CN101636869A - 燃料电池的分离器和燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种分离器，具备：第一板(33)，其具有用于使反应气体流通的第一孔(3341)；第二板(32)，其与第一板(33)重叠，并具有在第一部分(3231)与第一孔(3341)重叠使反应气体流通的第二孔(3241)。第二孔(32)具有区分部(323)，区分部(323)将第二孔(3241)中的不与第一孔(3341)重叠的第二部分的一部分(3247)分为多个流路部分(56)。分离器(30)还具备振动部(325)，振动部(325)与区分部(323)连接，并且被配置在其至少一部分与第一板(33)的第一孔(3341)重叠的位置，被设置成由于在第一孔(3341)内流通的反应气体而摇动。

Description

燃料电池的分离器和燃料电池
技术领域
本发明涉及燃料电池的分离器和燃料电池。
背景技术
以往，在燃料电池中使用一种通过将三张板重合来形成反应气体的流路的三层构造的分离器。例如在某一现有技术中，分离器1具备燃料气体板3、氧化剂气体板4以及中间板5。设置于中间板5的气体传输流路30由多个狭缝形成。传输流路30经由设置于氧化剂气体板4的贯通孔22接收用于反应的氧化剂气体23。而且，传输流路30将氧化剂气体23向设置于氧化剂气体板4以及燃料气体板3的气体连通孔19排出。通过由多个狭缝形成气体传输流路30，从而能够提高中间板5的刚性。
但是，在上述方式中存在下述有可能，在阴极电极(氧气极)生成的、流过阴极电极后的氧化剂气体23中所含有的水，在气体传输流路30的狭缝内形成为液体后积留而堵住狭缝。其结果是，有可能会妨碍气体传输流路30内的氧化剂气体23的流通，阻碍发电。这类问题不仅发生在将使用完的氧化气体排出的气体流路中，还能够广泛地发生在燃料电池内使反应气体(包含氧化气体和燃料气体)流通的气体流路亦即由多个流路部分构成的并使可能含有水分的气体流通的气体流路。
发明内容
本发明用于解决上述以往问题的至少一部分问题，其目的在于使水难于积留在由多个流路部分构成的并使可能含有水分的气体流通的燃料电池内的气体流路中。
此外，将日本专利申请2007-111086号的公开内容加入到本说明书中以便参考。
为了解决上述问题的至少一部分问题，作为本发明的一个实施方式的燃料电池的分离器，其采用下述这样的构造。该分离器具备：第一板，其具有用于使反应气体流通的第一孔；第二板，其与第一板重叠，并具有用于在与第一孔之间使所述反应气体流通的第二孔，
第二孔具有与第一孔重叠的第一部分和不与第一孔重叠的第二部分，第二板具有区分部，所述区分部将第二部分分为分别使反应气体流通的多个流路部分，分离器还具备振动部，所述振动部与区分部或者构成流路部分的其他内壁部连接，并且，其至少一部分被配置于与第一板的第一孔重叠的位置，所述振动部被设置成，当燃料电池运行时，由于在第一孔内流通的反应气体而摇动。
采用这样的方式，当燃料电池运行之时，振动部由于在第一孔内流通的反应气体而摇动。通过该振动有效地将流路部分内的水向流路部分外排出。因此，水难以积留在多个流路部分内。而且，对于振动部，例如优选将其至少一部分设置成具有由于反应气体的气流而弯曲的程度的刚度。另外，在第二孔中，只要将不与第一孔重叠的部分中的至少一部分分为多个流路部分即可。
此外，可以采用下述方式：对于振动部的、第二孔的第一部分侧和第二部分侧，第二部分侧与区分部或者构成流路部分的其他内壁部连接，第一部分侧未与构成第一板或者第二板的部分连接。
在这种方式中，振动部在单侧(第二部分侧)被支撑。其结果是，在燃料电池运行之时，振动部能够由于在第一孔内以及第二孔的第一部分流通的反应气体而摇动。
可以采用下述方式：在第二板具有多个区分部的方式的基础上，多个区分部连接于一个振动部。
采用这种方式，当燃料电池运行之时，即使当在第一孔内流通的气体的每单位时间的流量产生局部性的偏差时，各个流路部分也能够均匀地排出水。
可以采用下述方式：在第二板具有多个区分部的方式的基础上，多个区分部分别连接于不同的振动部。
在这种方式中，当在第一孔内的一部分中气体的流动剧烈时，位于该部分的振动部剧烈振动。其结果是，能够有效地排出该振动部附近的流路部分的水。
此外，在形成第二板之时，可以将振动部作为第二板的一部分形成。根据这种方式，可以用简单的构造形成分离器。
另外，作为本发明的一个方式，可以采用具备多个上述分离器和配置在这些多个分离器之间的膜电极组件的燃料电池。
在上述方式中，优选地，以第一孔的至少一部分彼此重叠的方式将所述多个分离器层叠。在这种方式中的某个方式中，当燃料电池运行时，在被层叠的多个分离器的第一孔内，经由分离器的第二孔从膜电极组件排出的反应气体，向沿着层叠方向的规定方向流通。优选地，多个分离器中的第一分离器具备振动部，所述振动部投影于层叠方向时的面积小于，多个分离器中位于比第一分离器靠近反应气体的气流的上游侧的位置的第二分离器投影于所述层叠方向时的面积。
在这种方式中，在单位时间内的反应气体的流量大的下游侧具备投影面积小的振动部，在单位时间内的反应气体的流量小的上游侧具备投影面积大的振动部。因此，在上游侧可以用较大的振动部接受缓和的气体的气流，在下游侧可以用较小的振动部接受剧烈的气体的气流。其结果是，能够减小上游和下游的振动部的振动量的不同，进而可以减小多个流路部分的容易排出水的程度的偏差。
另外，在其他实施方式中，当燃料电池运行时，在被层叠的多个分离器的第一孔内，经由分离器的第二孔向膜电极组件供给的反应气体，向沿着层叠方向的规定方向流通。在这种方式中，优选地，多个分离器中的第一分离器具备振动部，所述振动部投影于层叠方向时的面积大于，多个分离器中位于比第一分离器靠近反应气体的气流的上游侧的位置的第二分离器投影于所述层叠方向时的面积。
在这种方式中，在单位时间内的反应气体的流量大的上游侧具备投影面积小的振动部，在单位时间内的反应气体的流量小的下游侧具备投影面积大的振动部。因此，在上游侧可以用较小的振动部接受剧烈的气体的气流，在下游侧可以用较大的振动部接受缓和的气体的气流。其结果是，能够减小上游和下游的振动部的振动量的不同，进而可以减小多个流路部分的容易排出水的程度的偏差。
并且，作为本发明的一实施方式，也可以采用下述这样的分离器。即，该分离器是燃料电池的分离器，并且具备：第一板，其具有用于使反应气体流通的第一孔和第二孔；第二板，其与第一板重叠，并具有用于从第二孔接收反应气体并向第一孔传递的第三孔。
第三孔具有与第一孔重叠的第一部分和不与第一孔重叠而一部分与第二孔重叠的第二部分。第一板和第二板的至少一方具有区分部，区分部在第一板和第二板重叠的状态下，将第二部分的至少一部分分为分别使反应气体流通的多个流路部分。区分部的前端位于与第一孔重叠的位置。
采用这种方式，当燃料电池运行之时，第三孔的第二部分内的水附着于区分部。而且，附着于区分部前端的水，被在第一孔和第三孔的第一部分流通的反应气体带走。其结果是，有效地将流路部分内的水向流路部分外排出。因而，根据上述方式，水难于积留在多个流路部分内。
而且，作为本发明的一方式，能够采如下的燃料电池：具备多个上述的分离器和配置于这些多个分离器之间的膜电极组件，其中上述的分离器具有：第一板，其具有第一孔和第二孔；第二板，其具有第三孔。
本发明能够通过上述方式以外的各种方式实现，例如，能够通过具备燃料电池的分离器分离器的燃料电池、燃料电池系统以及它们的制造方法等的方式来实现。
以下，参照附图说明本申请发明的优选实施例的细节，从而明确本申请发明的上述目的以及其他目的、构造、效果。
附图说明
图1是作为本发明一实施例的燃料电池1的剖面图。
图2是EMA一体式密封部20的俯视图。
图3是表示阴极侧板31的俯视图。
图4是表示中间板32的俯视图。
图5是表示阳极侧板33的俯视图。
图6是中间板32的孔3241附近的放大图。
图7是第二实施例中的中间板32的孔3241附近的放大图。
图8是第三实施例中的中间板32的孔3241附近的放大图。
图9是第四实施例中的中间板32的孔3241附近的放大图。
图10是第五实施例中的中间板32的孔3241附近的放大图。
图11是变形例中的中间板32的孔3241附近的放大图。
具体实施方式
A.第一实施例：
图1是作为本发明的一实施例的燃料电池1的剖面图。该燃料电池1交替地层叠膜电极组件一体式密封部20和分离器30而构成。在膜电极组件一体式密封部20和分离器30之间配置有气体流路部26或者27。此外，以下将膜电极组件一体式密封部20标记为“MEA(MembraneElectrode Assembly)一体式密封部20”。
在包括这些MEA一体式密封部20、气体流路部26、27以及分离器30的层叠体的层叠方向的两端配置端板(未图示)。通过相互紧固该两端的端板，从而将MEA一体式密封部20、气体流路部26、27以及分离器30在层叠方向As加压，形成燃料电池的电池堆。
可以使用该燃料电池1、向燃料电池堆供给燃料气体的氢气罐等燃料气体供给部2、向燃料电池堆供给氧化气体的空气泵等氧化气体供给部3、向燃料电池堆供给冷却介质的循环泵等冷却介质循环部4、冷却要供给到燃料电池堆的冷却介质的冷却器等冷却介质冷却部5，构成燃料电池系统。
EMA一体式密封部20是长方形的大致板状的部件。MEA一体式密封部20具有：膜电极组件22；构成在膜电极组件22两侧的气体扩散层24、25；在膜电极组件一体式密封部22以及气体扩散层24、25的外周部与他们一体构成的密封部28。此外，以下将膜电极组件22标记为“MEA(Membrane Electrode Assembly)22”。
图2是MEA一体式密封部20的俯视图。图1表示的MEA一体式密封部20的剖面图，相当于图2的A-A截面的剖面图。在被分别构成为长方形，并且相互层叠的MEA22和气体扩散层24、25的外周构成密封部28。密封部28例如由硅橡胶、氟橡胶等绝缘性树脂材料形成。密封部28通过注射成型与MEA22一体形成。
密封部28上设置有在MEA22和气体扩散层24、25的层叠方向贯通密封部28的孔40～45。孔40和孔41隔着MEA22被设置于相反侧。而且，孔40和孔41在长方形的MEA一体式密封部20中设置于相对的两条边的附近。
孔43和孔44也隔着MEA22被设置于相反侧。但是，孔43和孔44在长方形的MEA一体式密封部20中，分别被设置于与在其附近设置有孔40和孔41的两条边不同的边的附近。
孔42和孔45也隔着MEA22被设置于相反侧。但是，孔42和孔45在长方形的MEA一体式密封部20中，分别被设置于与在其附近设置有孔43和孔44的两条边相同的边的附近。
由作为密封部28的一部分的脊部281分别包围这些孔40～45的外周。脊部281在密封部28中向MEA一体式密封部20和分离器30的层叠方向的两侧(图2的纸面方向的向前侧和向里侧方向)突出。其结果是，孔40～45在分离器30和分离器30之间分别被独立地密封(参照图1和图2)。
同样，对于气体扩散层24、25中的在MEA一体式密封部20的中央部分向外面露出的部分，也由脊部281将它们的外周包围。其结果是，气体扩散层24、25在分离器30和分离器30之间分别被独立地密封。
气体流路部26、27(参照图1)是具有相互连通的空隙的多孔体。例如可以由耐腐蚀性高的多孔质金属构成气体流路部26、27。气体流路部26、27被配置成在MEA22的两侧与气体扩散层24、25相接。另外，气体流路部26、27由MEA一体式密封部20和分离器30夹着。
氧化气体和燃料气体分别能够穿过这些气体流路部26、27。气体流路部26将氧化气体传递至气体扩散层24。气体流路部27将燃料气体传递至气体扩散层25(参照图1)。
在MEA一体式密封部20和分离器30之间，将气体流路部26、27中的不与MEA一体式密封部20或者分离器30接触的部分(例如外周端部26e、27e)利用填充材料60密闭。其结果是，在燃料电池1中，从分离器30供给的燃料气体和氧化气体，在气体流路部26、27内流通而不会在密封部28和气体流路部26、27之间的间隙流通(参照图1的箭头AOi)。
分离器30是形状和大小与MEA一体式密封部20大致相等的板状部件。分离器30具备：阴极侧板31、阳极侧板33、位于阴极侧板31和阳极侧板33之间的中间板33(参照图1)。
各个板由氧化气体和反应气体不能穿过的材料，例如不锈钢构成。各个板在下述位置具有孔，即，当分离器30与MEA一体式密封部20层叠之时与MEA一体式密封部20的孔40～45重叠的位置。将处于与MEA一体式密封部20的孔40～45分别对应的位置的阴极侧板31的孔叫做孔3140～3145。将处于与MEA一体式密封部20的孔40～45分别对应的位置的中间板32的孔叫做孔3240～3244。将处于与MEA一体式密封部20的孔40～45分别对应的位置的阳极侧板33的孔叫做孔3340～3345。
图3是表示阴极侧板31的俯视图。图4是表示中间板32的俯视图。图5是表示阳极侧板33的俯视图。图1所示的阴极侧板31、中间板32以及阳极侧板33的剖面图，相当于图3～图5的A-A截面的剖视图。
阴极侧板31具有孔3140～3145和孔50、51。中间板32具有孔3240～3244和孔34。阳极侧板33具有孔3340～3345和孔53、54。
设置于阴极侧板31的孔3140、设置于阳极侧板33的孔3340，按照当投影于MEA一体式密封部20和分离器30的层叠方向时与MEA一体式密封部20的孔40重叠的位置和形状被设置。设置于中间板32的孔3240同样地按照当投影于层叠方向时其一部分(以下标记为“第一部分3230”)与MEA一体式密封部20的孔40、阴极侧板31的孔3140以及阳极侧板33的孔3340重叠的位置和形状被设置。
在燃料电池1中，MEA一体式密封部20的孔40、阴极侧板31的孔3140、中间板32的孔3240以及阳极侧板33的孔3340，形成氧化气体供给歧管MOp的一部分，该氧化气体供给歧管MOp用于将供于电化学反应的氧化气体供给到MEA22(参照图1)。此外，图1中箭头AOi表示供给到MEA22的氧化气体的气流。
设置于阴极侧板31的孔3141和设置于阳极侧板33的孔3341，按照当投影于MEA一体式密封部20和分离器30的层叠方向时与MEA一体式密封部20的孔41重叠的位置和形状被设置。设置于中间板32的孔3241同样地按照当投影于层叠方向时其一部分(以下标记为“第一部分3231”)与MEA一体式密封部20的孔41、阴极侧板31的孔3141以及阳极侧板33的孔3341重叠的位置和形状被设置。
在燃料电池1中，MEA一体式密封部20的孔41、阴极侧板31的孔3141、中间板32的孔3241以及阳极侧板33的孔3341，形成氧化气体排出歧管MOe的一部分，该氧化气体排出歧管MOe用于将供于电化学反应后的氧化气体向燃料电池1外排出(参照图1)。这里，图1中箭头AOo表示从MEA22排出的氧化气体的气流。
设置于阴极侧板31的孔3144、设置于中间板32的孔3244的一部分(以下标记为“第一部分3234”)、和设置于阳极侧板33的孔3344，按照当投影于层叠方向时与MEA一体式密封部20的孔44重叠的位置和形状被设置。这些孔在燃料电池1中形成燃料气体供给歧管的一部分，该燃料气体供给歧管用于将供于电化学反应的燃料气体供给到MEA22。
设置于阴极侧板31的孔3143、设置于中间板32的孔3243的一部分(以下标记为“第一部分3233”)和设置于阳极侧板33的孔3343，按照当投影于层叠方向时与MEA一体式密封部20的孔43重叠的位置和形状被设置。这些孔在燃料电池1中形成燃料气体排出歧管的一部分，该燃料气体排出歧管用于将供于电化学反应后的燃料气体向燃料电池1外排出。
设置于阴极侧板31的孔3142和设置于阳极侧板33的孔3342，按照当投影于层叠方向时与MEA一体式密封部20的孔42重叠的位置和形状被设置。这些孔在燃料电池1中形成冷却介质供给歧管的一部分，该冷却介质供给歧管用于供给在分离器30内的冷却介质流路流通的冷却介质。
设置于阴极侧板31的孔3145和设置于阳极侧板33的孔3345，按照当投影于层叠方向时与MEA一体式密封部20的孔45重叠的位置和形状被设置。这些孔在燃料电池1中形成冷却介质供给歧管的一部分，该冷却介质供给歧管用于将在分离器30内的冷却介质流路流过的冷却介质向燃料电池1外排出。
如图4上半部分所示，中间板32的孔3240的一部分、即不与阴极侧板31的孔3140和阳极侧板33的孔3340重叠的部分的一部分(以下标记为“第二部分3246”)被设置为梳齿状。即，孔3240的第二部分3246由中间板32的多个区分部322分为多个流路部分55。各个流路部分55的前端处于当投影于层叠方向时与阴极侧板31的孔50重叠的位置。
如图1的下半部分的箭头AOi所示，中间板32的流路部分55接收在氧化气体供给歧管MOp(由MEA一体式密封部20的孔40、阴极侧板31的孔3140、中间板32的孔3240以及阳极侧板33的孔3340等构成)中流通的氧化气体。另外，该氧化气体经由阴极侧板31的孔50被供给到气体流路部26。
如图4下半部分所示，中间板32的孔3241的一部分、即不与阴极侧板31的孔3141和阳极侧板33的孔3341重叠的部分的一部分(以下标记为“第二部分3247”)被设置为梳齿状。即，孔3241的第二部分3247由中间板32的多个区分部323分为多个流路部分56。各个流路部分56的前端处于当投影于层叠方向时与阴极侧板31的孔51的重叠的位置。
如图1的下半部分的箭头AOo所示，中间板32的流路部分56经阴极侧板31的孔51从气体流路部26接收供于电化学反应后的氧化气体。而且，该氧化气体被向氧化气体排出歧管MOe(由MEA一体式密封部20的孔41、阴极侧板31的孔3141、中间板32的孔3241以及阳极侧板33的孔3341等构成)排出。
如图4右上部分所示，中间板32的孔3244的一部分、即不与阴极侧板31的孔3144和阳极侧板33的孔3344重叠的部分(以下标记为“第二部分3248”)也被设置为梳齿状。即，孔3244的第二部分3248由中间板32的多个区分部326分为多个流路部分57。各个流路部分57的前端位于当投影于层叠方向时与阴极侧板31的孔54重叠的位置。
中间板32的流路部分57，接收在燃料气体供给歧管(由MEA一体式密封部20的孔44、阴极侧板31的孔3144、中间板32的孔3244以及阳极侧板33的孔3344等构成)流通的燃料气体。而且，该燃料气体经由阳极侧板33的孔54被供给到气体流路部27。燃料气体在气体流路部27内沿着与图1的纸面垂直的方向从前侧向里侧流通。
如图4左下部分所示，中间板32的孔3243的一部分、即不与阴极侧板31的孔3143和阳极侧板33的孔3343重叠的部分(以下标记为“第二部分3249”)也被设置为梳齿状。即，孔3243的第二部分3247由中间板32的多个区分部327分为多个流路部分58。各个流路部分58的前端位于当投影于层叠方向时与阳极侧板33的孔53重叠的位置。
中间板32的流路部分58，经阳极侧板33的孔53从气体流路部27接收供于电化学反应后的燃料气体。而且，该燃料气体被向燃料气体排出歧管(由MEA一体式密封部20的孔43、阴极侧板31的孔3143、中间板32的孔3243以及阳极侧板33的孔3343等构成)排出。
设置于中间板32的多个孔34，按照当投影于层叠方向时一端与MEA一体式密封部20的孔42、阴极侧板31的孔3142以及阳极侧板33的孔3342重叠的位置和形状被设置(参照图4)。而且，设置于中间板32的多个孔34，按照当投影于层叠方向时另一端与MEA一体式密封部20的孔45、阴极侧板31的孔3145以及阳极侧板33的孔3345重叠的位置和形状被设置。在中间板32中孔34在被阴极侧板31和阳极侧板33夹着的状态下形成冷却介质流路34(参照图1)。
中间板32的冷却介质流路34接收在冷却介质供给歧管(由MEA一体式密封部20的孔42、阴极侧板31的孔3142、阳极侧板33的孔3342等构成)流通的冷却水。而且，该冷却水在流过冷却介质流路34内的期间，经由气体流路部26、27从MEA一体式密封部20接收热，来冷却MEA一体式密封部20。然后，冷却水被向冷却介质排出歧管(由MEA一体式密封部20的孔45、阴极侧板31的孔3145、阳极侧板33的孔3345等构成)排出。
图6是图4的下半部表示的中间板32的孔3241附近的放大图。图6中还同时表示相对于中间板32应该从纸面下侧重叠的阳极侧板33的一部分。另外，用虚线表示相对于中间板32应该从纸面上侧重叠的阴极侧板31的孔51。
在图6中，在氧化气体在从纸面的前侧朝向里侧的方向流通的部位标记带叉圆圈的记号。而且，在氧化气体在从纸面的里侧朝向前侧的方向流通的部位标记带点圆圈的记号。
孔3241中的不与阳极侧板33的孔3341重叠的第二部分3247，由中间板32的多个区分部323分为多个流路部分56。而且，在多个区分部323的前端设置有共同的振动部325。
振动部325被设置成一部分与阳极侧板33的孔3241重叠的位置和形状(参照图6)。另外，振动部325被设置成比区分部323和中间板32的其他部分薄。因此，即使在将中间板32配置于阳极侧板33和阴极侧板31之间而进行了层叠的状态下，振动部325在被施加外力时也能够向与图6的纸面垂直的方向弯曲。此外，在图6中用相同的阴影线表示中间板32中以相同厚度设置的部分。
在形成中间板32之时能够通过冲压加工形成振动部325。另外，也能够重叠多个板部件形成中间板32。在这种方式中，能够通过使板部件的层叠张数比中间板32的其他部分少来形成振动部325。
在燃料电池1中，在气体流路部26流过的氧化气体，在朝向纸面的里侧的方向在阴极侧板31的孔51(图6中用虚线表示)通过，流入中间板32的流路部分56(参照图1的左下部分的箭头AOo)。而且，该氧化气体通过流路部分56朝向包括中间板32的孔3241和阳极侧板33的孔3341的氧化气体排出歧管MOe。在氧化气体排出歧管MOe内，氧化气体在从图6的纸面的里侧朝向前侧的方向流通。
在图6中仅表示了分离器30的一张中间板32和一张阳极侧板33。但是在燃料电池1中层叠有多个分离器30和MEA一体式密封部20(参照图1)。因此，在氧化气体排出歧管MOe内，从更上游(图6的纸面的更里侧)来的氧化气体碰到振动部325。其结果是，振动部325由于氧化气体的气流而摇动。
在燃料电池1中，流过气体流路部26的氧化气体含有水分。水分的一部分是由于MEA22中的电化学反应而生成的水。另外，被供给到氧化气体供给歧管MOp的氧化气体有时候会被预先加湿。氧化气体所含有的水分有时在气体流路部26内液化。图6中用LW表示这种被液化的水。
在本实施例中，在气体流路部26内被液化的水，因振动部325的振动而移动，被从流路部分56向氧化气体排出歧管MOe排出。另外，附着于振动部325的水，因振动部325的振动而从振动部325剥离，在氧化气体排出歧管MOe内飞向下游。此时，存在于气体流路部26内的水、即与附着于振动部325的水相连的水的一部分，也同时被从气体流路部26内引出，在氧化气体排出歧管MOe内飞向下游。
因此，在本实施例中，与不具有振动部325的方式相比，流路部分56难于被液化的水堵塞。即，妨碍氧化气体流通的可能性降低。因而，在本实施方式中，与不具有振动部325的方式相比，阻碍燃料电池1中的发电的可能性低。
另外，在本实施例中，在多个区分部323的前端设置有共同的振动部325。因此，即使当在氧化气体排出歧管MOe的一部分中气体的流速较快而在其他部分气体的流速较慢时，也可以减小与各个流路部分56相接的振动部325的振动量的偏差。因此，能够使多个流路部分56中的液体的水的排除效率达到相同程度。
同样，设置于将孔3240的第二部分3246分为多个流路部分55的多个区分部322的前端的振动部324，(参照图4的上半部)也因从图4的纸面的前侧向里侧的方向流动的氧化气体而发生振动。其结果是即使在流路部分55内水分已液化时，该水也能够通过振动部324的振动有效地向流路部分55的外部排出。因此，流路部分55难以堵塞，妨碍氧化气体流通的可能性低。因此，在本实施例中，与没有振动部324的方式相比，阻碍燃料电池1中的发电的可能性低。
另外，由于在多个区分部322的前端设置有共同的振动部324，因此能够使多个流路部分56中的液体的水的排出效率达到相同程度。
B.第二实施例：
第二实施例的燃料电池在振动部324、325(参照图4)分别具有孔324h、325h。第二实施例的燃料电池的其他方面与实施例1的燃料电池1相同。
图7是第二实施例的中间板32的孔3241附近的放大图。在第二实施例中，设置于多个区分部323前端的振动部325具有多个孔325h。振动部325具有的孔325h的数量和面积在各个分离器中相同。而且，对于各个孔325h的面积，越是位于氧化气体排出歧管MOe中的氧化气体的气流的上游位置的分离器30越小，越是位于下游位置的分离器30越大。其结果是，对于投影于MEA一体式密封部20和分离器30的层叠方向时的振动部325的面积，越是上游的分离器30越大，越是下游的分离器30越小。
在氧化气体排出歧管MOe内，越是下游则流入越多的从分离器30来的氧化气体。因此，对于单位时间内的氧化气体的流量，在氧化气体排出歧管MOe中，越是下游则越大。
因此，如果采用第二实施例那样的方式，在上游的分离器30的中间板32中，能够以比下游少的气体流量，与下游的分离器30的中间板32相同程度地摇动振动部325。即，通过将各个分离器30中的孔325h的大小设定为适当的数值，能够使各个分离器30的振动部325的振动的大小大致相等。其结果是，能够同等程度地防止各个分离器30中的氧化气体的排出路径的堵塞。
在第二实施例中，设置于多个区分部322前端的振动部324也与振动部325同样，具有多个孔324h。振动部324具有的孔324的个数和面积在各个分离器内相同。而且，对于各个孔324h的面积，越是位于氧化气体供给歧管MOp中的氧化气体的气流上游的分离器30的中间板32越大，越是位于下游的分离器30的中间板32越小。其结果是，对于投影于MEA一体式密封部20和分离器30的层叠方向时的振动部325的面积，越是上游的分离器30越小，越是下游的分离器30越大。
在氧化气体供给歧管MOp内，向与氧化气体供给歧管MOp相接的各个分离器30供给氧化气体。因此，在氧化气体供给歧管MOp内，越是下游则流过越少量的氧化气体。即，对于单位时间内的氧化气体的流量，在氧化气体供给歧管MOp内越是下游越小。
因此，如果采用第二实施例那样的方式，在下游的分离器30的中间板32中，能够以比上游少的气体流量，与上游的分离器30的中间板32相同程度地摇动振动部324。即，通过将各个分离器30中的孔324h的大小设定为适当的数值，能够使各个分离器30中的振动部324的振动的大小大致相等。其结果是，能够同等程度地防止各个分离器30中的氧化气体的供给路径的堵塞。
C.第三实施例：
在第三实施例的燃料电池中，与中间板32的多个区分部322、323分立地设置振动部324a、325a。第三实施例的燃料电池的其他方面与实施例1的燃料电池1相同。
图8是第三实施例中的中间板32的孔3241附近的放大图。在第三实施例中，各个区分部323的前端设置有独立的振动部325a。投影于MEA一体式密封部20和分离器30的层叠方向时的振动部325a的面积在各个分离器内相同。而且，对于振动部325的面积，越是上游的分离器30越大，越是下游的分离器30越小。
即使采用第三实施例那样的方式，在上游的分离器30中，能够以比下游少的气体流量，与下游的分离器30相同程度地摇动振动部325。因此，通过将各个分离器30中的振动部325的大小设定为适当的数值，能够使各个分离器30的振动部325的振动的大小大致相等。其结果是，能够同等程度地防止各个分离器30中的氧化气体的排出路径的堵塞。
在第三实施例中，设置于多个区分部322前端的振动部324也与振动部325同样地与各个区分部322逐个分立地设置。投影于MEA一体式密封部20和分离器30的层叠方向时的各个振动部325的面积在各个分离器内相同。而且，对于振动部325的面积，越是上游的分离器30越小，越是下游的分离器30越大。
即使采用第三实施例那样的方式，通过将各个分离器30中的振动部324的大小设定为适当的数值，也能够使各个分离器30的振动部324的振动大小大致相等。其结果是，能够同等程度地防止各个分离器30中的氧化气体的排出路径的堵塞。
另外，在第三实施例中独立地设置各个振动部。因此，当在氧化气体供给歧管MOp、氧化气体排出歧管MOe内的一部分中气体的气流剧烈之时，其一部分或者位于其附近的振动部剧烈振荡。其结果是，通过有效地活用该振动能量，从而能够有效地排出与连接于该振动部的区分部相邻的流路的水。即，在如第一施例、第二实施例那样具有共同的振动部的方式中，当从振动部中位于气体的气流剧烈的位置的部分向其他部分使用振动之时，由于衰减而使一部分能量损失。但是，在第三实施例中，由于这种损失较少，因此能够从流路部分高效地排出水。
D.第四实施例：
第四实施例的燃料电池，在构成流路部分55内壁的阳极侧板33具有辅助振动部328。另外，第四实施例的燃料电池在构成流路部分56的内壁的阳极侧板33具有辅助振动部329。并且，第四实施例的燃料电池，在区分部322b、323b以及振动部324b、325b方面的构造，与第一实施例的燃料电池1不同。第四实施例的燃料电池的其他方面与实施例1的燃料电池1相同。
图9是第四实施例中的中间板32的孔3241附近的放大图。在第四实施例中，各个区分部323b的前端到达与阳极侧板33的孔3341重叠的位置。而且，在这多个区分部323b的前端设置有振动部325b。即，设置成比各个区分部323b薄的振动部325b，被设置于整体与阳极侧板33的孔3341重叠的位置。区分部322b和振动部324b也同样地被设置。
在构成流路部分56内壁的阳极侧板33上设置有辅助振动部329。辅助振动部329由具有预定的弹性的金属丝状的部件构成。辅助振动部329为在两点弯曲的形状。这两点处的弯曲方向是隔着弯曲点的各个边处于同一面内的方向。
辅助振动部329在一端329a、两个弯曲点之间的一点329b处被固定于构成流路部分56的内壁的阳极侧板33。其他部分能够通过弹性变形相对于阳极侧板33移动。辅助振动部329的另一端329c到达与阳极侧板33的孔3341重叠的位置。
辅助振动部329构成为，具有由于在流路部分56中流动的氧化气体的气流而振动的程度的弹性。其结果是，流路部分56内的液体的水，除了振动部325的振动之外，也能够通过辅助振动部329的振动有效地被向氧化气体排出歧管MOe排出。
第四实施例的燃料电池在构成流路部分55的内壁的阳极侧板33也设置有具有与辅助振动部329相同的构造的辅助振动部328。其结果是，流路部分55内的液体的水，除了振动部324的振动之外，也能够通过辅助振动部328的振动有效地被向流路部分55外排出。
E.第五实施例：
在第五实施例的燃料电池中，在中间板32的多个区分部323c的前端没有设置振动部。另外，直到前端为止将区分部323c设置为相同的厚度。第五实施例的燃料电池的其他方面与实施例1的燃料电池1相同。
图10是第五实施例中的中间板32的孔3241附近的放大图。第五实施例的中间板32的孔3241与第一实施例的中间板32同样，具有：与阴极侧板31的孔3141(图10中存在于与孔3341重叠的范围内)重叠的第一部分3231；不与阴极侧板31的孔3141重叠并且一部分与阴极侧板31的孔51重叠的第二部分3247。
各个区分部323c以如下的长度构成，即，当阴极侧板31、中间板32和阳极侧板33重叠时，其前端部323t位于由阴极侧板31的孔3141、中间板32的孔3241的第一部分3231、阳极侧板33的孔3341构成的氧化气体排出歧管MOe内的长度(参照图1和图10)。即，各个区分部323c构成为，其前端部323t位于与孔3141、3341重叠的位置。
另外，将区分部323c设置成，直到前端部323t为止，具有与中间板32中的构成孔3241外周的其他部分3241p相同的厚度。
在第五实施例中，在气体流路部26(参照图1)内被液化的水，在中间板32的孔3241内附着于区分部323c。而且，该水在区分部323c上传递并移动至氧化气体排出歧管MOe内的前端部323t。此外，多数情况下气体流路部26(参照图1)内的水与在孔3241内附着于区分部323c的水相连接。
附着于区分部323c的前端部323t的水，由于氧化气体排出歧管MOe内的氧化气体的气流而从前端部323t剥离，在氧化气体排出歧管MOe内飞向下游。此时，存在于气体流路部26内的水、即与附着于前端部323t的水相连的水的一部分，也同时被从气体流路部26内引出，而在氧化气体排出歧管MOe内飞向下游。
因此，在第五实施例中，与不具有区分部323c的方式以及区分部323c的前端部323t不在氧化气体排出歧管MOe内的方式相比，流路部分56难以被液化的水堵塞。即，妨碍氧化气体流通的可能性低。因而，在本实施例中，与不具有区分部323c的方式以及区分部323c的前端部323t不在氧化气体排出歧管MOe内的方式相比，阻碍燃料电池1中的发电的可能性低。
另外，在第五实施例中，区分部323c没有构成为对构成氧化气体排出歧管MOe的第一部分3231进行区分。换言之，区分部323c的前端没有到达中间板32中的构成孔3241相对的外周部分的部分3241pf。因此，与区分部的前端到达构成氧化气体排出歧管外周的其他部分的方式相比，在氧化气体排出歧管内妨碍氧化气体流通的构成的、流路方向的投影面积小，因此，能够减小氧化气体排出歧管内的压力损失。
F.变形例：
本发明不限于上述实施例，在不脱离其宗旨的范围内能够以各种方式实施，例如也能够进行以下的变形。
F1.变形例1：
在上述第一～第四实施例中，将振动部325、324等设置成比区分部323、322或中间板32的其他部分薄。但是，也能够以与区分部323、322或中间板32的其他部分相同的厚度来设置振动部。另外，也可以将与阳极侧板33的孔3341和阴极侧板31的孔3141重叠的部分设置成比区分部厚。并且，振动部也可以具有厚度彼此不同的部分。但是，优选地，在至少一部分中具有由于燃料电池运行中的反应气体的气流而产生弹性变形的程度的刚性和形状。
F2.变形例2：
在上述第一～第四实施例中，振动部324、325与区分部322、323的前端连接并被支撑。但是，振动部324、325也可以经由具有预定的弹性的金属丝状的辅助振动部328、329连接于中间板。
另外，在上述第一～第四实施例中，振动部324、325具有板状形状。但是，振动部324、325也可以具有三维形状。
F3.变形例3：
在上述第四实施例中，分离器30具备板状的振动部324、325的同时还具备金属丝状的辅助振动部328、329。但是，分离器30也可以采用不具备板状的振动部而仅具备金属丝状的辅助振动部的方式。即，辅助振动部的名称是第四实施例的方式中便于使用的名称，不是意味着始终与其他的振动部一起使用。
F4.变形例4：
在上述实施例中，燃料电池1具有使用多孔体金属构成的气体流路部26、27。但是，燃料电池1也可以采用不具有气体流路部26或者27的方式。例如，燃料电池也可以采用在分离器中具有蛇形流路并且MEA直接与该分离器重叠的方式。
F5.变形例5：
在上述实施例中，表示了对氧化气体的流路应用了本发明的例子。但是，本发明不限于氧化气体的流路，本发明也能够适用于燃料气体的流路。在燃料电池系统中，也有时候在向MEA供给之前将燃料气体预先加湿来使用。因而，通过将本发明适用于燃料气体的流路中，从而能够降低加在燃料气体中的水液化而堵塞燃料气体的流路的可能性。
F6.变形例6：
在上述第四实施例中，辅助振动部329被设置于构成流路部分56的内壁的阳极侧板33。但是，也能够将设置成由于气体的气流而振动的辅助振动部或者振动部，设置于构成流路部分的内壁的阴极侧板。即，能够将辅助振动部或振动部设置于流路部分的内壁部。另外，也能够将辅助振动部或振动部设置于区分部的前端部等区分部中的未构成流路部分的内壁部的部分。
F7.变形例7：
图11是变形例7中的中间板32的孔3241附近的放大图。在上述各个实施例中，是区分部323、323b、323c被设置于中间板32的构造(参照图6～图10)。但是，也能够采用将区分部设置于阴极侧板31或者阳极侧板33的构造。区分部以外的变形例7的构造与实施例5相同。
在图11中，是区分部313被设置在阴极侧板31上的构造。区分部313在阴极侧板31上向层叠于该阴极侧板31的中间板32和阳极侧板33的方向突出。其结果是，在阴极侧板31、中间板32以及阳极侧板33重叠的状态下，区分部313将中间板32的孔3241的第二部分3247分为分别使氧化气体流通的多个流路部分56。此外，在变形例7中，阴极侧板31的构造中的图11的截面所包含的部分，仅为用十字阴影线表示的区分部313。
在变形例7中，在气体流路部26(参照图1)内被液化的水，在中间板32的孔3241内附着于区分部313。而且，该水在区分部313上传递并移动至氧化气体排出歧管MOe内的区分部313的前端部313t。然后，该水由于氧化气体排出歧管MOe内的氧化气体的气流从前端部313t剥离，在氧化气体排出歧管MOe飞向下游。此时，存在于气体流路部26内的水、即与附着于前端部313t的水相连的水的一部分，也同时被从气体流路部26内引出，在氧化气体排出歧管MOe内飞向下游。
因此，在变形例7中，也与第五实施例同样，流路部分56难于被液化的水堵塞。即，妨碍氧化气体流通的可能性低。其结果是，阻碍燃料电池1中的发电的可能性低。
另外，在变形例7中，区分部313的前端未到达阴极侧板31中的构成孔3141相对的外周部分的部分和中间板32中的构成孔3241相对的外周部分的部分3241pf。因此，在氧化气体排出歧管内妨碍氧化气体流通的构成的、流路方向的投影面积小。因而，能够减小氧化气体排出歧管内的压力损失。
F8.变形例8：
在上述第五实施例中，直至前端部323t为止，以与中间板32中的构成孔3241的外周的其他部分3241p相同的厚度设置区分部323c。但是，对于区分中间板的孔3241的第二部分3231的区分部，也可以采用将其至少一部分设置成比构成孔3241外周的其他部分3241p薄的方式。
在这种实施例中，区分部与第一板31之间的部分构成厚度比孔3241的第二部分3247中的其他部分薄的流路。孔3241的第二部分3247中的构成比区分部和第一板31之间的部分厚的流路的部分，为由区分部区分的流路部分。
即，区分部也能够采用独立地区分多个流路部分的方式，还能够采用以多个流路部分至少一部分相互连通的方式将第二部分分为多个流路部分的方式。而且，分离器也能够采用多个流路部分相互独立的方式，还能够采用多个流路部分至少一部分相互连通的方式。
以上，参照优选的例示实施例详细说明了本发明。但是本申请发明不限于以上说明的实施例和构成。而且，本申请发明包括各种变形和等同的构造。并且，已公开的发明的各种要素，以各种组合和构成公开，但它们仅为示例，各要素既可以更多并且也可以减少。另外，要素也可以是一个。上述方式包含在本申请发明的范围内。

Claims (9)

1.一种燃料电池的分离器，其中，
所述分离器具备：
第一板，其具有用于使反应气体流通的第一孔；和
第二板，其与所述第一板重叠，并具有用于在与所述第一孔之间使所述反应气体流通的第二孔，
所述第二孔具有与所述第一孔重叠的第一部分和不与所述第一孔重叠的第二部分，
所述第二板具有区分部，所述区分部将所述第二部分分为分别使所述反应气体流通的多个流路部分，
所述分离器还具备振动部，所述振动部与所述区分部或者构成所述流路部分的其他内壁部连接，并且，其至少一部分被配置于与所述第一板的所述第一孔重叠的位置，所述振动部被设置成，当所述燃料电池运行时，由于在所述第一孔内流通的所述反应气体而摇动。
2.根据权利要求1所述的燃料电池的分离器，其中，
对于所述振动部的、所述第二孔的所述第一部分侧和所述第二部分侧，所述第二部分侧与所述区分部或者构成所述流路部分的其他内壁部连接，所述第一部分侧未与构成所述第一板或者第二板的部分连接。
3.根据权利要求1所述的燃料电池的分离器，其中，
所述第二板具有多个所述区分部，
所述多个区分部连接于一个所述振动部。
4.根据权利要求1所述的燃料电池的分离器，其中，
所述第二板具有多个所述区分部，
所述多个区分部分别连接于不同的所述振动部。
5.一种燃料电池的分离器，其中，
所述分离器具备：
第一板，其具有用于使反应气体流通的第一孔和第二孔；和
第二板，其与所述第一板重叠，并具有用于使所述反应气体流通的第三孔，
所述第三孔具有与所述第一孔重叠的第一部分和不与所述第一孔重叠而一部分与所述第二孔重叠的第二部分，
所述第一板和所述第二板的至少一方具有区分部，所述区分部在所述第一板和所述第二板重叠的状态下，将所述第二部分的至少一部分分为分别使所述反应气体流通的多个流路部分，
所述区分部的前端位于与所述第一孔重叠的位置。
6.一种燃料电池，具备多个分离器和配置在所述多个分离器之间的膜电极组件，其中，
所述分离器具备：
第一板，其具有用于使反应气体流通的第一孔；和
第二板，其与所述第一板重叠，并具有用于在与所述第一孔之间使所述反应气体流通的第二孔，
所述第二孔具有与所述第一孔重叠的第一部分和不与所述第一孔重叠的第二部分，
所述第二板具有区分部，所述区分部将所述第二部分分为分别使所述反应气体流通的多个流路部分，
所述分离器还具备振动部，所述振动部与所述区分部或者构成所述流路部分的其他内壁部连接，并且，其至少一部分被配置于与所述第一板的所述第一孔重叠的位置，所述振动部被设置成，当所述燃料电池运行时，由于在所述第一孔内流通的所述反应气体而摇动。
7.根据权利要求6所述的燃料电池，其中，
以所述第一孔的至少一部分彼此重叠的方式将所述多个分离器层叠，
当所述燃料电池运行时，在所述被层叠的多个分离器的所述第一孔内，经由所述分离器的所述第二孔从所述膜电极组件排出的反应气体向沿着所述层叠方向的规定方向流通，
所述多个分离器中的第一分离器具备所述振动部，所述振动部投影于所述层叠方向时的面积小于，所述多个分离器中位于比所述第一分离器靠近所述反应气体的气流的上游侧的位置的第二分离器投影于所述层叠方向时的面积。
8.根据权利要求6所述的燃料电池，其中，
以所述第一孔的至少一部分彼此重叠的方式将所述多个分离器层叠，
当所述燃料电池运行时，在所述被层叠的多个分离器的所述第一孔内，经由所述分离器的所述第二孔向所述膜电极组件供给的反应气体向沿着所述层叠方向的规定方向流通，
所述多个分离器中的第一分离器具备所述振动部，所述振动部投影于所述层叠方向时的面积大于，所述多个分离器中位于比所述第一分离器靠近所述反应气体的气流的上游侧的位置的第二分离器投影于所述层叠方向时的面积。
9.一种燃料电池，具备多个分离器和配置在所述多个分离器之间的膜电极组件，其中，
所述分离器具备：
第一板，其具有用于使反应气体流通的第一孔和第二孔；和
第二板，其与所述第一板重叠，并具有用于使所述反应气体流通的第三孔，
所述第三孔具有与所述第一孔重叠的第一部分和不与所述第一孔重叠而一部分与所述第二孔重叠的第二部分，
所述第一板和所述第二板的至少一方具有区分部，所述区分部在所述第一板和所述第二板重叠的状态下，将所述第二部分的至少一部分分为分别使所述反应气体流通的多个流路部分，
所述区分部的前端处于与所述第一孔重叠的位置。
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