專(zhuān)利名稱(chēng)：高分子電解質(zhì)型燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及便攜式電源、電動(dòng)汽車(chē)用電源、家庭內(nèi)小型發(fā)電系統(tǒng)等所使用的高分子電解質(zhì)型燃料電池。
固體高分子型燃料電池是使氫等的燃料氣體與空氣等的氧化劑氣體在氣體擴(kuò)散電極處發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)產(chǎn)生電和熱的電池。
首先使用圖10，說(shuō)明高分子電解質(zhì)型燃料電池之一例。
在選擇性地輸送氫離子的高分子電解質(zhì)膜63的兩側(cè)面上，緊貼配置著以附載白金系金屬催化劑的碳粉末為主要成分的催化劑反應(yīng)層62。在該催化劑反應(yīng)層62的外側(cè)面上，緊貼配置有同時(shí)具有氣體通氣性和電子導(dǎo)電性的擴(kuò)散層61。由該催化劑反應(yīng)層62和擴(kuò)散層61構(gòu)成電極69。電極69及高分子電解質(zhì)膜63預(yù)先形成為一體，構(gòu)成電極電解質(zhì)膜接合體(以下稱(chēng)MEA)70。此外，在電極69的周?chē)?，夾著高分子電解質(zhì)膜63配置有氣體密封件及密封墊片，以使供給的燃料氣體及氧化劑氣體不漏泄到燃料電池之外或相互混合。這也可以預(yù)先與MEA70形成為一體。
如圖15所示，在上述這樣的燃料電池中，為使氫氣及空氣不漏泄到外部及不相互混合，在電極69周?chē)?，夾著高分子電解質(zhì)膜63，配置有密封件127及O型圈128。作為另外的密封方法，也有一種如圖16所示，在電極69周?chē)?，配置由?shù)脂或金屬構(gòu)成的、厚度與電極69相同的密封墊片129，并用潤(rùn)滑脂或粘接劑將隔板64與密封墊片129的間隙密封起來(lái)的結(jié)構(gòu)。
另外，近年來(lái)還提出了如下一種保證氣體密封性的方案，即，如圖17所示，在MEA70中，預(yù)先使具有密封效果的樹(shù)脂131滲入必需有密封性的部分，并使其固化，以保證與隔板之間的氣體密封性。
在MEA的外側(cè)，配置有將其機(jī)械固定并使相鄰的MEA70相互電氣串聯(lián)用的導(dǎo)電性隔板64。在隔板64的與MEA70接觸的部分，形成有向電極69的表面分別供給燃料氣體和氧化劑氣體并運(yùn)走反應(yīng)生成的氣體及剩余氣體用的氣體流道65。氣體流道65也可以與隔板64分開(kāi)設(shè)置，但一般如圖10及圖15-圖17所示，采用在隔板64的表面設(shè)置槽作為氣體流道65的方式。
很多燃料電池采用將單個(gè)電池多個(gè)層疊的層疊結(jié)構(gòu)。為了將當(dāng)燃料電池運(yùn)行時(shí)，與電同時(shí)產(chǎn)生的熱排出到電池之外，在每1至2個(gè)單電池中配置有冷卻板。作為冷卻板，一般是在薄的金屬板內(nèi)部貫穿流過(guò)冷卻水等的熱介質(zhì)這樣的結(jié)構(gòu)。由此，在使電池溫度保持一定的同時(shí)，以溫水等的形式利用所產(chǎn)生的熱能。
此外，也有一種方法是在構(gòu)成單個(gè)電池的隔板64的背面即欲使冷卻水流過(guò)的面上形成流道，使隔板64本身具冷卻板的功能。此時(shí)，為了密封冷卻水等的熱介質(zhì)，也必需O型圈及密封墊片。但采用這樣的密封方式，必需使O型圈完全填密等，確保冷卻板上下間有充分的導(dǎo)電性。
在這樣的層疊電池中必需有被稱(chēng)為分流器的對(duì)各單個(gè)電池的燃料氣體及冷卻水的供給排出孔。因這些分流器的配置形態(tài)的不同，可分成內(nèi)部分流器型和外部分流器型兩類(lèi)。
一般是將燃料氣體及冷卻水的供給排出孔確保在層疊電池內(nèi)部的所謂的內(nèi)部分流器型。但是，運(yùn)行將改質(zhì)后的城市煤氣作為燃料氣體使用的電池時(shí)，在燃料氣體流道的下游區(qū)域，CO濃度上升。因此，電極可能因CO而中毒，溫度下降，會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)電極中毒。為了減緩這樣的電池性能的下降，將從分流器至各單個(gè)電池的氣體的供給排出部的連接口做成盡可能大的、外部分流器型結(jié)構(gòu)得到重新認(rèn)識(shí)。
無(wú)論是使用內(nèi)部分流器型還是外部分流器型，都是將含有冷卻部的多個(gè)單個(gè)電池沿一個(gè)方向?qū)盈B，在其兩端配置一對(duì)端板，并必須用連接桿將端板之間固定。在緊固時(shí)，對(duì)單個(gè)電池的面最好能盡可能均勻地緊固。換言之，對(duì)層疊電池的整個(gè)層疊面，最好能施加均勻的緊固力。因此，從機(jī)械強(qiáng)度角度考慮，端板及連接桿一般使用不銹鋼等的金屬材料。做成這些端板及連接桿通過(guò)絕緣板與層疊電池電絕緣，電流不會(huì)通過(guò)端板漏出到外部的結(jié)構(gòu)。作為連接桿，已提出的方案有使桿貫穿隔板內(nèi)部的通孔之中，或者，在其端部沿層疊方向用金屬帶勒緊整個(gè)層疊電池的方法。
此外，在圖15、圖16及圖17所示的任一密封方式中，為了維持密封性且減小電極與隔板間及隔板相互間的接觸電阻，必需穩(wěn)定的勒緊壓力。因此，采用在連接桿與端板之間插入螺旋彈簧或碟形彈簧等的結(jié)構(gòu)。利用該勒緊壓力，確保隔板、電極、電解質(zhì)膜等電池的構(gòu)成部件間的電接觸。
另外，要使層疊電池穩(wěn)定發(fā)揮功能，供給單個(gè)電池的燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水必須均勻地分別分配給單個(gè)電池。一般情況下，增大供給的各流體所流過(guò)的分流器截面積，使各流體在分流器內(nèi)流速降低，使因流體的動(dòng)壓力引起的壓力梯度帶來(lái)的影響降低。但是，若要想實(shí)現(xiàn)燃料電池的小型輕量化，則必須盡可能減小分流器的截面積。
此外，歷來(lái)，層疊電池產(chǎn)生的電是由集電板集電，并輸出到連接在其端部的外部設(shè)備。還有，使用集電板的一部分凸出于層疊電池外廓這樣形狀的集電板的層疊電池時(shí)，是從該凸出部分與外部設(shè)備連接。因此，電連接部位呈比層疊電池外廓還更向外凸出的形狀。即，存在電池整體大型化，或設(shè)備裝載性自由度低下這樣的問(wèn)題。
因此，本發(fā)明的目的在于，解決如上所述的問(wèn)題，提供一種小型輕量且設(shè)備裝載性自由度高的高分子電解質(zhì)型燃料電池。
本發(fā)明涉及一種將單個(gè)電池夾著導(dǎo)電性隔板多個(gè)層疊而成的層疊電池所構(gòu)成的高分子電解質(zhì)型燃料電池，所述單個(gè)電池具有固體高分子電解質(zhì)膜、夾著所述固體高分子電解質(zhì)膜并有催化劑反應(yīng)層的一對(duì)電極、以及向所述電極之一供給含有氫的燃料氣體并向另一所述電極供給含有氧氣的氧化劑氣體的裝置。本發(fā)明的燃料電池的特征在于，具有從所述層疊電池之中的一端部的單個(gè)電池起到另一端部的單個(gè)電池為止，按其層疊順序，分別分配供給燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水的供給用分流器，以及，從所述另一端部的單個(gè)電池起按其層疊順序，分別排出所述燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水的排出用分流器。
另外，所述燃料電池具有在所述層疊電池兩端面沿層疊方向向所述單個(gè)電池施加勒緊壓力的端板，進(jìn)行所述單個(gè)電池的集電的集電板的一部分貫穿所述端板，在所述集電板與所述端板之間最好夾裝有絕緣部件。
此外，所述供給用分流器及排出用分流器在所述層疊電池的側(cè)面最好沿單個(gè)電池的層疊方向平行配置。
另外，所述供給用分流器的截面積趨向下游變小，而所述排出用分流器的截面積趨向下游變大是有效的。
另外，所述排出用分流器配置在所述層疊電池的外周，具有將各單個(gè)電池相互壓緊，降低所述單個(gè)電池間接觸電阻的作用，是理想的。
在所述端板處，將所述燃料氣體、所述氧化劑氣體及冷卻水的通道沿與所述單個(gè)電池的層疊方向垂直的方向配置更有效。
還有，本發(fā)明涉及含有多個(gè)所述層疊電池、設(shè)于各層疊電池的端板的燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水的各通道通過(guò)流體密封機(jī)構(gòu)而連接的高分子電解質(zhì)型燃料電池。
再有，本發(fā)明涉及含有多個(gè)所述層疊電池、各層疊電池通過(guò)具有對(duì)所述層疊電池供給燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水用各通道的容器而連接的高分子電解質(zhì)型燃料電池。
本發(fā)明涉及一種高分子電解質(zhì)型燃料電池的設(shè)置方法，該高分子電解質(zhì)型燃料電池由夾著導(dǎo)電性隔板將多個(gè)單個(gè)電池層疊而成的層疊電池構(gòu)成，所述單個(gè)電池具有固體高分子電解質(zhì)膜、夾著所述固體高分子電解質(zhì)膜并具有催化劑反應(yīng)層的一對(duì)電極、以及向所述電極之一供給含有氫氣的燃料氣體并向另一電極供給含有氧氣的氧化劑氣體的裝置，并且，所述燃料電池的重心設(shè)置在最靠近設(shè)置面處。。
圖1所示為本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的燃料電池的概略主視圖。
圖2所示為圖1所示燃料電池的概略俯視圖。
圖3所示為沿圖2中的X-Y線(xiàn)的概略剖視圖。
圖4所示為本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的燃料電池的概略立體圖。
圖5所示為沿圖4中的P-Q線(xiàn)的局部概略剖視圖。
圖6所示為示出端板配置方法用的本發(fā)明燃料電池的概略側(cè)視圖。
圖7所示為圖6所示燃料電池的俯視圖。
圖8所示為示出端板另一配置方法用的本發(fā)明燃料電池的概略側(cè)視圖。
圖9所示為圖8所示燃料電池的概略俯視圖。
圖10所示為兩個(gè)單個(gè)電池構(gòu)成的單個(gè)電池層疊體的概略立體圖。
圖11所示為實(shí)施例1中制成的本發(fā)明燃料電池的概略立體圖。
圖12所示為實(shí)施例3中制成的本發(fā)明燃料電池的概略立體圖。
圖13所示為實(shí)施例3中所用隔板的概略立體圖。
圖14為示出實(shí)施例5中制成的燃料電池中分流器的熱傳導(dǎo)率與電池輸出的穩(wěn)定性之關(guān)系的圖。
圖15所示為說(shuō)明傳統(tǒng)密封方法用的層疊電池的概略局部縱剖視圖。
圖16所示為說(shuō)明另一傳統(tǒng)密封方法用的層疊電池的概略局部縱剖視圖。
圖17所示為說(shuō)明又一傳統(tǒng)密封方法用的層疊電池的概略局部縱剖視圖。
本發(fā)明涉及一種將單個(gè)電池夾著導(dǎo)電性隔板多個(gè)層疊而成的層疊電池構(gòu)成的高分子電解質(zhì)型燃料電池，所述單個(gè)電池具有固體高分子電解質(zhì)膜、夾著所述固體高分子電解質(zhì)膜并有催化劑反應(yīng)層的一對(duì)電極、以及向所述電極之一供給含有氫的燃料氣體并向另一所述電極供給含有氧氣的氧化劑氣體的裝置。本發(fā)明的燃料電池的特征在于，具有從所述層疊電池之中的一端部的單個(gè)電池起到另一端部的單個(gè)電池為止，按其層疊順序，分別分配供給燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水的供給用分流器，以及，從所述另一端部的單個(gè)電池起按其層疊順序，分別排出所述燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水的排出用分流器。
另外，本發(fā)明的燃料電池?zé)o論是外部分流器還是內(nèi)部分流器都可以采用。
首先，參照


使用外部分流器的本發(fā)明的燃料電池。圖1所示為本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的燃料電池的概略主視圖。圖1所示的燃料電池在層疊電池1的一個(gè)側(cè)面，設(shè)有沿層疊方向分別分配供給燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水的供給用分流器2。通過(guò)該供給用分流器2，燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水從層疊電池2的一個(gè)側(cè)面，從構(gòu)成層疊電池1的一側(cè)端部的單個(gè)電池至另一端部的電池，分配供給燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水。
此外，圖1所示的燃料電池在層疊電池1的另一側(cè)面，同樣設(shè)有分別排出所述燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水的排出用分流器3。通過(guò)該排出用分流器3，燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水從層疊電池1的另一側(cè)面(未配置有所述供給用分流器2的一側(cè))排出。從該排出用分流器3將來(lái)自構(gòu)成層疊電池1的所有單個(gè)電池的燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水排出。
又如圖1所示，關(guān)于燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水的流動(dòng)方面，供給用分流器2的截面積最好隨著趨向下游而變小，排出用分流器3的截面積最好隨著趨向下游而變大。采用這樣結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是，能將燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水分別均勻地分配給層疊的各單個(gè)電池。
又，作為參考，在圖2示出了圖1所示的燃料電池的概略俯視圖。
在此，圖3示出了沿圖2中X-Y線(xiàn)的概略剖視圖。如圖3所示，在本發(fā)明的燃料電池中，在所述層疊電池1的兩端面，在層疊方向設(shè)有對(duì)所述單個(gè)電池施加勒緊壓力的端板5。對(duì)所述單個(gè)電池進(jìn)行集電的集電板6的一部分貫穿所述端板5，并且在所述集電板6與所述端板5之間夾裝絕緣部件7則更好。例如如圖3所示，從集電板6向?qū)盈B電池1的層疊方向，延長(zhǎng)作為集電板6的一部分的集電部件8。并采用集電部件8經(jīng)上述絕緣部件7貫穿過(guò)端板5的結(jié)構(gòu)。
用這樣延長(zhǎng)后的集電部件8構(gòu)成進(jìn)行集電的結(jié)構(gòu)，就能將本發(fā)明的燃料電池在不超出層疊電池1外廓的范圍內(nèi)，與外部設(shè)備電連接。即，采用本發(fā)明，燃料電池本身能達(dá)到小型化，并能提高裝載于各種設(shè)備時(shí)的自由度。
另外如圖3所示，在層疊電池1的上面部分設(shè)有金屬板4。該金屬板4與供給用分流器2及排出用分流器3一起，起防止層疊電池1變形及扭曲的作用。
另外在圖3中，在上述端板5的更上部，設(shè)有例如板彈簧等的輔助板9。該輔助板9最好使用板彈簧。若穿過(guò)所述金屬板4擰緊頂緊螺釘，輔助板9和連接帶10就將層疊電池1中的各單個(gè)電池相互勒緊。
在本發(fā)明的燃料電池中，為了降低因流體的動(dòng)壓力產(chǎn)生的壓力梯度而使分流器截面積增大的傳統(tǒng)的流體均勻分配法最好不使用。取而代之的是，將各流體(燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水)供給在層疊電池1的側(cè)面沿層疊方向配置的供給用分流器2。這樣，使各流體從層疊電池1的位于層疊方向端部的單個(gè)電池流入，并將通過(guò)各單個(gè)電池后的所述流體在層疊電池1的側(cè)面從沿層疊方向配置的排出用分流器3排出。即，本發(fā)明的燃料電池最好采用在層疊電池1的側(cè)面，流入方向與排出方向做成相對(duì)結(jié)構(gòu)的流體均勻分配法。也就是，最好將所述供給用分流器及排出用分流器在所述層疊電池的側(cè)面沿單個(gè)電池的層疊方向平行配置。
換言之，在本發(fā)明的燃料電池中，最好使多個(gè)單個(gè)電池層疊而成的層疊電池運(yùn)行所必需的燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水等的各流體從層疊電池的層疊方向端部流入。并且使通過(guò)各單個(gè)電池后的各流體向著與流入層疊電池的方向相反的方向流出。
因此，可使各流體通過(guò)各單個(gè)電池的流道長(zhǎng)度發(fā)生變化。這樣，使因動(dòng)壓力在各流體中產(chǎn)生的壓力梯度與因流道長(zhǎng)度變化在各流體中產(chǎn)生的壓力損失平衡，從而向各單個(gè)電池均勻供給各流體成為可能。該因動(dòng)壓力引起的壓力梯度的調(diào)節(jié)可通過(guò)減小分流器截面積來(lái)進(jìn)行，所以具有能獲得輕量且小型結(jié)構(gòu)的燃料電池的優(yōu)點(diǎn)。另外還具有放出運(yùn)轉(zhuǎn)中的單個(gè)電池的電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量的優(yōu)點(diǎn)。
再有，在本發(fā)明中，不僅在層疊電池側(cè)面，也可以如圖4所示，繞著層疊電池1的外周配置分流器。即，除了供給用分流器10及排出用分流器11之外，也可以配置連接這兩個(gè)分流器的連接用部件12。這樣，將分流器本身用作連接部件，就能減少必需的部件數(shù)。此外，也能減小單個(gè)電池間的接觸電阻。圖4為本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的燃料電池的概略立體圖。
圖5為沿圖4中的P-Q線(xiàn)的局部概略剖視圖。如圖4及圖5所示，連接用部件12上設(shè)有孔12c?？?2c呈倒圓錐狀，通過(guò)棋子狀固定環(huán)12b將螺栓12a插入在孔12c內(nèi)。同時(shí)，在供給用分流器10及排出用分流器11上設(shè)有旋入螺栓12a的螺孔。因此，一旦擰緊螺栓12a，由于棋子狀固定環(huán)12b，連接用部件12就受到箭頭方向的力。其結(jié)果是，由于供給用分流器10和排出用分流器11及連接用部件12，層疊電池1被緊密勒緊。另外，圖4及圖5中的10a和11a是密封件。又，在圖4中，下部的連接用部件12中的螺栓12a省略了。
所述供給用分流器及排出用分流器也可以用彈性體構(gòu)成。這樣，能吸收層疊電池的層疊方向的厚度的蠕變，并吸收外部分流器的與密封面接觸的層疊電池側(cè)面的凹凸，能提高外部分流器的密封可靠性。
此外，在本發(fā)明的燃料電池中，所述供給用分流器及排出用分流器的氣體密封面具有凸緣狀的形狀，使環(huán)狀框體嵌合在凸緣面上，通過(guò)將框體向電池方向勒緊，進(jìn)行所述分流器的密封，這樣較合適。
此外，在本發(fā)明的燃料電池中，各單個(gè)電池的電極端部到達(dá)層疊電池的側(cè)表面。因此，通過(guò)用氣體氣密性的非導(dǎo)電性材料覆蓋層疊電池的側(cè)面，來(lái)對(duì)電極及隔板附加氣體密封性較合適。還有，用所述氣體氣密性的非導(dǎo)電性材料構(gòu)成分流器較合適。這是因?yàn)椋暨@樣做，外部分流器的密封面和與該密封面接觸的層疊電池的側(cè)面的材料是相同的，即使外部分流器與層疊電池接合，也不會(huì)因熱膨脹系數(shù)的不同而影響接合性能，能提高外部分流器的密封的可靠性。
尤其是，作為如上所述的分流器與氣體氣密性的非導(dǎo)電性材料的接合方法，使用超聲波焊接法較合適。因?yàn)檫@樣能使外部分流器的密封面和與密封面接觸的層疊電池的側(cè)面可靠接合，能提高外部分流器的密封的可靠性。
再有，氣體氣密性的非導(dǎo)電性材料可以通過(guò)用注塑成形法等的成型來(lái)高精度地應(yīng)用于層疊電池的側(cè)面，能提高外部分流器的密封的可靠性。
尤其是，通過(guò)用注塑成形法等將分流器和配置在層疊電池側(cè)面的氣體氣密性的非導(dǎo)電性材料一體成型，在外部分流器與層疊電池的側(cè)面之間無(wú)接合面，能提高外部分流器的密封的可靠性。
而且，通過(guò)采用樹(shù)脂或橡膠作為氣體氣密性的非導(dǎo)電性材料，能保證電氣絕緣性。另外，在使用橡膠的場(chǎng)合，能吸收層疊電池層疊方向上的厚度蠕變，并吸收與外部分流器的密封面相接的層疊電池的側(cè)面的凹凸，提高整體的密封可靠性。
接著進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明配置在所述層疊電池的端板。
在本發(fā)明的燃料電池中，有必要供給所述層疊電池的燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水的各通道最好在所述端板處，相對(duì)層疊電池的勒緊方向成直角方向配置。通過(guò)用這樣的端板連接層疊電池，能使多個(gè)相同形狀的層疊電池連續(xù)接合，能獲得含有多個(gè)層疊電池的燃料電池。此外，能容易地裝在各種設(shè)備上，因?yàn)槟苁褂孟嗤螤畹膶盈B電池，所以也能降低成本。
在此，參照附圖對(duì)本發(fā)明中的端板進(jìn)行說(shuō)明。
圖6為示出端板配置方法用的本發(fā)明燃料電池的概略側(cè)視圖。如圖6所示，例如在將50個(gè)單個(gè)電池層疊而成的層疊電池20的兩端，分別依次配置金屬制成的集電板21和電絕緣材料構(gòu)成的絕緣板22，并在其外側(cè)配置端板23。并且如圖6所示的燃料電池的概略俯視圖即圖7所示，用貫穿該層疊電池20的螺栓24和螺母連接端板23，做成一個(gè)燃料電池。
在端板23上，在與層疊電池20的層疊方向正交的方向，分別設(shè)有燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水的各通道。即，在一個(gè)端板上配置從A1側(cè)進(jìn)入又從A2側(cè)出去的各通道，并在另一個(gè)端板上配置從B1側(cè)進(jìn)入又從B2側(cè)出去的各通道。并且，這些各通道與設(shè)于構(gòu)成各單個(gè)電池的隔板的氣體及冷卻水的流道的出入口相通。
因此，使圖6所示的燃料電池1個(gè)單獨(dú)發(fā)電時(shí)，各氣體及冷卻水的入口設(shè)為A1，出口設(shè)為B2。堵塞A2及B1，就能對(duì)各單個(gè)電池并列供給各氣體及冷卻水。此外，將圖6所示的燃料電池多個(gè)連接時(shí)，只要使A1及B1與分別相鄰的燃料電池的A2及B2相通就行。
本發(fā)明的端板的配置方法的另一實(shí)施形態(tài)在圖8中示出。圖9為圖8所示燃料電池的概略俯視圖。
如圖8所示，在層疊電池30的兩端依次配置集電板31及絕緣板32，在其外側(cè)配置端板33。并如圖9所示，用貫穿該層疊電池30的螺栓53及螺母將端板33連接成一個(gè)燃料電池。在端板33上，與圖6所示的相同，在與層疊電池30的層疊方向正交的方向，設(shè)有燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水的各通道。
此外，圖8及圖9所示的燃料電池包括3個(gè)層疊電池30，連接成其端板33的各通道相通的狀態(tài)。即，例如通過(guò)焊接將連接件34接合在端板33的上下部分，再用螺栓35和螺母36將這些連接件相互連接，并且，在端板33之間，夾入設(shè)有與氧化劑氣體及冷卻水通道相通的孔的密封件37，這樣，就能防止氣體及冷卻水的泄漏。另外，54是將燃料電池固定在設(shè)置面上用的基座。
在圖8及圖9所示的燃料電池中，連接著3個(gè)燃料電池。因此，本發(fā)明也涉及含有夾著導(dǎo)電性隔板將單個(gè)電池多個(gè)層疊而成的層疊電池、設(shè)于各層疊電池端板的燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水的各通道經(jīng)液體密封機(jī)構(gòu)相連接的固體高分子型燃料電池，所述單個(gè)電池具有固體高分子電解質(zhì)膜，夾著所述固體高分子電解質(zhì)膜設(shè)置并有催化劑反應(yīng)層的一對(duì)電極，以及向所述電極之一供給含有氫氣的燃料氣體并向另一電極供給含有氧氣的氧化劑氣體的手段。
在圖8所示的燃料電池中，位于左端的層疊電池的一個(gè)端板33的通道上，連接著與氣體或冷卻水的供給源連通的管子40、41及42，在另一端板33的通道上，用側(cè)面板39按壓著密封件38，將通道密封。另外，在燃料電池右端的一個(gè)端板33的通道上，用側(cè)面板39按壓著密封用的密封件38，在另一端板的通道上，連接著氣體或冷卻水的排出用管子50、51及52。這樣，燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水就能并列供給燃料電池的各層疊電池的單個(gè)電池。
另外，作為連接端板33用的連接裝置，除了上述的螺栓、螺母之外，也可以使用例如堵塞填隙件、鉚釘、夾子等。此時(shí)如圖8所示，為了防止各流體流出，通過(guò)例如O型圈等的密封件，利用側(cè)面板39將端板33的另一側(cè)面密封。
圖8及圖9所示的本發(fā)明的燃料電池，因?yàn)閷⑾嗤笮〉膶盈B電池多個(gè)連接起來(lái)使用，所以可降低大量生產(chǎn)時(shí)的成本。此外，由于將具有燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水的各通道的端板相連接，各流體的供給裝置配置緊湊，所以具有可裝在各種設(shè)備上且裝載方便的優(yōu)點(diǎn)。
另外，圖8及圖9所示的是用設(shè)有氣體及冷卻水通道的端板將多個(gè)層疊電池相連接的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明不限于使用端板，也可以利用設(shè)有氣體及冷卻水通道的容器將多個(gè)層疊電池相連接。即，本發(fā)明也涉及含有多個(gè)所述層疊電池，并利用具有對(duì)各層疊電池供給燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水用各通道的容器，使各層疊電池相連接的固體高分子型燃料電池。采用本發(fā)明，能按用途自由選擇層疊電池的連接數(shù)。
在上述本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)中，單個(gè)電池的層疊方向與設(shè)置面平行，而一定層疊數(shù)的電池裝置在橫方向連接。因此，所獲得的燃料電池的重心最靠近設(shè)置面。這樣設(shè)置燃料電池，使其重心最接近接地面，裝在各種設(shè)備上時(shí)，就能有效保證空間。另外，單個(gè)電池的結(jié)構(gòu)也最好做成橫向長(zhǎng)的形狀。
以下參照

本發(fā)明的實(shí)施例。
首先說(shuō)明實(shí)施例1。
將粒徑在數(shù)μm以下的碳粉末浸在氯化鉑酸溶液中，通過(guò)還原處理使碳粉末表面載有鉑催化劑。令此時(shí)的碳與載有的鉑的重量比為1∶1。接著，使載有該鉑的碳粉末分散在高分子電解質(zhì)的乙醇溶液中，成為漿料。
另一方面，將成為電極的厚度為400μm的碳紙浸漬在氟樹(shù)脂的水性分散體(daikin工業(yè)株式會(huì)社制的內(nèi)奧氟隆ND-1)中，然后，使碳紙干燥，用400℃進(jìn)行30分鐘的加熱處理，使其具有疏水性。接著如圖10所示，在經(jīng)疏水處理的碳紙的一個(gè)面上均勻涂上含有碳粉末的漿料，形成催化劑層62，獲得電極69。
將獲得的一對(duì)電極69重疊在高分子電解質(zhì)膜63的兩個(gè)面上，并使其具有催化劑層62的面分別與高分子電解質(zhì)膜63相對(duì)置，然后使其干燥而獲得MEA70。在此，硅橡膠作為防止供給燃料電池的氣體發(fā)生泄漏或相互混和用的密封墊片起作用。
用具有氣密性的碳制成的隔板64從所獲得的MEA70的兩個(gè)面夾住MEA70，組成單個(gè)電池。
隔板64厚度為4mm，其表面經(jīng)切削加工刻有寬2mm、深1mm的氣體流道65。并在其周邊部分，配置有氣體的分流器孔66和冷卻水的分流器孔67。另外，在用隔板夾入MEA70時(shí)，在電極69的周?chē)渲妹芊鈮|片68，該密封墊片68是在與碳制成的隔板64相同外形尺寸的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)片的兩個(gè)面上粘貼EPDM片而制成的。
將這樣的2組單個(gè)電池層疊之后，將設(shè)有流過(guò)冷卻水的冷卻流道的隔板64相層疊。這樣就獲得單個(gè)電池層疊體。另外，冷卻流道的密封未使用O型圈。
將獲得的由兩個(gè)單個(gè)電池構(gòu)成的單個(gè)電池層疊體多個(gè)層疊起來(lái)，組裝成如圖11所示的燃料電池。首先，將與上述相同的單個(gè)電池層疊體25個(gè)(即50個(gè)單個(gè)電池)層疊起來(lái)，再在其兩端面配置金屬制的集電板70、電氣絕緣材料構(gòu)成的絕緣板71及端板72。接著，用連接桿73將兩端板72相連接，將夾在兩端板之間的層疊電池固定。
燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水等流體從分別設(shè)于上方的端板72上的燃料氣體供給管74、氧化劑氣體供給管75及冷卻水供給管76，沿圖中箭頭方向供給燃料電池。這些供給管74、75及76與層疊電池的各分流器孔(未圖示)相連接。各流體的分流器孔隨著趨向下方，其截面積漸漸變小。
通過(guò)層疊電池內(nèi)之后的各流體從燃料氣體排出管77、氧化劑氣體排出管78及冷卻水排出管79，沿圖中箭頭方向排出到電池之外。在此，與各排出管77、78及79連接的各流體的分流器孔(未圖示)隨著趨向上方其截面積漸漸變大。
這樣，從流入側(cè)分流器通過(guò)各單個(gè)電池及各冷卻板后的各流體又通過(guò)流出側(cè)分流器，從各流體流入的端板側(cè)排出到電池之外。
通過(guò)采取如上所述的結(jié)構(gòu)，就可以使通過(guò)各單個(gè)電池的各流體的流道長(zhǎng)度發(fā)生變化。這樣，就能使因各流體所產(chǎn)生動(dòng)壓力的壓力梯度與流道長(zhǎng)度變化而產(chǎn)生的壓力損失相平衡，就能均勻地將各流體供給各單個(gè)電池。還有，因?yàn)槭狗至髌鹘孛娣e減小來(lái)調(diào)節(jié)動(dòng)壓力的壓力梯度，所以可減小外形尺寸。因此能制成輕量緊湊的燃料電池。
現(xiàn)說(shuō)明實(shí)施例2。
使用與實(shí)施例1所用相同的由兩個(gè)單個(gè)電池構(gòu)成的單個(gè)電池層疊體50個(gè)層疊而成的層疊電池，組裝成圖3所示的燃料電池。
在層疊電池1的兩層疊面上重疊金屬制的集電板6及絕緣板7，再在其表面重疊端板5。一對(duì)端板5在其側(cè)部分別有凹部。將連接帶10卡住在該凹部，將層疊電池1固定。絕緣板7及端板5分別設(shè)有通孔(未圖示)，一對(duì)集電部件8穿過(guò)該孔安裝。集電部件8頂端與集電板6導(dǎo)通，作為輸出端子起作用。另外，集電部件8與端板5由電器絕緣材料絕緣。對(duì)該端板5與集電部件8進(jìn)行絕緣的電氣絕緣材料與絕緣板7成一體的也有相同的效果。
采用這樣的結(jié)構(gòu)，當(dāng)從層疊電池取出電能時(shí)，能防止連接層疊電池與設(shè)備的連接件凸出于層疊電池外廓。即，能獲得小型緊湊的燃料電池，提高了裝在各種設(shè)備上時(shí)的自由度。
以下說(shuō)明比較例1及實(shí)施例3。
將粒徑在數(shù)μm以下的碳粉末浸在氯化鉑酸溶液中，通過(guò)還原處理使碳粉末表面載有鉑催化劑。令此時(shí)的碳與載有的鉑的重量比為1∶1。接著，使載有該鉑的碳粉末分散在高分子電解質(zhì)的乙醇溶液中，成為漿料。
另一方面，將成為電極的厚度為400μm的碳紙浸漬在氟樹(shù)脂的水性分散體(daikin工業(yè)株式會(huì)社生產(chǎn)的內(nèi)奧氟隆ND-1)中，然后，使碳紙干燥，用400℃進(jìn)行30分鐘的加熱處理，使碳紙具有疏水性。接著在經(jīng)疏水處理的碳紙的一個(gè)面上均勻涂上含有碳粉末的漿料，形成催化劑層62，獲得電極69。
用如上所述獲得的電極69，組裝如圖10所示的2個(gè)單個(gè)電池構(gòu)成的單個(gè)電池層疊體。
將獲得的電極69裁成長(zhǎng)寬都為10cm。接著，將兩片電極69重疊在長(zhǎng)寬均為12cm的高分子電解質(zhì)膜63的兩個(gè)面上，并使兩電極的具有催化劑層69的面與高分子電解質(zhì)膜63相對(duì)置且位于高分子電解質(zhì)膜63的中央。在電極69的周?chē)?，夾著高分子電解質(zhì)膜63配置約350μm厚的硅橡膠片。接著，用100℃進(jìn)行5分鐘的熱壓，獲得MEA70。在此，硅橡膠作為防止供給電池的氣體泄漏或相互混和用的密封墊片起作用。
將獲得的一對(duì)MEA70與隔板64交替重疊。隔板64是碳制成的，厚4mm，有氣密性。并在其與MEA70接觸的表面，經(jīng)切削加工形成有寬2mm深1mm的氣體流道65。此外，在隔板64的周邊部分，正反面貫穿地形成有燃料氣體或氧化劑氣體的分流器孔66。又，分流器孔66與氣體流道65的端部相通。此外，同樣使冷卻水循環(huán)用的分流器孔67也同樣正反面貫穿地形成在隔板64上。
另外，用隔板64夾入MEA70時(shí)，在電極69周?chē)渲门c隔板64相同外形尺寸的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的片68。該P(yáng)ET片68用作MEA70周邊部分的隔板64與高分子電解質(zhì)膜63間的墊片。另外，冷卻流道的密封中未使用O型圈。
將這樣的單個(gè)電池層疊體25個(gè)，即50個(gè)單個(gè)電池層疊起來(lái)，在兩端部分別依次層疊金屬集電板、絕緣板及端板而獲得層疊電池。接著，用連接桿將該層疊電池的兩端板相連接來(lái)固定層疊電池，將此作為比較燃料電池(比較例1)。此時(shí)的連接壓力對(duì)于隔板面積為10kgf/cm2。向該50個(gè)單個(gè)電池構(gòu)成的燃料電池通入燃料氣體和冷卻水，但卻從PET片與隔板的隙縫間漏出，未能發(fā)揮電池性能。
因此，在本實(shí)施例的電池中，不采用內(nèi)部分流器方式，而用外部分流器方式取而代之，將它與層疊電池的長(zhǎng)度方向即層疊電池外形尺寸的長(zhǎng)邊平行配置。圖12示出這樣獲得的燃料電池的概略立體圖。
將獲得的MEA70分別夾入圖13所示的隔板64a與64b之間及隔板64b與64c之間，獲得單個(gè)電池層疊體。隔板64a、64b及64c均是厚4mm的碳制成的板，具有氣密性。在其表面形成有氣體流道65或冷卻流道101。
如圖13所示，在隔板64a的上表面及隔板64c的下表面，分別形成有冷卻流道101。冷卻流道101的供給排出口96在隔板64a及64c的側(cè)面開(kāi)口。在隔板64a的下表面、64b的兩個(gè)面及64c的上表面，形成有燃料氣體或氧化劑氣體流通用的氣體流道65。氣體流道65是通過(guò)切削加工形成的，其寬2mm深1mm。燃料氣體及氧化劑氣體的氣體流道65的供給排出口94及95也與冷卻水的供給排出口96一樣，開(kāi)設(shè)在各隔板的側(cè)面。隔板64a-64c不設(shè)置內(nèi)部分流器方式的分流器，在整個(gè)面上僅配置氣體流道65或冷卻流道101。氣體流道65的供給口和排出口即一對(duì)供給排出口94或95配置在互相相對(duì)的邊上。另外，層疊單個(gè)電池時(shí)，配置氫氣的供給排出口94、空氣的供給排出口95及冷卻水的供給排出口96，要使外部分流器位于相對(duì)的側(cè)面。
在本實(shí)施例中，不使用PET片，使形成有催化劑反應(yīng)層62的碳紙與碳隔板有相同的外形尺寸，制成層疊時(shí)電極端部達(dá)到電池側(cè)面結(jié)構(gòu)的電池。在將單個(gè)電池2個(gè)層疊后的單個(gè)電池層疊體上層疊冷卻部的形式，組裝出層疊了50個(gè)單個(gè)電池的層疊電池。冷卻部的密封中未使用O型圈。因?yàn)槭峭獠糠至髌鞣绞?，所以在集電板、絕緣板及端板上不必設(shè)置流體的供給排出口。層疊電池連接用的連接桿部設(shè)于未開(kāi)設(shè)有氣體的供給排出口的側(cè)面。
接著，用作為密封材料的酚醛樹(shù)脂覆蓋層疊電池的側(cè)表面。此時(shí)，氣體的供給排出口94、95和冷卻水的供給排出口96不用密封材料堵塞。此外，與外部分流器的密封面接觸的部分涂敷酚醛樹(shù)脂，要注意能獲得盡量平滑的面。
接著如圖12所示，將SUS制的半圓筒狀外部分流器87沿層疊電池1的長(zhǎng)度方向配置，從層疊電池側(cè)面將各排成列的燃料氣體的供給排出口94、氧化劑氣體的供給排出口95以及冷卻水的供給排出口96覆蓋。另外，外部分流器87用端板部螺絲88固定。另外，外部分流器87與覆蓋層疊電池1側(cè)表面的密封件之間的分流器密封89，是將具有獨(dú)立氣泡的EPDM片切斷成規(guī)定的外部分流器密封面的形狀而成的。
對(duì)該50個(gè)單個(gè)電池構(gòu)成的層疊電池通入氫氣和空氣，使冷卻水循環(huán)，進(jìn)行電池試驗(yàn)。在氫氣利用率70％、氧氣利用率20％、氫加濕起泡溫度85℃、氧加濕起泡溫度75℃、電池溫度75℃的條件下，電池輸出為1020W(30A-35V)。對(duì)外部分流器密封部的氣體泄漏也進(jìn)行了測(cè)定，但未能檢測(cè)到泄漏，可知獲得了良好的密封性。
在該實(shí)施例中，通過(guò)在燃料電池的整個(gè)側(cè)面配置密封材料，就能容易地實(shí)現(xiàn)歷來(lái)熔融碳酸鹽型等的燃料電池所使用的外部分流器方式。
此外，若采用本實(shí)施例所示的結(jié)構(gòu)，分流器部與層疊電池部可分別制造。因此，例如可以不考慮燃料電池的用途及輸出規(guī)模，大量標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)由相同形狀的隔板及MEA構(gòu)成的單個(gè)電池層疊體。另外，可以根據(jù)用途及輸出規(guī)模制造分流器部分，能達(dá)到成本的降低。
現(xiàn)說(shuō)明實(shí)施例4。
在本實(shí)施例中，在與實(shí)施例3的分流器起相同作用的供給用分流器10及排出用分流器11之外，再如圖5所示，在層疊電池1的外周配置連接用部件12。這樣，通過(guò)將層疊電池1內(nèi)的單個(gè)電池相互壓緊，就能降低單個(gè)電池間的接觸電阻，可減少零件數(shù)。另外，本實(shí)施例的電池的構(gòu)成除了氣體分流器的設(shè)置方法之外，全部與實(shí)施例3的電池相同。
對(duì)該構(gòu)成的燃料電池用與實(shí)施例3相同的條件進(jìn)行評(píng)價(jià)，結(jié)果獲得1200W(30A-40V)的輸出。從這可知，本實(shí)施例的燃料電池比實(shí)施例3的電池及使用PET片等墊片的電池顯示出更高的性能。其原因可能是，通過(guò)將分流器配置在層疊電池的外周，并將單個(gè)電池相互壓緊，降低了單個(gè)電池間的接觸電阻。
以下說(shuō)明實(shí)施例5。
在本實(shí)施例中，對(duì)與實(shí)施例4相同構(gòu)成的燃料電池，當(dāng)環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，分流器對(duì)電池輸出特性的穩(wěn)定性的影響進(jìn)行評(píng)價(jià)。
在本實(shí)施例中，對(duì)實(shí)施例4所使用的電池，使圖5所示的供給用分流器10、排出用分流器11及連接用分流器12的安裝面積發(fā)生變化。此外，改變分流器的材質(zhì)，對(duì)分流器的熱傳導(dǎo)率與電池輸出的穩(wěn)定性關(guān)系進(jìn)行評(píng)價(jià)。圖14示出了該結(jié)果。
在圖14中，縱軸表示電池組件的輸出功率，橫軸表示運(yùn)行時(shí)間。在此所謂面積，是將安裝分流器的層疊電池的側(cè)面積設(shè)為100時(shí)的分流器的面積％。另外，圖中的“SUS”，表示使用與實(shí)施例4相同的SUS的分流器時(shí)的情況，而“Ni/Cu”表示使用用鎳鍍過(guò)的銅時(shí)的情況。
在電池的性能評(píng)價(jià)中，將氫和空氣通入燃料電池，使冷卻水循環(huán)進(jìn)行電池試驗(yàn)。此時(shí)，條件設(shè)定為氫利用率70％，氧利用率20％，氫加濕起泡溫度85℃，氧加濕起泡溫度75℃。此外，采用燃料電池在5℃的溫度氛圍下設(shè)置12小時(shí)后，再在40℃的溫度氛圍下設(shè)置12小時(shí)的環(huán)境變化循環(huán)。冷卻水的溫度設(shè)定為與外部氛圍的氣溫溫度同步，分別是5℃12小時(shí)，25℃12小時(shí)。
其結(jié)果，在設(shè)置燃料電池的環(huán)境溫度發(fā)生變化的試驗(yàn)中，分流器的面積越大，長(zhǎng)期穩(wěn)定性越好。此外，其材質(zhì)用熱傳導(dǎo)性良好的鎳鍍過(guò)的銅制成的，比SUS制成的要好。其原因是由于，外部環(huán)境較高溫時(shí)，分流器起了散熱作用。
以下說(shuō)明實(shí)施例6。
將粒徑在數(shù)μm以下的碳粉末浸在氯化鉑酸溶液中，通過(guò)還原處理使碳粉末表面載有鉑催化劑。令此時(shí)的碳與載有的鉑的重量比為1∶1。接著，使載有該鉑的碳粉末分散在高分子電解質(zhì)的乙醇溶液中，成為漿料。另一方面，將成為電極的厚度為400μm的碳紙浸漬在氟樹(shù)脂的水性分散體(daikin工業(yè)株式會(huì)社制的內(nèi)奧氟隆ND-1)中再干燥后，用400℃進(jìn)行30分鐘的熱處理，使其具有疏水性。
如圖10所示，在經(jīng)疏水處理后的碳紙電極61的一個(gè)面上均勻涂上含有上述碳粉末的漿料，形成催化劑層62。將兩片碳紙電極61的形成有催化劑層的面朝向內(nèi)側(cè)并夾著固體高分子電解質(zhì)膜63重疊之后，使其干燥作為MEA。用具有氣密性的碳制成的隔板64從該MEA的兩側(cè)面夾著該MEA而構(gòu)成單個(gè)電池。
隔板厚4mm，其表面通過(guò)切削加工，刻有多條寬2mm、深1mm的氣體流道65，其周邊部分設(shè)有氣體的分流器孔66和冷卻水的分流器孔67。另外，將MEA夾入隔板時(shí)，在電極61的周?chē)渲妹芊鈮|片68，該密封墊片68是在與碳制隔板相同外形尺寸的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)片的兩個(gè)面上，粘貼乙烯-丙烯-二烯烴三元異分子聚合物配合物(EPDM)的片而成的。
將這樣的兩個(gè)單個(gè)電池層疊之后，在其上層疊形成有冷卻水流通的流道的隔板，重復(fù)進(jìn)行該過(guò)程，制成層疊電池。在設(shè)有冷卻水流道的隔板之間未使用密封用O型圈。即，將兩個(gè)單個(gè)電池組成的單個(gè)電池層疊體50個(gè)層疊起來(lái)，制成具有圖6及圖7所示結(jié)構(gòu)的燃料電池。
將這樣制成的燃料裝置裝在例如車(chē)輛等上時(shí)，必須使車(chē)輛發(fā)生碰撞等時(shí)對(duì)燃料電池的損傷在最小限度內(nèi)，確保安全性。因此，燃料電池最好設(shè)置在人員等乘坐的車(chē)內(nèi)地板之下，尤其是從保證車(chē)內(nèi)乘坐空間的角度考慮，安裝時(shí)盡量使燃料電池的高度方向減薄很重要。故在本實(shí)施例中，設(shè)置時(shí)使電池裝置的重心位置最靠近電池裝置的設(shè)置面，能使電池離設(shè)置面的高度最小。
權(quán)利要求
1.一種將單個(gè)電池夾著導(dǎo)電性隔板多個(gè)層疊而成的層疊電池所構(gòu)成的高分子電解質(zhì)型燃料電池，所述單個(gè)電池具有固體高分子電解質(zhì)膜、夾著所述固體高分子電解質(zhì)膜并有催化劑反應(yīng)層的一對(duì)電極、以及向所述電極之一供給含有氫的燃料氣體并向另一所述電極供給含有氧氣的氧化劑氣體的裝置，其特征在于，具有從所述層疊電池之中的一端部的單個(gè)電池起到另一端部的單個(gè)電池為止，按其層疊順序，分別分配供給燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水的供給用分流器，以及，從所述另一端部的單個(gè)電池起按其層疊順序，分別排出所述燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水的排出用分流器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，所述燃料電池具有在所述層疊電池兩端面沿層疊方向向所述單個(gè)電池施加勒緊壓力的端板，進(jìn)行所述單個(gè)電池的集電的集電板的一部分貫穿所述端板，在所述集電板與所述端板之間夾裝有絕緣部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，所述供給用分流器的截面積趨向下游變小，而所述排出用分流器的截面積趨向下游變大。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，所述供給用分流器及排出用分流器在所述層疊電池的側(cè)面沿單個(gè)電池的層疊方向平行配置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高分子電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，所述供給用分流器及排出用分流器配置在所述層疊電池的外周，具有將各單個(gè)電池相互壓緊，降低所述單個(gè)電池間接觸電阻的作用。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高分子電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，在所述端板處，將所述燃料氣體、所述氧化劑氣體及冷卻水的通道沿與所述單個(gè)電池的層疊方向垂直的方向配置。
7.一種高分子電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，其含有多個(gè)將單個(gè)電池夾著導(dǎo)電性隔板多個(gè)層疊而成的層疊電池，所述單個(gè)電池具有固體高分子電解質(zhì)膜、夾著所述固體高分子電解質(zhì)膜并有催化劑反應(yīng)層的一對(duì)電極、以及向所述電極之一供給含有氫的燃料氣體且向另一電極供給含有氧的氧化劑氣體的裝置，設(shè)于所述各層疊電池的端板的燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水的各通道通過(guò)流體密封機(jī)構(gòu)而連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高分子電解質(zhì)型燃料電池，其特征在于，所述各層疊電池通過(guò)具有對(duì)所述各層疊電池供給燃料氣體、氧化劑氣體及冷卻水用各通道的容器而連接。
9.一種高分子電解質(zhì)型燃料電池的設(shè)置方法，該高分子電解質(zhì)型燃料電池由夾著導(dǎo)電性隔板將多個(gè)單個(gè)電池層疊而成的層疊電池組成，所述單個(gè)電池具有固體高分子電解質(zhì)膜、夾著所述固體高分子電解質(zhì)膜并具有催化劑反應(yīng)層的一對(duì)電極、以及向所述電極之一供給含有氫氣的燃料氣體并向另一電極供給含有氧氣的氧化劑氣體的裝置，其特征在于，所述燃料電池的重心設(shè)置在最靠近設(shè)置面處。
全文摘要
一種將單個(gè)電池夾著導(dǎo)電性隔板多個(gè)層疊而成的層疊電池所構(gòu)成的高分子電解質(zhì)型燃料電池,該單個(gè)電池具有固體高分子電解質(zhì)膜、夾著該膜配置的一對(duì)電極和向一電極供給含氫的燃料氣體并向另一電極供給含氧的氧化劑氣體的裝置,其具有:從層疊電池中一端部的單個(gè)電池至另一端部的單個(gè)電池,按層疊順序,分別分配供給各種氣體及冷卻水的供給用分流器,及從另一端部的單個(gè)電池起按層疊順序,分別排出各種氣體及冷卻水的排出用分流器。能提供小型緊湊的燃料電池。
文檔編號(hào)H01M8/24GK1245982SQ9911805
公開(kāi)日2000年3月1日 申請(qǐng)日期1999年8月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月20日
發(fā)明者小原英夫, 行天久朗, 羽藤一仁, 西田和史, 內(nèi)田誠(chéng), 安本榮一, 菅原靖, 神原輝壽, 松本敏宏 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社