CN103427097A - 燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃料电池，其能够以小型且紧凑的结构使反应气体或冷却介质顺畅地流通。燃料电池(10)具备第一电解质膜-电极结构体(16a)，所述第一电解质膜-电极结构体(16a)一体成形有第一树脂框构件(58)。在第一树脂框构件(58)上设有形成第一氧化剂气体流路(26)的外周部的树脂壁部(67a、67b)。树脂壁部(67a、67b)在层叠方向上与入口冷却介质连结部(33a)及出口冷却介质连结部(33b)重叠的位置设有薄壁壁部(67at、67bt)，该入口冷却介质连结部(33a)及出口冷却介质连结部(33b)将冷却介质流路(32)与冷却介质入口连通孔(25a)及冷却介质出口连通孔(25b)连结。

Description

燃料电池
技术领域
本发明涉及一种层叠有电解质膜-电极结构体和隔板的燃料电池，该电解质膜-电极结构体在电解质膜的两侧设有一对电极，且在外周部设有树脂制框构件。
背景技术
例如，固体高分子型燃料电池构成通过隔板夹持电解质膜-电极结构体(MEA)的发电电池，该电解质膜-电极结构体(MEA)在由高分子离子交换膜构成的固体高分子电解质膜的两侧分别设有阳极电极及阴极电极。燃料电池通常将多个发电电池层叠而构成燃料电池组，并且例如通过向燃料电池车辆装入，而作为车载用燃料电池系统使用。
在燃料电池中，为了向层叠的各发电电池的阳极电极及阴极电极分别供给作为反应气体的燃料气体及氧化剂气体，而大多构成所谓内部岐管。
内部岐管具备沿着发电电池的层叠方向贯通而设置的反应气体连通孔(燃料气体连通孔及氧化剂气体连通孔)及冷却介质连通孔。反应气体连通孔与沿着电极面供给反应气体的反应气体流路(燃料气体流路、氧化剂气体流路)连通，另一方面，冷却介质连通孔与在隔板间沿着电极面方向供给冷却介质的冷却介质流路连通。
例如图10所示，专利文献1中公开的燃料电池用单电池具备：利用供给的工作气体进行发电的膜-电极接合体1；从周围保持所述膜-电极接合体1的保持构件2；将所述膜-电极接合体1及所述保持构件2夹持的阳极隔板3及阴极隔板4。
在阳极隔板3及阴极隔板4与保持构件2之间夹装有密封构件5a，并且在彼此相邻的所述阳极隔板3与所述阴极隔板4之间夹装有密封构件5b。
在阳极隔板3上与膜-电极接合体1的阳极电极1a对置而形成有燃料气体流路6。在阴极隔板4上与膜-电极接合体1的阴极电极1b对置而形成有氧化剂气体流路7。而且，在彼此相邻的阳极隔板3与阴极隔板4之间形成有冷却介质流路8。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开2006-331783号公报
【发明的概要】
【发明要解决的课题】
然而，在上述的单电池中，树脂制的保持构件2需要构成为比较厚壁的形状。这是为了防止反应气体的旁通并确保树脂强度及树脂成形性。因此，单电池相对于层叠方向具有相当大的尺寸，从而存在在所述层叠方向上大型化的问题。
发明内容
本发明用于解决这种问题，其目的在于提供一种通过小型且紧凑的结构能够使反应气体或冷却介质顺畅地流通的燃料电池。
【用于解决课题的手段】
本发明涉及一种燃料电池，其层叠有电解质膜-电极结构体和隔板，所述电解质膜-电极结构体在电解质膜的两侧设有一对电极，且在外周部设有树脂制框构件，并且在与一方的电极对置的所述隔板的一方的面上设有使一方的反应气体沿着电极面流通的一方的反应气体流路，所述隔板的另一方的面与另一隔板相邻，且在所述隔板的另一方的面与该另一隔板之间设有使冷却介质沿着电极面方向流通的冷却介质流路。
在该燃料电池中，设有使一方的反应气体沿着层叠方向流通的第一反应气体连通孔、使另一方的反应气体沿着所述层叠方向流通的第二反应气体连通孔、及使冷却介质沿着所述层叠方向流通的冷却介质连通孔，且冷却介质流路与所述冷却介质连通孔通过冷却介质连结部连结。
并且，在与隔板的一方的面对置的树脂制框构件上设有形成一方的反应气体流路的外周部的树脂壁部，并且，树脂壁部在层叠方向上与冷却介质连结部重叠的位置设有薄壁壁部，薄壁壁部向一方的反应气体流路侧鼓出的厚度方向的尺寸比其他部位的厚度方向的尺寸设定得小。
【发明效果】
根据本发明，树脂壁部在层叠方向上与冷却介质连结部重叠的位置设有薄壁壁部。因此，在冷却介质连结部中，能够将层叠方向的流路高度设定得比较大。因此，能够减少冷却介质的压力损失，使所述冷却介质的分配性良好地提高，另一方面，能够保持反应气体的顺畅的流通。
由此，能够以小型且紧凑的结构使反应气体或冷却介质顺畅地流通。
附图说明
图1是构成本发明的实施方式的燃料电池的发电单元的主要部分分解立体说明图。
图2是所述发电单元的图1中II-II线剖视说明图。
图3是所述发电单元的图1中III-III线剖视说明图。
图4是构成所述发电单元的第一金属隔板的主视说明图。
图5是构成所述发电单元的第二金属隔板的主视说明图。
图6是构成所述发电单元的第一电解质膜-电极结构体的一方的面的说明图。
图7是所述第一电解质膜-电极结构体的另一方的面的说明图。
图8是构成所述发电单元的第二电解质膜-电极结构体的一方的面的说明图。
图9是所述第二电解质膜-电极结构体的另一方的面的说明图。
图10是专利文献1公开的燃料电池用单电池的剖视说明图。
【符号说明】
10…燃料电池
12…发电单元
14、18、20…金属隔板
16a、16b…电解质膜-电极结构体
22a…氧化剂气体入口连通孔
22b…氧化剂气体出口连通孔
24a…燃料气体入口连通孔
24b…燃料气体出口连通孔
25a…冷却介质入口连通孔
25b…冷却介质出口连通孔
26、38…氧化剂气体流路
32…冷却介质流路
34、42…燃料气体流路
36a、44a…供给孔部
36b、44b…排出孔部
46、48、50…密封构件
52…固体高分子电解质膜
54…阴极电极
56…阳极电极
58、60…树脂框构件
67a、67b、73a、73b、79a、79b、86a、86b…树脂壁部
67at、67bt…薄壁壁部
具体实施方式
如图1～图3所示，本发明的实施方式的燃料电池10具备发电单元12，多个所述发电单元12沿着水平方向(箭头A方向)或铅垂方向(箭头C方向)相互层叠。发电单元12设有第一金属隔板14、第一电解质膜-电极结构体16a、第二金属隔板18、第二电解质膜-电极结构体16b、及第三金属隔板20。
第一金属隔板14、第二金属隔板18及第三金属隔板20例如由钢板、不锈钢板、铝板、镀敷处理钢板、或对其金属表面实施了防腐蚀用的表面处理的横长形状的金属板构成。第一金属隔板14、第二金属隔板18及第三金属隔板20其平面具有矩形形状，并通过将金属制薄板冲压加工成波形形状，而成形为截面凹凸形状。需要说明的是，也可以取代第一金属隔板14、第二金属隔板18及第三金属隔板20，而使用例如碳隔板。
如图1所示，在发电单元12的长边方向(箭头B方向)的一端缘部，具体而言，在第一金属隔板14、第二金属隔板18及第三金属隔板20的长边方向的一端缘部，设有沿着箭头A方向相互连通的用于供给氧化剂气体、例如含氧气体的氧化剂气体入口连通孔(第一反应气体连通孔)22a及用于排出燃料气体、例如含氢气体的燃料气体出口连通孔(第二反应气体连通孔)24b。
在发电单元12的长边方向(箭头B方向)的另一端缘部，设有沿着箭头A方向相互连通的用于供给燃料气体的燃料气体入口连通孔(第二反应气体连通孔)24a及用于排出氧化剂气体的氧化剂气体出口连通孔(第一反应气体连通孔)22b。
在发电单元12的短边方向(箭头C方向)的两端缘部，且在氧化剂气体入口连通孔22a侧的一方设有沿着箭头A方向相互连通的用于供给冷却介质的一对冷却介质入口连通孔25a。在发电单元12的短边方向的两端缘部，且在燃料气体入口连通孔24a侧的另一方设有用于排出冷却介质的一对冷却介质出口连通孔25b。
如图4所示，在第一金属隔板14的朝向第一电解质膜-电极结构体16a的面14a上形成有与氧化剂气体入口连通孔22a和氧化剂气体出口连通孔22b连通的第一氧化剂气体流路(一方的反应气体流路)26。
第一氧化剂气体流路26具有沿着箭头B方向延伸的多个波状流路槽部26a，并且在所述第一氧化剂气体流路26的入口附近及出口附近分别设有多个入口压花部28a及出口压花部28b。需要说明的是，也可以取代波状流路槽部26a而采用直线状流路槽。
在入口压花部28a与氧化剂气体入口连通孔22a之间形成有构成桥部的多个入口连结槽30a，另一方面，在出口压花部28b与氧化剂气体出口连通孔22b之间形成有构成桥部的多个出口连结槽30b。
如图1所示，在第一金属隔板14的面14b上形成有将冷却介质入口连通孔25a和冷却介质出口连通孔25b连通的冷却介质流路32。冷却介质流路32通过使第一氧化剂气体流路26的背面形状和后述的第二燃料气体流路42的背面形状重合而形成。在第一金属隔板14的面14b上设有与冷却介质流路32和冷却介质入口连通孔25a连结的一对入口冷却介质连结部33a、将所述冷却介质流路32和冷却介质出口连通孔25b连结的一对出口冷却介质连结部33b。
在第二金属隔板18的朝向第一电解质膜-电极结构体16a的面18a上形成有将燃料气体入口连通孔24a和燃料气体出口连通孔24b连通的第一燃料气体流路34。第一燃料气体流路34具有沿着箭头B方向延伸的多个波状流路槽部34a。需要说明的是，也可以取代波状流路槽部34a而采用直线状流路槽。
在燃料气体入口连通孔24a的附近形成有多个供给孔部36a，并且在燃料气体出口连通孔24b的附近形成有多个排出孔部36b。
如图5所示，在第二金属隔板18的朝向第二电解质膜-电极结构体16b的面18b上形成有将化剂气体入口连通孔22a和氧化剂气体出口连通孔22b连通的第二氧化剂气体流路38。第二氧化剂气体流路38具有沿着箭头B方向延伸的多个波状流路槽部38a。需要说明的是，也可以取代波状流路槽部38a而采用直线状流路槽。
在氧化剂气体入口连通孔22a的附近形成有多个入口连结槽40a，另一方面，在氧化剂气体出口连通孔22b的附近形成有多个出口连结槽40b。
如图1所示，在第三金属隔板20的朝向第二电解质膜-电极结构体16b的面20a上形成有与燃料气体入口连通孔24a和燃料气体出口连通孔24b连通的第二燃料气体流路42。第二燃料气体流路42具有沿着箭头B方向延伸的多个波状流路槽部42a。需要说明的是，也可以取代波状流路槽部42a而采用直线状流路槽。
在燃料气体入口连通孔24a的附近形成有多个供给孔部44a，并且在燃料气体出口连通孔24b的附近形成有多个排出孔部44b。供给孔部44a配置在比第二金属隔板18的供给孔部36a靠内侧(燃料气体流路侧)的位置，另一方面，排出孔部44b配置在比所述第二金属隔板18的排出孔部36b靠内侧的位置。
在第三金属隔板20的面20b上形成有作为第二燃料气体流路42的背面形状的冷却介质流路32的一部分。通过在第三金属隔板20的面20b上层叠与所述第三金属隔板20相邻的第一金属隔板14的面14b，从而一体地设置出冷却介质流路32。
在第一金属隔板14的面14a、14b上，环绕该第一金属隔板14的外周端缘部而一体成形有第一密封构件46。在第二金属隔板18的面18a、18b上，环绕该第二金属隔板18的外周端缘部而一体成形有第二密封构件48，并且在第三金属隔板20的面20a、20b上，环绕该第三金属隔板20的外周端缘部而一体成形有第三密封构件50。
作为第一密封构件46、第二密封构件48及第三密封构件50，使用例如EPDM、NBR、氟橡胶、硅橡胶、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、缓冲材料或填密材料等具有弹性的密封材料。
如图4所示，第一密封构件46在第一金属隔板14的面14a上具有第一凸状密封部46a，该第一凸状密封部46a将氧化剂气体入口连通孔22a及氧化剂气体出口连通孔22b的外周和第一氧化剂气体流路26的外周连通。如图1所示，第一密封构件46在第一金属隔板14的面14b上具有第二凸状密封部46b，该第二凸状密封部46b将冷却介质入口连通孔25a及冷却介质出口连通孔25b的外周和冷却介质流路32的外周连通。
第二密封构件48在第二金属隔板18的面18a上具有第一凸状密封部48a，该第一凸状密封部48a将供给孔部36a及排出孔部36b和第一燃料气体流路34包围而使它们连通。
如图5所示，第二密封构件48在面18b上具有第二凸状密封部48b，该第二凸状密封部48b将氧化剂气体入口连通孔22a及氧化剂气体出口连通孔22b的外周和第二氧化剂气体流路38的外周连通。
如图1所示，第三密封构件50在第三金属隔板20的面20a上具有第一凸状密封部50a，该第一凸状密封部50a将供给孔部44a及排出孔部44b和第二燃料气体流路42包围而使它们连通。
第三密封构件50在第三金属隔板20的面20b上具有第二凸状密封部50b，该第二凸状密封部50b将冷却介质入口连通孔25a及冷却介质出口连通孔25b的外周和冷却介质流路32的外周连通。
如图2及图3所示，第一电解质膜-电极结构体16a及第二电解质膜-电极结构体16b具备：例如在全氟磺酸的薄膜中浸渍水而形成的固体高分子电解质膜52；夹持所述固体高分子电解质膜52的阴极电极(一方的电极)54及阳极电极56。构成阴极电极54具有比阳极电极56及固体高分子电解质膜52的平面尺寸(表面尺寸)小的平面尺寸(表面尺寸)的台阶型MEA。
需要说明的是，也可以与上述相反，构成阳极电极56具有比阴极电极54的平面尺寸(表面尺寸)小的平面尺寸(表面尺寸)的台阶型MEA。
阴极电极54及阳极电极56具有由碳素纸等构成的气体扩散层和将在表面担载有铂合金的多孔质碳粒子一样地涂敷于所述气体扩散层的表面而形成的电极催化剂层。
第一电解质膜-电极结构体16a在位于阴极电极54的终端部外方的固体高分子电解质膜52的外周缘部，例如通过注射模塑成形等而一体成形出第一树脂框构件58。第一树脂框构件58的厚度设定成与第一电解质膜-电极结构体16a同等或其以上的尺寸。
第二电解质膜-电极结构体16b在位于阴极电极54的终端部外方的固体高分子电解质膜52的外周缘部，例如通过注射模塑成形等而一体成形出第二树脂框构件60。第二树脂框构件60的厚度设定成与第二电解质膜-电极结构体16b的厚度同等或其以上的尺寸。作为构成第一树脂框构件58及第二树脂框构件60的树脂材料，例如除了通用塑料之外，还可采用工程塑料或超级工程塑料等。
如图6所示，在第一树脂框构件58的阴极电极54侧的面上，设有位于氧化剂气体入口连通孔22a与第一氧化剂气体流路26的入口侧之间的入口缓冲部62a，并设有位于氧化剂气体出口连通孔22b与所述第一氧化剂气体流路26的出口侧之间的出口缓冲部62b。
入口缓冲部62a具有与第一树脂框构件58一体成形的多个线状凸部64a，在所述凸部64a之间形成有入口引导流路66a。出口缓冲部62b具有与第一树脂框构件58一体成形的多个线状凸部64b，在所述凸部64b之间形成有出口引导流路66b。在入口缓冲部62a及出口缓冲部62b分别形成有压花部63a、63b。需要说明的是，入口缓冲部62a及出口缓冲部62b也可以仅由线状凸部或压花部构成。以下说明的各缓冲部也同样。
在第一树脂框构件58上设有树脂壁部67a、67b，所述树脂壁部67a、67b形成第一氧化剂气体流路26的外周部。树脂壁部67a在第一树脂框构件58的上部沿着箭头B方向延伸而设置，并且树脂壁部67b在所述第一树脂框构件58的下部沿着箭头B方向延伸而设置。如图2所示，树脂壁部67a、67b从第一树脂框构件58的表面向厚度方向突出尺寸t1而(厚壁地)构成。
树脂壁部67a、67b在层叠方向上与入口冷却介质连结部33a及出口冷却介质连结部33b重叠的位置设有薄壁壁部67at、67bt。如图3所示，薄壁壁部67at、67bt的向第一氧化剂气体流路26侧鼓出的厚度方向的尺寸t2设定得比其他的部位(树脂壁部67a、67b)的厚度方向的尺寸t1小(t2＜t1)。
如图7所示，在第一树脂框构件58的阳极电极56侧的面上，设有位于燃料气体入口连通孔24a与第一燃料气体流路34之间的入口缓冲部68a，并设有位于燃料气体出口连通孔24b与所述第一燃料气体流路34之间的出口缓冲部68b。
入口缓冲部68a具有多个线状凸部70a，并且在所述凸部70a之间形成有入口引导流路72a。出口缓冲部68b具有多个线状凸部70b，并且在所述凸部70b之间形成有出口引导流路72b。在入口缓冲部68a及出口缓冲部68b分别形成有压花部69a、69b。
在第一树脂框构件58上设有树脂壁部73a、73b，所述树脂壁部73a、73b形成第一燃料气体流路34的外周部。树脂壁部73a在第一树脂框构件58的上部沿着箭头B方向延伸而设置，并且树脂壁部73b在所述第一树脂框构件58的下部沿着箭头B方向延伸而设置。树脂壁部73a、73b比其他的部位壁厚，并延伸至入口缓冲部68a及出口缓冲部68b的附近。
如图8所示，在第二树脂框构件60的阴极电极54侧的面上，设有位于氧化剂气体入口连通孔22a与第二氧化剂气体流路38之间的入口缓冲部74a，并设有位于氧化剂气体出口连通孔22b与所述第二氧化剂气体流路38之间的出口缓冲部74b。
入口缓冲部74a具有多个线状凸部76a，在所述凸部76a之间形成有入口引导流路78a。出口缓冲部74b具有多个线状凸部76b，在所述凸部76b之间形成有出口引导流路78b。在入口缓冲部74a及出口缓冲部74b分别形成有压花部75a、75b。
在第二树脂框构件60上设有树脂壁部79a、79b，所述树脂壁部79a、79b形成第二氧化剂气体流路38的外周部。树脂壁部79a在第二树脂框构件60的上部沿着箭头B方向延伸而设置，并且树脂壁部79b在所述第二树脂框构件60的下部沿着箭头B方向延伸而设置。树脂壁部79a、79b比其他的部位壁厚，并延伸至入口缓冲部74a及出口缓冲部74b的附近。
如图9所示，在第二树脂框构件60的阳极电极56侧的面上，设有位于燃料气体入口连通孔24a与第二燃料气体流路42之间的入口缓冲部80a，并设有位于燃料气体出口连通孔24b与所述第二燃料气体流路42之间的出口缓冲部80b。
入口缓冲部80a具有多个线状凸部82a，在所述凸部82a之间形成有入口引导流路84a。出口缓冲部80b具有多个线状凸部82b，在所述凸部82b之间设有出口引导流路84b。在入口缓冲部80a及出口缓冲部80b分别形成有压花部81a、81b。
在第二树脂框构件60上设有树脂壁部86a、86b，所述树脂壁部86a、86b形成第二燃料气体流路42的外周部。树脂壁部86a在第二树脂框构件60的上部沿着箭头B方向延伸而设置，并且树脂壁部86b在所述第二树脂框构件60的下部沿着箭头B方向延伸而设置。树脂壁部86a、86b比其他的部位壁厚，并延伸至入口缓冲部80a及出口缓冲部80b的附近。
通过将发电单元12彼此相互层叠，从而在构成一方的发电单元12的第一金属隔板14与构成另一方的发电单元12的第三金属隔板20之间形成冷却介质流路32。
以下，说明这样构成的燃料电池10的动作。
首先，如图1所示，向氧化剂气体入口连通孔22a供给含氧气体等氧化剂气体，并向燃料气体入口连通孔24a供给含氢气体等燃料气体。而且，向冷却介质入口连通孔25a供给纯水、乙二醇、油等冷却介质。
因此，氧化剂气体从氧化剂气体入口连通孔22a通过第一树脂框构件58的入口缓冲部62a而向第一金属隔板14的第一氧化剂气体流路26供给。氧化剂气体从氧化剂气体入口连通孔22a通过第二树脂框构件60的入口缓冲部74a而向第二金属隔板18的第二氧化剂气体流路38导入。
如图1、图4及图5所示，氧化剂气体沿着第一氧化剂气体流路26在箭头B方向(水平方向)上移动，向第一电解质膜-电极结构体16a的阴极电极54供给，并且沿着第二氧化剂气体流路38在箭头B方向上移动，向第二电解质膜-电极结构体16b的阴极电极54供给。
另一方面，如图1及图7所示，燃料气体从燃料气体入口连通孔24a通过第二金属隔板18的供给孔部36a而向第一树脂框构件58的入口缓冲部68a供给。燃料气体通过入口缓冲部68a而向第二金属隔板18的第一燃料气体流路34供给。
燃料气体通过第三金属隔板20的供给孔部44a而向第二树脂框构件60的入口缓冲部80a供给。燃料气体通过入口缓冲部80a而向第三金属隔板20的第二燃料气体流路42供给。
如图1及图9所示，燃料气体沿着第一燃料气体流路34在箭头B方向上移动，向第一电解质膜-电极结构体16a的阳极电极56供给，并且沿着第二燃料气体流路42在箭头B方向上移动，向第二电解质膜-电极结构体16b的阳极电极56供给。
因此，在第一电解质膜-电极结构体16a及第二电解质膜-电极结构体16b中，向各阴极电极54供给的氧化剂气体与向各阳极电极56供给的燃料气体在电极催化剂层内因电化学反应被消耗而进行发电。
接着，向第一电解质膜-电极结构体16a及第二电解质膜-电极结构体16b的各阴极电极54供给而被消耗后的氧化剂气体通过出口缓冲部62b、74b向氧化剂气体出口连通孔22b排出。
向第一电解质膜-电极结构体16a及第二电解质膜-电极结构体16b的阳极电极56供给而被消耗后的燃料气体向出口缓冲部68b、80b导入。燃料气体通过排出孔部36b向燃料气体出口连通孔24b排出，另一方面，通过排出孔部44b向所述燃料气体出口连通孔24b排出。
另一方面，向左右一对的冷却介质入口连通孔25a供给的冷却介质如图1所示那样向冷却介质流路32导入。冷却介质从各冷却介质入口连通孔25a向冷却介质流路32供给，暂且沿着箭头C方向内方流动之后，向箭头B方向移动而将第一电解质膜-电极结构体16a及第二电解质膜-电极结构体16b冷却。该冷却介质在向箭头C方向外方移动之后，向一对冷却介质出口连通孔25b排出。
这种情况下，在本实施方式中，如图3及图6所示，在第一树脂框构件58设有树脂壁部67a、67b，所述树脂壁部67a、67b形成第一氧化剂气体流路26的外周部。并且，树脂壁部67a、67b在层叠方向上与入口冷却介质连结部33a及出口冷却介质连结部33b重叠的位置设有薄壁壁部67at、67bt。
因此，在入口冷却介质连结部33a及出口冷却介质连结部33b中，能够将层叠方向的流路高度设定得比较大。因此，能够得到在将层叠方向的尺寸维持得窄小的状态下，减少冷却介质的压力损失，并良好地提高所述冷却介质的分配性的效果。
而且，在第一树脂框构件58与第一金属隔板14之间能够形成间隙，从而不会使载荷作用于所述第一树脂框构件58。另一方面，沿着第一氧化剂气体流路26能够保持氧化剂气体的顺畅的流通。
另外，树脂壁部67a、67b、73a、73b、79a、79b、86a、86b比其他的部位壁厚。由此，能够可靠地阻止氧化剂气体或燃料气体的旁通，并容易实现树脂强度的提高及树脂成形性的提高。由此，能够以小型且紧凑的结构使反应气体或冷却介质顺畅地流通。

Claims (1)

1.一种燃料电池，其层叠有电解质膜-电极结构体和隔板，所述电解质膜-电极结构体在电解质膜的两侧设有一对电极，且在外周部设有树脂制框构件，并且在与一方的电极对置的所述隔板的一方的面上设有使一方的反应气体沿着电极面流通的一方的反应气体流路，所述隔板的另一方的面与另一隔板相邻，且在所述隔板的另一方的面与该另一隔板之间设有使冷却介质沿着电极面方向流通的冷却介质流路，所述燃料电池的特征在于，
所述燃料电池设有使所述一方的反应气体沿着层叠方向流通的第一反应气体连通孔、使另一方的反应气体沿着所述层叠方向流通的第二反应气体连通孔以及使所述冷却介质沿着所述层叠方向流通的冷却介质连通孔，且所述冷却介质流路与所述冷却介质连通孔通过冷却介质连结部连结，在与所述隔板的所述一方的面对置的所述树脂制框构件上设有形成所述一方的反应气体流路的外周部的树脂壁部，并且，所述树脂壁部在所述层叠方向上与所述冷却介质连结部重叠的位置设有薄壁壁部，所述薄壁壁部向所述一方的反应气体流路侧鼓出的厚度方向的尺寸比其他部位的厚度方向的尺寸设定得小。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105226303A (zh) * 2014-06-11 2016-01-06 现代自动车株式会社 燃料电池隔板及包含该隔板的燃料电池
CN115117385A (zh) * 2021-03-22 2022-09-27 本田技研工业株式会社 燃料电池

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6068371B2 (ja) 2014-01-22 2017-01-25 本田技研工業株式会社 燃料電池
WO2018105092A1 (ja) * 2016-12-08 2018-06-14 住友電気工業株式会社 枠体、セルフレーム、セルスタック、及びレドックスフロー電池

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1638178A (zh) * 2003-12-22 2005-07-13 本田技研工业株式会社 燃料电池
JP2009043492A (ja) * 2007-08-07 2009-02-26 Honda Motor Co Ltd 燃料電池
CN101432917A (zh) * 2006-04-24 2009-05-13 松下电器产业株式会社 Mea部件和高分子电解质型燃料电池
WO2009113240A1 (ja) * 2008-03-11 2009-09-17 パナソニック株式会社 膜電極接合体
CN101884130A (zh) * 2007-12-06 2010-11-10 松下电器产业株式会社 电极-膜-框接合体的制造方法
WO2012053288A1 (ja) * 2010-10-20 2012-04-26 本田技研工業株式会社 燃料電池

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006331783A (ja) 2005-05-25 2006-12-07 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池用単セル
WO2012114681A1 (ja) * 2011-02-22 2012-08-30 パナソニック株式会社 燃料電池及びそれを備える燃料電池スタック
JP2013214358A (ja) * 2012-03-30 2013-10-17 Honda Motor Co Ltd 燃料電池

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1638178A (zh) * 2003-12-22 2005-07-13 本田技研工业株式会社 燃料电池
CN101432917A (zh) * 2006-04-24 2009-05-13 松下电器产业株式会社 Mea部件和高分子电解质型燃料电池
JP2009043492A (ja) * 2007-08-07 2009-02-26 Honda Motor Co Ltd 燃料電池
CN101884130A (zh) * 2007-12-06 2010-11-10 松下电器产业株式会社 电极-膜-框接合体的制造方法
WO2009113240A1 (ja) * 2008-03-11 2009-09-17 パナソニック株式会社 膜電極接合体
WO2012053288A1 (ja) * 2010-10-20 2012-04-26 本田技研工業株式会社 燃料電池

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105226303A (zh) * 2014-06-11 2016-01-06 现代自动车株式会社 燃料电池隔板及包含该隔板的燃料电池
CN115117385A (zh) * 2021-03-22 2022-09-27 本田技研工业株式会社 燃料电池
CN115117385B (zh) * 2021-03-22 2023-09-01 本田技研工业株式会社 燃料电池

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