CN104981932B - 燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明一实施方式所涉及的燃料电池具有：互连器，其为板形状，且具有正面和背面；单体电池，其具有发电功能；气体室，其形成于上述互连器与上述单体电池之间；以及一个或多个气体流入口，其使燃料气体流入上述气体室，该燃料电池的特征在于，具有缓冲室，该缓冲室位于上述气体流入口与上述气体室之间，具有流动方向变更部，该流动方向变更部以与上述气体流入口相对应的方式形成于上述缓冲室与上述气体室之间，上述流动方向变更部具有正面和背面中的至少一者和侧面，上述流动方向变更部的正面侧和背面侧中的至少一侧具有燃料气体用通路。

Description

燃料电池
技术领域
相关申请的相互参照
本国际申请基于2013年2月7日向日本特许厅申请的日本特许申请第2013-022357主张优先权，将日本特许申请第2013-022357的全部内容引用到本国际申请中。
本发明涉及一种燃料电池。
背景技术
作为燃料电池，公知有一种使用固体电解质(固体氧化物)的固体氧化物形燃料电池(以下表示为“SOFC”)。在该SOFC中，例如使用在固体电解质层的一侧设有燃料电极、另一侧设有空气电极的单体电池。通过向燃料电极供给燃料气体(氢气等)、向空气电极供给氧化剂气体并使这些气体反应，从而使单体电池进行发电。
在此，公开有一种用于均匀地供给燃料气体，并可靠地进行发电的技术(参照专利文献1)。在燃料气体流路的上游侧设有入口缓冲部，燃料气体入口连通孔和入口缓冲部利用多个入口连结通路连接。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-054404号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在专利文献1所记载的技术中，发电效率的均匀性不一定充分。即，产生入口缓冲部的气体入口侧的压力较高、且自入口远离的一侧的压力较低这样的压力分布的不均匀。当产生压力分布的不均匀时，发电区域的气体配流分布变得不均匀，而使发电效率变得不均匀。其结果，单体电池的面内温度分布变得不均匀，有可能因热应力而导致单体电池等损伤。
本发明的目的在于提供一种容易使燃料气体的压力分布均匀化、且能够使发电区域的气体配流分布均匀的燃料电池。
用于解决问题的方案
(1)本发明的一实施方式所涉及的燃料电池具有：互连器，其为板形状，且具有正面和背面；单体电池，其具有发电功能；气体室，其形成于上述互连器与上述单体电池之间；以及一个或多个气体流入口，其使燃料气体流入上述气体室，该燃料电池的特征在于，具有缓冲室，该缓冲室位于上述气体流入口与上述气体室之间，具有流动方向变更部，该流动方向变更部以与上述气体流入口相对应的方式形成于上述缓冲室与上述气体室之间，上述流动方向变更部具有正面和背面中的至少一者和侧面，上述流动方向变更部的正面侧和背面侧中的至少一侧具有燃料气体用通路。
该燃料电池具有流动方向变更部，该流动方向变更部以与上述气体流入口相对应的方式形成于缓冲室与气体室之间。
利用流动方向变更部变更来自多个气体流入口的燃料气体的流动方向，使燃料气体流入气体室。
自上述气体流入口流入上述缓冲室的上述燃料气体的一部分在被上述流动方向变更部的上述侧面遮挡以后，沿着形成于上述流动方向变更部的正面和背面中的至少一者的燃料气体用通路流入上述气体室。
其结果，能够使缓冲室内的燃料气体的压力分布均匀，能够使发电区域的气体配流分布均匀。
(2)优选的是，上述流动方向变更部具有与上述多个气体流入口相对的一个侧面。
通过使流动方向变更部具有与上述多个气体流入口相对的一个侧面，从而能够增大压力损失，因此，能够谋求提高将来自气体流入口的气体均匀分配的缓冲效果。
对此，例如在专利文献1的燃料电池中，入口缓冲部具有多个压花(参照段落0030)，但这样被分割的压花不具有与多个气体流入口相对的一个侧面，而难以获得充分的缓冲功能。
(3)优选的是，上述一个侧面相对于来自上述多个气体流入口的燃料气体的流动方向大致垂直。
通过使一个侧面相对于燃料气体的流动方向大致垂直，从而能够使压力损失变得更大，因此，能够谋求提高将来自气体流入口的气体均匀分配的缓冲效果。
(4)优选的是，该燃料电池还具有集电体，该集电体配置于上述气体室内，将上述互连器和上述单体电池电连接，
上述多个气体流入口、上述流动方向变更部以及上述集电体配置于大致同一平面上。
通过使多个气体流入口、流动方向变更部配置于大致同一平面上，能够使压力损失变得更大，因此，能够谋求提高将来自气体流入口的气体均匀分配的缓冲效果。
另外，通过使多个气体流入口、上述流动方向变更部以及上述集电体配置于大致同一平面上，容易使燃料电池薄型化。
(5)优选的是，上述流动方向变更部与上述集电体形成为一体。
通过使流动方向变更部与上述集电体形成为一体，容易削减构成燃料电池的部件个数，且容易小型化。
(6)优选的是，上述集电体具有：第1导电性构件；间隔件，其配置于上述第1导电性构件上；以及第2导电性构件，其配置于上述间隔件上，与上述第1导电性构件电连接，上述流动方向变更部与上述间隔件形成为一体。
通过使流动方向变更部与间隔件形成为一体，容易削减构成燃料电池的部件个数，且容易小型化。
特别是，在使间隔件自身作为流动方向变更部发挥功能时，能够进一步有效地削减部件个数。
(7)优选的是，燃料电池具有框形状的框架部，
上述框架部形成有上述多个气体流入口。
通过使用具有上述多个气体流入口的框形状的框架部，容易削减构成燃料电池的部件个数，且容易小型化。
在此，优选的是，上述框架部的至少一部分由金属构成。
当框架部的至少一部分由金属构成时，相比于由云母等的绝缘体构成的情况下，能够谋求提高在框架部形成多个气体流入口时的加工精度，而谋求流入气体室的燃料气体的压力分布均匀化。
(8)优选的是，上述流动方向变更部与上述互连器形成为一体。
通过使流动方向变更部与互连器成为一体，容易削减构成燃料电池的部件个数，而容易小型化。另外，容易在单体电池上形成间隙，从而容易向单体电池均匀地供给燃料气体。
发明的效果
采用本发明，能够提供容易降低接触阻力的燃料电池及其制造方法。
附图说明
图1是表示第1实施方式所涉及的燃料电池堆100的立体图。
图2是表示燃料电池堆100的电池单元103的立体图。
图3是表示燃料电池堆100的电池单元103的分解立体图。
图4是表示燃料电池堆100的电池单元103的剖视图。
图5是表示集电体119的立体图。
图6是表示集电体119的分解立体图。
图7是表示燃料电池堆100的电池单元103的示意剖视图。
图8是表示第2实施方式所涉及的燃料电池堆100a的电池单元103a的示意剖视图。
图9是表示变形例1所涉及的集电体219的立体图。
图10是表示变形例1所涉及的集电体219的放大立体图。
图11是表示变形例1所涉及的平板金属构件290的立体图。
图12是表示变形例1所涉及的平板绝缘构件250的立体图。
图13是表示变形例2所涉及的电池单元103b的概略图。
图14是表示变形例3所涉及的电池单元103c的概略图。
图15是表示变形例4所涉及的电池单元103d的概略图。
图16是表示变形例5所涉及的电池单元103e的概略图。
图17是表示燃料室117的高度H0与流动方向变更部161的厚度H1之间的关系的剖视图。
图18是表示高度比R与面内流量分配误差E之间的关系的图表。
具体实施方式
以下参照附图详细地说明本发明的实施方式。
第1实施方式
图1是表示第1实施方式所涉及的燃料电池堆(燃料电池)100的立体图。燃料电池堆100包括电池单元103、空气供给流路104、空气排出流路105、燃料供给流路106、燃料排出流路107以及固定构件109。
图2是表示电池单元103的立体图，图3是表示电池单元103的分解立体图，图4是表示电池单元103的剖视图。
电池单元103是发电的最小单位，具有互连器112、113、单体电池120、空气室116、燃料室(气体室)117以及集电体118、119。
互连器112、113俯视呈四边形板形状，由具有导电性的铁素体不锈钢等形成，且上下配置。
单体电池120
单体电池120位于互连器112、113的大致中间，具有电解质102、空气电极114以及燃料电极115。在电解质102的上表面配置有空气电极114、下表面配置有燃料电极115。
电解质102除ZrO2系陶瓷以外，还能够由LaGaO3系陶瓷、BaCeO3系陶瓷、SrCeO3系陶瓷、SrZrO3系陶瓷、CaZrO3系陶瓷等形成。
燃料电极115的材质可列举有Ni和Fe等的金属与下述的陶瓷中的至少一种陶瓷混合而成的混合物，所述陶瓷为由Sc、Y等稀土类元素中的至少一种稳定化而成的氧化锆等ZrO2系陶瓷、CeO2系陶瓷等。另外，燃料电极115的材质可以是Pt、Au、Ag、Pb、Ir、Ru、Rh、Ni以及Fe等的金属，既可以是这些金属中的仅一种金属，也可以是含有这些金属中的两种以上的金属的合金。而且，能够列举有上述各种陶瓷中的至少一种陶瓷与这些金属和/或合金混合而成的混合物(包含金属陶瓷。)。另外，能够列举Ni和Fe等的金属的氧化物和上述各种陶瓷中的至少一种陶瓷的混合物等。
空气电极114的材质例如能够使用各种金属、金属的氧化物、金属的复合氧化物等。作为上述金属能够列举由Pt、Au、Ag、Pb、Ir、Ru以及Rh等的金属或含有两种以上的金属的合金。另外，作为金属的氧化物能够列举有La、Sr、Ce、Co、Mn以及Fe等的氧化物(La2O3、SrO、Ce2O3、Co2O3、MnO2以及FeO等)。另外，复合氧化物能够列举有至少含有La、Pr、Sm、Sr、Ba、Co、Fe以及Mn等的复合氧化物(La1-XSrXCoO3系复合氧化物、La1-XSrXFeO3系复合氧化物、La1- XSrXCo1-yFeO3系复合氧化物、La1-XSrXMnO3系复合氧化物、Pr1-XBaXCoO3系复合氧化物以及Sm1-XSrXCoO3系复合氧化物等)。
空气室116
空气室116配置在互连器112与空气电极114之间，为用于供给氧化剂气体的空间。空气室116包括分隔件123、空气电极绝缘框架124以及互连器112。
分隔件123为具有导电性的较薄的金属制品，为四边形边框形状的框架部，且在下表面安装有电解质102。
空气电极绝缘框架124为设置于分隔件123与上方的互连器112之间且包围连接构件118的周围的边框形状的绝缘框架。
燃料室(气体室)117
燃料室117配置于互连器113与燃料电极115之间，为用于供给燃料气体的空间。燃料室117通过互连器113、燃料电极绝缘框架121以及电池框架122的组合而形成。
燃料电极绝缘框架121为包围连接构件119的周围，且设置于下方的互连器113的下表面的边框形状的绝缘框架部。
燃料电极框架122为设置于燃料电极绝缘框架121的上表面的边框形状的框架部。
缓冲室160
如图2～图4所示，在燃料供给连通部140与集电体119(以及燃料室117)之间配置有缓冲室160。即，在互连器113、燃料电极绝缘框架121以及燃料电极框架122的框内，燃料供给连通部(气体流入口)140侧的、未配置有集电体119(以及燃料电极115)的空间为缓冲室160。缓冲室160为用于供燃料气体流入的空间，该燃料气体自燃料供给连通部140被供给，通过使自燃料供给连通部140被供给的燃料气体在缓冲室160内扩散，从而使燃料室117内的燃料气体的流动变得均匀。
集电体118
集电体118配置于空气室116的内部，用于将空气电极114与上方的互连器112电连接的连接构件。
空气室116侧的集电体118由呈细长的角材形状的致密的导电构件(例如不锈钢材料)形成。多个集电体118与电解质102的上表面的空气电极114和上方的互连器112的下表面(内表面)相抵接，彼此平行且彼此之间隔开恒定间隔地配置。另外，空气室116侧的集电体118可以设为与燃料室117侧的集电体119相同的构造。
集电体119
集电体119配置于燃料室117的内部，为将燃料电极115和下方互连器113电连接的连接构件。
图5是表示集电体119的立体图，图6是表示集电体119的分解立体图。
集电体119通过将平板金属构件190和平板绝缘构件150组合而构成。通过将平板金属构件190和平板绝缘构件150重叠，且将平板金属构件190弯折，从而能够制作集电体119。
平板金属构件190例如为Ni的板材，具有后述的连接器抵接部(导电性构件)119a、单体电池抵接部(导电性构件)119b、连接部119c以及连结部119d。多组连接器抵接部119a、单体电池抵接部119b、连接部119c利用连结部119d连接。
平板绝缘构件150由具有在燃料电池工作温度范围不与平板金属构件190烧结的性质的材料形成。平板绝缘构件150的材质可以是云母、氧化铝、蛭石、碳纤维、碳化硅纤维、二氧化硅中的任意一种或至少以任意一种为主要成分的材质。另外，若将这些材质设为例如云母这样的较薄的板状体的层叠构造，则能够相对于层叠方向的负荷施加适当的弹性，因而优选。
平板绝缘构件150具有后述的间隔件158以及流动方向变更部161。
集电体119具有连接器抵接部(导电性构件)119a、单体电池抵接部(导电性构件)119b、连接部119c、间隔件158以及流动方向变更部161。
连接器抵接部(导电性构件)119a与互连器113相抵接，单体电池抵接部(导电性构件)119b与单体电池120的燃料电极115相抵接。
连接部119c为连接连接器抵接部119a和单体电池抵接部119b的字母U字状的构件。
另外，集电体119除了由板材形成的情况以外，例如还可以由Ni制的多孔质金属、金属丝网或金属丝形成。另外，集电体119除Ni以外，还可以由Ni合金、不锈钢等抗氧化性较强的金属形成。
间隔件158在单体电池120与下方的互连器113之间的燃料室117内配置于连接器抵接部119a与单体电池抵接部119b之间。
流动方向变更部161为在平板绝缘构件150中与间隔件158连接且自集电体119突出的部分。该流动方向变更部161变更自缓冲室160流入燃料室117的燃料气体的流动，从而使燃料室117内的燃料气体的气体流动变得均匀。关于这一点，在后面详细说明。
另外，电池单元103包括空气供给部125、空气排出部126、燃料供给部127以及燃料排出部128。
空气供给部125
空气供给部125包括空气供给通孔129、空气供给连通室130、分隔壁131、空气供给连通部132以及空气供给流路104。
空气供给通孔129在四边形的电池单元103的一边侧中央沿上下方向开孔设置。
空气供给连通室130为以与空气供给通孔129连通的方式开孔设置于空气电极绝缘框架124的长孔状的空间。
分隔壁131将空气供给连通室130与空气室116之间分隔开。
空气供给连通部132以使分隔壁131的上表面等间隔地凹陷的方式形成有多个。
空气供给流路104贯穿空气供给通孔129并能够自外部向空气供给连通室130供给空气。
空气排出部126
空气排出部126包括空气排出通孔133、空气排出连通室134、空气排出连通部136以及空气排出流路105。
空气排出通孔133在电池单元103的与空气供给部125相反的一侧的一边侧中央沿上下方向开孔设置。
空气排出连通室134为以与空气排出通孔133连通的方式开孔设置空气电极绝缘框架124的长孔状的空间。
空气排出连通部136以使将空气排出连通室134与空气室116之间分隔开的分隔壁135的上表面等间隔地凹陷的方式形成有多个。
空气排出流路105为贯穿空气排出通孔133并能够自空气排出连通室134向外部排出空气的管状的流路。
燃料供给部127
燃料供给部127包括燃料供给通孔137、燃料供给连通室138、燃料供给连通部(气体流入口)140以及燃料供给流路106。
燃料供给通孔137在四边形的电池单元103的剩余的两边中的一边侧中央沿上下方向开孔设置。
燃料供给连通室138为以与燃料供给通孔137连通的方式开孔设置于燃料电极绝缘框架121的长孔状的空间。
燃料供给连通部(气体流入口)140以使将燃料供给连通室138与缓冲室160之间分隔开的分隔壁139的上表面等间隔地凹陷的方式形成有多个。
燃料供给流路106为贯穿燃料供给通孔137并能够自外部向上述燃料供给连通室138供给燃料气体的管状的流路。
燃料排出部128
燃料排出部128包括自燃料室117向外部排出燃料气体的燃料排出流路107。
燃料排出部128包括燃料排出通孔141、燃料排出连通室142、分隔壁143、燃料排出连通部144以及燃料排出流路107。
燃料排出通孔141在电池单元103的与燃料供给部127相反的一侧的一边侧中央沿上下方向开孔设置。
燃料排出连通室142为以与燃料排出通孔141连通的方式开孔设置于燃料电极绝缘框架121的长孔状的空间。
分隔壁143将燃料排出连通室142与燃料室117之间分隔开。
燃料排出连通部144以使分隔壁143的上表面等间隔地凹陷的方式形成有多个。
燃料排出流路107贯穿燃料排出通孔141并能够自燃料排出连通室142向外部将燃料气体排出。
固定构件109
燃料电池堆100通过层叠多组上述电池单元103构成电池组，并利用固定构件109固定该电池组而成。
另外，在层叠多组电池单元103的情况下，位于下方的电池单元103的上方的互连器112与载置于其上方的电池单元103的下方的互连器113成为一体并由上下的电池单元103、103彼此共用。
固定构件109由一对端板145a、145b和四组紧固构件146a～146d组合而成。
一对端板145a、145b上下夹住电池组。
紧固构件146a～146d使螺栓穿过端板145a、145b的拐角孔(未图示)和电池组的上述拐角通孔147并利用螺母紧固端板145a、145b和电池组。紧固构件146a～146d的材质例如为因科镍合金601。
对于该燃料电池堆100，空气供给流路104以沿上下方向贯穿端板145a、145b的通孔(未图示)和电池组的上述空气供给通孔129的状态安装。
缓冲室中的燃料气体的压力分布的均匀化
在本实施方式中，在燃料供给连通部140与燃料室117之间配置有缓冲室160、流动方向变更部161。其结果，缓冲室160内的压力分布变得均匀，燃料室117内的燃料气体的气体流动变得均匀。以下详细说明。
图7是表示电池单元103的示意剖视图。在此，图7的(A)、图7的(B)表示在图5的A-A、B-B处切断后的状态。
电池单元103沿着燃料气体的流动能够划分为区域R1～R4。区域R1～R4分别为配置燃料供给连通部(气体流入口)140、缓冲室160、流动方向变更部161、燃料室(气体室)117的区域。
燃料气体自多个燃料供给连通部(气体流入口)140流入缓冲室160，并在缓冲室160内扩散，从而使缓冲室160内的压力分布变得均匀，燃料室117内的燃料气体的气体流动变得均匀。
流动方向变更部161在缓冲室160与燃料室117之间以与多个燃料供给连通部140相对应的方式配置。流动方向变更部161变更自多个燃料供给连通部140流入的、通过缓冲室160的燃料气体的流动方向F。其结果，能够使缓冲室160内的压力分布均匀，而能够使燃料室117内的燃料气体的流动均匀。
如图7的(A)、图7的(B)所示，对于集电体119，即使是沿着图5的A-A、图5的B-B中的任意一者的流动方向F的燃料气体，也都能够利用流动方向变更部161谋求压力分布的均匀化。
详细而言，流动方向变更部161具有与多个燃料供给连通部140相对的一个侧面S。自多个燃料供给连通部140流入的燃料气体与该侧面S相碰撞，其流动方向变化。通过使燃料气体与该侧面S相碰撞，从而产生压力损失，而能够谋求压力的均匀化。通过使该侧面S与多个燃料供给连通部140的整体相对地配置，能够提高利用压力损失而产生的压力分布均匀化。
该侧面S相对于来自多个燃料供给连通部140的燃料气体的流动方向F大致垂直。侧面S还可以相对于流动方向F倾斜。但是，通过使侧面S相对于流动方向F大致垂直，能够使压力损失变得更大，而能够谋求压力的进一步均匀化。
在本实施方式中，多个燃料供给连通部140和流动方向变更部161配置于大致同一平面上。能够使压力损失变得更大，并能够谋求压力的进一步均匀化。
在本实施方式中，成列的间隔件158的形状俯视呈凸凹形状。如图6所示，由于流动方向变更部161，成列并相连接的多个间隔件158之间存在间隙。即，成列的间隔件158的下游侧的端部不连续。
将成列的间隔件158的下游侧的端部连续的情况作为变形例1在后面说明。
在本实施方式中，电池单元103具有多个燃料供给连通部(气体流入口)140(以及多个燃料排出连通部(气体流出口)144)。将电池单元103具有单一的燃料供给连通部(气体流入口)140(或单一的燃料排出连通部(气体流出口)144)的情况作为变形例2～变形例5在后面说明。
第2实施方式
以下，说明第2实施方式。
图8与第1实施方式的图4相对应，是表示第2实施方式所涉及的燃料电池堆100的电池单元103a的示意剖视图。
在该电池单元103a中，与第1实施方式不同，集电体119不具有流动方向变更部161。流动方向变更部161a安装于互连器113，或与互连器113形成为一体。
流动方向变更部161a具有大于第1实施方式中的流动方向变更部161的厚度，流动方向变更部161a的侧面Sa的面积也变大。因此，使燃料气体更可靠地与侧面Sa相碰撞，并产生更大的压力损失，从而能够谋求使压力进一步均匀化。
另外，集电体119与流动方向变更部161a之间可以存在间隙，也可以没有间隙。
以下说明本发明的变形例1～变形例5。
在变形例1～变形例5中，由于燃料电池堆的各种构件的结构与上述的实施方式的燃料电池为相同的结构，因此省略详细说明。具体而言，除产生了变形的部位以外的结构为与图1至图4等的说明相同的结构。
变形例1
图9～图12表示变形例1所涉及的燃料电池堆的集电体219等。在此，如图12所示，成列的间隔件258的下游侧的端部相连接。
集电体219能够包括平板金属构件290和平板绝缘构件250。
平板金属构件290例如能够通过在Ni的板材(HV硬度在200以下)上切出切口219e而形成，其中，Ni的板材是在真空中以1000℃进行一小时热处理而退火而成的。另外，退火和切口的顺序可以相反。
与图4所示的相同，平板金属构件290(和集电体219)连续地形成有与互连器113相抵接的连接器抵接部219a、与电池主体120的燃料电极115相抵接的单体电池抵接部219b以及将连接器抵接部219a和单体电池抵接部219b连接的字母U字状的连接部219c。在连接部219c的弯曲成字母U字的部分的弹性的作用下，连接器抵接部219a和单体电池抵接部219b分别朝向互连器113和电池主体120施力。
另外，在图10中，由于连接器抵接部219a在附图上位于与单体电池抵接部219b相反的一侧，因此，在附图中未标注附图标记219a。
另外，集电体219除了如上所述由板材形成的情况以外，例如还可以由Ni制的多孔质金属、金属丝网或金属丝形成。另外，集电体219除Ni以外，还可以由Ni合金、不锈钢等抗氧化性较强的金属形成。
该集电体219～219在燃料室117内设有几十～百个左右。(因燃料室的大小而不同)。
如图12所示，平板绝缘构件250通过使间隔件258、流动方向变更部261、间隔件连接部259一体化而形成。
间隔件258配置于连接器抵接部219a与单体电池抵接部219b之间，在厚度方向上具有弹性力。与在图6中成列的间隔件158的下游侧的端部不连续相对地，在图12中，成列的间隔件258的下游侧的端部连续，并且成为笔直的直线形状。
流动方向变更部261为在平板绝缘构件250中自连接器抵接部219a与单体电池抵接部219b之间突出的部分。与流动方向变更部161相同，流动方向变更部261变更自缓冲室160流入燃料室117的燃料气体的流动，而使燃料室117内的燃料气体的气体流动变得均匀。
间隔件连接部259将多个间隔件258相互连接从而形成平板绝缘构件250。
从防止连接器抵接部219a与单体电池抵接部219b的粘着的观点来看，平板绝缘构件250的材质能够利用云母、氧化铝毡、蛭石、碳纤维、碳化硅纤维、二氧化硅中的任意一种，或将多种组合而成的材质。另外，通过将这些材质做成例如云母这样的较薄的板状体的层叠构造，对于层叠方向上的负荷能够确保适当的弹性。
变形例2～变形例5
图13～图16分别是本发明的实施方式的变形例2～变形例5所涉及的燃料电池(电池单元103b～103e)的概略图。变形例2～变形例5的电池单元103b～103e具有单一的燃料供给连通部(气体流入口)140(或单一的燃料排出连通部(气体流出口)144)。
在图13、图14所示的电池单元103b、103c中，燃料供给连通部(气体流入口)140单一。
另外，在图15、图16所示的电池单元103d、103e中，燃料排出通孔(气体流出口)141单一。
由此，即使燃料供给连通部(气体流入口)140(或燃料排出通孔(气体流出口)141)不是多个，也能够利用流动方向变更部261变更自缓冲室160流入燃料室117的燃料气体的流动，而能够使燃料室117内的燃料气体的气体流动均匀。
在此，燃料室117侧的集电体使用了集电体219(具有流动方向变更部261)，也可以是使用集电体119(具有流动方向变更部161)。
其他的实施方式
本发明的实施方式并不限定于上述的实施方式，而能够进行延伸、变更，延伸、变更后的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
在上述实施方式中，燃料供给连通部(气体流入口)140形成于燃料电极绝缘框架121(绝缘性的框架部)。对此，还可以将燃料供给连通部(气体流入口)140形成于燃料电极框架(导电性(金属制品)的框架部)。
实验例
以下说明本发明的实验例。如上所述，本申请的目的在于谋求发电区域的气体配流的均匀性。在本实验例中，求得了高度比R与面内流量分配误差E之间的关系。
在此，高度比R是指流动方向变更部161的厚度(与燃料供给连通部140相对的一个侧面S的高度)H1相对于燃料室117的高度H0的比R(＝H1/H0)。如图17所示，在燃料室117内，配置有集电体119(连接器抵接部119a、单体电池抵接部119b)和流动方向变更部161(与间隔件158成为一体)。另外，还可能在单体电池抵接部119b与间隔件158之间存在有间隙SP(未图示)。
此时，这些厚度具有以下的关系。
H0＝H1+H21+H22+H3
＝H1+H2+H3
H0：燃料室117的高度
H1：流动方向变更部161的厚度(与燃料供给连通部140相对的侧面S的高度)
H21：连接器抵接部119a的厚度
H22：单体电池抵接部119b的厚度
H2(＝H21+H22)：集电体119的厚度
H3：间隙SP的厚度
在本实验例中，将流路高度H0设为1.2mm，将集电体厚度H2设为0.7mm，使流动方向变更部161的厚度H1变化为0mm、0.25mm、0.5mm。此时，间隙SP的厚度H3(未图示)成为0.5mm、0.25mm、0mm，高度比R成为0、0.21、0.42。
面内流量分配误差E表示燃料室117内的流动方向变更部161正上游(具体而言，距流动方向变更部161为0.5mm的上游)的流量的偏差，如下表所示。
E＝(Fmax-Fmin)/Fmin
Fmax：流动方向变更部161的正上游的最大流量
Fmin：流动方向变更部161的正上游的最小流量
如图18所示，面内流量分配误差E具有高度比R依存性。当高度比R过小时，面内流量分配误差E较大。即，当缓冲功能过强时，存在有向燃料供给连通部140附近的单体电池120的端部流动的燃料气体增多，且面内流量分配误差E变大的倾向。另一方面，当高度比R增大到一定程度时，面内流量分配误差E减小。当高度比R进一步增大时，面内流量分配误差E略微增大，但即使高度比R为最大的情况下(间隙厚度H3为0)，面内流量分配误差E也停留在15％。
为了确保发电区域的气体配流均匀，可以使面内流量分配误差E在15％以下。从图18中能够判断，为了实现使面内流量分配误差E在15％以下，可以使高度比R在0.1以上。
附图标记说明
100、燃料电池堆；102、电解质；103、电池单元；104、空气供给流路；105、空气排出流路；106、燃料供给流路；107、燃料排出流路；109、固定构件；112、113、互连器；114、空气电极；115、燃料电极；116、空气室；117、燃料室；118、集电体；119、219、集电体；119a、219a、连接器抵接部；119b、219b、单体电池抵接部；119c、连接部；119d、连结部；120、单体电池；121、燃料电极绝缘框架；122、燃料电极框架；123、分隔件；124、空气电极绝缘框架；125、空气供给部；126、空气排出部；127、燃料供给部；128、燃料排出部；129、空气供给通孔；130、空气供给连通室；131、分隔壁；132、空气供给连通部；133、空气排出通孔；134、空气排出连通室；135、分隔壁；136、空气排出连通部；137、燃料供给通孔；138、燃料供给连通室；139、分隔壁；140、燃料供给连通部；141、燃料排出通孔；142、燃料排出连通室；143、分隔壁；144、燃料排出连通部；145a、145b、端板；146a～146d、紧固构件；147、拐角通孔；150、250、平板绝缘构件；158、258、间隔件；160、缓冲室；161、261、流动方向变更部；190、290、平板金属构件；219e、切口；259、间隔件连接部。

Claims (6)

1.一种燃料电池，具有：
互连器，其为板形状，且具有正面和背面；
单体电池，其具有发电功能；
气体室，其形成于上述互连器与上述单体电池之间；以及
一个或多个气体流入口，其使燃料气体流入上述气体室，该燃料电池的特征在于，
具有缓冲室，该缓冲室位于上述气体流入口与上述气体室之间，
具有流动方向变更部，该流动方向变更部以与上述气体流入口相对应的方式形成于上述缓冲室与上述气体室之间，
上述流动方向变更部具有正面和背面中的至少一者和侧面，
在上述单体电池与上述流动方向变更部的正面之间和上述流动方向变更部与上述互连器之间中的至少一者具有燃料气体用通路。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，
上述流动方向变更部具有与上述多个气体流入口相对的一个侧面。
3.根据权利要求2所述的燃料电池，其特征在于，
上述一个侧面相对于来自上述多个气体流入口的燃料气体的流动方向大致垂直。
4.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，
该燃料电池还具有集电体，该集电体配置于上述气体室内，将上述互连器和上述单体电池电连接，
上述多个气体流入口、上述流动方向变更部以及上述集电体配置于大致同一平面上。
5.根据权利要求4所述的燃料电池，其特征在于，
上述流动方向变更部与上述集电体形成为一体。
6.根据权利要求5所述的燃料电池，其特征在于，
上述集电体具有：
第1导电性构件；
间隔件，其配置于上述第1导电性构件上；以及
第2导电性构件，其配置于上述间隔件上，与上述第1导电性构件电连接，
上述流动方向变更部与上述间隔件形成为一体。
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