部2S0相 接觸時(shí)的壓力，能夠提高氣體泄漏抑制效果。
在本實(shí)施例中分割線狀凸部、分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部以及制冷劑流線狀 凸部都i殳為具備具有一定的寬度的平坦的頭頂部，所以在該頭頂部，能夠 確保與相鄰構(gòu)件的接觸面積。但是，這些線狀凸部的頭頂部不必一定設(shè)置 成平坦。通過規(guī)則地配置各線狀凸部，從而將各隔板配置成，分割線狀凸 部以及分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部夾著電解質(zhì)部地互相重合，制冷劑流線狀凸部 在單體電池間直癡接觸，能夠得到確保集電性、強(qiáng)度以及剛性的某種程度 的效果。
進(jìn)而，在本實(shí)施例的燃料電池中，形成在陽極側(cè)隔板與陰極側(cè)隔板的 氣體流路面的連接區(qū)域以及流出流入?yún)^(qū)域的突起部夾著電解質(zhì)部互相重
合。另外，形成在陽極側(cè)隔板與陰極側(cè)隔板的制冷劑流路面的所述連接區(qū) 域以及流出流入?yún)^(qū)域的里面(后面)區(qū)域上的突起部在單體電池間直M 觸。由此，也能提高燃料電池的集電性、強(qiáng)度以及剛性。另外，如上所述， 通過在連接區(qū)域與流出流入?yún)^(qū)域以及其里面區(qū)域上設(shè)置突起部，能夠在流 入在分割區(qū)域上形成的氣體流路、由制冷劑流線狀凸部形成的制冷劑流路 之前，對在這些區(qū)域中流動的反應(yīng)氣體、制冷劑流進(jìn)行攪拌。因此，能夠 提高相對于單體電池內(nèi)的流路整體的配流性(向流路整體分配流體時(shí)的分 配均勻性)、以及相對于單體間制冷劑流路整體的制冷劑的配流性，提高 電池性能。進(jìn)而，由于突起部彼此在制冷劑流路面上接觸，所以能夠確保 單體間制冷劑流路的流路剖面面積更大，從而抑制單體間制冷劑流路的壓
力損失，降低用于向單體間制冷劑流路送入制冷劑的泵等輔機(jī)的消耗能量。
在本實(shí)施例中，在陽極側(cè)的隔板264A中，通過3個(gè)分割線狀凸部將 發(fā)電區(qū)域分割成4份，在陰極側(cè)的隔板264B中，通過1個(gè)分割線狀凸部 將發(fā)電區(qū)域分割成2份。這樣的分割線狀凸部的數(shù)目(發(fā)電區(qū)域的分割數(shù)) 能夠設(shè)定為任意的值。
在這里，如本實(shí)施例所示，當(dāng)沿著與分割線狀凸部垂直的邊(在本實(shí) 施例中是垂直方向的邊300、 305)設(shè)置用于形成給排反應(yīng)氣體的歧管的孔 部時(shí)，能夠使燃料電池在上述垂直的邊的方向上小型化。在這樣的情況下， 在設(shè)置在陽極側(cè)和陰極側(cè)的隔板上的第1凹凸部中，優(yōu)選分割線狀凸部的 數(shù)目都為奇數(shù)或偶數(shù)。由此，在燃料氣體的流路和氧化氣體的流路中，氣 體供給歧管孔和氣體排出歧管孔形成在同 一邊的附近還是相對的邊的附近 的情況是一致的，所以能夠不會將氣體歧管配置得不合理。
另外，在本實(shí)施例的燃料電池中，陽極側(cè)的隔板264A與陰極側(cè)的隔 板264B相比，具有更多的分割線狀凸部，分割區(qū)域形成得較多。在這里， 在使用純度較高的氫氣作為燃料氣體，使用空氣作為氧化氣體時(shí)，應(yīng)該供 給燃料電池的氣體流量中燃料氣,少.另外，由于氫氣比氧氣分子量小， 所以一般氧化氣體的流量多。因此，通過如本實(shí)施例那樣增加陽極側(cè)的分 割區(qū)域的數(shù)目從而使流路剖面面積更小，能夠使單體電池內(nèi)燃料氣體^t^
的燃料氣體的流速更快。通過這樣使燃料氣體的流速更快，能夠提高氣體 利用率而提高燃料電池的性能，并且能夠提高單體電池內(nèi)燃料氣體流路的 排水性。
在本實(shí)施例中，在隔板面上，燃料氣體從垂直方向的上方向下方流動， 氧化氣體從垂直方向的下方向上方流動，雙方的氣體成為相對向氣流。特 別是在固體高分子型燃料電池的情況下，通過這樣地使氣流成為相對向氣
某種程度的水平。即，在單體電池內(nèi)氣體流路中， 一般越到下游側(cè)氣體中 的水分量越多，特別是伴隨著發(fā)電而產(chǎn)生水的陰極側(cè)，下游側(cè)氣體中的水 分變得很多。在這里，在固體高分子型燃料電池中，對應(yīng)于固體高分子電
解質(zhì)膜的兩側(cè)的水蒸氣壓差，水通過膜而移動。因此，通過i殳為相對向流 動，水蒸氣壓差較大的氧化氣體流路下游與燃料氣體;MJi游夾著電解質(zhì) 膜相鄰，能夠從氧化氣體流的下游向燃料氣體流的上游供給水分。在這樣 的情況下，通過使氣體纟^il更快的氧化氣體流從垂直方向的下方向上方流
動，使氣體流速更慢的燃料氣體從垂直方向的上游向下游流動，即使在氣 體流速較慢的燃料氣體流路側(cè)，也能夠利用重力而提高排水性。
在本實(shí)施例中，將形成為與第2凹凸部表里相反的形狀的笫1凹凸部 設(shè)為具有分割線狀凸部和分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部，但是也可以將第1凹凸部 設(shè)為不具有分割線狀凸部，而將分割線狀凸部設(shè)為與具備笫1以及第2凹 凸部的導(dǎo)電性^部分開的部件。即，也可以制作形成有分割區(qū)域內(nèi)線狀 凸部以及制冷劑流線狀凸部的^L，在該基板上的一定的分割區(qū)域內(nèi)線狀 凸部之間，固定分別地形成的分割線狀凸部。此時(shí)也一樣，能得到隔板的 里面與表面兼?zhèn)涞耐瑯拥男Ч?，其中所述隔板是將具有折回部從而整體上 蛇行的蛇行形流路與直線狀流路形成為表里相反的形狀的表里隔板。另外， 此時(shí)，分開地形成的分割線狀凸部優(yōu)選由導(dǎo)電性材料形成。由此，能夠降 低燃料電池的內(nèi)部電阻，提高電池性能.
另外，在本實(shí)施例的燃料電池中，在分割線狀凸部的到達(dá)發(fā)電區(qū)域的 一端，設(shè)有填充該一端與樹脂框內(nèi)周(發(fā)電區(qū)域)之間的間隙的氣體泄漏
抑制部341，所以能夠抑制分割區(qū)域間的氣體經(jīng)上述間隙泄露。由此，能 夠防止氣體流量的部分減少，在單體電池氣體流路整體上確保氣體流量。 特別是在本實(shí)施例中，在分割線狀凸部的一端，設(shè)有沿著發(fā)電區(qū)域的外周 延伸的伸長部343而形成為長靴狀，上述間隙處的壓力損失提高，所以能 夠補(bǔ)充由作為氣體泄漏抑制部的粘接劑產(chǎn)生的氣體泄漏抑制效果，進(jìn)一步 提高抑制經(jīng)由上述間隙的氣體泄漏的效果。
另外，在氣體流路面的連接區(qū)域，規(guī)則地設(shè)置有突起部以及設(shè)為與制 冷劑流路側(cè)的突起部表里相反的形狀的凹部，但在上述伸長部343的附近、 應(yīng)該填充粘接劑的區(qū)域，如果不設(shè)置這些突起部以及凹部，則能夠更容易 地進(jìn)行粘接劑的填充。另外，由于伸長部343的構(gòu)造為被設(shè)置在連接區(qū)域 的周邊部的很小的部分上，所以即使設(shè)置在連接區(qū)域內(nèi)伸長的伸長部343， 與反應(yīng)氣體流過而發(fā)電相關(guān)的面積也基本上不會實(shí)質(zhì)性地減少。
在本實(shí)施例中，通過粘接劑形成了氣體泄漏抑制部，但也能通過粘接 劑以外的材料形成。圖17是表示設(shè)置了不同結(jié)構(gòu)的氣體泄漏抑制部的變形 例的說明圖。在該變形例中，與樹脂框分別地準(zhǔn)備由例如橡膠、樹脂等彈 性體形成、形成為與樹脂框大致相同的厚度的預(yù)定形狀的氣體泄漏抑制部 341A。而且，在樹脂框上，在安裝時(shí)成為分割線狀凸部的一端的附近的部 分上，設(shè)有用于嵌入上述氣體泄漏抑制部341A的切口部341B。圖17 (B) 表示形成了切口部341B的樹脂框270A，圖17(A)表示將在切口部3"B 上嵌入了氣體泄漏抑制部341A的樹脂框270A重合在隔板264A的氣體流 路面上的樣子。另外，氣體泄漏抑制部341A可以由導(dǎo)電性材料形成，也 可以由絕緣性材料形成。另外，氣體泄漏抑制部341A，可以在將樹脂框粘 接在隔板上之后，組裝分開地準(zhǔn)備的氣體泄漏抑制部，也可以在隔板與樹 脂框的粘接之前，預(yù)先在樹脂框上4^氣體泄漏抑制部.
這樣，在將用于嵌入氣體泄漏抑制部的切口部設(shè)置在樹脂框上時(shí)，設(shè) 置該切口部的部位為本來涂布用于確保氣體密封性并將樹脂框粘接在隔板 上的粘接劑的位置。因此，在燃料電池的組裝時(shí)，通過在隔板上在發(fā)電區(qū) 域的外周部上涂布粘接劑，能夠一次進(jìn)行樹脂框的粘接與氣體泄漏抑制部
的粘接的動作。另夕卜，在使用與樹脂框分開的氣體泄漏抑制部時(shí)，與圖16 所示通過粘接劑構(gòu)成氣體泄漏抑制部的情況不同，不粘接被進(jìn)一步層疊在 被粘接于隔板的樹脂框上的電解質(zhì)部和氣體泄漏抑制部。因此，即使在電 解質(zhì)部所具備的電解質(zhì)層由固體高分子構(gòu)成、工作時(shí)膨脹(expand)的情 況下，在電解質(zhì)層上也不會產(chǎn)生由氣體泄漏抑制部引起的不希望的應(yīng)力。
另外，在本實(shí)施例的氣體隔板中，也能夠應(yīng)用在下述的燃料電池中 不使用樹脂框，作為用于確保氣體密封性的密封部，使用氣體密封墊，或 者僅使用粘接劑。這樣，在不使用樹脂框時(shí)，能夠使用與實(shí)施例同樣的氣 體泄漏抑制部。即，不僅限于樹脂框，在電解質(zhì)部與隔板之間，在設(shè)置至 少配置在發(fā)電區(qū)域的外周的一部分上、確保反應(yīng)氣體的流路的氣體密封性 的密封部時(shí)，如果i殳置填充分割線狀凸部的一端與上述密封部之間的間隙 的氣體泄漏抑制部，能夠得到同樣的效果.
如圖10以及圖11所示，在本實(shí)施例的燃料電池的隔板中，形成在面 內(nèi)的各分割區(qū)域380形成為互相大致相等的寬度。因此，在單體電池內(nèi)氣 體流路中，從與氣體供給歧管連接的連接部附近到與氣體排出歧管連接的 連接部附近，氣體流路的剖面面積為大致一定。與此相對，也可以使分割 區(qū)域380的寬度在隔板面內(nèi)變化。作為一例，在圖18中表示這樣的結(jié)構(gòu) 在與圖IO同樣的陽極側(cè)的隔板中，越是位于下游側(cè)的分割區(qū)域380,將寬 度形成得越窄，另夕卜，在圖18中，作為第1凹凸部僅記栽了分割線狀凸部 342，而省略了分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部以及突起部。這樣，通過越是位于下游 側(cè)的分割區(qū)域380，將寬度形成得越窄，能夠在單體電池氣體流路中，使 流路剖面面積從上游側(cè)向下游側(cè)逐漸變小，能夠提高對在流路內(nèi)流動的反 應(yīng)氣體的流速加速的效果。在反應(yīng)氣體的流路中，越往下游側(cè)，由于電極 活性物質(zhì)(氫氣或氧氣)因電池反應(yīng)而消耗，所以流量越減少，但通過設(shè) 為上述結(jié)構(gòu)，在下游側(cè)也能確保氣體的流速，維持電池性能。另外，在反 應(yīng)氣體中，通常越向下游側(cè)氣體中的水分量越增加，所以通過對下游的流 速加速，能夠提高下游側(cè)的排水性，抑制由水的滯留引起的電池性能的下 降。另外，在這樣地越往下游側(cè)、使分割區(qū)域的寬度越窄時(shí)，也可以i殳置
成，越是配置在下游側(cè)(在本實(shí)施例中是垂直方向下方側(cè))的分割線狀凸
部342，從發(fā)電區(qū)域外周離開的另一端與發(fā)電區(qū)域外周的距離越短。即， 在圖18中，也可以設(shè)置成D1〉D2〉D3。由此，在單體電池內(nèi)氣體流路^^ 上，能夠提高越往下游側(cè)使流速越快的效果。
在本實(shí)施例中，在分割區(qū)域內(nèi)設(shè)置有分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部，但作為允 許氣體向與分割區(qū)域內(nèi)的分割線狀凸部平行的方向流動的分割區(qū)域內(nèi)直行
凸部，也可以代替分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部，設(shè)置由其他的形狀形成的凸部。 例如，也可以代替在分割區(qū)域長度方向的兩端間連續(xù)地設(shè)置的分割區(qū)域內(nèi) 線狀凸部，在與各分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部同樣的位置，設(shè)置在分割區(qū)域內(nèi)線 狀凸部途中設(shè)置切口 (間斷部)的形狀的、更短的凸部作為分割區(qū)域內(nèi)直 行凸部。將這樣的結(jié)構(gòu)的一例表示在圖19 (A)中?；蛘咭部梢栽谂c各分 割區(qū)域內(nèi)線狀凸部同樣的位置，設(shè)置由與連續(xù)地形成的突起部346、 366 同樣的突起部形成的分割區(qū)域內(nèi)直行凸部。將這樣的結(jié)構(gòu)的一例表示在圖 19 (B)中。這樣，如果設(shè)置與分割線狀凸部平行且兩端形成在從發(fā)電區(qū) 域外周離開的線上的凸部作為分割區(qū)域內(nèi)直行凸部，則在制冷劑流路側(cè)， 也能夠在與氣體流路側(cè)的凸部不互相干涉的位置上，以與氣體流路面表里 相反的形狀，設(shè)置與分割線狀凸部大致平行的制冷劑流線狀凸部。只要以 下述方式對各隔板進(jìn)行對位從而將它們重疊即可在隔板整體上規(guī)則地配 置這些凸部，在氣體流路側(cè)的發(fā)電區(qū)域，第1凹凸部所具有的凸部彼此夾 著電解質(zhì)部地接觸，在制冷劑流路側(cè)，第2凹凸部所具有的凸部彼此直接 接觸。另外，在如本實(shí)施例那樣在線上連續(xù)地形成分割區(qū)域內(nèi)直行凸部時(shí)， 將隔板與相鄰的構(gòu)件之間的接觸面積確保得更大，從而能夠得到降低燃料 電池的內(nèi)部電阻的效果。另外，在單體電池內(nèi)氣體it^中，容易將液體水 導(dǎo)向氣體流向的下游方向，能夠提高i/W內(nèi)的排水性。相對于此，如圖19 (A)或(B)所示，在通過更短的多個(gè)凸部形成分割區(qū)域內(nèi)直行凸部時(shí)， 能夠得到提高單體電池內(nèi)氣體流路的氣體擴(kuò)散性從而提高氣體利用率的效 果。
同樣，在制冷劑流路面中也一樣，可以代替制冷劑流線狀凸部，在與
制冷劑流線狀凸部同樣的位置上，設(shè)置允許制冷劑的與分割線狀凸部大致 平行的流動的其他形狀的制冷劑流直行凸部。具體地說，例如可以4戈替制
冷劑流線狀凸部，設(shè)置與圖19所示的分割區(qū)域內(nèi)直行凸部同樣形狀的制冷 劑流直行凸部。
另外，在本實(shí)施例中，如第1實(shí)施例所示，連接區(qū)域以及導(dǎo)入導(dǎo)出區(qū) 域也可以設(shè)為不形成突起部。只要被形成于發(fā)電區(qū)域的分割區(qū)域內(nèi)線狀凸 部的端部在其與發(fā)電區(qū)域的外周之間具有第2隔離部，則在氣體流路面的 導(dǎo)入導(dǎo)出區(qū)域，被導(dǎo)入發(fā)電區(qū)域內(nèi)的氣體能夠適當(dāng)?shù)胤峙涞接煞指顓^(qū)域內(nèi) 線狀凸部形成的流路內(nèi)，或者能夠使從由分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部形成的^t^ 排出的氣體適當(dāng)?shù)丶?，從而?dǎo)引到發(fā)電區(qū)域外。另外，在氣體流路面的 連接區(qū)域，能夠使在由分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部形成的流路中流動的氣體的流 動方向反轉(zhuǎn)。在制冷劑流路面中也一樣，能夠省略突起部.
另外，在本實(shí)施例中，設(shè)為在各隔板以及樹脂框上形成了孔部的內(nèi)部 歧管型燃料電池，其中所述孔部形成用于給排反應(yīng)氣體、制冷劑流路的歧 管，但在層疊(電池組)構(gòu)造的在外部設(shè)置歧管的外部歧管型燃料電池中， 也能使用具有同樣的凹凸形狀的氣體隔板.
F.變形例
上面，對本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不局限于這 樣的實(shí)施方式，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)能夠以各種方式來實(shí)施。例如， 能夠進(jìn)行下面的變形。
F-l.在上述的實(shí)施例中，在隔板上形成了多個(gè)直線氣體流路和多個(gè)直 線制冷劑流路，但也可以是例如雙方是蛇行狀的流路'在本發(fā)明中， 一般 只要具有平行地形成的多個(gè)線狀氣體流路、和相對于該多個(gè)線狀氣體力W^ 形成為表里一體的多個(gè)線狀制冷劑流路即可。
F-2.在上述的實(shí)施例中，隔板作為鈑金沖壓部件制造，但也能夠通過 例如柔性碳等非金屬材料的沖壓成形來制造。進(jìn)而，不必非要通過沖壓成 形制造，只要是表里一體型，1更具有壁厚均等、加工性良好的優(yōu)點(diǎn)'
F-3.在第1至第5實(shí)施例中，在各燃料電池單體之間設(shè)置了單體間制
冷劑流路，但也可以每層疊多個(gè)單體后設(shè)置單體間制冷劑流路。此時(shí)，只 要將本發(fā)明應(yīng)用于配置在下述位置的隔板上即可，即，應(yīng)該在與電解質(zhì)部 相對向的相對面的里面(背面)上形成單體間制冷劑流路的位置。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池，其特征在于，包括電解質(zhì)部；和隔板，該隔板表里一體地形成有氣體流路面和制冷劑流路面，其中所述氣體流路面形成有反應(yīng)氣體流過的氣體流路，所述制冷劑流路面形成有冷卻介質(zhì)流過的制冷劑流路；其中，所述氣體流路面具有平行地形成的多個(gè)線狀氣體流路，和氣體流路連接部，該氣體流路連接部被構(gòu)成為將所述多個(gè)線狀氣體流路分割為多個(gè)線狀氣體流路組、并且串聯(lián)連接所述多個(gè)線狀氣體流路組的至少一部分；所述制冷劑流路面具有相對所述多個(gè)線狀氣體流路表里一體地形成的多個(gè)線狀制冷劑流路，和被構(gòu)成為與所述氣體流路連接部表里一體地形成、并且并聯(lián)連接所述多個(gè)線狀制冷劑流路的制冷劑流路連接部。
2. 如權(quán)利要求1所述的燃料電池，其中所述氣體流路連接部具有與 所述多個(gè)線狀氣體流路不連續(xù)、并且與所述電解質(zhì)部相接觸的凹凸形狀。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的燃料電池，其中所述氣體流路連接部串 聯(lián)連接全部所述多個(gè)線狀氣體;iW"組.
4. 如權(quán)利要求1 ~ 3中的任意一項(xiàng)所述的燃料電池，其中 所述氣體iti^連接部具有分割所述多個(gè)線狀氣體流路的氣體;iW分割梁；所述氣體;iW"分割梁被形成為使得，至少在所述氣體流路連接部，與的寬度或壓力大.
5.如權(quán)利要求4所述的燃料電池，其中所述氣體流路分割梁，至少 在所述氣體流路連接部，通過使沿所述電解質(zhì)部和所述隔板的層疊方向的 高度比所述線狀氣體iti洛梁高，由此使所述壓力增大。
6.如權(quán)利要求1 ~3中的任意一項(xiàng)所述的燃料電池，其中梁;所述氣體流路分割梁被形成為使得，至少在所述氣體流路連接部，與梁的與所述電解質(zhì)部相接觸的寬度大；所述制冷劑流路面具有與所述氣體流路分割梁表里一體地形成的特定 的線狀制冷劑流路；所述制冷劑流路連接部具有流量控制形狀，該流量控制形狀抑制流入 所述特定的線狀制冷劑流路的所述制冷劑的流量、以使得該流量接近^^ 所述多個(gè)線狀制冷劑流路的所述制冷劑的流量。
7. 如權(quán)利要求6所述的燃料電池，其中所述流量控制形狀具有形成 在所述特定的線狀制冷劑流路的外側(cè)的堰狀的構(gòu)造，以抑制流入所述特定 的線狀制冷劑流路的所述制冷劑的流量。
8. 如權(quán)利要求1 ~3中的任意一項(xiàng)所述的燃料電池，其中 所述氣體^W連接部具有分割所述多個(gè)線狀氣體流路的氣體;iW分割梁；所述氣體流路分割梁被形成得，至少在所述氣體流路連接部，與所述與所述電解質(zhì)部相接觸的寬度大；所述制冷劑流路面具有與所述氣體流路分割梁表里一體地形成的特定的線狀制冷劑流路；流路的所述制冷劑的流量、以使得該流量接近流入所述多個(gè)線狀制冷劑流 路的所述制冷劑的流量。
9.如權(quán)利要求8所述的燃料電池，其中所述隔板具有裝設(shè)在所述特 定的線狀制冷劑流路的內(nèi)側(cè)的流量抑制構(gòu)件，以抑制流入所述特定的線狀 制冷劑流路的所述制冷劑的流量。
10. 如權(quán)利要求1~9中的任意一項(xiàng)所述的燃料電池，其中所述氣 體流路連接部具有被構(gòu)成為使得流入所述多個(gè)線狀氣體流路的反應(yīng)氣體的 流速均勻化的整流構(gòu)造。
11. 如權(quán)利要求1~10中的任意一項(xiàng)所述的燃料電池，其中所述隔 板由金屬材料制成.
12. 如權(quán)利要求11所述的燃料電池，其中所述隔板由沖壓成形的 鈑金件形成'
13. —種燃料電池用隔板，它是供具有電解質(zhì)部的燃料電池用的隔 板，其中，包括氣體流路面，其^_要與所述電解質(zhì)部相接觸的面，在其與所述電解質(zhì) 部之間形成有用于反應(yīng)氣體流過的氣體流路；和制冷劑流路面，其與所述氣體流路面表里一體地形成，并形成用于制 冷劑流過的制冷劑流路；其中，所述氣體流路面具有平行地形成的多個(gè)線狀氣體流路，和氣 體流路連接部，該氣體iW"連接部被構(gòu)成為將所述多個(gè)線狀氣體流路分割 為多個(gè)線狀氣體^^組、并且串聯(lián)連接所述多個(gè)線狀氣體流路組的至少一 部分；所述制冷劑流路面具有與所述多個(gè)線狀氣體^^表里一體地形成的 多個(gè)線狀制冷劑流路，和制冷劑流路連接部，該制冷劑流路連接部被構(gòu)成 為與所述氣體流路連接部表里一體地形成、并且并聯(lián)連接所述多個(gè)線狀制 冷劑流路。
14. 一種燃料電池用氣體隔板，其中，包括 導(dǎo)電性 1部；第1凹凸部，其形成在所述導(dǎo)電性J41部的一個(gè)面上，形成反應(yīng)氣體 流過的反應(yīng)氣體纟;W的內(nèi)壁面的一部分；第2凹凸部，其以與所述第1凹凸部表里相反的形狀形成在所述導(dǎo)電 性M部的另一個(gè)面上，形成制冷劑流路的內(nèi)壁面的一部分；和1個(gè)以上的分割線狀凸部，所述分割線狀凸部，在所述導(dǎo)電性141部的所述一個(gè)面上，具有到達(dá)作為形成有所述第1凹凸部的區(qū)域的發(fā)電區(qū)域 的外周上的第l部位的一端，和從與所述第l部位不同的所述外周上的第2部位隔離的另一端；在所述發(fā)電區(qū)域內(nèi)伸長從而形成所述反應(yīng)氣體^J^ 的內(nèi)壁面的一部分；被配置在下述的位置將由該線狀凸部在所l良電區(qū) 域內(nèi)隔開的多個(gè)分割區(qū)域，經(jīng)由包含所述發(fā)電區(qū)域的外周與所述另一端之 間的第1隔離部的連接區(qū)域，串聯(lián)連接為所^電區(qū)域整體的位置；其中，所述第1凹凸部包括分割區(qū)域內(nèi)直行凸部，該分割區(qū)域內(nèi)直行 凸部在所述分割區(qū)域形成為相對于所述分割線狀凸部大致平行，并且其兩 端被配置在從所i^L電區(qū)域的外周隔離的多個(gè)第1線上；所述第2凹凸部包括制冷劑流直行凸部，該制冷劑流直行凸部形成為 與形成在所述分割線狀凸部和所述分割區(qū)域內(nèi)直行凸部之間的凹部的表里 相反的形狀，其在所述另一個(gè)面上形成為相對于所述分割線狀凸部大致平 行，其兩端被配置在從所述發(fā)電區(qū)域的反面區(qū)域的外周隔離的第2線上。
15. 如權(quán)利要求14所述的燃料電池用氣體隔板，其中所述分割線 狀凸部，作為在反面具有表里相反的形狀的凹部的凸部，在所述導(dǎo)電性基 板部上，與所述第1凹凸部和所述第2凹凸部形成為一體。
16. 如權(quán)利要求14所述的燃料電池用氣體隔板，其中所述分割線 狀凸部，與所述導(dǎo)電性基板部分開地制作，被配置在所述一個(gè)面上。
17. 如權(quán)利要求15所述的燃料電池用氣體隔板，其中所述分割線 狀凸部由導(dǎo)電性材料構(gòu)成。
18. 如權(quán)利要求14~17中的任意一項(xiàng)所述的燃料電池用氣體隔板， 其中所述分割區(qū)域內(nèi)直行凸部是在所述第1線的兩端間連續(xù)形成的分割 區(qū)域內(nèi)線狀凸部。
19. 如權(quán)利要求18所述的燃料電池用氣體隔板，其中 所述多個(gè)分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部的每個(gè)都具有頭頂部，其中所述頭頂部具有第1長度的寬度；在所述分割區(qū)域內(nèi)，所述多個(gè)分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部形成為，相鄰的所 述分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部的頭頂部間的距離為作為第2長度的間隔； 在所述第1凹凸部整體，沒有設(shè)置所述分割線狀凸部，而是以所述第2長度的間隔，在與規(guī)則且連續(xù)地形成所述分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部時(shí)同樣的 位置上，形成各個(gè)所述分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部。
20. 如權(quán)利要求19所述的燃料電池用氣體隔板，其中所述分割線 狀凸部的所述頭頂部，在中間夾著所述分割線狀凸部而相鄰的所述分割區(qū) 域線狀凸部之間，沒有設(shè)置所述分割線狀凸部，而是具有覆蓋以所述第2 長度的間隔規(guī)則且連續(xù)地形成所述分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部時(shí)的、代替所述分 割線狀凸部而設(shè)置的分割區(qū)域內(nèi)線狀凸部的頭頂部的寬度。
21. 如權(quán)利要求14~20中的任意一項(xiàng)所述的燃料電池用氣體隔板， 其中所述制冷劑流直行凸部是在所述第2線的兩端間連續(xù)形成的制冷劑 流線狀凸部。
22. 如權(quán)利要求14~21中的任意一項(xiàng)所述的燃料電池用氣體隔板， 其中所述第1凹凸部在所述連接區(qū)域、即包括形成在所述第1線上的所述 分割區(qū)域內(nèi)直行凸部的端部與所U電區(qū)域的外周之間的第2隔離部的區(qū)域，具有多個(gè)第1突起部；所述第2凹凸部在所述連接區(qū)域的反面區(qū)域、即包括形成在所述第2 線上的所述制冷劑流直行凸部的端部與所述發(fā)電區(qū)域的反面區(qū)域的外周之 間的第3隔離部的區(qū)域，具有多個(gè)設(shè)置在不與所述多個(gè)笫1突起部相干涉 的位置的第2突起部。
23. 如權(quán)利要求14~22中的任意一項(xiàng)所述的燃料電池用氣體隔板， 其中所述分割線狀凸部與所述第1凹凸部所具有的其他的凸部相比，所 述隔板的厚度方向的高度形成得較高。
24. —種燃料電池，其中，包括電解質(zhì)部，其包括電解質(zhì)層和形成在該電解質(zhì)的兩個(gè)面上的電極； 如權(quán)利要求14 ~ 23中的任意一項(xiàng)所述的燃料電池用氣體隔板，其被配 置成夾持所述電解質(zhì)部，在其與所述電解質(zhì)部之間形成反應(yīng)氣體的流路。
25. —種燃料電池，其中，該燃料電池通過層疊多個(gè)單格電池而成， 該單格電池包括電解質(zhì)部，其包括電解質(zhì)層和形成在該電解質(zhì)層的兩個(gè)面上的電極； 如權(quán)利要求22所述的燃料電池用氣體隔板，其被配置成夾持所述電解 質(zhì)部，在其與所述電解質(zhì)部之間形成反應(yīng)氣體的流路；其中，形成在陽極側(cè)的所述燃料電池用氣體隔板上的所述第1突起部 和形成在陰極側(cè)的所述燃料電池用氣體隔板上的所述第l突起部，祐:設(shè)置于在中間夾著所述電解質(zhì)部而互相重疊的位置上；在相鄰的單格電池中，形成在一方的單格電池所具備的陽極側(cè)的所述 燃料電池用氣體隔板上的所述第2突起部、和形成在另一方的單格電池所電池用氣體隔板上的所述第2突起部，被設(shè)置在互相接觸的位置，
26. 如權(quán)利要求24或25所述的燃料電池，其中被配置在陽極側(cè)的 所述燃料電池用氣體隔板，與被配置在陰極側(cè)的所述燃料電池用氣體隔板 相比，所述分割線狀凸部形成得更多。
27. 如權(quán)利要求24~26中的任意一項(xiàng)所述的燃料電池，其中述燃料電池用氣體隔板中，所述分割線狀凸部被配置為大致水平的方向；所述燃料氣體，從形成在被配置在陽極側(cè)的所述燃料電池用氣體隔板 的垂直方向上方的所述分割^W所形成的燃料氣體的流路，向形成在垂直方向下方的所述分割^W所形成的燃料氣體的流路流動；所迷氧化氣體，從形成在被配置在所述陰極側(cè)的所述燃料電池用氣體 隔板的垂直方向下方的所述分割流路所形成的氧化氣體的流路，向形成在 垂直方向上方的所述分割;JW所形成的氧化氣體的流路流動。
28. 如權(quán)利要求24~27中的任意一項(xiàng)所述的燃料電池，其中在被 串聯(lián)連接為整體的所述多個(gè)分割區(qū)域，各個(gè)所述分割區(qū)域的寬度形成為， 越朝向與所述反應(yīng)氣體的流動方向下游側(cè)相當(dāng)?shù)乃龇指顓^(qū)域則越窄。
29. 如權(quán)利要求24~28中的任意一項(xiàng)所述的燃料電池，其中，還包括 密封部，其在所述電解質(zhì)部與所述燃料電池用氣體隔板之間，至少配 置在所述發(fā)電區(qū)域的外周的一部分上，確保所述反應(yīng)氣體的流路的氣體密封性；和氣體泄漏抑制部，其在所述燃料電池用氣體隔板的所述一個(gè)面上，堵 住所述分割線狀凸部的所述一端與被配置在所述發(fā)電區(qū)域的外周上的所述 密封部之間的間隙。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種燃料電池，其包括電解質(zhì)部；和隔板，該隔板表里一體地形成有氣體流路面和制冷劑流路面，其中所述氣體流路面形成有反應(yīng)氣體流過的氣體流路，所述制冷劑流路面形成有冷卻介質(zhì)流過的制冷劑流路。氣體流路面具有平行地形成的多個(gè)線狀氣體流路，和氣體流路連接部，該氣體流路連接部被構(gòu)成為將多個(gè)線狀氣體流路分割為多個(gè)線狀氣體流路組、并且串聯(lián)連接多個(gè)線狀氣體流路組的至少一部分。制冷劑流路面具有相對多個(gè)線狀氣體流路表里一體地形成的多個(gè)線狀制冷劑流路，并具有被構(gòu)成為與氣體流路連接部表里一體地形成、并且并聯(lián)連接多個(gè)線狀制冷劑流路的制冷劑流路連接部。
文檔編號H01M8/02GK101103480SQ20068000217
公開日2008年1月9日 申請日期2006年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月13日
發(fā)明者八神裕一, 合崎次郎, 后藤莊吾, 山本佳位, 林友和, 白濱淳一, 高橋剛 申請人:豐田自動車株式會社