專利名稱：：燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及燃料電池。相關(guān)技術(shù)的描述燃料電池通常是作為利用氫和氧作為燃料產(chǎn)生電能的裝置已知的。燃料電池在環(huán)境方面表現(xiàn)優(yōu)異，并且可以實(shí)現(xiàn)高的能量效率。因此，正在廣泛開發(fā)燃料電池作為未來的電源系統(tǒng)。在各種類型的燃料電池中，在聚合物電解質(zhì)燃料電池(PEFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)和其它燃料電池中使用固體電解質(zhì)。日本專利申請/>開2005-150077(JP-A-2005-150077)乂^開了一種具有燃料體氧化物燃料電池因所述圓筒形結(jié)構(gòu)而確保具有一定的強(qiáng)度。然而，在JP-A-2005-150077中/>開的固體氧化物燃料電池中，所述圓筒形燃料電極由多孔的導(dǎo)電陶瓷材料形成，因此難以提供具有足夠強(qiáng)度的薄燃料電極。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供具有燃料電極的管狀燃料電池，所述燃料電極可形成為具有小的厚度并同時(shí)確保足夠的強(qiáng)度。根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的燃料電池包括形成為管狀并包含氫可透過性金屬的燃料電極、具有質(zhì)子傳導(dǎo)性并形成在所述燃料電極上的固體電解質(zhì)膜、和設(shè)置在所述固體電解質(zhì)膜上并設(shè)置為跨過所述固體電解質(zhì)膜與所述燃料電;M目對的氧電極。在上述燃料電池中，質(zhì)子形式的氫可滲透穿過所述燃料電極，或者氫原子形式的氫可滲透穿過所述燃料電極。在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池中，管狀的燃料電極的強(qiáng)度比平面設(shè)計(jì)的燃料電池的強(qiáng)度高。此外，由于所述燃料電極由金屬形成，所以本發(fā)明的燃料電池具有高的斷裂籾性。因此，在根據(jù)本發(fā)明的燃料電池中，所述燃料電極可形成為具有小的厚度(即，形成為薄膜)并同時(shí)確保足夠的強(qiáng)度。所述燃料電極可由選自至少鈀、釩、鉭和鈮中的金屬形成。所述燃料電極可以具有約5nm至100nm的厚度。本發(fā)明的燃料電池還可以包括沿徑向設(shè)置在所述管狀燃料電極內(nèi)側(cè)用于支撐所述燃料電極的多孔賤金屬板。所述固體電解質(zhì)膜可以形成在所述管狀燃料電極的外周表面上。在該情況下，所述燃料電極可以形成為無縫圓筒的形狀。結(jié)果，與使用具有一個(gè)或更多個(gè)縫的金屬形成所述燃料電極的情形相比可以提高斷裂韌性。所述燃料電極可具有圓筒形狀'所述燃料電極可以為橢圓形管狀。所述燃料電極可以為矩形管狀。所述燃料電極可以為扁平管狀。所述燃料電池還可以包括在所述燃料電極的外周表面上形成且沿所述燃料電極的縱向延伸的集電器?？梢栽谒黾娖骱退鲅蹼姌O之間設(shè)置絕緣體。如上所述的多個(gè)燃料電池可以相互堆疊，并且一個(gè)燃料電池中的集電器可以與設(shè)置在相鄰燃料電池中的氧電^目接觸。在由堆疊的燃料電池所包圍的空間內(nèi)形成氧化性氣體通道。固體電解質(zhì)膜可以設(shè)置在燃料電極的一部分上。固體電解質(zhì)膜可以在所述燃料電極上分開成多個(gè)部分。在該情況下，M了在燃料電極和電解質(zhì)膜之間隨溫度升高而產(chǎn)生的應(yīng)力。結(jié)果，防止燃料電極和電解質(zhì)膜相互剝離。可以在分開成多個(gè)部分的相鄰固體電解質(zhì)膜之間的間隙中設(shè)置防止氫泄漏的構(gòu)件。氧電極可以沿徑向形成在固體電解質(zhì)膜的內(nèi)側(cè)，并且燃料電極可以沿徑向形成在固體電解質(zhì)膜的外側(cè)。燃料電極具有平坦的表面；固體電解質(zhì)膜形成在燃料電極的平坦表面上。在該情況下，與電解質(zhì)膜形成在燃料電極的彎曲表面部分上的情形相比，進(jìn)一步防止電解質(zhì)膜和燃料電^目互剝離?？梢栽谌剂想姌O和固體電解質(zhì)膜之間設(shè)置促使氫分子解離成質(zhì)子的第一催化劑?？梢栽谌剂想姌O內(nèi)側(cè)沿徑向設(shè)置促使氫分子解離成質(zhì)子的第二催化劑，使得所述第二催化劑與所述第一催化劑相對。在燃料電極上形成的第二催化劑的面積可比第一催化劑的面積大。在該情況下，燃料電極不需要全部由具有氫傳導(dǎo)性和氫解離能力的材料形成，從而降低了成本。此外，在第二催化劑的面積大于第一催化劑的面積的情況下，質(zhì)子以更高的效率供給到第一催化劑。燃料電極可由第5A族的元素形成。第一催化劑可含有鈀。第一催化劑可含有選自鉑、釕和銠中的元素，第一催化劑可具有多孔結(jié)構(gòu)。參照附圖，從以下示例實(shí)施方案的說明，本發(fā)明的前迷和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，附圖中類似的附圖標(biāo)記代表類似的元件/要素，其中圖1A和圖1B示意性示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的燃料電池的結(jié)構(gòu)；圖2A和圖2B示出多個(gè)根據(jù)第一實(shí)施方案的燃料電池在垂直方向上相互堆疊的結(jié)構(gòu)；圖3A至3D描述了燃料電極的橫截面形狀的實(shí)例；圖4A至4C示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的燃料電池的縱向橫截面；圖5A和圖5B示意性示出根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的燃料電池的結(jié)構(gòu)；圖6A和圖6B示意性示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方案的燃料電池的結(jié)構(gòu)；圖7A和圖7B示意性示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方案的燃料電池的結(jié)構(gòu)；圖8A和圖8B示意性示出根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方案的燃料電池的結(jié)構(gòu)；和圖9示出根據(jù)本發(fā)明笫七實(shí)施方案的燃料電池的示意性橫截面結(jié)構(gòu)；具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案。圖1A和圖1B示意性示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的燃料電池100的結(jié)構(gòu)。圖1A是燃料電池100的示意性立體圖。圖1B是沿圖1A中的線I-I截取的燃料電池100的橫截面視圖，如圖1A和圖1B中所示，燃料電池100包括燃料電極IO、電解質(zhì)膜20、集電器30和氧電極40。燃料電極IO由致密的管狀或圓筒狀氫可透過性金屬層構(gòu)成。由燃料電極10所包圍的空間作為燃料氣體通道11。該實(shí)施方案的燃料電極10具有致密的結(jié)構(gòu)，氫原子和/或質(zhì)子形式的氫可滲透穿過該結(jié)構(gòu)。不具體限制形成燃料電極10的材料，只要其具有致密結(jié)構(gòu)、氫可透過性和導(dǎo)電性即可。例如，金屬如Pd(鈀)、V(釩)、Ta(鉭)或Nb(鈮)、或這些金屬的合金等都可用于燃料電極IO。此外，可以通過涂覆將具有氫解離能力的釔合金等施加到氳可透過性金屬層的相反表面上形成燃料電極10。不具體限制燃料電極10的厚度，可以為5nm至100jim。不具體限制管狀燃料電極10的直徑，可以為幾毫米至幾厘米。燃料電極10可由設(shè)置在其內(nèi)側(cè)上的多孔賤金屬板支撐。電解質(zhì)膜20和集電器30形成在燃料電極10的外周表面上。由于在第一實(shí)施方案中燃料電極IO具有致密的結(jié)構(gòu)，所以電解質(zhì)膜20可以形成為具有充分減小的厚度。也就是說，可以形成膜形式的電解質(zhì)膜20而不會(huì)增加電解質(zhì)膜20的厚度。因此，可以降低電解質(zhì)膜20的膜電阻。不具體限制形成電解質(zhì)膜20的固體電解質(zhì)，只要其具有質(zhì)子傳導(dǎo)性即可。例如，用于電解質(zhì)膜20的電解質(zhì)可選自鈣鈦礦型電解質(zhì)(例如SrZrIn03)、燒綠石型電解質(zhì)(Ln2Zr207(Ln:La(鑭)、Nd(釹)、Sm(釤)等))、獨(dú)居石型稀土正磷酸鹽電解質(zhì)LnP04(Ln:La、Pr(鐠)、Nd、Sm等))、磷釔礦型稀土正磷酸鹽電解質(zhì)(LnP04(Ln:La、Pr、Nd、Sm等))、稀土偏磷酸鹽電解質(zhì)(LnP309(Ln:La、Pr、Nd、Sm等)、稀土氧磷酸鹽(oxyphosphate)電解質(zhì)(Ln7P3018(Ln:La、Pr、Nd、Sm等)等。電解質(zhì)膜20可以通過例如氣相成膜法、或溶膠-凝膠法等形成在燃料電極10的外周表面上。例如，PVD(物理氣相沉積)法、或CVD(化學(xué)氣相沉積)法等可用作氣相成膜法。PVD法可以選自例如離子鍍、脈沖激光成膜法、和濺射等。集電器30由導(dǎo)電材料例如《艮形成。電解質(zhì)膜20和集電器30可覆蓋燃料電極10的外周表面的整個(gè)區(qū)域。在該情況下，防止穿過燃料電極10的氫泄漏到氧化性氣體通道中(其將在下文描述)。集電器30可在燃料電極IO的縱向上延伸。在該情況下，集電器30的集電效率提高。氧電極40形成在電解質(zhì)膜20的外周表面上，以免與集電器30接觸，氧電極40由具有催化活性和導(dǎo)電性的電極材料形成。在此處，"催化活性"是指促進(jìn)氧和電子與質(zhì)子之間的反應(yīng)的性質(zhì).氧電極40由例如傳導(dǎo)氧離子的陶瓷(例如Lao.6Sr。.4Co03、La。.5Sro.sMn03或La。.5Sr。.5Fe03)形成。氧電極40外圍存在的空間用作上述氧化性氣體通道。氧電極40可以通過例如氣相成膜法、或溶膠-凝膠法等形成在電解質(zhì)膜20的外周表面上，與上述燃料電極10的情形相同。例如，PVD(物理200880015761.7法可以選自例如離子鍍、脈沖激光成膜法、濺射等。接下來，將解釋燃料電池100的運(yùn)行。初始將含有氫的燃料氣體供給到燃料氣體通道11.燃料氣體中包含的氫(為質(zhì)子和/或氬原子形式)滲透穿過由氫可透過性金屬層構(gòu)成的燃料電極10。結(jié)果，氫原子和/或質(zhì)子到達(dá)電解質(zhì)膜20。到達(dá)電解質(zhì)膜20的氬原子在燃料電極10和電解質(zhì)膜20之間的界面處解離成質(zhì)子和電子。然后，質(zhì)子傳導(dǎo)穿過電解質(zhì)膜20并到達(dá)氧電極40。另一方面，將含氧的氧化性氣體通過氧化性氣體通道41供給到氧電極40(見圖2B)。氧化性氣體中包含的氧在氧電極40和電解質(zhì)膜20之間的界面處與到達(dá)氧電極40的質(zhì)子和電子反應(yīng)，從而生成水。同時(shí)發(fā)電。燃料電池100以該方式進(jìn)行發(fā)電。由此產(chǎn)生的電力經(jīng)由燃料電極10和集電器30從燃料電池IOO引出。第一實(shí)施方案的管狀燃料電池100具有比平面設(shè)計(jì)的燃料電池更高的強(qiáng)度。此外，由于燃料電極IO由金屬形成，所以燃料電池100具有高的斷裂軔性。因此，在燃料電池100中，燃料電極10可形成為具有小厚度的薄膜并同時(shí)確保一定的強(qiáng)度。因此，可以減小燃料電池100的尺寸。此外，由于燃料電極10的熱容量降低，所以可以減少啟動(dòng)燃料電池100所需的能量。在第一實(shí)施方案中，燃料電極10沿徑向形成在電解質(zhì)膜20內(nèi)側(cè)，因此，燃料電極10可以形成為無縫的圓筒形狀。在該情況下，與使用具有一個(gè)或更多個(gè)縫的金屬形成燃料電極10的情形相比可以增加斷裂韌性。在此處，下表1示出典型的金屬和陶瓷的應(yīng)力強(qiáng)度因子(斷裂軔性值)。如表l中所示，金屬具有比陶瓷高的應(yīng)力強(qiáng)度因子。對于其它的金屬和陶資，也獲得了類似的關(guān)系。因此，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的燃料電池IOO表現(xiàn)出比利用由陶瓷形成的燃料電極的廣泛使用的固體氧化物燃料電池(SOFC)高的斷裂初性。200880015761.7表l陶瓷的應(yīng)力強(qiáng)度因子(室溫)A1203MPa'm"2Zr02(S0FC的電解質(zhì))7-10MPa.m]72金屬的應(yīng)力強(qiáng)度因子(室溫)SUS304L230MPaW/2V120MPa'm"2可提出形成管狀的聚合物電解質(zhì)燃料電池(PEFC)。然而，由離聚物、或碳等形成的PEFC的燃料電極比由金屬形成的燃料電極軟。因此，如果燃料電極的厚度減少，則PEFC不能提供高的強(qiáng)度。如上所述，在該實(shí)施方案的燃料電池100中，燃料電極IO可形成為具有小厚度的薄膜并同時(shí)確保一定的強(qiáng)度。隨著燃料電極10的厚度由此減小，啟動(dòng)燃料電池100所需的能量減少。此外，由于燃料電極IO采用了致密金屬層的形式，所以在燃料電極10上形成的電解質(zhì)膜20的厚度可以減小。因此，燃料電池100的發(fā)電效率增加。圖2A和圖2B示出多個(gè)燃料電池100在垂直方向上堆疊的堆疊結(jié)構(gòu)。圖2A是堆疊結(jié)構(gòu)的示意性立體圖，圖2B是沿圖2A中的線IWI截取的橫截面視圖。如圖2A和圖2B中所示，當(dāng)沿垂直方向觀察時(shí)，該堆疊結(jié)構(gòu)中包含的兩個(gè)相鄰燃料電池IOO中下者的集電器30與燃料電池IOO中上者的氧電極40接觸。利用該布置，燃料電池100可在垂直方向上串聯(lián)連接，使得在發(fā)電過程中可以獲得高電壓。另一方面，當(dāng)在橫向上觀察時(shí)，該堆疊結(jié)構(gòu)中包含的兩個(gè)相鄰燃料電池IOO的氧電極40相互接觸。利用該布置，燃料電池100在橫向上相互并聯(lián)連接，使得在發(fā)電過程中可以獲得大電流?？梢栽谌剂想姵豂OO的每個(gè)接觸部分處設(shè)置導(dǎo)電粘合劑等。利用以上述方式布置的多個(gè)管狀燃料電池100,由各個(gè)氧電極40所包圍的空間可用作氧化性氣體通道41。在該情況下，不需要提供隔離器。因此，所得燃料電池堆具有比設(shè)置有隔離器的燃料電池堆小的熱容量。因此，啟動(dòng)燃料電池所需的能量減少。不具體限制笫一實(shí)施方案的燃料電極10的橫截面形狀。圖3A至3Dii描述了燃料電極10的橫截面形狀的實(shí)例。如圖3A中所示，燃料電極10可具有環(huán)形橫截面。如圖3B中所示，燃料電極10可具有橢圓形橫截面。如圖3C中所示，燃料電極10可具有矩形橫截面。如圖3D中所示，燃料電極10可具有橫截面為矩形的扁平管狀。接下來，將描述根據(jù)本發(fā)明笫二實(shí)施方案的燃料電池100a。圖4A示出燃料電池100a在縱向上的橫截面。在燃料電池100a中，燃料氣體通道11的相對末端之一被燃料電極10、電解質(zhì)膜20和氧電極40封閉。在該情況下，燃料氣體通道ll的另一端可以打開，如圖4B中所示。在該情況下，將供給到燃料氣體通道11但尚未消耗的氫從燃料氣體通道11的另一端排出。由此排出的氫可再次供給到燃料氣體通道11。由于在第二實(shí)施方案中電解質(zhì)膜20是質(zhì)子導(dǎo)體，所以在燃料電極IO處不生成水，并且防止氧化性氣體成分混入燃料氣體通道ll中。因此，燃料氣體通道ll的另一端可以封閉，如圖4C中所示。在圖4C的布置中，供給到燃料氣體通道ll的氬保留在燃料氣體通道ll中，直至被消耗掉。在該情況下，不需要提供循環(huán)燃料氣體的裝置。接下來參照圖5A和圖5B，將描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的燃料電池100b。圖5A另JL據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的燃料電池100b的示意性立體圖。圖5B是沿圖5A中的線III-III截取的橫截面視圖。如圖5A和圖5B中所示的，燃料電池100b與圖1A和1B的燃料電池100的不同之處在于在集電器30和氧電極40之間還設(shè)置有絕緣體50。在該情況下，防止集電器30和氧電極40短路。結(jié)果，在燃料電池100b中較不易發(fā)生發(fā)電故障或防止發(fā)生發(fā)電故障。絕緣體50在燃料電池100b的工作溫度下可以具有足夠的耐久性。例如，絕緣體50由陶瓷材料形成。接下來參照圖6A和圖6B，將描述根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方案的燃料電池100c。圖6A是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施方案的燃料電池100c的示意立體圖。圖6B是沿圖6A中的線IV-IV截取的橫截面視圖。如圖6A和圖6B中所示，燃料電池100c包括代替圖1A和圖1B的燃料電池IOO的電解質(zhì)膜20的電解質(zhì)膜20c。電解質(zhì)膜20c由與第一實(shí)施方案的電解質(zhì)膜20類似的材料形成，并且在燃料電極10上分開成多個(gè)部分。在此處，下表2示出典型的金屬和金屬氧化物的熱膨脹系數(shù)。如表2中所示，金屬的熱膨脹系數(shù)和金屬氧化物的熱膨脹系數(shù)之間存在差異。由12于在第一實(shí)施方案中燃料電極IO由金屬制成，并且電解質(zhì)膜20由金屬氧化物制成，所以可以假定隨溫度升高在燃料電極10和電解質(zhì)膜20之間產(chǎn)生應(yīng)力。然而，在第四實(shí)施方案中，由于電解質(zhì)膜20c被分開成多個(gè)部分，所以應(yīng)力被分軟。結(jié)果，進(jìn)一步防止燃料電極10和電解質(zhì)膜20c相互剝離。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>考慮到氫通過電解質(zhì)膜20的各部分之間的間隙泄漏的可能性，可以在電解質(zhì)膜20的間隙中設(shè)置防止氫泄漏的構(gòu)件51。例如，防止氫泄漏的構(gòu)件51由陶瓷材料形成。接下來參照圖7A和圖7B，將描述根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方案的燃料電池100d。圖7A是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施方案的燃料電池100d的示意立體圖。圖7B是沿圖7A中的線V-V截取的橫截面視圖，如圖7A和圖7B中所示，燃料電池100d與圖1A和圖1B的燃料電池100的不同之處在于氧電極40沿徑向形成在電解質(zhì)膜20內(nèi)側(cè)，并且燃料電極10沿徑向形成在電解質(zhì)膜20外側(cè)。在該情況下，由氧電極40包圍的空間作為氧化性氣體通道41。在第五實(shí)施方案中，集電器30收集來自氧電極40的電流。接下來參照圖8A和圖8B，將描述根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方案的燃料電池100e。圖8A是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施方案的燃料電池100e的示意立體圖。圖8B是沿圖8A中的線VI-VI截取的橫截面視圖。如圖8A和圖8B中所示，燃料電池100e與圖1A和圖1B的燃料電池100的不同之處在于燃料電池100e處于橫截面為矩形的扁平管狀。在第六實(shí)施方案中，燃料電極10具有扁平的管狀形狀。電解質(zhì)膜20形成在燃料電極10的第一平坦表面上。氧電極40形成在電解質(zhì)膜20上。集電器30形成在燃料電極10的笫二平坦表面上.燃料電極10的第二平坦表面與其第一平坦表面相對。在第六實(shí)施方案中，電解質(zhì)膜20形成在燃料電極10的平坦表面(即，第一平坦表面)上。在該情況下，與電解質(zhì)膜20形成在燃料電極10的彎曲表面上的情形相比，進(jìn)一步防止了電解質(zhì)膜20和燃料電極10相互剝離。參照圖9，將示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施方案的燃料電池100f。圖9是燃料電池100f的示意立體圖。在第七實(shí)施方案中，笫5A族的元素(例如V、Nb或Ta)用于形成燃料電極10。在該情況下，與使用貴金屬如Pd的情形相比，可以以降低的成本生產(chǎn)燃料電池100f。雖然第5A族的元素具有氫可透過性，但是它們不能將氫分子解離成氫原子或質(zhì)子，并且不能由氫原子或質(zhì)子形成氫分子.因此，在燃料電極10的內(nèi)周表面和外周表面上分別設(shè)置能夠解離氫的催化劑12a、12b,如圖9所示。催化劑12a、12b由例如Pd、Pd合金、Pt(賴)、Ru(釕)、Rh(銠)等形成。在該情況下，在燃料氣體通道ll中流動(dòng)的氫在催化劑12a處解離成氫原子或質(zhì)子，然后氫原子或質(zhì)子穿過燃料電極10和催化劑12b。到達(dá)電解質(zhì)膜20的氬原子在催化劑12b和電解質(zhì)膜20之間的界面處解離成質(zhì)子和電子。由于Pd和Pd合金具有氫可透過性，所以由Pd或Pd合金制成的催化劑12a、12b可以為層的形式。另一方面，Pt、Ru、和Rh等不具有氫可透過性，因此由Pt、Ru、或Rh等制成的催化劑12a、12b可以形成為多孔結(jié)構(gòu)。如果在沒有形成電解質(zhì)膜20的區(qū)域中設(shè)置催化劑12b，則氫可從該區(qū)域中泄漏。因此，可以沿形成電解質(zhì)膜20的區(qū)域i殳置催化劑12b。同時(shí)，催化劑12a的面積可以大于催化劑12b的面積。在該情況下，質(zhì)子以更高的效率供給到催化劑12b。催化劑12a可以設(shè)置在燃料電極10的內(nèi)周表面的整個(gè)區(qū)域上。在該情況下，氫原子或質(zhì)子穿過整個(gè)燃料電極IO，使得氫原子或質(zhì)子以更高的效率供給到催化劑12b。利用上述布置，可以減少iMt發(fā)電做出貢獻(xiàn)的那部分中貴金屬例如Pd的用量。此外，防止氫穿過未對發(fā)電做出貢獻(xiàn)的部分。因此，可以抑制或避免氬泄漏到氧化性氣體通道中。雖然在第七實(shí)施方案中催化劑12a、12b設(shè)置在扁平管狀的燃料電池中，但是本發(fā)明不限于這種布置。例如，催化劑12a、12b可以設(shè)置在其它管狀燃料電池中，例如圖l所示的。在該情況下，催化劑12b可以沿形催化劑12a可以視為是本發(fā)明的"第二催化劑"。雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的示例實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于所述實(shí)施方案或結(jié)構(gòu)。相反，本發(fā)明還涵蓋各種修改方案和等同方案。此外，雖然示例性實(shí)施方案的M素以各種組合和配置示出，但是包括更多、更少或僅單個(gè)元件/要素在內(nèi)的其它組合和配置也在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種燃料電池，包括形成為管狀并包含氫可透過性金屬的燃料電極；具有質(zhì)子傳導(dǎo)性并設(shè)置在所述燃料電極上的固體電解質(zhì)膜；和設(shè)置在所述固體電解質(zhì)膜上并設(shè)置為跨過所述固體電解質(zhì)膜與所述燃料電極相對的氧電極。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池，其中質(zhì)子形式的氫滲透穿過所述燃料電極。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料電池，其中氫原子形式的氫滲透穿過所述燃料電極。4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的燃料電池，其中構(gòu)成所迷燃料電極的所述氫可透過性金屬選自至少鈀、釩、鉭和鈮。5.根據(jù)權(quán)利要求14中任一項(xiàng)所述的燃料電池，其中所述燃料電極的厚度為約5(im至100jim。6.根據(jù)權(quán)利要求15中任一項(xiàng)所述的燃料電池，還包括沿徑向設(shè)置在所述管狀燃料電極內(nèi)側(cè)以支撐所述燃料電極的多孔賤金屬板。7.根據(jù)權(quán)利要求1~6中任一項(xiàng)所述的燃料電池，其中所述固體電解質(zhì)膜形成在所述管狀燃料電極的外周表面上。8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的燃料電池，其中所述燃料電極具有圓筒形狀。9.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的燃料電池，其中所述燃料電極形成為橢圓形管狀。10.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的燃料電池,其中所述燃料電極形成為矩形管狀。11.根據(jù)權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的燃料電池，其中所述燃料電極形成為扁平管狀。12.根據(jù)權(quán)利要求1~11中任一項(xiàng)所述的燃料電池，還包括形成在所述燃料電極的外周表面上并且沿所述燃料電極的縱向延伸的集電器。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料電池，其中在所述集電器和所述氧電極之間設(shè)置有絕緣體。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料電池，其中多個(gè)燃料電池相互堆疊；并且一個(gè)燃料電池中的集電器與設(shè)置在相鄰燃料電池中的氧電極接觸。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料電池，其中在由所述堆疊的燃料電池包圍的空間內(nèi)形成氧化性氣體通道。16.根據(jù)權(quán)利要求1~15中任一項(xiàng)所述的燃料電池，其中所述固體電解質(zhì)膜設(shè)置在所述燃料電極的一部分上。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的燃料電池，其中將所述固體電解質(zhì)膜在所述燃料電極上被分開成多個(gè)部分。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的燃料電池，其中在被分開成多個(gè)部分的相鄰固體電解質(zhì)膜之間的間隙中設(shè)置有防止氬泄漏的構(gòu)件。19.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的燃料電池，其中所述氧電極沿徑向形成在所述固體電解質(zhì)膜內(nèi)側(cè)；并且所述燃料電極沿徑向形成在所述固體電解質(zhì)膜外側(cè)。20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的燃料電池，其中所述燃料電極具有平坦表面；并且所述固體電解質(zhì)膜形成在所述燃料電極的所述平坦表面上。21.根據(jù)權(quán)利要求220中任一項(xiàng)所述的燃料電池，其中在所述燃料電極和所述固體電解質(zhì)膜之間設(shè)置有促使氫分子解離成質(zhì)子的第一催化劑。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的燃料電池，其中在所述燃料電極內(nèi)側(cè)沿徑向設(shè)置促使氫分子解離成質(zhì)子的第二催化劑，使得所述第二催化劑與所述第一催化劑相對。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的燃料電池，其中形成在所述燃料電極上的所述第二催化劑的面積比所述第一催化劑的面積大。24.根據(jù)權(quán)利要求21~23中任一項(xiàng)所述的燃料電池，其中所述燃料電極包含第5A族的元素。25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的燃料電池，其中所述第一催化劑含有鈀。26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的燃料電池，其中所述第一催化劑含有選自鉑、釕和銠的元素；并且所述第一催化劑具有多孔結(jié)構(gòu)。全文摘要一種燃料電池(100)，包括管狀的并由氫可透過性金屬制成的燃料電極(10)；具有質(zhì)子傳導(dǎo)性并形成在所述燃料電極上的固體電解質(zhì)膜(20)；和設(shè)置在所述固體電解質(zhì)膜(20)上并設(shè)置為跨過所述固體電解質(zhì)膜(20)與所述燃料電極(10)相對的氧電極(40)。所述固體電解質(zhì)膜可在所述燃料電極上分開成多個(gè)部分。所述燃料電極可具有平坦的表面，其中所述第一催化劑和第二催化劑設(shè)置在所述燃料電極的相反表面上。文檔編號(hào)H01M8/12GK101689669SQ200880015761公開日2010年3月31日申請日期2008年7月9日優(yōu)先權(quán)日2007年7月13日發(fā)明者伊藤直樹,飯島昌彥申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社