CN102790227A - 燃料电池 - Google Patents

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Abstract

提供一种燃料电池，燃料电池(10)的单电池单元(12)具备第一电解质膜电极构造体(14)、第一金属隔板(16)、第二电解质膜电极构造体(18)及第二金属隔板(20)。第一及第二电解质膜电极构造体(14、18)在外周具有树脂框部件(28a、28b)，在所述树脂框部件(28a、28b)上设有多个各冷却介质连结流路(116)。单电池单元(12)的多个冷却介质连结流路(116)和与其在层叠方向上相邻的单电池单元(12a)的多个冷却介质连结流路(116a)被偏置配置于在层叠方向上互不重合的位置上。

Description

燃料电池
技术领域
本发明涉及一种燃料电池，其具备单电池单元，该单电池单元是将在电解质的两侧设有一对电极的电解质电极构造体与金属隔板层叠起来，并且形成有使燃料气体、氧化剂气体及冷却介质的各流体沿电极面方向流通的多个流体流路。
背景技术
例如，固体高分子型燃料电池采用由高分子离子交换膜构成的固体高分子电解质膜。在该燃料电池中，通过利用隔板(双极板)夹持电解质膜电极构造体(电解质电极构造体)(MEA)而构成单电池单元(单位单电池)，其中，电解质膜电极构造体(电解质电极构造体)(MEA)在固体高分子电解质膜的两侧配置有分别由电极催化剂层和多孔质碳构成的阳极侧电极及阴极侧电极。通常，层叠有规定数量的单电池单元的燃料电池堆例如作为车载用燃料电池堆使用。
一般而言，在燃料电池中，大多情况下构成的是在内部具备：在单电池单元的层叠方向上贯通而用于使燃料气体流通的燃料气体入口连通孔及燃料气体出口连通孔、用于使氧化剂气体流通的氧化剂气体入口连通孔及氧化剂气体出口连通孔、用于使冷却介质流通的冷却介质入口连通孔及冷却介质出口连通孔的所谓内部歧管型燃料电池。
因此，由于在隔板上设有多个流体连通孔即燃料气体入口连通孔、燃料气体出口连通孔、氧化剂气体入口连通孔、氧化剂气体出口连通孔、冷却介质入口连通孔及冷却介质出口连通孔，所以所述隔板的面积变得相当大。尤其，在使用金属隔板作为隔板时，高价的不锈钢等材料的使用量增大，零件单价高涨。
因此，例如日本特开2009-009838号公报公开的燃料电池对在电解质的两侧配置有一对电极的电解质电极构造体与金属隔板进行层叠，并且在所述电解质电极构造体的外周设有树脂制的边框部。在该边框部上贯通形成各流体连通孔，另一方面，金属隔板配置在所述流体连通孔的内侧。
通常在内部歧管型燃料电池中，设有例如将使冷却介质沿电极面方向流通的冷却介质流路与使所述冷却介质在层叠方向上游通的冷却介质连通孔连接起来的冷却介质连结槽部(流体连结流路)。例如，如图16所示，燃料电池1在箭头X方向上层叠电解质膜电极构造体2和金属隔板3，所述电解质膜电极构造体2具有边框部(树脂框部件)4。在该边框部4上形成有将未图示的冷却介质流路和冷却介质连通孔连接起来的多个槽部5。
此时，相互在箭头X方向上层叠的各边框部4中，各个槽部5彼此在层叠方向(箭头X方向)上重合。因此，各边框部4的薄壁部6在层叠方向上重合，应力容易集中在所述薄壁部6。因此，在薄壁部6容易引起破损(损伤)。由此，为确保希望的强度，必须将薄壁部6构成为相当的厚壁，从而燃料电池1整体在层叠方向上大型化。
发明内容
本发明要解决这种问题，其目的在于提供一种可使树脂框部件良好薄壁化，并且可以可靠地维持希望的强度的燃料电池。
本发明涉及一种燃料电池，其具备单电池单元，层叠多个所述单电池单元而构成所述燃料电池，所述单电池单元是层叠电解质电极构造体和金属隔板而成的，所述电解质电极构造体在电解质的两侧配置有一对电极，并且所述单电池单元形成有使燃料气体、氧化剂气体及冷却介质即各流体沿电极面方向流通的多个流体流路。
在该燃料电池中，在电解质电极构造体的外周一体设有树脂框部件，在所述树脂框部件上形成有在层叠方向上贯通而使各流体流通的多个流体连通孔以及将使同一所述流体流通的所述流体连通孔和流体流路连通起来的多个连结流路。
而且，在层叠方向上相互相邻的单电池单元被偏置配置于一方的连结流路和另一方的连结流路在所述层叠方向上互不重合的位置上。
在本发明中，在设置于电解质电极构造体的外周的树脂框部件上，形成多个连结流路，并且在层叠方向上相互相邻的单电池单元被偏置配置于各个所述连结流路彼此在所述层叠方向上互不重合的位置上。
因此，相邻的单电池单元的各树脂框部件的薄壁部分彼此在层叠方向上不会重合，能够可靠地抑制应力集中于所述薄壁部分。因此，可使树脂框部件良好地薄壁化，并且能够可靠地维持希望的强度，容易实现燃料电池整体的小型化。
从参照附图进行的下述适当的实施方式例的说明中，上述目的及其他目的、特点及优点会更明确。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的燃料电池的分解立体说明图。
图2是所述燃料电池的图1中的II-II线剖面图。
图3是构成所述燃料电池的第一电解质膜电极构造体的阴极面的说明图。
图4是所述第一电解质膜电极构造体的阳极面的说明图。
图5是构成所述燃料电池的第二电解质膜电极构造体的阴极面的说明图。
图6是所述第二电解质膜电极构造体的阳极面的说明图。
图7是构成所述燃料电池的第一金属隔板的阴极面的说明图。
图8是所述第一金属隔板的阳极面的说明图。
图9是构成所述燃料电池的第二金属隔板的阴极面的说明图。
图10是所述第二金属隔板的阳极面的说明图。
图11是所述燃料电池的图1中的XI-XI线剖面图。
图12是所述燃料电池的图1中的XII-XII线剖面图。
图13是所述燃料电池的图1中的XIII-XIII线剖面图。
图14是所述燃料电池的图13中的XIV-XIV线剖面图。
图15是本发明的第二实施方式的燃料电池的主要部分剖面图。
图16是将冷却介质流路和冷却介质连通孔连接起来的多个槽部的一般说明图。
具体实施方式
如图1及图2所示，本发明的第一实施方式的燃料电池10在箭头A方向(水平方向)上层叠多个单电池单元12(包括后述的单电池单元12a)。
单电池单元12具备第一电解质膜电极构造体(电解质电极构造体)(MEA)14、第一金属隔板16、第二电解质膜电极构造体(电解质电极构造体)(MEA)18及第二金属隔板20。通过层叠单电池单元12，第一电解质膜电极构造体14被第二金属隔板20及第一金属隔板16夹持，另一方面，第二电解质膜电极构造体18被所述第一金属隔板16及所述第二金属隔板20夹持。
第一电解质膜电极构造体14和第二电解质膜电极构造体18分别具备：例如在全氟磺酸(パ一フルオロスルホン酸)的薄膜中含浸有水的固体高分子电解质膜(电解质)22；夹持所述固体高分子电解质膜22的阴极侧电极24及阳极侧电极26(参照图2)。
固体高分子电解质膜22的表面积被设定为与阴极侧电极24及阳极侧电极26的表面积相同。需要说明的是，固体高分子电解质膜22的外周部可以比阴极侧电极24及阳极侧电极26突出，另外，所述阴极侧电极24和所述阳极侧电极26的表面积可以互不相同。
在第一电解质膜电极构造体14中，在固体高分子电解质膜22、阴极侧电极24及阳极侧电极26的外周端缘部，例如通过注射成形等而一体成形有由具有绝缘性的高分子材料形成的树脂框部件(边框部)28a。在第二电解质膜电极构造体18中，同样在固体高分子电解质膜22、阴极侧电极24及阳极侧电极26的外周端缘部，例如通过注射成形等而一体成形有由具有绝缘性的高分子材料形成的树脂框部件(边框部)28b。作为高分子材料，除了通用塑料以外，可采用工程塑料或超级工程塑料等。
树脂框部件28a、28b如图1所示，具有在箭头C方向上长的大致长方形状，并且在各长边的中央部，通过向内缺口而分别形成一对凹部29a、29b。
阴极侧电极24及阳极侧电极26具有：由碳纸等构成的气体扩散层(未图示)；以及将表面承载有白金合金的多孔质碳粒子均匀涂布在所述气体扩散层的表面而形成的电极催化剂层(未图示)。
如图1所示，在树脂框部件28a、28b的箭头C方向(铅直方向)的一端缘部(上端缘部)，沿箭头B方向(水平方向)排列设有：用于供应氧化剂气体(流体)例如含氧气体的氧化剂气体入口连通孔(流体连通孔)30a及用于供应燃料气体(流体)例如含氢气体的燃料气体入口连通孔(流体连通孔)32a。
在树脂框部件28a、28b的箭头C方向的另一端缘部(下端缘部)，沿箭头B方向排列设有：用于排出燃料气体的燃料气体出口连通孔(流体连通孔)32b及用于排出氧化剂气体的氧化剂气体出口连通孔(流体连通孔)30b。
在树脂框部件28a、28b的箭头B方向的两端缘部上方，在箭头A方向上相互连通而设有用于供应冷却介质(流体)的一对冷却介质入口连通孔(流体连通孔)34a，并且在所述树脂框部件28a、28b的箭头B方向的两端缘部下方，设有用于排出所述冷却介质的一对冷却介质出口连通孔(流体连通孔)34b。
各冷却介质入口连通孔34a、34a接近于氧化剂气体入口连通孔30a及燃料气体入口连通孔32a，且分别分开向箭头B方向两端的各边(另一方的两边)。各冷却介质出口连通孔34b、34b分别接近于氧化剂气体出口连通孔30b及燃料气体出口连通孔32b，且分别分开向箭头B方向两侧的各边。需要说明的是，冷却介质入口连通孔34a和冷却介质出口连通孔34b也可以上下颠倒设置，即，使所述冷却介质入口连通孔34a接近于氧化剂气体出口连通孔30b及燃料气体出口连通孔32b而设置。
如图3所示，在树脂框部件28a上，在第一电解质膜电极构造体14的阴极面(设有阴极侧电极24的面)14a侧的上部，设有位于氧化剂气体入口连通孔30a的下侧附近的多个入口槽部36a。在树脂框部件28a的阴极面14a侧的宽度方向(箭头B方向)两端部上方，遍及各冷却介质入口连通孔34a的宽度方向(箭头C方向)而贯通形成有多个入口孔部40a。
在树脂框部件28a的阴极面14a侧的下部，设有位于氧化剂气体出口连通孔30b的上侧附近的多个出口槽部36b。在树脂框部件28a的阴极面14a侧的宽度方向两端部下方，遍及各冷却介质出口连通孔34b的宽度方向(箭头C方向)而贯通形成多个出口孔部40b。
如图4所示，在树脂框部件28a上，在第一电解质膜电极构造体14的阳极面(设有阳极侧电极26的面)14b侧的宽度方向两端部上方，遍及各冷却介质入口连通孔34a的宽度方向而设有多个入口槽部42a。在树脂框部件28a的阴极面14a侧的宽度方向两端部下方，遍及各冷却介质出口连通孔34b的宽度方向而设有多个出口槽部42b。
在树脂框部件28a上设有位于燃料气体入口连通孔32a的下方的多个入口槽部46a，并且设有位于燃料气体出口连通孔32b的上方的多个出口槽部46b。
在树脂框部件28a的阳极面14b侧，一体或分体成形有外侧密封部件(外侧密封线)48及内侧密封部件(内侧密封线)50。外侧密封部件48及内侧密封部件50例如采用EPDM、NBR、氟橡胶、硅酮橡胶、氟硅橡胶、丁基橡胶、天然橡胶、苯乙烯橡胶、氯丁二烯或丙烯酸橡胶等密封材料，缓冲材料或者填料材料。需要说明的是，以下说明的各密封部件与上述的外侧密封部件48及内侧密封部件50同样构成，省略其详细说明。
外侧密封部件48从树脂框部件28a的外周缘部绕作为全部流体连通孔的氧化剂气体入口连通孔30a、冷却介质入口连通孔34a、燃料气体入口连通孔32a、氧化剂气体出口连通孔30b、冷却介质出口连通孔34b及燃料气体出口连通孔32b的外周以及反应面(发电面)外周一圈。该外侧密封部件48围绕冷却介质入口连通孔34a、燃料气体入口连通孔32a、冷却介质出口连通孔34b及燃料气体出口连通孔32b。通过外侧密封部件48，入口槽部42a及入口孔部40a与冷却介质入口连通孔34a被围绕成一体，出口槽部42b及出口孔部40b与冷却介质出口连通孔34b被围绕成一体。
内侧密封部件50位于外侧密封部件48的内侧，并且一体围绕阳极侧电极26和入口槽部46a及出口槽部46b。内侧密封部件50沿着与第一金属隔板16的外形形状对应的轮廓线设置，并与所述第一金属隔板16的外周端缘面全周(隔板面内)相接。外侧密封部件48被配置在第一金属隔板16的外周端外侧(隔板面外)。通过外侧密封部件48及内侧密封部件50将全部流体连通孔圈起来密封。
如图3所示，在树脂框部件28a的阴极面14a侧，设有围绕入口孔部40a的环状入口密封部件52a以及围绕出口孔部40b的环状出口密封部件52b。
如图5所示，在树脂框部件28b上，在第二电解质膜电极构造体18的阴极面(设有阴极侧电极24的面)18a侧的上部设有位于氧化剂气体入口连通孔30a的下侧附近的多个入口槽部56a。在树脂框部件28b的阴极面18a侧的宽度方向两端部上方，遍及各冷却介质入口连通孔34a的宽度方向形成有多个入口槽部58a。
在树脂框部件28b的阴极面18a侧的上部设有位于燃料气体入口连通孔32a的下侧附近的多个入口槽部62a，并且在所述入口槽部62a的下端部贯通形成有多个入口孔部64a。在各入口孔部64a的下方，分开规定的间隔而贯通形成多个入口孔部66a。
在树脂框部件28b的阴极面18a侧的宽度方向两端部下方，遍及各冷却介质出口连通孔34b的宽度方向而设有多个出口槽部58b。在树脂框部件28b的阴极面18a侧的下部设有位于燃料气体出口连通孔32b的上侧附近的多个出口槽部62b，并且在所述出口槽部62b的上端部贯通形成多个出口孔部64b。在各出口孔部64b的上方，分开规定的间隔而贯通形成多个出口孔部66b。
如图6所示，在树脂框部件28b上设有位于燃料气体入口连通孔32a的下方且连通入口孔部64a、66a的多个入口槽部72a。在树脂框部件28b上设有位于燃料气体出口连通孔32b的上方且连通出口孔部64b、66b的多个出口槽部72b。
在树脂框部件28b上的阳极面18b侧，一体或分体成形外侧密封部件(外侧密封线)74及内侧密封部件(内侧密封线)76。外侧密封部件74从树脂框部件28b的外周缘部绕全部流体连通孔即氧化剂气体入口连通孔30a、冷却介质入口连通孔34a、燃料气体入口连通孔32a、氧化剂气体出口连通孔30b、冷却介质出口连通孔34b及燃料气体出口连通孔32b的外周一圈。
内侧密封部件76位于外侧密封部件74的内侧，并且将阳极侧电极26和入口孔部64a、入口孔部66a、入口槽部72a、出口孔部64b、出口孔部66b及出口槽部72b一体围绕。内侧密封部件76沿着与第二金属隔板20的外形形状对应的轮廓线设置，且与所述第二金属隔板20的外周端缘面全周相接。外侧密封部件74配置于第二金属隔板20的外周端外侧。通过外侧密封部件74及内侧密封部件76将全部流体连通孔圈起来密封。
如图5所示，在树脂框部件28b的阴极面18a侧，设有围绕入口孔部66a的环状入口密封部件80a以及围绕出口孔部66b的环状出口密封部件80b。
第一及第二金属隔板16、20的外沿被设定成如下尺寸，即，相比于树脂框部件28a、28b的外周端部而言，被配置在氧化剂气体入口连通孔30a、冷却介质入口连通孔34a、燃料气体入口连通孔32a、氧化剂气体出口连通孔30b、冷却介质出口连通孔34b及燃料气体出口连通孔32b(全部流体连通孔)的内侧。
如图2所示，第一金属隔板16由单一的金属板构成。在第一金属隔板16的与第二电解质膜电极构造体18相对的面16a上，与阴极侧电极24相对而形成氧化剂气体流路84。在第一金属隔板16的与第一电解质膜电极构造体14相对的面16b上，与阳极侧电极26相对而形成燃料气体流路86。
如图7所示，第一金属隔板16具有在箭头C方向上长的长方形状，并且在所述第一金属隔板16的面16a内设有氧化剂气体流路84，氧化剂气体流路84具有在箭头C方向(铅直方向)上延伸的多个波状流路槽。在氧化剂气体流路84的上游及下游设有入口缓冲部85a及出口缓冲部85b。
在入口缓冲部85a的上方形成有位于氧化剂气体入口连通孔30a的下方的多个入口槽部87a。在出口缓冲部85b的下方形成有位于氧化剂气体出口连通孔30b的上方的多个出口槽部87b。
在第一金属隔板16的上部形成有与第二电解质膜电极构造体18的入口孔部66a连通的多个孔部92a，并且在所述第一金属隔板16的下部形成有与所述第二电解质膜电极构造体18的出口孔部66b连通的多个孔部92b。孔部92a、92b贯通第一金属隔板16。
如图8所示，在第一金属隔板16的面16b内设有燃料气体流路86，燃料气体流路86具有在箭头C方向(铅直方向)上延伸的多个波状流路槽。在燃料气体流路86的上游及下游设有入口缓冲部96a及出口缓冲部96b。在入口缓冲部96a的上方形成有位于氧化剂气体入口连通孔30a的下方的多个入口槽部98a，并且在出口缓冲部96b的下方形成有位于氧化剂气体出口连通孔30b的上方的多个出口槽部98b。
如图2所示，第二金属隔板20具备外形具有同一形状且相互被层叠的两张金属板(例如，不锈钢板)102a、102b。金属板102a、102b例如通过焊接或粘结外周缘部而形成一体，且内部被密闭。在金属板102a上，与阴极侧电极24相对而形成氧化剂气体流路84，并且在金属板102b上，与阳极侧电极26相对而形成燃料气体流路86。在金属板102a、102b间形成冷却介质流路88。
如图9所示，第二金属隔板20在箭头C方向两端形成分别向箭头B方向外侧突出的一对突起部103a、103b。在金属板102a的面内设有氧化剂气体流路84，氧化剂气体流路84具有在箭头C方向(铅直方向)上延伸的多个流路槽。在氧化剂气体流路84的上游及下游设有入口缓冲部104a及出口缓冲部104b。
在金属板102a上的各突起部103a，遍及冷却介质入口连通孔34a的宽度方向而形成多个孔部106a，多个孔部106a与第一电解质膜电极构造体14的多个入口孔部40a连通。在金属板102a上的各突起部103b，遍及冷却介质出口连通孔34b的宽度方向而形成多个孔部106b，多个孔部106b与第一电解质膜电极构造体14的多个出口孔部40b连通。
如图10所示，第二金属隔板20在金属板102b的面内设有燃料气体流路86，燃料气体流路86具有在箭头C方向(铅直方向)上延伸的多个流路槽。在燃料气体流路86的上游及下游设有入口缓冲部110a及出口缓冲部110b。
在金属板102b的各突起部103a上，遍及冷却介质入口连通孔34a的宽度方向而形成多个入口槽部112a，另一方面，在所述金属板102b的各突起部103b上，遍及冷却介质出口连通孔34b的宽度方向而形成多个出口槽部112b。入口槽部112a及出口槽部112b具有分别用于在第二金属隔板20的内部形成冷却介质通路的凹凸构造。
如图11所示，在层叠方向上相邻的树脂框部件28a、28b间形成有：将氧化剂气体入口连通孔30a和第二电解质膜电极构造体18的氧化剂气体流路84连通起来的多个氧化剂气体连结流路113a；将所述氧化剂气体入口连通孔30a和第一电解质膜电极构造体14的氧化剂气体流路84连通起来的多个氧化剂气体连结流路113b。需要说明的是，虽未图示，但在树脂框部件28a、28b间形成有将氧化剂气体出口连通孔30b和氧化剂气体流路84连通起来的氧化剂气体连结流路。
如图12所示，在层叠方向上相邻的树脂框部件28a、28b间形成有将燃料气体入口连通孔32a和燃料气体流路86连通起来的多个燃料气体连结流路114。需要说明的是，虽未图示，但在树脂框部件28a、28b间形成有将燃料气体出口连通孔32b和燃料气体流路86连通起来的燃料气体连结流路。
如图13所示，在层叠方向上相邻的树脂框部件28a、28b间形成有将冷却介质入口连通孔34a和第二金属隔板20的冷却介质流路88连通起来的多个冷却介质连结流路116。需要说明的是，虽未图示，但在树脂框部件28a、28b间形成有将冷却介质出口连通孔34b和冷却介质流路88连通起来的冷却介质连结流路。
冷却介质连结流路116是通过将树脂框部件28a的外侧密封部件48及内侧密封部件50和树脂框部件28b的外侧密封部件74及内侧密封部件76配置在层叠方向上不同的位置上而形成的。
如图13所示，冷却介质连结流路116具有：沿着隔板面方向设置的入口槽部42a、58a；沿层叠方向形成在树脂框部件28a上的入口孔部(第一孔部)40a；沿所述层叠方向形成在构成第二金属隔板20的金属板102a上的孔部(第二孔部)106a。入口槽部42a和入口槽部58a的端部彼此连通。
如图13及图14所示，燃料电池10具备与上述的单电池单元12相邻而被层叠的其他的单电池单元12(以下，简单称为单电池单元12a)。单电池单元12的冷却介质连结流路116(一方的连结流路)和单电池单元12a的冷却介质连结流路116a(另一方的连结流路)被偏置配置在层叠方向(箭头A方向)上互不重合的位置上。
如图14所示，单电池单元12通过设置各冷却介质连结流路116而具有多个薄壁部位118，另一方面，单电池单元12a通过设置各冷却介质连结流路116a而具有多个薄壁部位118a。薄壁部位118和薄壁部位118a被配置在层叠方向上互不重合的位置上。
冷却介质连结流路116和冷却介质连结流路116a可以设置成相互相同的数量，或者，也可以设定成位于下方的例如所述冷却介质连结流路116的个数只比所述冷却介质连结流路116a的个数多一个。
对该燃料电池10的动作进行以下说明。
如图1所示，向氧化剂气体入口连通孔30a供应含氧气体等的氧化剂气体，并且向燃料气体入口连通孔32a供应含氢气体等的燃料气体。进而，向一对冷却介质入口连通孔34a供应纯水或甘醇等冷却介质。
在各单电池单元12中，供应给氧化剂气体入口连通孔30a的氧化剂气体如图1及图11所示，从第一电解质膜电极构造体14的入口槽部36
a与第二电解质膜电极构造体18之间被导入入口槽部56a。
被导入入口槽部36a的氧化剂气体被供应给第二金属隔板20的氧化剂气体流路84。供应给氧化剂气体流路84的氧化剂气体在被供应给第一电解质膜电极构造体14的阴极侧电极24之后，剩余的氧化剂气体从出口槽部36b间被排出向氧化剂气体出口连通孔30b。
另一方面，被导入入口槽部56a间的氧化剂气体通过第二电解质膜电极构造体18与第一金属隔板16之间的入口槽部87a，并被供应给所述第一金属隔板16的氧化剂气体流路84。供应给氧化剂气体流路84的氧化剂气体在被供应给第二电解质膜电极构造体18的阴极侧电极24之后，剩余的氧化剂气体通过出口槽部87b、56b并被排出向氧化剂气体出口连通孔30b。
另外，供应给燃料气体入口连通孔32a的燃料气体如图1及图12所示，被导入第二电解质膜电极构造体18的阴极侧的入口槽部62a。燃料气体从入口槽部62a通过入口孔部64a向阳极侧移动，一部分从入口槽部72a被供应给第二金属隔板20的燃料气体流路86。
燃料气体的剩余的部分通过入口孔部66a及第一金属隔板16的孔部92a，被导入所述第一金属隔板16与第一电解质膜电极构造体14之间，并被供应给所述第一金属隔板16的燃料气体流路86。
在第二金属隔板20的燃料气体流路86流通的使用后的燃料气体被排出向出口槽部72b，进而从出口孔部64b通过出口槽部62b被排出向燃料气体出口连通孔32b。另一方面，在第一金属隔板16的燃料气体流路86流通的使用后的燃料气体从孔部92b通过出口孔部66b被排出向出口槽部72b，同样被排出向燃料气体出口连通孔32b。
由此，在第一电解质膜电极构造体14及第二电解质膜电极构造体18中，分别供应给阴极侧电极24的氧化剂气体与供应给阳极侧电极26的燃料气体在电极催化剂层内通过电化学反应而消耗，从而进行发电。
进而另外，供应给一对冷却介质入口连通孔34a的冷却介质如图1及图13所示，被导入第一电解质膜电极构造体14的入口槽部42a，并从入口槽部58a供应给入口孔部40a。冷却介质从入口孔部40a通过第二金属隔板20的孔部106a并被导入所述第二金属隔板20的内部。
冷却介质在第二金属隔板20内沿着各入口槽部112a向箭头B方向且相互向内侧方向流通，并被供应给冷却介质流路88。相互向内侧方向流通的冷却介质在冷却介质流路88的箭头B方向中央部侧冲撞，向重力方向(箭头C方向下方)移动，之后，在所述冷却介质流路88的下部侧分开到箭头B方向两侧。然后，从各出口槽部112b通过孔部106b并从第二金属隔板20被排出。进而，该冷却介质从出口孔部40b通过出口槽部58b、42b被排出向冷却介质出口连通孔34b。
因此，第一电解质膜电极构造体14及第二电解质膜电极构造体18被在第二金属隔板20内的冷却介质流路88流通的冷却介质冷却。
此时，在第一实施方式中，如图13及图14所示，在构成单电池单元12的树脂框部件28a、28b上形成的多个冷却介质连结流路116和在构成单电池单元12a的树脂框部件28a、28b上形成的多个冷却介质连结流路116a被偏置配置于在层叠方向(箭头A方向)上互不重合的位置上。
因此，单电池单元12如图14所示，设有各冷却介质连结流路116的多个薄壁部位118和设有各冷却介质连结流路116a的多个薄壁部位118a配置于在层叠方向上互不重合的位置上。
因此，能够可靠地抑制应力集中于薄壁部位118、118a。由此，可使树脂框部件28a、28b良好地薄壁化，并且能够可靠地维持希望的强度，容易实现燃料电池10整体的小型化。
图15是本发明的第二实施方式的燃料电池120的主要部分剖面图。需要说明的是，对于与第一实施方式的燃料电池10相同的构成要素标注同一参照符号，省略其详细说明。
燃料电池120是层叠多个单电池单元122而构成的。该燃料电池120具备与单电池单元122相邻而被层叠的其他的单电池单元122(以下，简称为单电池单元122a)。
单电池单元122的氧化剂气体连结流路113a(一方的连结流路)与单电池单元122a的氧化剂气体连结流路113a(另一方的连结流路)被偏置配置于在层叠方向(箭头A方向)上互不重合的位置上。同样，单电池单元122的氧化剂气体连结流路113b(一方的连结流路)与单电池单元122a的氧化剂气体连结流路113b(另一方的连结流路)被偏置配置于在层叠方向(箭头A方向)上互不重合的位置上。
由此，在构成单电池单元122的树脂框部件28a、28b上形成的多个氧化剂气体连结流路113a、113b和在构成单电池单元122a的树脂框部件28a、28b上形成的多个氧化剂气体连结流路113a、113b被偏置配置于在层叠方向(箭头A方向)上互不重合的位置上。
因此，能够得到可使树脂框部件28a、28b良好地薄壁化，并且能够可靠地维持希望的强度，容易实现燃料电池120整体的小型化等与上述的第一实施方式同样的效果。
需要说明的是，虽未图示，但对于燃料气体连结流路114也同样，在层叠方向上相互相邻的单电池单元也可以被偏置配置于各燃料气体连结流路114彼此在所述层叠方向上互不重合的位置上。

Claims (4)

1.一种燃料电池，其具备单电池单元(12)，层叠多个所述单电池单元(12)而构成所述燃料电池，所述单电池单元(12)是层叠电解质电极构造体(14)和金属隔板(16)而成的，所述电解质电极构造体(14)在电解质(22)的两侧配置有一对电极(24、26)，并且所述单电池单元(12)形成有使燃料气体、氧化剂气体及冷却介质即各流体沿电极面方向流通的多个流体流路(88)，
其特征在于，
在所述电解质电极构造体(14)的外周一体设有树脂框部件(28a)，在所述树脂框部件(28a)上形成有在层叠方向上贯通而使各流体流通的多个流体连通孔(34a)以及将使同一所述流体流通的所述流体连通孔(34a)和所述流体流路(88)连通起来的多个连结流路(116)，
并且在所述层叠方向上相互相邻的所述单电池单元(12、12a)被偏置配置于一方的所述连结流路(116)和另一方的所述连结流路(116a)在所述层叠方向上互不重合的位置上。
2.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，
所述连结流路(116)由在所述树脂框部件上形成的多个槽部构成。
3.如权利要求2所述的燃料电池，其特征在于，
所述槽部具有在一方的所述树脂框部件(28a)上设置的第一槽部(42a)和在层叠于一方的所述树脂框部件(28a)的另一方的所述树脂框部件(28b)上设置的第二槽部(58a)，
并且所述第一槽部(42a)和所述第二槽部(58a)的端部彼此连通。
4.如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，
所述金属隔板(16)的外沿相比于所述树脂框部件(28a)的外周端部位于更靠所述流体连通孔(34a)的内侧的位置。
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