CN103477485A - 燃料电池 - Google Patents

燃料电池 Download PDF

Info

Publication number
CN103477485A
CN103477485A CN2012800164299A CN201280016429A CN103477485A CN 103477485 A CN103477485 A CN 103477485A CN 2012800164299 A CN2012800164299 A CN 2012800164299A CN 201280016429 A CN201280016429 A CN 201280016429A CN 103477485 A CN103477485 A CN 103477485A
Authority
CN
China
Prior art keywords
partition
runner
battery unit
combustion
air current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012800164299A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103477485B (zh
Inventor
桥本圭二
川尻浩右
二见谕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Auto Body Co Ltd
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Auto Body Co Ltd
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Auto Body Co Ltd, Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Auto Body Co Ltd
Publication of CN103477485A publication Critical patent/CN103477485A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103477485B publication Critical patent/CN103477485B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

燃料电池（10）包括具有上游段和下游段的助燃气流道（30），上游段形成为凹槽流道（35b），下游段中设置有多孔气体扩散体（26）。燃料电池（10）包括具有上游段和下游段的燃气流道（40），上游段形成为凹槽流道（45b），下游段中设置有多孔气体扩散体（28）。冷却介质流道（50）在燃料电池（10）各电池单元（12）的第一隔片（22）和邻近该电池单元（12）的电池单元（12）的第二隔片（24）之间形成。冷却介质在冷却介质流道（50）中的流动方向与助燃气在助燃气流道（30）中的流动方向相同。冷却介质流道（50）的上游段与冷却介质流道（50）的下游段相比，更靠近膜电极组件（20）面向邻近冷却介质流道（50）的助燃气流道（30）的表面。

Description

燃料电池
技术领域
本发明涉及一种燃料电池。
背景技术
在固体聚合物电解质燃料电池中，膜电极组件（membrane-electrodeassembly,MEA）和隔片是交替排列的。膜电极组件由离子交换电解质膜、设置在电解质膜的一个表面上的阳极（燃料电极）以及设置在电解质膜的另一个表面上的阴极（氧电极）组成。隔片构成了分别向阳极和阴极供给燃气（氢）和助燃气（氧，通常是空气）的流道。燃料电池具有堆叠结构，其中各由膜电极组件和隔片组成的电池单元（电池）是堆叠并整合成一体的。由于固体聚合物电解质燃料电池具有易微型化、低温运行等优势，它是引人注意的，尤其是在作为诸如车辆之类的移动体的电源方面。
人们已寻求这种类型燃料电池微型化和低成本的实际应用。在这方面，如果燃料电池可在高温及无湿气的情况下工作，那么可以简化冷却系统以及加湿系统。
专利文献1公开了一种可在高温及无湿气的情况下工作的燃料电池，其配置成，当最有可能变得干燥的助燃气流道入口附近，也就是在助燃气流道的上游段中的含水量不足时，通过提高燃气流率或降低燃气压力来提高助燃气流道入口附近的含水量，助燃气流道入口是。
专利文献2公开了一种具有如图12所示横截面的燃料电池。燃料电池的各个电池单元100包括膜电极组件（MEA）108和一对隔片110，112。膜电极组件108是这样构成的，聚合物电解质膜102夹在阴极（氧电极）104和阳极（燃料电极）106之间。各电池单元100的隔片110、112设置成将膜电极组件108夹在其中。助燃气流道114在隔片110和阴极104之间形成。燃气流道116在隔片112和阳极106之间形成。阴极104通过层叠阴极催化剂层104a和气体扩散层104b形成。阳极106通过层叠阳极催化剂层106a和气体扩散层106b形成。各隔片110、112包括许多凹槽。把各电池单元100的隔片110的凹槽设置成面向邻近同一个电池单元100的电池单元110的隔片112的凹槽，且通过这些相互面对面的凹槽形成了冷却介质流道120。由于冷却介质流道120设置在膜电极组件108的附近，燃料电池被冷却介质流道120中流动的冷却介质（例如，冷却水）低热阻有效地降温。
专利文献3公开了一种具有如图13所示横截面的燃料电池。在图13中，与图12燃料电池的构件相一致的构件用与图12中相同的附图标记表示。在图13的燃料电池中，多孔气体扩散体130、140分别设置在燃气流道116和助燃气流道114中以均匀地扩散分别在燃气流道116和助燃气流道114中的全部气体，从而提高了燃料电池的性能。
另外，在专利文献4公开的燃料电池中，水传导层设置在多孔气体扩散体中以改善在燃料电池中生成的水的排水性能。
在先技术文献
专利文献1：日本公开专利公告第2009-259758号
专利文献2：日本公开专利公告第2003-197222号
专利文献3：日本公开专利公告第2007-87768号
专利文献4：国际公告No.WO2010/113252号
发明内容
本发明要解决的问题
专利文献1和2公开的燃料电池具有高冷却性能，因此高温性能良好。然而，在助燃气流道出口附近，也就是在助燃气流道的下游段中的排水性能和气体扩散性差，这里含水量特别高。因此，在燃料电池的负载不是非常高的范围，也就是，在电池温度是大约50℃至60℃的常温范围，存在运转性能低的问题。在电动车辆安装有这种类型燃料电池的情况下，在巡航速度驱动车辆的同时，燃料电池在常温范围产生电能。
专利文献3公开的燃料电池电压稳定性良好，特别是在常温范围中。然而，由于大热阻，在高温环境下的冷却性能趋向不足。因此，存在高温性能不高的问题。
当如图12所示，助燃气流道114和燃气流道116由设置在隔片110、112的整个表面上的凹槽构成时，或者如图13所示，当多孔气体扩散体130、140设置成对应于膜电极组件108的整个表面时，能够均匀地降低阳极（燃料电极）和阴极（氧电极）的温度。然而，阴极位于助燃气流道入口（上游段）附近的一部分不能被有效地降温，因此存在高温性能差的问题。
于是，本发明的目的在于提供一种燃料电池，其能够改善高温性能，在高温及无湿气的情况下的工作性能以及电能产生性能，并通过特别是在含水量高的助燃气流道的下游段中提供良好的排水性能及气体扩散性来改善在常温范围的电压稳定性。
解决问题的方法
为了实现前述目的，根据本发明的第一方面，燃料电池包括多个层叠的电池单元。各电池单元包括膜电极组件以及第一隔片和第二隔片，在膜电极组件中在固体聚合物电解质膜两个表面的每一个表面上设置有电极，第一隔片和第二隔片设置成将膜电极组件夹在两者之间。助燃气流道在各电池单元的第一隔片和膜电极组件之间形成。燃气流道在各电池单元的第二隔片和膜电极组件之间形成。助燃气在各电池单元的助燃气流道中的流动方向与燃气在同一个电池单元的燃气流道中的流动方向相反。各助燃气流道相对于助燃气在助燃气流道中的流动方向包括上游段和下游段。通过在各电池单元的第一隔片面向膜电极组件的表面上设置多个第一凹槽，助燃气流道的上游段形成为多个相互独立的凹槽流道。第一多孔气体扩散体设置在各助燃气流道的下游段中。各燃气流道相对于燃气在燃气流道中的流动方向包括上游段和下游段。通过在各电池单元的第二隔片面向膜电极组件的表面上设置多个第二凹槽，燃气流道的上游段形成为多个相互独立的凹槽流道。第二多孔气体扩散体设置在各燃气流道的下游段中。冷却介质流道在各电池单元的第一隔片和邻近该同一个电池单元的电池单元的所述第二隔片之间形成。冷却介质在彼此邻近的电池单元之间的冷却介质流道中的流动方向与助燃气在这些电池单元的助燃气流道中的流动方向相同。各冷却介质流道相对于冷却介质在冷却介质流道中的流动方向包括上游段和下游段。各冷却介质流道的上游段与冷却介质流道的下游段相比，更靠近膜电极组件面向邻近冷却介质流道的助燃气流道的表面。
根据本发明的第二方面，燃料电池包括多个层叠的电池单元。各电池单元包括膜电极组件以及第一隔片和第二隔片，在所述膜电极组件中在固体聚合物电解质膜两个表面的每一个表面上设置有电极，第一隔片和第二隔片设置成将膜电极组件夹在两者之间。助燃气流道在各电池单元的第一隔片和膜电极组件之间形成。燃气流道在各电池单元的第二隔片和膜电极组件之间形成。助燃气在各电池单元的助燃气流道中的流动方向与燃气在同一个电池单元的燃气流道中的流动方向相反。各助燃气流道相对于助燃气在助燃气流道中的流动方向包括上游段和下游段。通过在各电池单元的第一隔片面向膜电极组件的表面上设置多个第一凹槽，助燃气流道的上游段形成为多个相互独立的凹槽流道。第一多孔气体扩散体设置在各助燃气流道的下游段中。各燃气流道相对于燃气在燃气流道中的流动方向包括上游段和下游段。在燃气流道的上游段中，多个第二凹槽设置在各电池单元的第二隔片面向膜电极组件的表面上。第二多孔气体扩散体设置在各燃气流道的上游段和下游段中。冷却介质流道在各电池单元的第一隔片和邻近该同一个电池单元的电池单元的第二隔片之间形成。冷却介质在彼此邻近的电池单元之间的冷却介质流道中的流动方向与助燃气在这些电池单元的助燃气流道中的流动方向相同。各冷却介质流道相对于冷却介质在冷却介质流道中的流动方向包括上游段和下游段。各冷却介质流道的上游段与冷却介质流道的下游段相比，更靠近膜电极组件面向邻近冷却介质流道的助燃气流道的表面。
根据本发明的第三方面，燃料电池包括多个层叠的电池单元。各电池单元包括膜电极组件以及第一隔片和第二隔片，在所述膜电极组件中在固体聚合物电解质膜两个表面的每一个表面上设置有电极，第一隔片和第二隔片设置成将膜电极组件夹在两者之间。助燃气流道在各电池单元的第一隔片和膜电极组件之间形成。燃气流道在各电池单元的第二隔片和膜电极组件之间形成。助燃气在各电池单元的助燃气流道中的流动方向与燃气在同一个电池单元的燃气流道中的流动方向相同。各助燃气流道相对于助燃气在助燃气流道中的流动方向包括上游段和下游段。通过在各电池单元的第一隔片面向膜电极组件的表面上设置多个第一凹槽，助燃气流道的上游段形成为多个相互独立的凹槽流道。第一多孔气体扩散体设置在各助燃气流道的下游段中。各燃气流道相对于燃气在燃气流道中的流动方向包括上游段和下游段。第二多孔气体扩散体设置在各燃气流道的上游段和下游段中。冷却介质流道在各电池单元的第一隔片和邻近该同一个电池单元的电池单元的第二隔片之间形成。冷却介质在彼此邻近的电池单元之间的冷却介质流道中的流动方向与助燃气在这些电池单元的助燃气流道中的流动方向相同。各冷却介质流道相对于冷却介质在冷却介质流道中的流动方向包括上游段和下游段。各冷却介质流道的上游段与冷却介质流道的下游段相比，更靠近膜电极组件面向邻近冷却介质流道的助燃气流道的表面。
在根据上面第一至第三方面的燃料电池中，各电池单元的第一隔片可与同一个电池单元的膜电极组件在对应于冷却介质流道的上游段的部分保持接触。
在根据上面第一至第三方面的燃料电池中，从助燃气流道排出助燃气流道中的水的第一水流道可设置在各电池单元的第一隔片和第一多孔气体扩散体之间。随着助燃气在助燃气流道中流动，第一水流道中的水在与助燃气流动方向相同的方向上移动并从助燃气流道排出。
在根据上面第一至第三方面的燃料电池中，从燃气流道排出燃气流道中的水的第二水流道可设置在各电池单元的第二隔片和第二多孔气体扩散体之间。随着燃气在燃气流道中流动，第二水流道中的水在与燃气流动方向相同的方向上移动并从燃气流道排出。
本发明的有益效果
根据本发明，可以改善高温性能、在高温及无湿气情况下的工作性能以及电能产生性能，而且，通过在助燃气流道的下游段中（这里含水量高）提供良好的排水性能及气体扩散性可以改善常温范围的电压稳定性。
当各电池单元的第一隔片与同一个电池单元的膜电极组件在对应于冷却介质流道的上游段的部分保持接触时，助燃气流道的上游段可以通过冷却介质流道中流动的冷却介质而有效地降温，这进一步改善了高温性能、在高温及无湿气情况下的工作性能以及电能产生性能。
当从助燃气流道排出助燃气流道中的水的第一水流道设置在各电池单元的第一隔片和第一多孔气体扩散体之间时，改善了助燃气流道的排水性能，结果改善了燃料电池的电能产生效率以及燃料电池在常温范围的电压稳定性。
当从燃气流道排出燃气流道中的水的第二水流道设置在各电池单元的第二隔片和第二多孔气体扩散体之间时，改善了燃气流道的排水性能，结果改善了燃料电池的电能产生效率。
附图说明
图1是分解立体图，示出根据本发明第一实施方式的燃料电池的一部分；
图2是图1中所示燃料电池沿一垂直平面切割的垂直剖面图，该垂直平面在设置在隔片上的细长突出物之间通过；
图3是图1中所示燃料电池沿一垂直平面切割的垂直剖面图，该垂直平面穿过设置在隔片上的细长突出物；
图4是图1中所示燃料电池的多孔气体扩散体的立体图；
图5是图1中所示燃料电池沿一水平面切割的水平剖面图，该水平面穿过助燃气流道的上游段；
图6是图1中所示燃料电池的总体示意图；
图7（a）是立体图，示出根据本发明第二实施方式燃料电池的多孔气体扩散体的一部分；
图7（b）是设置在图7（a）所示多孔气体扩散体和隔片之间的水流道的图；
图8是横截面图，示出第二实施方式燃料电池的电池单元的一部分；
图9是根据本发明第三实施方式燃料电池沿一垂直平面切割的垂直剖面图，该垂直平面在设置在隔片上的细长突出物之间通过；
图10是第三实施方式燃料电池沿一垂直平面切割的垂直剖面图，该垂直平面穿过设置在隔片上的细长突出物；
图11是根据本发明改型燃料电池沿一垂直平面切割的垂直剖面图，该垂直平面穿过设置在隔片上的细长突出物；
图12是常见的燃料电池的水平剖面图；
图13是另一种常见的燃料电池的水平剖面图。
具体实施方式
第一实施方式
以下，参照图1至6描述根据本发明第一实施方式的燃料电池。
如图6所示，燃料电池10具有堆叠结构，其中多个电池单元12（见图2）是堆叠在一起的。堆叠的电池单元12设置在一对集电板11之间。两个集电板11设置在一对绝缘板13之间。两个绝缘板13设置在一对底板15之间。电池单元12、集电板11和绝缘板13通过紧固螺栓17锁紧夹在两个底板15之间。
助燃气管路系统、燃气管路系统以及冷却介质管路系统连接至燃料电池10。助燃气管路系统向燃料电池10供给并从燃料电池10中排出作为助燃气的空气（氧气），如图6所示，并包括连接至燃料电池10未示出的助燃气供给端的助燃气供给管路51，以及连接至燃料电池10未示出的助燃气排出端的助燃气排出管路52。
燃气管路系统向燃料电池10供给并从燃料电池10中排出作为燃气的氢气，并包括连接至燃料电池10未示出的燃气供给端的燃气供给管路54，以及连接至燃料电池10未示出的燃气排出端的燃气排出管路56。
冷却介质管路系统向燃料电池10供给并从燃料电池10中排出作为冷却介质的水，并包括连接至燃料电池10未示出的冷却介质供给端的冷却介质供给管路58，以及连接至燃料电池10未示出的冷却介质排出端的冷却介质排出管路60。
（电池单元12）
如图2所示，各电池单元12包括膜电极组件（MEA）20，其中固体聚合物电解质膜14设置在阳极16和阴极18之间。膜电极组件20设置在第一隔片22和第二隔片24之间。第一多孔气体扩散体26设置在第一隔片22和膜电极组件20之间。第二多孔气体扩散体28设置在第二隔片24和膜电极组件20之间。
在膜电极组件20中，阳极16是燃料电极，设置在电解质膜14的一个表面上，而阴极18是氧电极，设置在电解质膜14的另一个表面上。
电解质膜14由在潮湿状态下具有良好质子电导率的固体聚合物材料构成。这种固体聚合物材料的实例包括氟化聚合物膜（例如，杜邦公司生产的Nafion膜）。
阳极16包括电极催化剂层16a和气体扩散层16b。阴极18包括电极催化剂层18a和气体扩散层18b。电极催化剂层16a、18a与电解质膜14相接触，并由载有铂微粒的导电碳黑构成。气体扩散层16b、18b层叠在电极催化剂层16a、18a上，并由导电碳纸构成。电极催化剂层16a、18a中包含的铂促进了把氢分解成质子和电子以及用氧、质子和电子生成水的反应。可使用类似地起作用的催化剂来代替铂。而且，气体扩散层16b、18b可由除了碳纸之外的材料构成，只要这种材料具有足够的气体扩散率和导电率。例如，气体扩散层16b、18b可由碳纤维组成的碳布或碳毡构成。
（第一隔片22和助燃气流道30）
第一隔片22由钛制成且是导电的。然而，第一隔片22的材料并不限于钛。第一隔片22可由基于碳或金属的另一种导电材料构成。如图2所示，助燃气流道30在各电池单元12的第一隔片22和膜电极组件20之间形成。助燃气流道30通过未示出的岐管孔连接至设置在燃料电池10上的助燃气供给端和助燃气排出端。
如图1所示，各第一隔片22包括位于助燃气流道30下游侧的大尺寸平板部32以及位于助燃气流道30上游侧的小尺寸平板部34。各第一隔片22的两个平板部32、34相互平行，并由台阶部33相互连接而成为一个整体。如图2所示，各电池单元12的第一隔片22的大尺寸平板部32大体位于同一电池单元12的膜电极组件20与邻近该同一电池单元12的电池单元12的膜电极组件20的中间。各第一隔片22的小尺寸平板部34在助燃气流道30中的助燃气流动方向上的长度，也就是，其在由图2中的虚线箭头U所示的第一方向上的长度，比同一个第一隔片22的大尺寸平板部32的长度小。台阶部33相对于第一方向U是倾斜的。
如图1和5所示，各第一隔片22包括许多平行于第一方向U延伸的细长突出物35。各电池单元12的第一隔片22的细长突出物35通过模压形成朝着同一个电池单元12的膜电极组件20突出。各第一隔片22的细长突出物35越过台阶部33从大尺寸平板部32在第一方向U上基本中心的位置延伸至小尺寸平板部34在第一方向U上基本中心的位置。
各第一隔片22彼此邻近的细长突出物35最好等间隔设置，但在某些情况下也可非等间隔设置。
如图5所示，通过压制形成细长突出物35，各电池单元12的第一隔片22在其与面向电池单元12的膜电极组件20的一个表面相反的表面上包括许多平行于第一方向U延伸的凹槽36。而且，如图1和5所示，第一凹槽35b分别在各第一隔片22彼此邻近的细长突出物35之间形成。各细长突出物35面向膜电极组件20的一部分形成如图1和5所示的扁平壁部35a，并且在如图3和5所示助燃气流道30的上游段中与膜电极组件20的阴极18（气体扩散层18b）保持紧密接触。
通过在第一隔片22面向膜电极组件20的表面上设置第一凹槽35b，各助燃气流道30的上游段形成许多相互独立的凹槽流道。第一多孔气体扩散体26设置在各助燃气流道30的下游段中。
(第二隔片24和燃气流道40)
第二隔片24由钛制成且是导电的。然而，第二隔片24的材料并不限于钛。第二隔片24可由基于碳或金属的另一种导电材料构成。
如图2所示，燃气流道40在各电池单元12的第二隔片24和膜电极组件20之间形成。在本实施方式中，助燃气在助燃气流道30中的流动方向与燃气在燃气流道40中的流动方向相反。特别地，助燃气和燃气流动以形成对流。燃气流道40通过未示出的岐管孔连接至设置在燃料电池10上的燃气供给端和燃气排出端。
如图1所示，各第二隔片24包括位于燃气流道40下游侧的大尺寸平板部42以及位于燃气流道40上游侧的小尺寸平板部44。各第二隔片24的两个平板部42、44相互平行，并通过台阶部43相互连接而成为一个整体。如图2所示，各电池单元12的第二隔片24的大尺寸平板部42大体位于同一电池单元12的膜电极组件20与邻近该同一电池单元12的电池单元12的膜电极组件20的中间。各第二隔片24的小尺寸平板部44在燃气流道40中的燃气流动方向上的长度，也就是，其在由图2中虚线箭头P所示的第二方向上的长度，比同一个第二隔片24的大尺寸平板部42的长度小。台阶部43相对于第二方向P是倾斜的。在本实施方式中，第二方向P是与第一方向U为180°相反的。
如图2和3所示，各第二隔片24包括许多平行于第二方向P延伸的细长突出物45。设置在各第二隔片24上的细长突出物45的数量和间隔与设置在各第一隔片22上的细长突出物35的数量和间隔相同。第一隔片22和第二隔片24是这样设置的，细长突出物35和细长突出物45分别相互符合。
各电池单元12的第二隔片24的细长突出物45通过模压形成朝着同一个电池单元12的膜电极组件20突出的。各第二隔片24的细长突出物45越过台阶部43从大尺寸平板部42在第二方向P上基本中心的位置延伸至小尺寸平板部44在第二方向P上基本中心的位置。
如图1所示，通过压制形成细长突出物45，各电池单元12的第二隔片24在其与面向电池单元12的膜电极组件20的一个表面相反的表面上包括许多平行于第二方向P延伸的凹槽46。而且，如图2所示，第二凹槽45b分别在各第二隔片24彼此邻近的细长突出物45之间形成。
各细长突出物45面向膜电极组件20的一部分形成如图2和3所示的扁平壁部45a，并且在燃气流道40的上游段中与膜电极组件20的阳极16（气体扩散层16b）保持紧密接触。
通过在第二隔片24面向膜电极组件20的表面上设置第二凹槽45b，各燃气流道40的上游段形成许多相互独立的凹槽流道。第二多孔气体扩散体28设置在各燃气流道40的下游段中。
如图2所示，各电池单元12的第二隔片24的大尺寸平板部42与邻近该同一电池单元12的电池单元12的第一隔片22的大尺寸平板部32保持紧密接触，并与之电连接。
而且，各电池单元12的第二隔片24的凹槽46与邻近该同一电池单元12的电池单元12的第一隔片22的凹槽36以重叠的方式在由图3中附图标记A所示的部分连通。
（冷却介质流道50）
冷却介质流道50由各电池单元12的第一隔片22和邻近该同一个电池单元12的电池单元12的第二隔片24构成，更具体地是由设置在第一隔片22上的凹槽36和设置在第二隔片24上的凹槽46构成。第一隔片22的小尺寸平板部34和第二隔片24的大尺寸平板部42之间的间隙起到冷却介质流道50入口的作用，而第二隔片24的小尺寸平板部44和第一隔片22的大尺寸平板部32之间的间隙起到冷却介质流道50出口的作用。
如图3所示，各冷却介质流道50的上游段（也就是，凹槽36）与冷却介质流道50的下游段（也就是，凹槽46）相比，更靠近膜电极组件20面向邻近冷却介质流道50的助燃气流道30的表面。换句话说，各冷却介质流道50的上游段靠近包括第一隔片22的电池单元12的膜电极组件20，该第一隔片22是形成冷却介质流道50的第一隔片22和第二隔片24中的一个。另外，各冷却介质流道50的下游段（也就是，凹槽46）与冷却介质流道50的上游段（也就是，凹槽36）相比，更靠近膜电极组件20面向邻近冷却介质流道50的燃气流道40的表面。换句话说，各冷却介质流道50的下游段靠近包括第二隔片24的电池单元12的膜电极组件20，该第二隔片24是形成冷却介质流道50的第一隔片22和第二隔片24中的一个。
冷却介质流道50通过未示出的岐管孔连接至设置在燃料电池10上的冷却介质供给端和冷却介质排出端。由图3中虚线箭头S所示的诸如冷却水的冷却介质在冷却介质流道50中的流动方向与助燃气在助燃气流道30中的流动方向相同。特别地，冷却介质和助燃气流动以形成交互平行的流（联合流）。
通过如上所述形成冷却介质流道50，阴极18位于助燃气流道30上游段中的一部分通过冷却介质流道50的上游段被有效地降温，反之，阳极16位于燃气流道40上游段中的一部分通过冷却介质流道50的下游段被有效地降温。在本实施方式中，阴极19位于助燃气流道30入口附近的一部分是最有可能变得干燥的，也就是，阴极位于助燃气流道30上游段中的一部分能够如刚才所述被积极地降温，而不是均匀地降低分别在整个电池中的阴极18和阳极16的温度。
（多孔气体扩散体26、28）
接下来，描述多孔气体扩散体26、28。图4是立体图，示出第一多孔气体扩散体26的一部分。第二多孔气体扩散体28也具有与第一多孔气体扩散体26相同的结构。
各多孔气体扩散体26、28由金属板条构成，其中以如图4所示错列的方式设置了许多的六边形环部26a、28a。各多孔气体扩散体26、28是这样设置在助燃气流道30或燃气流道40中的，环部26a、28a的通孔26b、28b的轴线与第一方向U或第二方向P相交。因此，助燃气或燃气通过穿过多孔气体扩散体26、28的气体流道26c、28c在助燃气流道30或燃气流道40中扩散，气体流道26c、28c是环部26a、28a的通孔26b、28b。
各电池单元12的第一多孔气体扩散体26与同一电池单元12的阴极18和第一隔片22保持接触以电连接阴极18和第一隔片22。各电池单元12的第二多孔气体扩散体28与同一电池单元12的阳极16和第二隔片24保持接触以电连接阳极16和第二隔片24。
接下来，描述本实施方式燃料电池10的工作。
当燃料电池10产生电能时，助燃气（在本实施方式中是空气）和燃气（在本实施方式中是氢气）分别穿过助燃气流道30和燃气流道40，以形成如图2所示的对流。而且，冷却介质（在本实施方式中是冷却水）在与助燃气在助燃气流道30中流动方向相同的方向上穿过冷却介质流道50。
如图3所示，冷却介质通过第一隔片22的小尺寸平板部34与第二隔片24的大尺寸平板部42之间的间隙进入冷却介质流道50，并首先穿过凹槽36。通过冷却介质穿过凹槽36，阴极18位于助燃气流道30上游段中的一部分经由壁部35a降温。图3中的箭头Q指出从阴极18的热传递方向。
随后，冷却介质穿过凹槽46。通过冷却介质穿过凹槽46，阳极16位于燃气流道40上游段中的部分经由壁部45a降温。图3中的箭头R指出了从阳极16的热传递方向。其后，冷却介质通过第二隔片24的小尺寸平板部44与第一隔片22的大尺寸平板部32之间的间隙离开冷却介质流道50。如所述的，在本实施方式中，阴极18位于助燃气流道30上游段中的部分比阴极18位于助燃气流道30下游段中的部分更地降低了温度。而且，阳极16位于燃气流道40上游段中的部分比阳极16位于燃气流道40下游段中的部分更积极地降低了温度。
通常，在通过供给无湿气的燃气和助燃气使燃料电池工作的情况下，也就是，在无湿气工作的情况下，水分在燃料电池10各电池单元12中的面内分布是极有可能不均匀的。更具体地，助燃气流道30入口（上游段）附近趋向于变得干燥，而助燃气流道30出口（下游段）附近趋向于变得潮湿。因此，需要使各电池单元12的平面内的含水量变得均匀。
在本实施方式中，通过如上所述积极地降低助燃气流道30入口（上游段）附近的温度改善了燃料电池10的高温性能。
在助燃气流道30的下游段中，随着助燃气中的氧气通过电能的产生而消耗，氧气浓度降低，并且由于阴极18上的反应而生成水。在助燃气流道30中流动的助燃气（助燃废气）的帮助下，生成的水通过第一多孔气体扩散体26的气体流道26c排到助燃气流道30的外面。由于第一多孔气体扩散体26设置在助燃气流道30的下游段中，所生成的水形成的对气体扩散层18b中气体扩散的障碍所抑制。结果，改善了燃料电池10的电能产生性能。而且，由于改善了助燃气流道30下游段中的排水性能，改善了在常温范围的电压稳定性。
生成的水一部分渗过电解质膜14，并渗入到阳极16的电极催化剂层16a和气体扩散层16b以及燃气流道40中的第二多孔气体扩散体28中。在燃气流道40中流动的燃气（燃气废气）的帮助下，渗透水通过第二多孔气体扩散体28的气体流道28c排到燃气流道40的外面。
本实施方式具有下面的有益效果。
（1）在本实施方式燃料电池10的情况下，助燃气流道30包括形成凹槽流道的上游段以及设置有多孔气体扩散体26的下游段。燃气流道40包括形成凹槽流道的上游段以及设置有多孔气体扩散体28的下游段。冷却介质流道50在各电池单元12的第一隔片22和邻近该同一个电池单元12的电池单元12的第二隔片24之间形成。冷却介质在冷却介质流道50中的流动方向与助燃气在助燃气流道30中的流动方向相同。冷却介质流道50的上游段与冷却介质流道50的下游段相比，更靠近膜电极组件20面向邻近冷却介质流道50的助燃气流道的表面。因此，根据本实施方式的燃料电池10，改善了高温性能、高温及无湿气情况下的工作性能以及电能产生性能。而且，由于助燃气流道下游段中的排水性能和气体扩散性良好，这里含水量特别地高，改善了常温范围的电压稳定性。改善高温及无湿气情况下工作性能以及电能产生性能的结果是，可以降低燃料电池10的尺寸和成本。
而且，在本实施方式燃料电池10的情况下，多孔气体扩散体26、28仅设置在各助燃气流道30和燃气流道40的下游段中。因此，与多孔气体扩散体设置成对应于各阳极16和阴极18的整个表面的情况相比，可以使燃料电池10做得更轻。
（2）在本实施方式燃料电池10的情况下，各电池单元12的第一隔片22与同一电池单元12的膜电极组件20的阴极18在对应于冷却介质流道50上游段的部分中保持接触。因此，通过冷却介质流道50中流动的冷却介质可以使助燃气流道30的上游段有效地降低温度，并可以进一步改善高温性能、高温及无湿气情况下的工作性能以及电能产生性能。
第二实施方式
接下来，参照图7（a）、7（b）和8描述根据本发明第二实施方式的燃料电池。第二实施方式的燃料电池与第一实施方式的燃料电池10的不同之处在于使用图7（a）中所示的第一多孔气体扩散体70和第二多孔气体扩散体80来代替图4中所示的第一多孔气体扩散体26和第二多孔气体扩散体28。与第一实施方式燃料电池10的组件相同或一致的第二实施方式燃料电池的组件（不包括第一多孔气体扩散体70和第二多孔气体扩散体80）用与第一实施方式描述中使用相同的附图标记表示。
如图7（a）所示，第一和第二多孔气体扩散体70、80包括具有多个切割并突起部分的平板部72、82，这些切割并突起部分具有大体是S形的横截面。各切割并突起部分是与平板部72、82一体形成的，并形成了第一突起74、84和第二突起76、86。第一突起74、84是切割并突起部分从平板部72、82的一个表面突起并具有扁平梯形横截面的部分。第一突起74、84的横截面形状可以是半圆形。第二突起76、86是切割并突起部分从平板部72、82的另一个表面突起并具有半圆形横截面的另一个部分。第二突起76、86的横截面形状可以是梯形。第二突起76、86的高度比第一突起74、84的高度小。
如图8所示，第一多孔气体扩散体70是这样设置在助燃气流道30的下游段中的，第一突起74与阴极18的气体扩散层18b相接触，而第二突起76与第一隔片22相接触。类似地，第二多孔气体扩散体80是这样设置在燃气流道40的下游段中的，第二突起84与阳极16的气体扩散层16b相接触，而第二突起86与第二隔片24相接触。
如图7（a）和8所示，宽度等于第二突起76高度的间隙在第一隔片22和第一多孔气体扩散体70之间形成，更准确地是在第一隔片22和第一多孔气体扩散体70的平板部72之间形成。这个间隙起到从助燃气流道30排出助燃气流道30中的水的第一水流道78的作用。特别地，助燃气流道30的下游段被平板部72划分成第一水流道78和其它部分。由于第一突起74通过切割和突起而形成，第一水流道78通过凹处75与助燃气流道30的其他部分连通。第一水流道78的宽度是，例如，5μm至30μm，比助燃气流道30的其它部分的宽度（例如，100μm至500μm）小。由阴极18上的反应生成的水通过毛细管作用经由凹处75进入第一水流道78。然后，当助燃气在助燃气流道30中以第一方向U流动时，水以相同的方向（也就是，图7（b）中的箭头方向）在第一水流道78中流动并从助燃气流道30排出。
类似地，宽度等于第二突起86高度的间隙在第二隔片24和第二多孔气体扩散体80之间形成，更准确地是在第二隔片24和第二多孔气体扩散体80的平板部82之间形成。这个间隙起到从燃气流道40排出燃气流道40中的水的第二水流道88的作用。特别地，燃气流道40的下游段被平板部82划分成第二水流道88和其它部分。由于第二突起84通过切削并提高形成，第二水流道88通过凹处85与燃气流道40的其它部分连通。第二水流道88的宽度是，例如，5μm至30μm，比燃气流道40的其它部分的宽度（例如，100μm至500μm）小。在由阴极18上的反应生成之后，渗透电解质膜14并渗入到燃气流道40中的水，通过毛细管作用经由凹处85进入第二水流道88。然后，当燃气在燃气流道40中以第二方向P流动时，水以相同的方向（也就是，在与图7（b）中箭头方向相反的方向上）在第二水流道88中流动并从燃气流道40排出。
第二实施方式具有下面的有益效果。
（1）在第二实施方式燃料电池的情况下，第一水流道78设置在各电池单元12的第一隔片22和第一多孔气体扩散体70之间，当助燃气在助燃气流道30中流动时，助燃气流道30中的水以与助燃气流动方向相同的方向在第一水流道78中流动，并从助燃气流道30排出。用这种方法，改善了助燃气流道30的排水性能。结果，在助燃气正确地扩散至阴极18的电极催化剂层18a的同时，助燃气流道30中流动的助燃气被稳定地供给。而且，降低了助燃气流道30中的压力损耗。通过这些，改善了燃料电池的电能产生效率。而且，在常温范围内阴极18上的反应生成的水是极有可能产生滞留的，常温范围内的电压稳定性得到改善。
（2）在第二实施方式燃料电池的情况下，第二水流道88设置在各电池单元12的第二隔片24和第二多孔气体扩散体80之间，当燃气在燃气流道40中流动时，燃气流道40中的水以与燃气流动方向相同的方向在第二水流道88中流动，并从燃气流道40排出。用这种方法，改善了燃气流道40的排水性能。结果，在燃气正确地扩散至阳极16的电极催化剂层16a的同时，燃气流道40中流动的燃气被稳定地供给。而且，降低了燃气流道40中的压力损耗。通过这些，改善了燃料电池的电能产生效率。而且，这也能够避免，由于向阳极16的电极催化剂层16a供给燃气不足时导致的潜在增加燃气而导致电极催化剂层16a中腐蚀的产生。
第三实施方式
接下来，参照图9和10描述根据本发明第三实施方式的燃料电池。主要论述与第一实施方式燃料电池10的区别。
第一实施方式的燃料电池10是这样配置的，设置在第二隔片24上的细长突出物45的壁部45a与膜电极组件20的阳极16相接触。与此相反，在第三实施方式的燃料电池中，第二隔片24的细长突出物45的壁部45a如图9所示是与阳极16分开的。第三多孔气体扩散体29设置在壁部45a和阳极16的间隙中，也就是，在燃气流道40的上游段中。第三多孔气体扩散体29与位于燃气流道40下游段中的第二多孔气体扩散体28的差别仅在于厚度，并且第三多孔气体扩散体29是这样配置的，许多六边形环部以类似于第二多孔气体扩散体28的错列方式设置。各电池单元12的第三多孔气体扩散体29与同一电池单元12的阳极16和第二隔片24保持接触以电连接阳极16和第二隔片24。
于是，在第三实施方式的燃料电池中，不仅第二多孔气体扩散体28设置在燃气流道40的下游段中，而且第三多孔气体扩散体29设置在燃气流道40的上游段中。而且，类似于第一实施方式的燃料电池10，在各燃气流道30的上游段中许多第二凹槽45b设置在第二隔片24面向膜电极组件20的表面上。
类似于第一实施方式的燃料电池10，助燃气在助燃气流道30中的流动方向与燃气在燃气流道40中的流动方向相反。
另外，各电池单元12的第二隔片24的凹槽46以重叠的方式与邻近该同一电池单元12的电池单元12的第一隔片22的凹槽36在图10中附图标记A所示的部分连通，借此形成了冷却介质流道50。类似于第一实施方式的燃料电池10，诸如冷却水的冷却介质在冷却介质流道50中的流动方向与助燃气在助燃气流道30中的流动方向相同。
除了第一实施方式的有益效果（1）和（2）之外，第三实施方式具有下面的有益效果。
（1）在第三实施方式燃料电池的情况下，不仅第二多孔气体扩散体28设置在燃气流道40的下游段中，而且第三多孔气体扩散体29设置在燃气流道40的上游段中。因此，燃气可以均匀地扩散，不仅是在燃料流道40的上游段中，而且也在其下游段中。在由阴极18上的反应生成之后，渗透电解质膜14并渗入到燃气流道40中的水在流过第三多孔气体扩散体29和第二多孔气体扩散体28的燃气（燃气废气）的帮助下从燃气流道40排出。
上述实施方式可做如下的改型。
在第三实施方式中，燃气在燃气流道40中的流动方向可改成与助燃气在助燃气流道30中的流动方向相同的，也就是，第一方向U。在这种情况下，第二多孔气体扩散体28设置在燃气流道40的上游段中，而第三多孔气体扩散体29设置在燃气流道40的下游段中。而且，设置在第二隔片24上的第二凹槽45b位于燃气流道40的下游段中。同样在这种改型的情况下，有益效果类似于第三实施方式获得的有益效果。
上述改型可进一步改变如下以具有如图11所示的结构。特别地，省略了第二隔片24的第二凹槽45b。而且，省略了第三多孔气体扩散体29，替代的，第二多孔气体扩散体28改变尺寸从而放置在燃气流道40的上游段和下游段这两个部分中。同样在这种情况下，有益效果类似于第三实施方式获得的有益效果。
尽管在各上述实施方式中，使用冷却水作为冷却介质，然而，除了冷却水之外，也可使用诸如油或酒精的冷却介质。
在第二实施方式中，助燃气流道30的下游段被第一多孔气体扩散体70划分成在第一隔片22和第一多孔气体扩散体70之间的第一水流道78以及其它部分。第一水流道78的宽度不限于5μm至30μm的范围，可在10μm至50μm的范围之间。而且，助燃气流道30其它部分的宽度不限于100μm至500μm的范围，可在30μm至1000μm的范围之内。
在第二实施方式中，燃气流道40的下游段被第二多孔气体扩散体80划分成在第二隔片24和第二多孔气体扩散体80之间的第二水流道88以及其它部分。第二水流道88的宽度不限于5μm至30μm的范围，可在10μm至50μm的范围之间。而且，燃气流道30其它部分的宽度不限于100μm至500μm的范围，可在30μm至1000μm的范围之内。

Claims (6)

1.一种燃料电池，包括多个层叠的电池单元，其中各电池单元包括膜电极组件以及第一隔片和第二隔片，在所述膜电极组件中在固体聚合物电解质膜两个表面的每一个表面上设置有电极，所述第一隔片和第二隔片设置成将所述膜电极组件夹在两者之间，助燃气流道在各电池单元的所述第一隔片和所述膜电极组件之间形成，燃气流道在各电池单元的所述第二隔片和所述膜电极组件之间形成，助燃气在各电池单元的所述助燃气流道中的流动方向与燃气在同一个电池单元的所述燃气流道中的流动方向相反，所述燃料电池的特征在于：
各助燃气流道相对于助燃气在所述助燃气流道中的流动方向包括上游段和下游段，通过在各电池单元的所述第一隔片面向所述膜电极组件的表面上设置多个第一凹槽，所述助燃气流道的上游段形成为多个相互独立的凹槽流道，并且有第一多孔气体扩散体设置在各助燃气流道的下游段中，
各燃气流道相对于燃气在所述燃气流道中的流动方向包括上游段和下游段，通过在各电池单元的所述第二隔片面向所述膜电极组件的表面上设置多个第二凹槽，所述燃气流道的上游段形成为多个相互独立的凹槽流道，并且有第二多孔气体扩散体设置在各燃气流道的下游段中，并且
冷却介质流道在各电池单元的所述第一隔片和邻近该同一个电池单元的电池单元的所述第二隔片之间形成，在彼此邻近的所述电池单元之间的所述冷却介质流道中的冷却介质的流动方向与助燃气在这些电池单元的所述助燃气流道中的流动方向相同，各冷却介质流道相对于冷却介质在所述冷却介质流道中的流动方向包括上游段和下游段，各冷却介质流道的上游段与所述冷却介质流道的下游段相比，更靠近所述膜电极组件面向邻近所述冷却介质流道的所述助燃气流道的表面。
2.一种燃料电池，包括多个层叠的电池单元，其中各电池单元包括膜电极组件以及第一隔片和第二隔片，在所述膜电极组件中在固体聚合物电解质膜两个表面的每一个表面上设置有电极，所述第一隔片和第二隔片设置成将所述膜电极组件夹在两者之间，助燃气流道在各电池单元的所述第一隔片和所述膜电极组件之间形成，燃气流道在各电池单元的所述第二隔片和所述膜电极组件之间形成，助燃气在各电池单元的所述助燃气流道中的流动方向与燃气在同一个电池单元的所述燃气流道中的流动方向相反，所述燃料电池的特征在于：
各助燃气流道相对于助燃气在所述助燃气流道中的流动方向包括上游段和下游段，通过在各电池单元的所述第一隔片面向所述膜电极组件的表面上设置多个第一凹槽，所述助燃气流道的上游段形成为多个相互独立的凹槽流道，并且有第一多孔气体扩散体设置在各助燃气流道的下游段中，
各燃气流道相对于燃气在所述燃气流道中的流动方向包括上游段和下游段，在所述燃气流道的上游段中，多个第二凹槽设置在各电池单元的所述第二隔片面向所述膜电极组件的表面上，并且有第二多孔气体扩散体设置在各燃气流道的上游段和下游段中，并且
冷却介质流道在各电池单元的所述第一隔片和邻近该同一个电池单元的电池单元的所述第二隔片之间形成，在彼此邻近的所述电池单元之间的所述冷却介质流道中的冷却介质的流动方向与助燃气在这些电池单元的所述助燃气流道中的流动方向相同，各冷却介质流道相对于冷却介质在所述冷却介质流道中的流动方向包括上游段和下游段，各冷却介质流道的上游段与所述冷却介质流道的下游段相比，更靠近所述膜电极组件面向邻近所述冷却介质流道的所述助燃气流道的表面。
3.一种燃料电池，包括多个层叠的电池单元，其中各电池单元包括膜电极组件以及第一隔片和第二隔片，在所述膜电极组件中在固体聚合物电解质膜两个表面的每一个表面上设置有电极，所述第一隔片和第二隔片设置成将所述膜电极组件夹在两者之间，助燃气流道在各电池单元的所述第一隔片和所述膜电极组件之间形成，燃气流道在各电池单元的所述第二隔片和所述膜电极组件之间形成，助燃气在各电池单元的所述助燃气流道中的流动方向与燃气在同一个电池单元的所述燃气流道中的流动方向相同，所述燃料电池的特征在于：
各助燃气流道相对于助燃气在所述助燃气流道中的流动方向包括上游段和下游段，通过在各电池单元的所述第一隔片面向所述膜电极组件的表面上设置多个第一凹槽，所述助燃气流道的上游段形成为多个相互独立的凹槽流道，并且有第一多孔气体扩散体设置在各助燃气流道的下游段中，
各燃气流道相对于燃气在所述燃气流道中的流动方向包括上游段和下游段，并且有第二多孔气体扩散体设置在各燃气流道的下游段和上游段中，并且
冷却介质流道在各电池单元的所述第一隔片和邻近该同一个电池单元的电池单元的所述第二隔片之间形成，在彼此邻近的所述电池单元之间的所述冷却介质流道中的冷却介质的流动方向与助燃气在这些电池单元的所述助燃气流道中的流动方向相同，各冷却介质流道相对于冷却介质在所述冷却介质流道中的流动方向包括上游段和下游段，各冷却介质流道的上游段与所述冷却介质流道的下游段相比，更靠近所述膜电极组件面向邻近所述冷却介质流道的所述助燃气流道的表面。
4.根据权利要求1至3任一所述的燃料电池，其中各电池单元的所述第一隔片与同一个电池单元的所述膜电极组件在对应于所述冷却介质流道上游段的部分保持接触。
5.根据权利要求1至4任一所述的燃料电池，其中
从所述助燃气流道排出所述助燃气流道中的水的第一水流道设置在各电池单元的所述第一隔片和所述第一多孔气体扩散体之间，并且
随着助燃气在所述助燃气流道中流动，所述第一水流道中的水在与助燃气流动方向相同的方向上移动并从所述助燃气流道排出。
6.根据权利要求1至5任一所述的燃料电池，其中
从所述燃气流道排出所述燃气流道中的水的第二水流道设置在各电池单元的所述第二隔片和所述第二多孔气体扩散体之间，并且
随着燃气在所述燃气流道中流动，所述第二水流道中的水在与燃气流动方向相同的方向上移动并从所述燃气流道排出。
CN201280016429.9A 2011-04-18 2012-04-11 燃料电池 Active CN103477485B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011-092229 2011-04-18
JP2011092229A JP5678276B2 (ja) 2011-04-18 2011-04-18 燃料電池
PCT/JP2012/059873 WO2012144385A1 (ja) 2011-04-18 2012-04-11 燃料電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103477485A true CN103477485A (zh) 2013-12-25
CN103477485B CN103477485B (zh) 2016-07-06

Family

ID=47041496

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280016429.9A Active CN103477485B (zh) 2011-04-18 2012-04-11 燃料电池

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9190680B2 (zh)
JP (1) JP5678276B2 (zh)
CN (1) CN103477485B (zh)
CA (1) CA2831549C (zh)
DE (1) DE112012001737B4 (zh)
WO (1) WO2012144385A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109616682A (zh) * 2017-10-04 2019-04-12 丰田车体株式会社 燃料电池用气体流道形成板和燃料电池组
CN109616683A (zh) * 2017-10-04 2019-04-12 丰田车体株式会社 燃料电池用气体流道形成板和燃料电池组
CN110600760A (zh) * 2018-06-12 2019-12-20 丰田自动车株式会社 燃料电池单元及燃料电池组
CN111785987A (zh) * 2020-07-29 2020-10-16 杭州祥博传热科技股份有限公司 双极板用流场式散热装置

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010113252A1 (ja) 2009-03-31 2010-10-07 トヨタ車体 株式会社 燃料電池
JP6079303B2 (ja) * 2013-02-28 2017-02-15 トヨタ車体株式会社 燃料電池のガス流路形成体及び燃料電池
JP6205915B2 (ja) * 2013-07-08 2017-10-04 トヨタ車体株式会社 燃料電池のガス流路形成部材及び燃料電池
DE102014225947A1 (de) * 2014-12-15 2016-06-16 Volkswagen Ag Bipolarplatte und Brennstoffzelle
KR102063060B1 (ko) * 2017-01-31 2020-03-02 주식회사 엘지화학 연료전지 스택
KR102518237B1 (ko) * 2017-12-18 2023-04-07 현대자동차주식회사 연료전지용 단위셀
KR102676734B1 (ko) * 2018-09-05 2024-06-19 현대자동차주식회사 연료전지 스택
JP7136030B2 (ja) * 2019-07-19 2022-09-13 トヨタ車体株式会社 燃料電池スタック
KR20210051557A (ko) * 2019-10-30 2021-05-10 현대자동차주식회사 연료전지용 단위 셀
CN113328112B (zh) * 2021-05-13 2022-10-14 深圳先进储能材料国家工程研究中心有限公司 用于聚合物电解质膜燃料电池气体扩散层的基体材料
CN115000447A (zh) * 2022-07-04 2022-09-02 一汽解放汽车有限公司 极板、双极板、燃料电池及车辆

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003197222A (ja) * 2001-12-27 2003-07-11 Honda Motor Co Ltd 燃料電池
JP2003317734A (ja) * 2002-04-24 2003-11-07 Mitsubishi Materials Corp 燃料電池用冷却板、燃料電池用冷却板の製造方法および固体高分子型燃料電池
JP2006066257A (ja) * 2004-08-27 2006-03-09 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池
JP2007087768A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Toyota Auto Body Co Ltd 燃料電池用セパレータ
JP2008293745A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Honda Motor Co Ltd 燃料電池
JP2009245726A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Toyota Motor Corp 燃料電池及び燃料電池システム
JP4422505B2 (ja) * 2004-02-10 2010-02-24 本田技研工業株式会社 燃料電池
WO2010113252A1 (ja) * 2009-03-31 2010-10-07 トヨタ車体 株式会社 燃料電池

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4956000B2 (ja) * 2003-11-28 2012-06-20 トヨタ自動車株式会社 燃料電池スタック
JP2009259758A (ja) 2008-03-26 2009-11-05 Toyota Motor Corp 燃料電池システム及び燃料電池の運転方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003197222A (ja) * 2001-12-27 2003-07-11 Honda Motor Co Ltd 燃料電池
JP2003317734A (ja) * 2002-04-24 2003-11-07 Mitsubishi Materials Corp 燃料電池用冷却板、燃料電池用冷却板の製造方法および固体高分子型燃料電池
JP4422505B2 (ja) * 2004-02-10 2010-02-24 本田技研工業株式会社 燃料電池
JP2006066257A (ja) * 2004-08-27 2006-03-09 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池
JP2007087768A (ja) * 2005-09-22 2007-04-05 Toyota Auto Body Co Ltd 燃料電池用セパレータ
JP2008293745A (ja) * 2007-05-23 2008-12-04 Honda Motor Co Ltd 燃料電池
JP2009245726A (ja) * 2008-03-31 2009-10-22 Toyota Motor Corp 燃料電池及び燃料電池システム
WO2010113252A1 (ja) * 2009-03-31 2010-10-07 トヨタ車体 株式会社 燃料電池

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109616682A (zh) * 2017-10-04 2019-04-12 丰田车体株式会社 燃料电池用气体流道形成板和燃料电池组
CN109616683A (zh) * 2017-10-04 2019-04-12 丰田车体株式会社 燃料电池用气体流道形成板和燃料电池组
CN109616683B (zh) * 2017-10-04 2022-06-10 丰田车体株式会社 燃料电池用气体流道形成板和燃料电池组
CN110600760A (zh) * 2018-06-12 2019-12-20 丰田自动车株式会社 燃料电池单元及燃料电池组
CN110600760B (zh) * 2018-06-12 2022-03-18 丰田自动车株式会社 燃料电池单元及燃料电池组
CN111785987A (zh) * 2020-07-29 2020-10-16 杭州祥博传热科技股份有限公司 双极板用流场式散热装置

Also Published As

Publication number Publication date
US9190680B2 (en) 2015-11-17
DE112012001737T5 (de) 2014-01-23
DE112012001737B4 (de) 2020-10-01
JP5678276B2 (ja) 2015-02-25
CA2831549A1 (en) 2012-10-26
CN103477485B (zh) 2016-07-06
WO2012144385A1 (ja) 2012-10-26
CA2831549C (en) 2015-11-17
JP2012226914A (ja) 2012-11-15
US20140017582A1 (en) 2014-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103477485A (zh) 燃料电池
US9905880B2 (en) Fuel cell stack
KR100984934B1 (ko) 연료 전지
US7465515B2 (en) Solid polymer electrolyte fuel cell assembly, fuel cell stack, and method of operating cell assembly
US10847816B2 (en) Fuel cell
JP5408263B2 (ja) 燃料電池
JP6890916B2 (ja) 分離板およびこれを含む燃料電池
JPWO2012007998A1 (ja) 燃料電池
JP2007115525A (ja) 燃料電池用セパレータおよび燃料電池
JP2004146303A (ja) 燃料電池
JP2007103242A (ja) 固体高分子形燃料電池
JP5501237B2 (ja) 高分子電解質形燃料電池及びそれを備える燃料電池スタック
JP2007141695A (ja) 燃料電池用流路板及び燃料電池
JP2006156411A5 (zh)
KR20130076118A (ko) 분기유로를 이용한 연료전지 스택
JP2012099382A (ja) 燃料電池用セパレータ、燃料電池
KR102034458B1 (ko) 연료전지 스택
KR102686068B1 (ko) 연료전지 장치
JP5203641B2 (ja) 燃料電池および燃料電池用セパレータ
Berning Multiphase simulations and design of validation experiments for proton exchange membrane fuel cells
JP2010153157A (ja) 燃料電池セパレータ
JP2004319165A (ja) 高分子電解質型燃料電池
JP2005268049A (ja) 燃料電池
WO2005117177A1 (ja) 燃料電池
JP2000285935A (ja) 固体高分子型燃料電池スタック

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant