專利名稱：燃料電池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及通過燃料電極內(nèi)的催化反應使用與液體燃料相分隔的氫離子來發(fā)電的燃料電池，尤其涉及不使用諸如泵的任何具體主動傳送途徑來將液體燃料供應給燃料電極的燃料電池。
背景技術：
近年來，為了允許諸如筆記本計算機和蜂窩電話等便攜式電子設備能夠在不充電的情況下長時間使用，已經(jīng)對用作這些便攜式設備的電源的燃料電池做出了各種嘗試。燃料電池的特征之一是僅需要提供燃料和空氣就能夠發(fā)電，并且僅需要通過補充燃料就可實現(xiàn)長時間的持續(xù)發(fā)電。因此，當便攜式應用越來越小時，燃料電池將成為便攜式設備應用電源的最佳系統(tǒng)。 尤其是，直接甲醇燃料電池(DMFC)被認為是最適合小型便攜式設備使用的電源，因為使用高能量密度的甲醇作為燃料，且通過使用催化層和固體電解質膜直接從甲醇中引出電流，所以無需任何變換器件，從而能夠進一步減小尺寸，并且該燃料比氫氣更容易處理。DMFC的燃料供應系統(tǒng)包括在其中液體燃料被汽化并由送風器或類似裝置供應至燃料電池內(nèi)部的供氣型DMFC，在其中液體燃料通過泵或類似裝置直接供應至燃料電池內(nèi)部的供液型DMFC，以及在其中液體燃料被汽化并被供應至燃料電極的內(nèi)部汽化型DMFC。
正如在日本專利申請公開No. 2000-106201中所公開的那樣，內(nèi)部汽化型DMFC包括用于保持液體燃料的燃料滲透層、以及用于擴散在燃料滲透層中所保持的液體燃料的汽化成分的燃料汽化層；在該結構中將來自燃料汽化層的汽化液體燃料供應至燃料電極。在此公開中，液體燃料是甲醇和水按l : l摩爾比混合的甲醇水溶液，并且甲醇和水都以氣態(tài)供應給燃料電極。這種使用甲醇水溶液作為燃料的燃料電池由于甲醇和水之間汽化率差異而無法提供足夠的輸出特性。已經(jīng)嘗試研發(fā)使用純甲醇作為燃料的燃料電池，以便于增強燃料電池的輸出特性并進一步減小其的尺寸。 此外，由于小型燃料電池主要應用于移動設備，所以已知一種被動燃料電池，這種
燃料電池不使用燃料泵或其他主動傳送途徑來向燃料電極供應液體燃料。 在該被動燃料電池中，燃料電極耦合至固體電解質膜的一側，而空氣電極則耦合
至固體電解質膜的另一側，籍此組成了膜電極構造體。燃料箱設置在膜電極構造體的燃料
電極一側，空氣腔室設置在空氣電極一側。燃料電極由燃料電極催化層和燃料電極集電器
所構成。燃料電極集電器層疊在燃料電極催化層的背側上，并與電連接至外部電路的該燃
料電極催化層相連。相類似，空氣電極由空氣電極催化層和空氣電極集電器構成。空氣電
極集電器層疊在空氣電極催化層的背側上，并且電連接著與外部電路相連接的空氣電極催化層。
更具體地，在用于移動設備的被動燃料電池中，減小尺寸是一個很重要的設計點， 并且希望能夠簡化用于接合燃料箱和膜電極構造體的部分的構造，從而減小燃料電池的尺 寸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對不使用諸如泵的任何具體主動傳送途徑來將液體燃料供應給燃料 電極的燃料電池而做出的。因此本發(fā)明的一個目標是通過簡化用于接合燃料箱和膜電極構 造體的部分的構造來減小燃料電池的尺寸。
本發(fā)明的燃料電池包括 膜電極構造體，具有固體電解質膜、層疊在固體電解質膜一側的燃料電極，以及層 疊在固體電解質膜另一側的空氣電極； 布置在燃料電極背側的燃料箱，用于存儲液體燃料并將所述液體燃料供應至所述 燃料電極；以及 布置在空氣電極背側的蓋板， 其中燃料箱由箱狀容器組成，并且該箱狀容器在面對膜電極構造體的一側處形成 有一個開口 ，并且在該開口的邊緣處形成有與膜電極構造體平行并向外側突出的凸緣，以 及 蓋板的外圍邊緣沿著膜電極構造體的外周以及凸緣的外周和背面外圍邊緣彎曲，
并且該凸緣被蓋板的外圍邊緣所包圍，籍此箱狀容器被固定至膜電極構造體。 根據(jù)本發(fā)明的燃料電池，燃料箱能夠被緊密連接著膜電極構造體而無需使用框
架、螺釘、夾具或類似構件。結果是在結構上簡化了圍繞膜電極構造體外周的部分，從而減
小了燃料電池的尺寸。 例如，在平面和矩形膜電極構造體的情況下，箱狀容器的凸緣的外部形狀被形成 為與膜電極構造體的尺寸相同并也呈矩形，并且蓋板的外圍邊緣被彎曲以包圍住該矩形彼 此相對的兩邊。 優(yōu)選地，在蓋板的外圍邊緣上形成多個卡腳，并且彎曲這些卡腳，使得箱狀容器能 夠被固定在該膜電極構造體上。 在本發(fā)明的燃料電池的一個改進示例中，凸緣被省略。
在此情況下，本發(fā)明的燃料電池包括 膜電極構造體，具有固體電解質膜、層疊在固體電解質膜一側的燃料電極、和層疊 在固體電解質膜另一側的空氣電極； 布置在燃料電極背側的燃料箱，用于存儲液體燃料并將所述液體燃料供應至所述 燃料電極；以及 布置在空氣電極背側的蓋板， 其中燃料箱由箱狀容器組成，并且該箱狀容器在面對膜電極構造體的一側處形成 有一個開口，以及 蓋板的外圍邊緣沿著膜電極構造體的外周以及箱狀容器的外周和底部外圍邊緣 彎曲，并且該膜電極構造體和箱狀容器被蓋板的外圍邊緣所包圍，籍此箱狀容器被固定至 膜電極構造體。
例如，在平面和矩形膜電極構造體的情況下，箱狀容器的外部形狀被形成為與膜
電極構造體的尺寸相同并也呈矩形，并且蓋板的外圍邊緣被彎曲以包圍住該矩形的四邊。
代替地，該蓋板的外圍邊緣可以被彎曲以包圍住該矩形彼此相對的兩邊。 優(yōu)選地，在蓋板的外圍邊緣上形成多個卡腳，并且彎曲這些卡腳，使得箱狀容器能
夠被固定在該膜電極構造體上。 在此情況下，優(yōu)選地，在箱狀容器底部外圍邊緣內(nèi)對應于多個卡腳形成多個凹進 部分，這些卡腳的末端部分被放入這些凹進部分。結果是這些末端部分不從箱狀容器的底 部突出。 例如，當使得凹進部分的深度等于卡腳末端部分的厚度時，就使得各末端部分的 表面與箱狀容器的底部相平齊。 可選地，可以在蓋板的外圍邊緣除了四角部分的其他位置提供突出部分，并且通 過彎曲這些突出部分，就能夠將箱狀容器固定至膜電極構造體。 在此情況下，優(yōu)選地，在箱狀容器的底部外圍邊緣內(nèi)對應于上述突出部分形成臺 階部分，并且這些突出部分的末端部分被放入這些臺階部分。結果是這些末端部分不從箱 狀容器的底部突出。 例如，當使得臺階部分的深度等于突出部分的末端部分的厚度時，就使得各末端 部分的表面與箱狀容器的底部相平齊。 根據(jù)本發(fā)明的燃料電池，因為簡化了圍繞膜電極構造體外周的部分的構造，從而 就能夠制造更小的燃料電池。同樣根據(jù)本發(fā)明的燃料電池，由于部件數(shù)目較少，所以組裝該 燃料電池所需的時間就能夠縮短。


圖1是本發(fā)明燃料電池輪廓構造的截面圖。 圖2是本發(fā)明燃料電池的一個示例的透視圖。 圖3A是一種用于組裝圖2中燃料電池的方法的透視圖, 圖3B是一種用于組裝圖2中燃料電池的方法的透視圖, 圖3C是一種用于組裝圖2中燃料電池的方法的透視圖, 圖3D是一種用于組裝圖2中燃料電池的方法的透視圖, 圖3E是一種用于組裝圖2中燃料電池的方法的透視圖, 圖4是本發(fā)明燃料電池的另一個示例的透視圖。 圖5A是一種用于組裝圖4中燃料電池的方法的透視圖, 圖5B是一種用于組裝圖4中燃料電池的方法的透視圖, 圖5C是一種用于組裝圖4中燃料電池的方法的透視圖, 圖5D是一種用于組裝圖4中燃料電池的方法的透視圖, 圖5E是一種用于組裝圖4中燃料電池的方法的透視圖, 圖6是本發(fā)明燃料電池的另一個示例的透視圖。 圖7A是一種用于組裝圖6中燃料電池的方法的透視圖, 圖7B是一種用于組裝圖6中燃料電池的方法的透視圖, 圖7C是一種用于組裝圖6中燃料電池的方法的透視圖,
圖7D是一種用于組裝圖6中燃料電池的方法的透視圖。 圖8A是從本發(fā)明燃料電池的另一個示例的頂側看去的透視圖。 圖8B是圖8A中燃料電池的透視截面圖。 圖8C是從圖8A中燃料電池的底側看去的透視圖。 圖8D是圖8A中燃料電池的卡腳部分的詳細形狀的部分透視截面圖。 圖9A是從本發(fā)明燃料電池的另一個示例的頂側看去的透視圖。 圖9B是圖9A中燃料電池的透視截面圖。 圖9C是從圖9A中燃料電池的底側看去的透視圖。 圖9D是圖9A中燃料電池的卡腳部分的詳細形狀的部分透視截面圖。 圖10A是從本發(fā)明燃料電池的另一個示例的頂側看去的透視圖。 圖10B是圖10A中燃料電池的透視截面圖。 圖10C是從圖10A中燃料電池的底側看去的透視圖。 圖10D是圖10A中燃料電池的卡腳部分的詳細形狀的部分透視截面圖。 圖11A是從本發(fā)明燃料電池的另一個示例的頂側看去的透視圖。 圖11B是圖11A中燃料電池的透視截面圖。 圖11C是從圖11A中燃料電池的底側看去的透視圖。 圖11D是圖11A中燃料電池的卡腳部分的詳細形狀的部分透視截面圖。 圖12A是從本發(fā)明燃料電池的另一個示例的頂側看去的透視圖。 圖12B是圖12A中燃料電池的透視截面圖。 圖12C是從圖12A中燃料電池的底側看去的透視圖。 圖12D是圖12A中燃料電池的卡腳部分的詳細形狀的部分透視截面圖。 圖13A是從本發(fā)明燃料電池的另一個示例的頂側看去的透視圖。 圖13B是圖13A中燃料電池的透視截面圖。 圖13C是從圖13A中燃料電池的底側看去的透視圖。 圖13D是圖13A中燃料電池的卡腳部分的詳細形狀的部分透視截面圖。 圖14A是從本發(fā)明燃料電池的另一個示例的頂側看去的透視圖。 圖14B是圖14A中燃料電池的透視截面圖。 圖14C是從圖14A中燃料電池的底側看去的透視圖。 圖14D是圖14A中燃料電池的卡腳部分的詳細形狀的部分透視截面圖。 圖15A是從本發(fā)明燃料電池的另一個示例的頂側看去的透視圖。 圖15B是圖15A中燃料電池的透視截面圖。 圖15C是從圖15A中燃料電池的底側看去的透視圖。 圖15D是圖15A中燃料電池的外圍邊緣的詳細形狀的部分透視截面圖。 圖16A是從本發(fā)明燃料電池的另一個示例的頂側看去的透視圖。 圖16B是圖16A中燃料電池的透視截面圖。 圖16C是從圖16A中燃料電池的底側看去的透視圖。 圖16D是圖16A中燃料電池的外圍邊緣的詳細形狀的部分透視截面圖。 圖17A是示出了卡腳部分詳細形狀的本發(fā)明燃料電池的另一個示例的視圖。 圖17B是一種用于彎曲圖17A中燃料電池的卡腳部分的程序的部分透視截面圖。
圖17C是一種用于彎曲圖17A中燃料電池的該卡腳部分的程序的部分透視截面 圖。
具體實施例方式
圖l示出了本發(fā)明燃料電池的外形構造(截面圖)。在此附圖中，參考編號l是固 體電解質膜；2是燃料電極；3是空氣電極；10是膜電極構造體(MEA) ;11是燃料箱；12是箱 狀容器；13是凸緣；而15是蓋板。 作為電源產(chǎn)生部分的膜電極構造體10由高分子材料構成的固體電解質膜1以及 層疊在該固體電解質膜1兩側的燃料電極2(陽極)和空氣電極3(陰極)組成。燃料電極 2由燃料電極催化層4和燃料電極集電器6組成?？諝怆姌O3由空氣電極催化層5和空氣 電極集電器7組成。 燃料電極催化層4和空氣電極催化層5由涂有鉑_釕合金催化劑的碳紙構成，并 且碳紙涂有催化劑的那一側在與固體電解質膜l接觸的方向上被熱壓。在燃料電極催化層 4的背側(與固體電解質膜1相對的那一側)，燃料電極集電器6被層疊用以將電流引出。 類似地，在空氣電極催化層5的背側(與固體電解質膜1相對的那一側)，空氣電極集電器 7被層疊用以將電流引出。燃料電極集電器6和空氣電極集電器7通過外部電路19連接。 為了向燃料電極催化層4供應燃料并且為了向空氣電極催化層5供應空氣，在燃料電極集 電器6和空氣電極集電器7上形成多個通孔(未示出)。于是，固體電解質膜1、燃料電極 2和空氣電極3就整體地形成，從而構成了膜電極構造體10。 在膜電極構造體10的燃料電極2的背側(與固體電解質膜1相對的那一側)上 設置有燃料箱ll，并且液體燃料被存儲在該燃料箱ll內(nèi)。該液體燃料通過例如在燃料箱 11和燃料電極2之間提供的氣_液分隔膜(未示出)而作為氣體成分被提供給燃料電極 2。如下所示在本發(fā)明的燃料電極中，燃料箱11通過將箱狀容器12固定至膜電極構造體10 而構成。箱狀容器12在與膜電極構造體10相對的那一側處提供有一個開口，并且在該開 口的邊緣處形成與膜電極構造體IO平行并向外側突出的凸緣13。 為了將箱狀容器12固定至膜電極構造體IO，將蓋板15附在膜電極構造體10的空 氣電極3的背側(與固體電解質膜1相對的那一側)。該蓋板15具有沿著膜電極構造體 10的外周以及凸緣13的外周和背部外圍邊緣彎曲的外圍邊緣15a。于是，通過使用蓋板15 的外圍邊緣15a包圍膜電極構造體IO和凸緣13的外圍邊緣，箱狀容器12就被固定至膜電 極構造體IO。蓋板15具有多個小氣孔，用以向空氣電極3供應空氣。 同時在蓋板15和空氣電極3之間設置有保濕板，以抑制空氣電極中生成的水份蒸 發(fā)。 圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個燃料電池示例的透視圖。在此示例中，膜電極構造體10 水平投影的幾何形狀是矩形，而箱狀容器12的凸緣13的外部形狀與該膜電極構造體10的 大小相同并且也呈矩形。在蓋板15的外圍邊緣上提供多個卡腳16。這些卡腳16對應于矩 形的四邊被獨立地提供在蓋板15的四個側面。通過彎曲這些卡腳16，就可以包圍住膜電極 構造體10和箱狀容器12的凸緣13，從而將箱狀容器12固定至膜電極構造體10。
圖3A至圖3E示出了燃料電池的組裝過程。首先，將膜電極構造體10疊在箱狀容 器12的凸緣13上(圖3A、3B)。把蓋板15放在膜電極構造體10上(圖3C、3D)。彎曲蓋
7板15外圍邊緣上的卡腳16，并使得該卡腳16緊緊附至凸緣13的背部外圍邊緣(圖3E)。
因為膜電極構造體10由相對較軟的樹脂形成，所以通過彎曲并壓接卡腳16，凸緣 13的前側(圖中的上側)就緊緊附至膜電極構造體10。 圖4是本發(fā)明燃料電池的另一個示例的透視圖。與上述示例相同，膜電極構造體 10水平投影的幾何形狀是矩形，而箱狀容器12的凸緣13的外部形狀同樣與該膜電極構造 體10的大小相同并且也呈矩形。在此示例中，在矩形的的兩個對邊，蓋板15的外圍邊緣 15b被彎曲以包圍住膜電極構造體IO和箱狀容器12的凸緣13，從而將箱狀容器12固定至 膜電極構造體10。在此情況下，同樣通過彎曲并壓接蓋板15的外圍邊緣15b，凸緣13的前 側就能被緊緊附至膜電極構造體10。 圖5A至圖5E示出了該燃料電池的組裝過程。首先，將膜電極構造體10疊在箱狀 容器12的凸緣13上(圖5A、5B)。把蓋板15放在膜電極構造體10上(圖5C、5D)。彎曲 蓋板15的外圍邊緣15b，并使其緊緊附至凸緣13的背側(圖5E)。 在彎曲蓋板15的外圍邊緣的步驟中，可以如上示例所述在把蓋板15放置在膜電 極構造體10和箱狀容器12之后再彎曲該外圍邊緣，也可以先彎曲蓋板15的外圍邊緣，再 將膜電極構造體IO和箱狀容器12的凸緣13插入該部分。在前一種情況下，彎曲外圍邊緣 的步驟和壓接外圍邊緣的步驟可以連續(xù)執(zhí)行。在后一種情況下，在插入膜電極構造體10和 箱狀容器12的凸緣13之后，再壓接該外圍邊緣，并在隨后將凸緣13的前側緊緊附至膜電 極構造體10。 圖6是本發(fā)明燃料電池的另一個示例的透視圖。在此示例中，在凸緣13的背側 (圖中的下側)和蓋板彎曲的外圍邊緣15c之間提供一間隙。通過在該間隙中插入楔17a， 凸緣13的前側就能被緊緊附至膜電極構造體10。 圖7A至圖7D示出了該燃料電池的組裝過程。首先，預先彎曲蓋板的外圍邊緣 15c(圖7A)。在將膜電極構造體10疊在箱狀容器12的凸緣13上之后，就通過從箱狀容器 12端側的側向滑入來把蓋板15放在凸緣13和膜電極構造體10上(圖7A、7B)。在凸緣13 的背側和蓋板的外圍邊緣15c之間的間隙內(nèi)，從箱狀容器12的一端插入楔17b(圖7C)。同 樣在這一相同間隙內(nèi)，從箱狀容器12的另一端插入楔17a(圖7D)。 圖8A至8D示出了本發(fā)明燃料電池的另一個示例。圖8A是從頂側(蓋板側)看 去的透視圖，圖8B是透視截面圖，圖8C是從底側(燃料箱側)看去的透視圖，而圖8D是示 出了卡腳詳細形狀的部分透視截面圖。 在此示例中，與前述各示例不同，燃料箱ll由不帶有凸緣的箱狀容器22構成。膜 電極構造體10水平投影的幾何形狀是矩形，而箱狀容器22的外部形狀同樣與該膜電極構 造體10的大小相同并且也呈矩形。在蓋板25的外圍邊緣上提供多個卡腳26。這些卡腳 26對應于矩形的四邊被獨立地提供在蓋板25的四個側面。通過彎曲這些卡腳26，就可以 包圍住膜電極構造體10和箱狀容器22，從而將箱狀容器22固定至膜電極構造體10。
圖9A至9D示出了本發(fā)明燃料電池的另一個示例。該示例對圖8A至8D中的構造 做出了部分修改。在此示例中，沿著外周在箱狀容器22底部提供了槽溝27。形成該槽溝 27用以改善壓接卡腳26時的工作效率。 圖IOA至IOD示出了本發(fā)明燃料電池的另一個示例。該示例對圖8A至8D中的構 造做出了部分修改。在此示例中，在箱狀容器22底部內(nèi)的外圍邊緣中形成了多個凹進部分28a。這些凹進部分28a對應于矩形的四邊被獨立地提供在蓋板25的四個側面，從而各自 與卡腳26相對應。凹進部分28a的寬度和深度幾乎和卡腳26的寬度和深度相同。因此， 當彎曲這些卡腳26時，使這些卡腳26的末端部分與箱狀容器22的底部平面對齊，并且不 從箱狀容器22的底部突出。 圖IIA至IID示出了本發(fā)明燃料電池的另一個示例。該示例對圖IOA至10D中的 構造做出了部分修改。在此示例中，在箱狀容器22底部內(nèi)的外圍邊緣中形成了多個凹進部 分28b。這些凹進部分28b對應于矩形的四邊被獨立地提供在蓋板25的四個側面，從而各 自與卡腳26相對應。凹進部分28b的寬度幾乎和卡腳26的寬度相同，而凹進部分28b的 深度要大于卡腳26的厚度。因此，當彎曲這些卡腳26時，使這些卡腳26的末端部分隱藏 入凹進部分28b，并且不從箱狀容器22的底部突出。 圖12A至12D示出了本發(fā)明燃料電池的另一個示例。該示例對圖8A至8D中的構 造做出了部分修改。在此示例中，臺階28c在箱狀容器22底部的外圍邊緣的四角之外中形 成。臺階28c的深度要大于卡腳26的厚度。因此，當彎曲這些卡腳26時，使這些卡腳26 的末端部分隱藏入臺階28c，并且不從箱狀容器22的底部突出。 圖13A至13D示出了本發(fā)明燃料電池的另一個示例。該示例對圖IOA至10D中的 構造做出了部分修改。多個凹進部分在箱狀容器22底部內(nèi)的外圍邊緣中形成。這些凹進 部分具有呈兩個臺階的底部，并且前側(外側)凹進部分28d的深度幾乎等于卡腳26的厚 度，而內(nèi)側凹進部分28e的深度則要深于前側凹進部分28d的深度。當把蓋板25附至膜電 極構造體10和箱狀容器22時，卡腳26首先沿著前側凹進部分28d彎曲，并在呈J形地隨 后彎入內(nèi)側凹進部分28e。結果當彎曲這些卡腳26時，這些卡腳26不從箱狀容器22的底 部突出。此外，因為卡腳26的末端部分與內(nèi)側凹進部分28e相接合，所以卡腳26牢固地固 定在前側凹進部分28d、28e內(nèi)。 圖14A至14D示出了本發(fā)明燃料電池的另一個示例。該示例對圖9A至9D中的構 造做出了部分修改。臺階28f沿著箱狀容器22底部的外周在四角之外的地方形成，并且在 各臺階28f的內(nèi)部進一步形成槽溝28g。每個臺階28f的深度幾乎等于卡腳26的厚度。當 把蓋板25附至膜電極構造體10和箱狀容器22時，卡腳26首先沿著前側凹進臺階28f彎 曲，并在呈J形地隨后彎入內(nèi)側槽溝28g。結果當彎曲這些卡腳26時，這些卡腳26不從箱 狀容器22的底部突出。此外，因為卡腳26的末端部分與槽溝28g相接合，所以卡腳26牢 固地固定在臺階28f和槽溝28g內(nèi)。 圖15A至15D示出了本發(fā)明燃料電池的另一個示例。圖15A是從頂側(蓋板側) 看去的透視圖，圖15B是透視截面圖，圖15C是從底側(燃料箱側)看去的透視圖，而圖15D 是示出了外圍邊緣詳細形狀的部分透視截面圖。 在此示例中，燃料箱ll同樣由不帶有凸緣的箱狀容器22構成。膜電極構造體IO 水平投影的幾何形狀是矩形，而箱狀容器22的外部形狀同樣與該膜電極構造體10的大小 相同并且也呈矩形。蓋板25的外圍邊緣25a和25b，除了四角之外全都向外側突出。在矩 形的四個邊上，彎曲蓋板25的外圍邊緣25a和25b以包圍住膜電極構造體10和箱狀容器 22，從而將箱狀容器22固定至膜電極構造體10。在此情況下，同樣提供彎曲并壓接彎曲蓋 板25的外圍邊緣25a和25b，箱狀容器22的開口端就被緊緊固定至膜電極構造體10。
在此情況下，在箱狀容器22底部除了四角之外的外圍邊緣內(nèi)形成臺階29a。每個臺階29a的深度幾乎等于蓋板25的外圍邊緣25a和25b的厚度。因此，當彎曲外圍邊緣 25a和25b時，外圍邊緣25a和25b的末端部分與箱狀容器22的底部平面對齊，并且不從箱 狀容器22的底部突出。 圖16A至16D示出了本發(fā)明燃料電池的另一個示例。該示例對圖15A至15D中的 構造做出了進一步地修改。在此示例中，同樣在箱狀容器22底部除了四角之外的外圍邊緣 內(nèi)形成臺階29b。每個臺階29b的深度要大于蓋板25的外圍邊緣25a和25b的厚度。因 此，當彎曲外圍邊緣25a和25b時，外圍邊緣25a和25b的末端部分隱藏入臺階29b，并且不 從箱狀容器22的底部突出。 圖17A至17D示出了本發(fā)明燃料電池的另一個示例。該示例對圖14A至14D中的 構造做出了部分修改。臺階29c沿著箱狀容器22底部的外周在四角之外的地方形成，并且 在各臺階29c的內(nèi)部進一步形成槽溝29d。每個臺階29c的深度幾乎等于卡腳26a的厚度。 在此實施例中，在卡腳26a兩側接近卡腳26a末端的位置上形成凹口 26b。當沿著臺階29c 彎曲卡腳26a時，彎曲部分可由這些凹口 26b限定。結果就能夠改善彎曲操作的工作效率。
液體燃料箱內(nèi)含有的液體燃料不限于甲醇燃料，也可以含有其他液體燃料，例如 乙醇(諸如，乙醇的水溶液或者純乙醇)、丙醇燃料(諸如，丙醇的水溶液或者純丙醇)、乙 二醇(諸如，乙二醇的水溶液或者純乙二醇)、二甲醚或者甲酸。無論如何，都含有適于燃料 電池的液體燃料。
權利要求
一種燃料電池，包括膜電極構造體，具有固體電解質膜、層疊在所述固體電解質膜一側的燃料電極、以及層疊在所述固體電解質膜另一側的空氣電極；被布置在所述燃料電極背側的燃料箱，用于存儲液體燃料并將所述液體燃料供應至所述燃料電極；以及布置在所述空氣電極背側的蓋板，其中所述燃料箱由在面對所述膜電極構造體的一側處形成有開口的箱狀容器組成，所述蓋板上有在其外圍邊緣上形成的多個卡腳，在所述箱狀容器的所述底部外圍邊緣內(nèi)具有對應于所述多個卡腳形成的多個凹進部分，所述蓋板的外圍邊緣沿著所述膜電極構造體的外周以及所述箱狀容器的外周被彎曲，以使所述膜電極構造體和所述箱狀容器被所述蓋板的所述外圍邊緣包圍，以及所述卡腳的末端部分沿所述箱狀容器的底部外圍邊緣被彎曲，以使所述末端部分被放入所述凹進部分而不從所述箱狀容器的底部突出，從而使得所述箱狀容器被固定至所述膜電極構造體。
2. 如權利要求1所述的燃料電池，其特征在于，所述膜電極構造體的水平投影的幾何 形狀是矩形，而所述箱狀容器的外部形狀與所述膜電極構造體的尺寸相同并也呈矩形，并 且所述蓋板的所述外圍邊緣被彎曲以包圍住所述矩形形狀的四邊。
3. 如權利要求1所述的燃料電池，其特征在于，所述膜電極構造體的水平投影的幾何 形狀是矩形，而所述箱狀容器的外部形狀與所述膜電極構造體的尺寸相同并也呈矩形，并 且所述蓋板的所述外圍邊緣被彎曲以包圍住所述矩形形狀彼此相對的兩側。
4. 如權利要求1所述的燃料電池，其特征在于，所述凹進部分的深度等于所述卡腳的 所述末端部分的厚度，以使得所述末端部分的表面與所述箱狀容器的底部對齊在所述同一 平面上。
全文摘要
電極膜結構(10)由聚合材料構成的固體電解質膜(1)以及層疊在該固體電解質膜兩側的燃料電極(2)和空氣電極(3)組成。燃料箱(11)由固定至該電極膜結構(10)的箱狀容器(12)構成。在箱狀容器(12)內(nèi)，開口部分被安排在面對電極膜結構(10)的平面上，而凸緣部分(13)在開口部分的邊緣上形成。蓋板(15)附在電極膜結構(10)的空氣電極(3)的背側上，蓋板(15)的外圍部分(15a)沿著電極膜結構(10)的外周以及凸緣部分(13)的外周和背面外圍部分彎曲，以夾緊電極膜結構(10)和凸緣部分(13)的外圍部分。于是，箱狀容器(12)就被固定至電極膜結構(10)。
文檔編號H01M8/04GK101728559SQ200910254129
公開日2010年6月9日 申請日期2006年5月1日 優(yōu)先權日2005年5月13日
發(fā)明者安井秀朗, 川村公一, 高橋賢一 申請人:株式會社東芝