CN101313433A - 燃料电池 - Google Patents

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Abstract

燃料电池10具备由燃料极、空气极及被燃料极和空气极夹持的电解质膜15构成的膜电极接合体16和被层叠配设于空气极侧、可阻断向空气极供给的氧化剂气体的氧化剂气体阻断单元25。氧化剂气体阻断单元25的构成是利用固定板夹持内部配置了可动板的框架。

Description

燃料电池
技术领域
本发明涉及燃料电池，特别涉及小型的被动(passive)型燃料电池。
背景技术
以往的燃料电池在未进行发电时，即，燃料极的阳极催化剂层中未进行燃料的氧化反应时，气化的液体燃料透过阳极催化剂层及作为质子传导性膜的电解质膜到达空气极的阴极催化剂层。由于在阴极催化剂层也发生燃料的氧化反应，因而到达阴极催化剂层的气化燃料的一部分被氧化反应消耗，同时因氧化剂气体的还原反应而生成水。此外，在上述燃料的氧化反应中未消耗尽而透过了阴极催化剂层的气化燃料透过阴极气体扩散层及保湿层最终被释放入外气。这样以往的燃料电池未进行发电时液体燃料也会气化，液体燃料罐内的液体燃料慢慢减少。
此外，如果液体燃料罐内的液体燃料完全气化，一点也没有气化燃料供至膜电极接合体，则不发生上述氧化反应和还原反应，因此未生成水，膜电极接合体中包含的水透过保湿层等最终被释放入外气。包含于膜电极接合体中的水的量如果减少，则再次进行发电反应时阳极催化剂层中的氧化反应很难进行。此外，如果水的量减少，则电解质膜、阳极催化剂层及阴极催化剂层中的质子的传导性下降。这些都是导致燃料电池的输出下降的原因。
为了抑制这种非发电时的液体燃料的减少或水的减少所导致的输出下降，例如专利文献1中揭示了具备带吸气口及排气口的向空气极供给氧化剂的氧化剂流路和调整该吸气口或排气口的开口程度的开口调整部的燃料电池。
上述以往的具备氧化剂流路和开口调整部的燃料电池中，在被开口调整部分割的氧化剂流路的一部分存在很多具有规定体积的空间。具备该构成的以往的燃料电池即使停止发电，液体燃料或水的气化也会持续进行直至气化燃料或膜电极接合体所包含的水气化而得的水蒸气充满该空间为止。因此，抑制因液体燃料的减少或膜电极接合体中的水的减少而造成的输出下降的效果不充分。
此外，存在于该空间中的氧化剂(例如，空气中的氧)在阴极催化剂层中因与透过来的气化燃料反应而消耗。因此，该空间中的氧化剂浓度慢慢下降，再次进行发电时，向阴极催化剂层供给的是氧化剂浓度低的气体。这样再次发电后由于无法马上供给燃料电池以足够量的氧化剂，因此存在不能够获得规定的燃料电池输出的问题。
另外，如果是氧化剂流路内具备利用送气风扇、鼓风机等强制地使氧化剂流通的单元的所谓的主动型燃料电池，则浓度从上述氧化剂浓度低的状态上升得比较快，藉此燃料电池的输出的恢复也较快。但是，如果具有该使氧化剂流通的单元，则装置整体的体积和重量变大，且为了驱动使氧化剂流通的单元要消耗部分燃料电池的输出，因此从结构上看并不理想。
因此，作为小型便携式设备等的电源，主要采用不具备强制地使氧化剂流通的单元而是通过来自外气的自然扩散供给作为氧化剂的氧的所谓的被动(自呼吸)型燃料电池。但是，该被动型燃料电池中，存在于上述空间内的氧化剂浓度低的气体达到燃料电池的发电所要求的足够的氧化剂浓度需要长时间。
如上所述，在阴极催化剂层和开口调整部之间具有体积较大的空间的以往的燃料电池的构成，特别是被动型燃料电池不利于抑制非发电时的燃料的消耗，且不利于再次发电时输出的快速提高。
专利文献1：日本专利特开2005-116185号公报
发明的揭示
因此，本发明的目的是提供可抑制非发电时的燃料向外气的漏出、且再次发电时能够使电池输出快速提高的燃料电池。
本发明的形态之一的燃料电池的特征在于，具备由燃料极、空气极及被所述燃料极和所述空气极夹持的电解质膜构成的膜电极接合体和被层叠配设于所述空气极侧、可阻断向所述空气极供给的氧化剂气体的氧化剂气体阻断单元。
本发明的另一形态的燃料电池的特征在于，具备由燃料极、空气极及被所述燃料极和所述空气极夹持的电解质膜构成的膜电极接合体，分别被配设于所述燃料极及所述空气极的表面的导电层，收纳液体燃料的燃料罐，被配设于所述燃料罐和所述燃料极侧的导电层之间、使所述液体燃料的气化成分通过所述燃料极侧的气液分离层，以及被层叠配设于所述空气极侧的导电层、可阻断向所述空气极供给的氧化剂气体的氧化剂气体阻断单元。
附图的简单说明
图1是模式地表示本发明的实施方式之一的燃料电池的截面的图。
图2是表示氧化剂气体阻断单元的构成的分解立体图。
图3是表示氧化剂气体阻断单元的另一构成的分解立体图。
图4是表示氧化剂气体阻断单元的又一构成的分解立体图。
图5是模式地表示比较例3的燃料电池的截面的图。
图6是表示燃料电池的功率密度的经时变化的结果的图。
符号说明：10为燃料电池，11为阳极催化剂层，12为阳极气体扩散层，13为阴极催化剂层，14为阴极气体扩散层，15为电解质膜，16为膜电极接合体，17为阳极导电层，18为阴极导电层，19为阳极密封材料，20为阴极密封材料，21为液体燃料罐，22为气液分离膜，23为框架，24为气化燃料收纳室，25为氧化剂气体阻断单元，26为保湿层，27为表面覆盖层，28为空气导入口，29为电池外壳，F为液体燃料。
实施发明的最佳方式
以下，参照附图对本发明的实施方式之一进行说明。
图1模式地表示本发明的实施方式之一的直接甲醇型燃料电池10的截面图。
如图1所示，燃料电池10以膜电极接合体(MEA：Membrane ElectrodeAssembly)16作为起电部构成，该膜电极接合体由燃料极、空气极和被夹持于阳极催化剂层11和阴极催化剂层13之间的质子(氢离子)传导性电解质膜15构成，该燃料极由阳极催化剂层11及阳极气体扩散层12构成，该空气极由阴极催化剂层13及阴极气体扩散层14构成。
作为阳极催化剂层11及阴极催化剂层13所含的催化剂，例如可例举作为铂族元素的Pt、Ru、Rh、Ir、Os、Pd等单体金属，含有铂族元素的合金等。具体来讲，作为阳极催化剂层11，优选使用对于甲醇或一氧化碳的耐性较强的Pt-Ru或Pt-Mo等，作为阴极催化剂层3，优选使用铂、Pt-Ni或Pt-Co等，但并不限定于此。此外，还可采用使用碳材这样的导电性载体的载体催化剂或者无载体催化剂。
作为构成电解质膜15的质子传导性材料，例如可例举具有磺酸基的如全氟磺酸聚合物等氟类树脂(Nafion(商品名，杜邦公司制)、F1emion(商品名，旭硝子株式会社制)等)，具有磺酸基的烃类树脂，钨酸或磷钨酸等无机物等，但并不仅限于此。
被层叠于阳极催化剂层11的阳极气体扩散层12在起到均一地向阳极催化剂层11供给燃料的作用的同时，还兼具阳极催化剂层11的集电体的功能。另一方面，被层叠于阴极催化剂层13的阴极气体扩散层14在起到均一地向阴极催化剂层13供给空气等氧化剂的作用的同时，还兼具阴极催化剂层13的集电体的功能。此外，在阳极气体扩散层12的表面配设阳极导电层17，在阴极气体扩散层14的表面配设阴极导电层18。阳极导电层17及阴极导电层18例如由金等导电金属材料形成的栅网等多孔质层或具有开孔的板或箔等构成。另外，阳极导电层17及阴极导电层18的构成应使燃料或氧化剂不会从其周边外漏。
阳极密封材料19具有矩形框架状，在位于阳极导电层17和电解质膜15之间的同时包围阳极催化剂层11及阳极气体扩散层12的周围。另一方面，阴极密封材料20具有矩形框架状，在位于阴极导电层18和电解质膜15之间的同时包围阴极催化剂层13及阴极气体扩散层14的周围。阳极密封材料19及阴极密封材料20例如由橡胶制O型环等构成，用于防止燃料及氧化剂从膜电极接合体16的泄漏。此外，阳极密封材料19及阴极密封材料20的形状并不局限于矩形框架状，可根据燃料电池10的外缘形状适当构成。
此外，在被设置于膜电极接合体16的燃料极侧的收纳液体燃料F的液体燃料罐21的开口部配设了用于覆盖该开口部的气液分离膜22。在该气液分离膜22上配置了以与燃料电池10的外缘形状对应的形状构成的框架23(这里为矩形框架)。在该框架23的一面层叠配置了具备上述阳极导电层17及阴极导电层18的膜电极接合体16使阳极导电层17与其相接。此外，被框架23、气液分离膜22及阳极导电层17包围的气化燃料收纳室24(所谓的蒸气蓄积)作为临时收纳透过了气液分离膜22的液体燃料F的气化成分、再将气化成分中的燃料的浓度分布均一化的空间发挥作用。利用该气化燃料收纳室24及气液分离膜22的透过甲醇量抑制效果，可避免一次就向阳极催化剂层11供给大量的气化燃料，能够抑制甲醇渗透(cross-over)的发生。这里，框架23由电绝缘材料构成，具体来讲例如由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)这样的热塑性聚酯树脂等构成。
气液分离膜22是分离液体燃料F的气化成分和液体燃料F、使其气化成分通过阳极催化剂层11侧的膜。气液分离膜22优选由使液体燃料F的气化成分通过、热传导率高的材料构成，具体由硅橡胶、低密度聚乙烯(LDPE)膜、聚氯乙烯(PVC)膜、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)膜、氟类树脂(例如，聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯·全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)等)微多孔膜等材料构成。另外，气液分离膜22的构成应使燃料不会从其周缘泄漏。
这里，被装入液体燃料罐21的液体燃料F是浓度超过50摩尔％的甲醇水溶液或纯甲醇。纯甲醇的浓度优选95重量％以上100重量％以下。作为液体燃料F使用液体甲醇时，上述液体燃料F的气化成分是指气化的甲醇，作为液体燃料F使用甲醇水溶液时，上述液体燃料F的气化成分是指甲醇的气化成分和水的气化成分形成的混合气。
另一方面，在阴极导电层18上层叠后面将详细说明的氧化剂气体阻断单元25，在氧化剂气体阻断单元25上层叠了保湿层26。此外，在保湿层26上层叠了形成有多个用于导入作为氧化剂的空气的空气导入口28的表面覆盖层27。该表面覆盖层27起到对包含膜电极接合体16的层叠体加压提高其密合性的作用，因此例如由SUS304这样的金属形成。保湿层26在起到抑制阴极催化剂层13中生成的水的蒸发扩散的作用的同时，还起到通过将氧化剂均一地导入阴极气体扩散层14而促进氧化剂向阴极催化剂层13均一扩散的辅助扩散层的作用。该保湿层26例如由聚乙烯多孔质膜等材料构成。
此外，如图1所示，用于构成上述燃料电池10的层叠结构体被电池外壳29固定。电池外壳29在固定构成上述层叠结构体的各结构物的互相的位置关系的同时施加合适的压力，使膜电极接合体16和阳极导电层17、阴极导电层18间的电接触情况良好，且可提高通过阳极密封材料19、阴极密封材料20防止燃料泄漏及氧化剂泄漏的效果。该电池外壳29由具有强度的金属、合成树脂、陶瓷等的烧结体等构成，通过螺旋夹、压力机、铆接、锡焊、银焊、粘接、热粘接等固定方法被固定。此外，在电池外壳29上设置可贯通动力传递部的孔，该动力传递部用于传递来自构成氧化剂气体阻断单元25的一种结构的驱动装置的动力。
以下，参照图2～4对氧化剂气体阻断单元25的构成进行说明。
图2是表示氧化剂气体阻断单元25的构成的分解立体图。图3是表示氧化剂气体阻断单元25的另一构成的分解立体图。图4是表示氧化剂气体阻断单元25的又一构成的分解立体图。
首先，对图2所示的氧化剂气体阻断单元25的一例进行说明。
如图2所示，氧化剂气体阻断单元25主要由可动板100、固定板101和102、框架103、驱动装置104和动力传递构件105构成。利用这些构件构成的氧化剂气体阻断单元25的构成是，用固定板101、102夹持内部配置有可动板100的框架103。此外，可动板100的一端边缘与传递来自驱动装置104的动力的动力传递构件105连接，可动板100以在框架103内可沿长边方向(图2的箭头方向)滑动的状态被配置。此外，在框架103的一端边缘的一部分形成有用于使动力传递构件105贯通的开口部103a。
这里，以至少可在框架103内的长边方向(图2的箭头方向)移动相当于可动板100的开孔100a的直径的距离的条件构成。此外，以下述条件分别配置可动板100的开孔100a、固定板101的开孔101a、固定板102的开孔102a。即，能够通过移动可动板100，用固定板101及/或固定板102的无开孔101a、102a的部分堵住可动板100的开孔100a，藉此阻断氧化剂气体向阴极催化剂层13的供给。此外，通过移动可动板100，能够调整连通可动板100及固定板101、102的开孔的面积，能够调整氧化剂气体向阴极催化剂层13的供给量。最好以阻断了氧化剂气体向阴极催化剂层13的供给的状态下，可动板100的开孔100a被完全堵住，开口部100的开孔100a的开孔率变为0的条件制作。
可动板100及固定板101、102由具有多个开孔的板状构件构成。此外，可动板100及固定板101、102由不吸收及不透过水蒸气的材料构成，且该材料具有规定的机械强度。具体来讲，可动板100及固定板101、102最好由金属、合成树脂、陶瓷等的烧结体等构成。
可动板100及固定板101、102采用金属时，优选使用难以被水蒸气或甲醇蒸气腐蚀的SUS304等不锈钢或钛或其合金。此外，通过在该金属的表面贴附或涂布合成树脂，可在抑制金属的腐蚀的同时减少可动板100滑动时的摩擦阻力。另外，通过使用作为电绝缘材料的合成树脂，可实现固定板102和阴极导电层18的电绝缘。可动板100及固定板101、102使用合成树脂时，优选使用不会溶于气化燃料的聚乙烯、聚丙烯、硬质氯乙烯、氯化聚醚、聚对苯二甲酸乙二酯等热塑性合成树脂，呋喃树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯、聚醚醚酮(PEEK)等热固性合成树脂，含氟合成树脂等。特别是通过使用聚四氟乙烯(PTFE)等含氟合成树脂，在可将水蒸气或甲醇蒸气所引起的劣化抑制在最低限度的同时能够大幅减小摩擦阻力。
框架103以其厚度与被配置于框架103内的可动板100的厚度大致相同的条件形成，构成框架103的材料可采用与上述可动板100及固定板101、102同样的材料。
驱动装置104可采用步进电动机、伺服电动机、液压传动装置、电磁线圈、形状记忆合金、双金属等。此外，将来自该驱动装置104的动力传递至可动板100的动力传递构件105可采用连杆、曲臂、杠杆或钢丝等。另外，可以不设置驱动装置104而是通过人力驱动与可动板100连接的作为动力传递构件105的连杆、曲臂、杠杆或钢丝等。此外，也可以不使用连杆、曲臂、杠杆或钢丝等而采用在可动板100上安装磁石或磁性体，利用其与设置于固定板101、102的内部或外部的电磁石之间的磁力移动可动板100的构成。
以下，对图3所示的氧化剂气体阻断单元25的另一例进行说明。
如图3所示，氧化剂气体阻断单元25主要由旋转阻断部200、框体201、驱动装置202和动力传递构件203构成。利用这些构件构成的氧化剂气体阻断单元25的构成是，具有沿旋转轴204设置了阻断板205的旋转阻断部200，该旋转轴204的两端部由被设置于框体201的支承部206支承。此时，在旋转轴204的一端侧连接了被设置于传递来自驱动装置202的动力的动力传递构件203的固定构件207，旋转阻断部200以将旋转轴204作为中心可旋转(图3的箭头方向)的状态配置。如图3所示，为了紧凑地构成氧化剂气体阻断单元25，动力传递构件203和固定构件207最好位于框体201的内部。此外，在框体201的与设置了支承部206的侧壁不同的1个侧壁形成有使动力传递构件203贯通的开口部201a。
通过使上述旋转阻断部200旋转，用阻断板205堵住框架201的截面，可阻断氧化剂气体向阴极催化剂层13的供给。此时，也可以形成相邻的旋转阻断部200的阻断板205的一部分重叠而堵住框体201的截面的构成，或者也可以形成相邻的旋转阻断部200的阻断板205的端缘部的截面之间接触而堵住框体201的截面的构成。此外，通过使旋转阻断部200旋转，调整框体201的截面的开口面积，可调整氧化剂气体向阴极催化剂层13的供给量。
最好以阻断了氧化剂气体向阴极催化剂层13的供给的状态下，旋转阻断部200中框体201的截面被完全堵住，旋转阻断部200的开孔率变为0的条件制作。
此外，构成旋转阻断部200、框体201、固定构件207的材料与构成上述可动板100及固定板101、102的材料相同。驱动装置202、动力传递构件203的构成与上述驱动装置104、动力传递构件105的构成相同。
这里，使旋转阻断部200旋转而堵住框体201的截面时，旋转阻断部200和阴极导电层18间所形成的空间以小为宜，因此最好减小旋转阻断部200的阻断板205的宽度(与旋转轴204垂直的方向的长度)，使所设置的旋转阻断部200的数目增加。
以下，对图4所示的氧化剂气体阻断单元205的又一例子进行说明。
如图4所示，氧化剂气体阻断单元25主要由伸缩板300、固定板301和302、框架303、驱动装置304及动力传递构件305构成。由这些构件构成的氧化剂气体阻断单元25的构成是，利用固定板301和302夹持内部配置了伸缩板300的框架303。此外，伸缩板300的一端边缘(图4的右端缘)与传递来自驱动装置304的动力的动力传递构件305连接，伸缩板300的另一端边缘(图4的左端缘)与固定板301连接，伸缩板300以在框架303内可沿长边方向(图4的箭头方向)伸缩的状态被配置。此外，在框架303的一端边缘的一部分形成有用于使动力传递构件305贯通的开口部303a。
这里，利用动力传递构件305在框架303内推压伸缩板300，通过使伸缩板300收缩，形成于伸缩板300的开孔300a变形关闭，可阻断氧化剂气体向阴极催化剂层13的供给。另一方面，通过利用动力传递构件305使伸缩板300伸张，藉此可调整形成于伸缩板300的开孔300a的开孔面积，调整连通伸缩板300、固定板301、302的开孔的面积，从而调整氧化剂气体向阴极催化剂层13的供给量。最好以阻断了氧化剂气体向阴极催化剂层13的供给的状态下，伸缩板300的开孔300a被完全堵住，伸缩板300的开孔300a的开孔率变为0的条件制作。
伸缩板300具有弹性，由不易因甲醇蒸气而劣化或变质的材料构成，具体可使用橡胶材料、弹簧材料等。伸缩板300使用橡胶材料时，优选使用二元乙丙橡胶(EPDM)、苯乙烯橡胶(SBR)、异戊二烯橡胶、异丁橡胶、丁二烯橡胶、氯丁橡胶、氯磺酰化聚乙烯合成橡胶、氯化聚乙烯、聚硫橡胶、天然橡胶等。特别优选使用的是不易因甲醇蒸气而变质、可保持合适的硬度的EPDM。伸缩板300使用弹簧材料时，优选使用磷青铜、不锈钢等金属材料，尼龙、Derlin(杜邦公司制缩醛树脂的商标)等软质合成树脂材料等。这里，伸缩板300的材料使用了橡胶材料的情况下，伸缩板300伸长时伸缩板300的厚度也会必然减少，因此与固定板301、302间的摩擦力也被减弱。
此外，构成固定板301、302、框架303的材料与构成上述固定板101、102及框架103的材料相同。驱动装置304、动力传递构件305的构成分别与上述驱动装置104、动力传递构件105的构成相同。
以下，参照图1对上述燃料电池10的作用进行说明。
液体燃料罐21内的液体燃料F(例如，甲醇水溶液)气化，气化的甲醇和水蒸气的混合气透过气液分离膜22，暂时被收纳于气化燃料收纳室24，使浓度分布均一。
暂时被收纳于气化燃料收纳室24的混合气通过阳极导电层17后经阳极气体扩散层12扩散，被供至阳极催化剂层11。被供至阳极催化剂层11的混合气发生作为下式(1)所示的氧化反应的甲醇的内部改性反应。
CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-……式(1)
作为液体燃料F使用了纯甲醇时，由于没有来自液体燃料罐21的水蒸气的供给，在阴极催化剂层13生成的水或电解质膜15中的水等与甲醇发生上述式(1)的内部改性反应，或者不发生上述式(1)的内部改性反应而是根据不需要水的其它的反应机理发生内部改性反应。
由内部改性反应生成的质子(H+)在电解质膜15中传导，到达阴极催化剂层13。此外，与此同时在阳极催化剂层11生成的电子(e-)流过与燃料电池10连接的外部电路，相对于外部电路的负荷(电阻等)作功，流入阴极催化剂层13。
另一方面，由表面覆盖层27的空气导入口28导入的空气在保湿层26、氧化剂气体阻断单元25、阴极导电层18和阴极气体扩散层14中扩散，被供至阴极催化剂层13。被供至阴极催化剂层13的空气与通过电解质膜15扩散而来的质子及流过外部电路而来的电子一起发生作为还原反应的下式(2)表示的反应。
(3/2)O2+6H++6e-→3H2O……式(2)
通过同时发生上述式(1)和式(2)的反应，作为燃料电池10的发电反应完成。如果进行发电反应，则因上述式(2)的反应等而在阴极催化剂层13中生成的水(H2O)经阴极气体扩散层14内扩散，通过氧化剂气体阻断单元25到达保湿层26。然后，利用保湿层26抑制蒸发扩散，阴极催化剂层13中的水的量增加。其结果是，通过渗透压现象在阴极催化剂层13中生成的水通过电解质膜15向阳极催化剂层11移动，被用于上述式(1)所示的甲醇的氧化反应。这样即使没有从外部供给水也可继续甲醇的氧化反应。
如上所述，实施方式之一的燃料电池10设置氧化剂气体阻断单元25，进行发电时，通过氧化剂气体阻断单元25处于开放(开孔面积最大)的状态，可与以往的燃料电池同样，使上述式(1)的氧化反应及式(2)的还原反应进行。另一方面，未进行发电时，通过氧化剂气体阻断单元25处于关闭的状态，可防止气化的液体燃料F释放入外气。此外，与此同时也可阻断氧化剂气体向阴极催化剂层13的供给，因此即使气化燃料透过到达阴极催化剂层，也不会发生上述式(2)的还原反应，质子未被消耗。藉此既不会促进式(1)的氧化反应，液体燃料的消耗也可停止。
此外，氧化剂气体阻断单元25处于关闭状态时可防止膜电极接合体16所包含的水被释放入外气，在再次进行发电时可将燃料电池10的输出维持在高水平。
另外，如前所述要求保湿层26具备透过供给阴极催化剂层13的氧化剂气体的功能。如果不满足该要求，保湿层26含有过剩的水分，则氧化剂气体的透过性变差，上述式(2)的还原反应很难进行，燃料电池10的输出下降。但是，上述实施方式之一的燃料电池10即使在氧化剂气体阻断单元25处于关闭的状态下，由于保湿层26与外气接触，所以保湿层26吸收的水慢慢地向外气扩散，可实施保湿层26的干燥。因此，从氧化剂气体阻断单元25关闭状态，即停止了发电的状态切换到再次发电的状态时，也可将燃料电池10的输出维持在高水平。
上述实施方式的一例中，对液体燃料使用了甲醇水溶液或纯甲醇的直接甲醇型燃料电池进行了说明，但液体燃料并不限于此。也可应用于使用了例如乙醇、异丙醇、二甲醚、甲酸等或它们的水溶液的液体燃料直接供给型燃料电池。任一种燃料电池中都根据燃料电池装入了液体燃料。
此外，上述实施方式的一例中，对1个燃料电池10的构成进行了说明，但为了获得规定的电池输出，主要是将图1所示的燃料电池10多个并设，电气串联连接各燃料电池10构成燃料电池。此时例如是共用1个液体燃料罐21的构成。
接着，在以下的实施例中对通过在燃料电池10的合适的区域设置氧化剂气体阻断单元25而获得良好的输出特性和抑制液体燃料F向外气漏出的效果的情况进行说明。
(实施例1)
实施例1中，使用了具备图2所示的氧化剂气体阻断单元25的图1所示的燃料电池10。该燃料电池10如下制作。
首先，参照图1说明膜电极接合体16的制作。
在负载了阳极用催化剂粒子(Pt∶Ru＝1∶1)的炭黑中添加作为质子传导性树脂的全氟化碳磺酸溶液和作为分散介质的水及甲氧基丙醇，使负载了阳极用催化剂粒子的炭黑分散，调制出浆料。将所得浆料涂布于作为阳极气体扩散层12的多孔质碳纸，获得厚度100μm的阳极催化剂层11。
在负载了阴极用催化剂粒子(Pt)的炭黑中添加作为质子传导性树脂的全氟化碳磺酸溶液和作为分散介质的水及甲氧基丙醇，使负载了阴极用催化剂粒子的炭黑分散，调制出浆料。将所得浆料涂布于作为阴极气体扩散层14的多孔质碳纸，获得厚度100μm的阴极催化剂层13。阳极气体扩散层12和阴极气体扩散层14的形状和大小尺寸相同，涂布于这些气体扩散层的阳极催化剂层11及阴极催化剂层13的形状和大小尺寸也相同。
在以上制作的阳极催化剂层11和阴极催化剂层13之间配置作为电解质膜15的厚30μm的含水率为10～20重量％的全氟化碳磺酸膜(商品名nafion膜，杜邦公司制)，以阳极催化剂层11和阴极催化剂层13对向的位置合在一起，对它们实施热压，获得膜电极接合体16(MEA)。
然后，用具有用于导入空气及气化的甲醇的多个开孔的金箔夹住该膜电极接合体16，形成阳极导电层17及阴极导电层18。此外，以在电解质膜15和阳极导电层17之间，电解质膜15和阴极导电层18之间分别夹持作为阳极密封材料19和阴极密封材料20的橡胶制O型环来实施密封。
此外，作为气液分离膜使用了厚200μm的硅橡胶片。用透明的硬质氯乙烯树脂制作液体燃料罐，这样可目视计测装入了液体燃料罐的液体燃料的量。框架使用了厚25μm的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)制框架。
以下，参照图2对氧化剂气体阻断单元25的构成进行说明。
在厚度0.5mm的SUS304制板上均等地设置35个(长边方向5个×短边方向7个)直径3mm的圆形的开孔100a、101a、102a，在表面涂布含聚对苯二甲酸乙二酯(PTFE)的涂料，制得可动板100及固定板101、102。此外，在2块固定板101、102之间夹持了厚0.6mm的SUS304制框架103，即使在将燃料电池10固定于电池外壳29内后，可动板100也能够容易地滑动。
可动板100及固定板101、102的各开孔以最大限度的面积连通时的全部开孔的面积为阴极催化剂层13的面积的30％(全部开孔的面积比)。通过在框架103内的长边方向(图2的箭头方向)的3mm的范围内移动可动板100，可将上述全部开孔的面积比在最大30％至最小0％的范围内变化。
该全部开孔的面积比越接近100％越容易将氧化剂气体供至阴极催化剂层13，越能够提高燃料电池的输出，因此比较理想。但是，为了确保可动板100及固定板101、102的机械强度，全部开孔的面积比的值以小为宜，最好在满足机械强度的范围内适当地设定全部开孔的面积比。在实施例1中将全部开孔的面积比设定为30％。
动力传递构件105采用圆棒状的连杆，其一端与可动板100结合。此外，驱动装置104采用伺服电动机，通过从外部供给电源使其工作。
此外，作为层叠于氧化剂气体阻断单元25的保湿层26，使用了厚500μm的透气度为2秒/100cm3(由JIS P-8117规定的测定方法测得)、透湿度为4000g/(m2·24h)(由JIS L-1099A-1规定的测定方法测得)的聚乙烯制多孔质膜。
在该保湿层26上配置形成了用于导入空气的空气导入口28(口径3.6mm，口数35个)的厚度为2mm的不锈钢板(SUS304)，构成表面覆盖层27。
层叠以上获得的用于构成燃料电池10的各结构体，即，表面覆盖层27、保湿层26、氧化剂气体阻断单元25、阴极导电层18、膜电极接合体16、阳极导电层17、框架23、气液分离膜22、液体燃料罐21，将它们固定于电池外壳29，制得上述图1所示的燃料电池10。
在以上制得的燃料电池10的液体燃料罐21中注入10ml纯度99.9重量％的纯甲醇，在温度25℃、相对湿度50％的环境下测定燃料电池10的功率密度并研究抑制液体燃料F向外气泄漏的效果。
这里，在燃料电池10的功率密度的测定中，将恒压电源与燃料电池10连接，控制流入燃料电池10的电流使燃料电池10的输出电压恒定为0.3V。此时，流入燃料电池10的电流密度(发电部的面积每1cm2的电流值(mA/cm2))和燃料电池10的输出电压的积为燃料电池的输出密度(mW/cm2)。发电部的面积是指阳极催化剂层11和阴极催化剂层13对向的部分的面积。本实施例中，阳极催化剂层11和阴极催化剂层13的面积相等，且完全对向，因此发电部的面积与这些催化剂层的面积相等。在上述条件下以电压0.3V的状态进行了12小时发电后阻断电流停止发电，12小时后再次导入电流再次发电。这里，在停止发电的同时氧化剂气体阻断单元25处于关闭状态，在再次发电的同时氧化剂气体阻断单元25处于开放状态。
图6所示为燃料电池10的功率密度的测定中的功率密度的经时变化的结果。这里，图6的横轴为经过时间，纵轴为功率密度。此外，功率密度以将马上要停止发电时的功率密度定为100时的相对值表示。
此外，分别从液体燃料罐21外目视计测在燃料电池10的功率密度的测定时马上要停止发电前液体燃料罐21所含的甲醇的量，以及12小时后再次发电时液体燃料罐21所含的甲醇的量，基于该结果评价抑制液体燃料F向外气泄漏的效果。
抑制液体燃料F向外气泄漏的效果的评价结果是，马上要停止发电时液体燃料罐21中所含的甲醇的量的97％的量在再次发电时残存于液体燃料罐21内。
(实施例2)
实施例2中，使用了具备图3所示的氧化剂气体阻断单元25的图1所示的燃料电池10。该燃料电池10除了氧化剂气体阻断单元25以外其它与所述实施例1的构成及制作方法相同，因此这里参照图3说明氧化剂气体阻断单元25的构成。
形成2块厚0.1mm、宽5mm、长28mm的长方形的阻断板205，沿直径1mm、长30mm的圆棒形成的旋转轴204，以2块阻断板205的长度方向的端面对向的状态进行焊接，制得旋转阻断部200。此外，在旋转轴204上焊接利用来自动力传递构件203的动力产生旋转力的起到固定构件207的作用的曲臂。
框体201是将宽5mm的板折成框状而形成的，设置了起到支承旋转轴204的支承部206的作用的开孔，以及起到连结固定构件207和驱动装置202的动力传递构件203的作用的连杆通过的开口部201a。
上述阻断板205、旋转轴204、固定构件207、动力传递构件203全部由SUS304形成，加工后在表面上涂布了含聚对苯二甲酸乙二酯(PTFE)的涂料。
这里，旋转阻断部200的阻断板205垂直于框体201的截面时(框体201的截面达到最大开口时)的框体201的截面的开口面积是阴极催化剂层13的面积的80％(开口面积比)。另一方面，旋转阻断部200的阻断板205与框体201的截面水平时(框体201的截面关闭时)的框体201的截面的开口面积为阴极催化剂层13的面积的0％(开口面积比)。实施例2中将开口面积比设定为80％。
另外，燃料电池10的功率密度的测定时的测定方法和测定条件与实施例1的测定方法及测定条件相同。抑制液体燃料F向外气泄漏的效果的评价方法也与实施例1的评价方法相同。图6所示为燃料电池10的功率密度的测定中的功率密度的经时变化的结果。
抑制液体燃料F向外气泄漏的效果的评价结果是，马上要停止发电时液体燃料罐21中所含的甲醇的量的94％的量在再次发电时残存于液体燃料罐21内。
(实施例3)
实施例3中，使用了具备图4所示的氧化剂气体阻断单元25的图1所示的燃料电池10。该燃料电池10除了氧化剂气体阻断单元25以外其它与所述实施例1的构成及制作方法相同，因此这里参照图4说明氧化剂气体阻断单元25的构成。
在厚0.8mm的EPDM制板上以5mm的间隔形成40个(长边方向8个×短边方向5个)切口制得伸缩板300。此外，在厚度0.5mm的SUS304制板上均等地设置40个(长边方向8个×短边方向5个)直径3mm的圆形的开孔301a、302a，在表面涂布含聚对苯二甲酸乙二酯(PTFE)的涂料，制得固定板301、302。此外，在2块固定板301、302间夹持厚1mm的SUS304制框架303，使伸缩板300即使在将燃料电池10固定于电池外壳29内之后也能够容易地伸缩。伸缩板300的另一端缘(图4的左端缘)与固定板301连接，利用动力传递构件305向开口部303a侧(图4的右侧)伸长。如果伸缩板300伸长，则形成于伸缩板300的切口打开，形成为开孔300a。此外，伸缩板300的一端缘(图4的右端缘)与动力传递构件305连接。
伸缩板300伸长到最大限时，即，伸缩板300及固定板301、302的各开孔以最大限的面积连通时的全部开孔的面积为阴极催化剂层13的面积的30％(全部开孔的面积比)。另一方面，由于切口关闭，伸缩板300未伸张时的全部开孔的面积比为0％。该全部开孔的面积比越接近100％氧化剂气体越容易被供至阴极催化剂层13，越能够提高燃料电池10的输出，因此比较理想。但是，为了确保伸缩板300及固定板301、302的机械强度，全部开孔的面积比的值以小为宜，最好在满足机械强度的范围内适当地设定全部开孔的面积比。在实施例3中将全部开孔的面积比设定为30％。
此外，驱动装置304及动力传递构件305的构成与上述实施例1的驱动装置104及动力传递构件105相同。
另外，燃料电池10的功率密度的测定时的测定方法和测定条件与实施例1的测定方法及测定条件相同。抑制液体燃料F向外气泄漏的效果的评价方法也与实施例1的评价方法相同。图6所示为燃料电池10的功率密度的测定中的功率密度的经时变化的结果。
抑制液体燃料F向外气泄漏的效果的评价结果是，马上要停止发电时液体燃料罐21中所含的甲醇的量的97％的量在再次发电时残存于液体燃料罐21内。
(比较例1)
比较例1中使用的燃料电池10除了不具备氧化剂气体阻断单元25以外，与上述实施例1的构成及制作方法相同。
另外，燃料电池10的功率密度的测定时的测定方法和测定条件与实施例1的测定方法及测定条件相同。由于比较例1使用的燃料电池10不具备氧化剂气体阻断单元25，因此无法将阴极催化剂层13与大气阻断。此外，抑制液体燃料F向外气泄漏的效果的评价方法也与实施例1的评价方法相同。图6所示为燃料电池10的功率密度的测定中的功率密度的经时变化的结果。
抑制液体燃料F向外气泄漏的效果的评价结果是，马上要停止发电时液体燃料罐21中所含的甲醇的量的60％的量在再次发电时残存于液体燃料罐21内。
(比较例2)
比较例2中使用的燃料电池10是具备图2所示的氧化剂气体阻断单元25的图1所示的燃料电池中，在保湿层26上配设了氧化剂气体阻断单元25以替代氧化剂气体阻断单元25和保湿层26的配设位置，除此以外，与上述实施例1的构成及制作方法相同。
另外，燃料电池10的功率密度的测定时的测定方法和测定条件与实施例1的测定方法及测定条件相同。抑制液体燃料F向外气泄漏的效果的评价方法也与实施例1的评价方法相同。图6所示为燃料电池10的功率密度的测定中的功率密度的经时变化的结果。
抑制液体燃料F向外气泄漏的效果的评价结果是，马上要停止发电时液体燃料罐21中所含的甲醇的量的90％的量在再次发电时残存于液体燃料罐21内。
(比较例3)
图5模式地表示比较例3中使用的直接甲醇型燃料电池的截面图。
比较例3中使用了具备图2所示的氧化剂气体阻断单元25的图5所示的燃料电池10。该燃料电池10中使用的各结构体的构成及制作方法与上述实施例1的构成及制作方法相同。这里，在阴极导电层18和氧化剂气体阻断单元25之间设置了空间401，氧化剂气体阻断单元25、保湿层26及表面覆盖层27以层叠的状态纵向(例如，与阴极导电层18的配设方向垂直的方向)地配设，与该构成对应，形成电池外壳400。
这种情况下，由阴极导电层18、膜电极接合体16、阳极导电层17、框架23、气液分离膜22、液体燃料罐21构成的层叠结构体通过未图示的固定构件被固定于电池外壳400。
此外，燃料电池10的功率密度的测定时的测定方法和测定条件与实施例1的测定方法及测定条件相同。抑制液体燃料F向外气泄漏的效果的评价方法也与实施例1的评价方法相同。图6所示为燃料电池10的功率密度的测定中的功率密度的经时变化的结果。
抑制液体燃料F向外气泄漏的效果的评价结果是，马上要停止发电时液体燃料罐21中所含的甲醇的量的85％的量在再次发电时残存于液体燃料罐21内。
(测定结果的探讨)
首先，对燃料电池10的功率密度的测定结果进行探讨。
如图6所示，确认实施例1～实施例3的燃料电池与比较例1～比较例3的燃料电池10相比，再次发电后的功率密度的上升快。其中，实施例1～实施例3的燃料电池之间的功率密度的上升速度几乎相同，接着，从快到慢依次是比较例1的燃料电池10、比较例3的燃料电池10、比较例2的燃料电池10。
这是因为实施例1～实施例3的燃料电池10中氧化剂气体阻断单元25都被设置于保湿层26之下(阴极导电层18侧)，在停止发电期间保湿层26的干燥得到促进，保湿层26的空气透过性提高，因此如果再次发电则短时间内即可获得与发电停止前相同的功率密度。
另一方面，由于比较例1的燃料电池10不具备氧化剂气体阻断单元25，所以即使在发电停止期间空气也会被供至阴极催化剂层13，与此同时透过了阳极催化剂层11及电解质膜15的甲醇蒸气还会扩散至阴极催化剂层13。因此，进行上述式(1)的氧化反应及式(2)的还原反应，在阴极催化剂层13中生成水。该生成的水透过保湿层26被释放至外气，因此保湿层26在发电停止期间始终与水蒸气接触，保湿层26的干燥不怎么得到促进。所以，要得到与发电停止前同样的功率密度会花费时间，再次发电后的功率密度的上升要比实施例1～实施例3的燃料电池10慢。
此外，比较例2的燃料电池10中，由于氧化剂气体阻断单元25被设置于保湿层26上(表面覆盖层27侧)，因此如果停止发电则空气向阴极催化剂层13的供给被阻断。但是，由于在氧化剂气体阻断单元25和阴极催化剂层13之间的空间内残存有空气，因此上述式(1)的氧化反应及式(2)的还原反应进行，在阴极催化剂层13生成水直至该残存的空气中的氧耗尽。由于保湿层26吸收该生成的水，因此保湿层26的空气透过性下降。此外，透过了膜电极接合体16的甲醇蒸气也被保湿层26吸收，这也成为导致保湿层26的空气透过性下降的原因。基于这些理由，比较例2的燃料电池10的从再次发电到获得与发电停止前同样的功率密度的时间最长。
此外，比较例3的燃料电池10中，在氧化剂气体阻断单元25和阴极催化剂层13之间存在体积较大的空间401，因此即使在停止发电期间甲醇的气化也会继续进行直至该空间401内充满甲醇蒸气。另一方面，残存于空间401内的氧即使停止发电也会被甲醇蒸气透过到达阴极催化剂层13而产生的式(1)的氧化反应及式(2)的还原反应消耗，氧浓度慢慢下降。因此，为了再次发电而开放氧化剂气体阻断单元25后上述空间401中的即时的氧浓度处于极低的状态，无法将发电所必须的量的氧供至阴极催化剂层13。随着时间的推移甲醇蒸气透过保湿层26向外气扩散，同时氧透过保湿层26扩散在空间401中，因此氧浓度慢慢上升，燃料电池10的输出也上升，最终回复至与发电停止前相同的输出值。
由上述情况可知，比较例3的燃料电池10由于具有上述空间401，因此从再次发电到获得与发电停止前相同的功率密度所需的时间要比实施例1～实施例3的燃料电池10等长。此外，由于实施例1～实施例3的燃料电池10中的空间401的体积极小，因此氧浓度快速上升至与外气相同的值，燃料电池10的输出的上升也加快。
以下，对抑制液体燃料F向外气泄漏的效果的评价结果进行探讨。
实施例1～实施例3的燃料电池10在发电停止时形成氧化剂气体阻断单元25关闭的状态，因此甲醇不会释放至大气中，残存于液体燃料罐21的液体燃料F较多。
另一方面，比较例1的燃料电池10由于不具备氧化剂气体阻断单元25，发电停止时从液体燃料罐21气化的甲醇的蒸气透过膜电极接合体16被释放入大气，所以液体燃料罐21中的液体燃料F的残存量大幅减少。
比较例2的燃料电池10具备氧化剂气体阻断单元25，藉此在发电停止时可防止气化的甲醇向大气中释放，但由于进行上述阴极催化剂层中的式(1)的氧化反应和式(2)的还原反应且气化的甲醇蒸气的一部分被保湿层26吸收，因此与实施例1～实施例3的燃料电池10相比，液体燃料罐21中的液体燃料F的残存量少。
此外，比较例3的燃料电池10由于在阴极催化剂层13和氧化剂气体阻断单元25之间存在体积较大的空间401，因此甲醇的气化持续进行直至气化的甲醇充满该空间401。所以，与实施例1～实施例3的燃料电池10相比，液体燃料罐21中的液体燃料F的残存量少。
如上所述，明确通过将阴极催化机层13和氧化剂气体阻断单元25之间的空间极力缩小、设置氧化剂气体阻断单元25，能够获得优良的输出特性和抑制液体燃料F向外气泄漏的效果。
这里，实施例1～实施例3的燃料电池10不论哪种构成都能够获得同等的效果，但如果实施例互相间进行比较，则由于分别具备以下的特征而最好根据适用的用途从各燃料电池中选择合适的燃料电池10。
实施例1的燃料电池10的零部件数少，易制作，且氧化剂气体阻断单元25所占的区域小，因此适合作为小型便携式设备等的燃料电池使用。
实施例2的燃料电池10的产生摩擦力的部分主要被限定于旋转阻断部200的旋转轴204和被设置于框体201的支承部206之间，因此能够以较小的力驱动氧化剂气体阻断单元25。此外，氧化剂气体阻断单元25处于开放状态时的开口面积比可大于其它实施例，因此能够向阴极催化剂层13供给大量的氧化剂。另外，实施例2的燃料电池10中，氧化剂气体阻断单元25所占的区域也变大，因此适合作为设置于例如室内、地板上或地面上等的比较大型的燃料电池使用。
实施例3的燃料电池10与实施例1的燃料电池10同样，氧化剂气体阻断单元25小型能够容易且低成本地制作，适合作为小型便携式设备等的燃料电池使用。此外，伸缩板300使用了橡胶等时，即使在伸缩板300伸长时氧化剂气体阻断单元25的全部开孔的面积比也不会过大，因此氧化剂的供给量也小，极其适合作为小型燃料电池使用。
产业上利用的可能性
本发明的燃料电池设置氧化剂气体阻断单元，进行发电时，通过氧化剂气体阻断单元处于开放(开孔面积最大)的状态，可与以往的燃料电池同样，使氧化反应及还原反应进行。另一方面，未进行发电时，通过氧化剂气体阻断单元处于关闭的状态，可防止气化的液体燃料F释放入外气。此外，与此同时也可阻断氧化剂气体向阴极催化剂层的供给，因此即使气化燃料透过到达阴极催化剂层，也不会发生还原反应，质子未被消耗。藉此，可提供能够抑制非发电时的燃料向外气的泄漏、且在再次发电时能够使电池输出快速上升的燃料电池。本发明的燃料电池特别适合作为液体燃料直接供给型燃料电池使用。

Claims (14)

1.燃料电池，其特征在于，具备由燃料极、空气极及被所述燃料极和所述空气极夹持的电解质膜构成的膜电极接合体和被层叠配设于所述空气极侧、可阻断向所述空气极供给的氧化剂气体的氧化剂气体阻断单元。
2.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，还具备被配设于所述氧化剂气体阻断单元的与所述膜电极接合体的空气极侧不同的一侧、抑制所述空气极中生成的水的蒸发的保湿层。
3.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述氧化剂气体阻断单元的至少面向所述空气极侧的导电层的部分由电绝缘材料形成。
4.如权利要求3所述的燃料电池，其特征在于，所述电绝缘材料由含氟合成树脂形成。
5.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述氧化剂气体阻断单元具备有1个或多个开孔的2个固定板、夹在所述固定板间可滑动的有1个或多个开孔的可动板、使所述可动板在所述固定板间滑动的可动板驱动装置，使所述可动板滑动，调整与所述固定板的开孔连通的所述可动板的开孔的面积，阻断或调整所述氧化剂气体向所述空气极的供给。
6.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述氧化剂气体阻断单元具备沿旋转轴设置了1块或多块阻断板的旋转阻断部、以使其可旋转的状态支承所述旋转阻断部的旋转轴的框体、使所述旋转阻断部旋转的旋转阻断部驱动装置，使所述旋转阻断部旋转，阻断或调整所述氧化剂气体向所述空气极的供给。
7.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，所述氧化剂气体阻断单元具备有1个或多个开孔的2个固定板、夹在所述固定板间可伸缩的有1个或多个开孔的弹性体形成的伸缩板、使所述伸缩板在所述固定板间伸缩的伸缩板驱动装置，使所述伸缩板伸缩，使所述伸缩板的开孔的面积变化，调整与所述固定板的开孔连通的所述伸缩板的开孔的面积，阻断或调整所述氧化剂气体向所述空气极的供给。
8.燃料电池，其特征在于，具备由燃料极、空气极及被所述燃料极和所述空气极夹持的电解质膜构成的膜电极接合体，分别被配设于所述燃料极及所述空气极的表面的导电层，收纳液体燃料的燃料罐，被配设于所述燃料罐和所述燃料极侧的导电层之间、使所述液体燃料的气化成分通过所述燃料极侧的气液分离层，以及被层叠配设于所述空气极侧的导电层、可阻断向所述空气极供给的氧化剂气体的氧化剂气体阻断单元。
9.如权利要求8所述的燃料电池，其特征在于，还具备被配设于所述氧化剂气体阻断单元的与所述膜电极接合体的空气极侧不同的一侧、抑制所述空气极中生成的水的蒸发的保湿层。
10.如权利要求8所述的燃料电池，其特征在于，所述氧化剂气体阻断单元的至少面向所述空气极侧的导电层的部分由电绝缘材料形成。
11.如权利要求10所述的燃料电池，其特征在于，所述电绝缘材料由含氟合成树脂形成。
12.如权利要求8所述的燃料电池，其特征在于，所述氧化剂气体阻断单元具备有1个或多个开孔的2个固定板、夹在所述固定板间可滑动的有1个或多个开孔的可动板、使所述可动板在所述固定板间滑动的可动板驱动装置，使所述可动板滑动，调整与所述固定板的开孔连通的所述可动板的开孔的面积，阻断或调整所述氧化剂气体向所述空气极的供给。
13.如权利要求8所述的燃料电池，其特征在于，所述氧化剂气体阻断单元具备沿旋转轴设置了1块或多块阻断板的旋转阻断部、以使其可旋转的状态支承所述旋转阻断部的旋转轴的框体、使所述旋转阻断部旋转的旋转阻断部驱动装置，使所述旋转阻断部旋转，阻断或调整所述氧化剂气体向所述空气极的供给。
14.如权利要求8所述的燃料电池，其特征在于，所述氧化剂气体阻断单元具备有1个或多个开孔的2个固定板、夹在所述固定板间可伸缩的有1个或多个开孔的弹性体形成的伸缩板、使所述伸缩板在所述固定板间伸缩的伸缩板驱动装置，使所述伸缩板伸缩，使所述伸缩板的开孔的面积变化，调整与所述固定板的开孔连通的所述伸缩板的开孔的面积，阻断或调整所述氧化剂气体向所述空气极的供给。
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