CN107342429A - 燃料电池 - Google Patents

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Abstract

一种燃料电池，包括：设置在阴极侧隔板的面向膜电极组件的表面上的发电通道(22)；以及设置在阴极侧隔板的与膜电极组件相反的表面上的冷却通道(24)。空气流过发电通道和冷却通道。冷却通道通过侧壁(26)与发电通道隔离开。发电通道在空气出口侧的横截面积小于发电通道在空气出口侧的上游的位置处的横截面积，并且冷却通道在空气出口侧的横截面积大于冷却通道在空气出口侧的上游的位置处的横截面积。在将发电通道与冷却通道隔离开的侧壁中设置通孔(30)。

Description

燃料电池
技术领域
本发明涉及燃料电池。
背景技术
聚合物电解质燃料电池具有其中膜电极组件被夹在一对隔板之间的结构，该膜电极组件具有设置在电解质膜的相反表面上的催化剂电极层。作为冷却燃料电池的方法，已知其中将供给发电使用的氧化剂气体用于冷却的空气冷却方法，以及其中冷却水被循环的水冷却方法。例如，已知下述空气冷却型燃料电池，其根据燃料电池的运行条件来改变流过用于冷却的通道的空气的量与流过用于发电的通道的空气的量的比例，从而在不降低输出功率的情况下实现冷却效果(例如，参见第2006-252934号日本专利申请公开(JP 2006-252934 A))。另外，已知下述空气冷却型燃料，其中用于冷却的通道和用于发电的通道通过通孔连接(例如，参见第2008-27748号日本专利申请公开(JP 2008-27748 A))。
发明内容
在空气冷却型燃料电池中，由于通过在膜电极组件中的电化学反应产生的热量，流过通道的氧化剂气体温度上升，并且沿氧化剂气体流过的通道出现温度梯度。也就是说，在氧化剂气体流过的通道的出口侧，温度升高。因此，膜电极组件在出口侧干燥，并且发电性能降低。
本发明用于抑制发电性能的降低。
本发明提供了一种燃料电池，其包括：膜电极组件；阳极侧隔板和阴极侧隔板，膜电极组件被夹在阳极侧隔板与阴极侧隔板之间；发电通道，其设置在阴极侧隔板的面向膜电极组件的第一表面上，以从阴极侧隔板的一端延伸到阴极侧隔板的另一端，使得允许氧化剂气体流过发电通道；以及冷却通道，其设置在阴极侧隔板的与膜电极组件相反的第二表面上，以从阴极侧隔板的一端延伸到阴极侧隔板的另一端，使得允许氧化剂气体流过冷却通道。冷却通道与发电通道由侧壁隔离开。发电通道在氧化剂气体被排出的出口侧的横截面积小于发电通道的出口侧的上游的位置处的发电通道的横截面积，并且冷却通道在氧化剂气体被排出的出口侧的横截面积大于冷却通道的出口侧的上游的位置处的冷却通道的横截面积。在将发电通道与冷却通道隔离开的侧壁中设置有通孔。
在如上所述的燃料电池中，发电通道在供给氧化剂气体的入口侧的横截面积可以大于发电通道在出口侧的横截面积，并且冷却通道在供给氧化剂气体的入口侧的横截面积可以小于冷却通道在出口侧的横截面积。
在如上所述的燃料电池中，发电通道的宽度可以阶梯式地改变，以沿流过发电通道的氧化剂气体的流动方向减小，并且通孔可以沿着与流过发电通道的氧化剂气体的流动方向正交的方向设置在宽度阶梯式地改变的阶梯部中。
在如上所述的燃料电池中，发电通道的宽度可以阶梯式改变，以沿流过发电通道的氧化剂气体的流动方向减小，并且通孔可以设置在宽度阶梯式变化的阶梯部附近。
在如上所述的燃料电池中，发电通道的宽度可以在作为阶梯部的多个阶梯部中阶梯式改变。
在如上所述的燃料电池中，发电通道的宽度可以线性地改变，以沿流过发电通道的氧化剂气体的流动方向减小，并且通孔可以设置在宽度线性地改变的倾斜部中。
在如上所述的燃料电池中，发电通道的宽度可以线性地改变，以沿流过发电通道的氧化剂气体的流动方向减小，并且通孔可以设置在其中宽度线性地改变的倾斜部附近。
在如上所述的燃料电池中，阴极侧隔板可以由具有凹部和凸部的金属板形成。
根据本发明，能够抑制发电性能的降低。
附图说明
下面将参照附图描述本发明的示例性实施方式的特征、优点以及技术和工业意义，其中相似的附图标记表示相似的元件，并且其中：
图1是根据第一示例的构成燃料电池的单电池的分解透视图；
图2是图1所示的阴极侧隔板的放大透视图；
图3是根据比较示例的构成燃料电池的单电池的分解透视图；
图4是示出比较示例的单电池的产生的电力分布和温度分布的曲线图；
图5是示出在改变氢气的湿润状态的情况下的比较示例的单电池的温度分布的曲线图；
图6是示出在改变氢气的湿润状态的情况下的比较示例的单电池的产生的电力分布的曲线图；
图7是根据第二示例的构成燃料电池的单电池的阴极侧隔板的放大透视图；
图8A是根据第三示例的构成燃料电池的单电池的阴极侧隔板的放大透视图；
图8B是根据第三示例的第一修改示例的构成燃料电池的单电池的阴极侧隔板的放大透视图；
图9A是根据第四示例的构成燃料电池的单电池的阴极侧隔板的放大透视图；
图9B是根据第四示例的第一修改示例的构成燃料电池的单电池的阴极侧隔板的放大透视图；
图10是根据第五示例的构成燃料电池的单个电池的阴极侧隔板的放大透视图；以及
图11是根据第六示例的构成燃料电池的单个电池的阴极侧隔板的放大透视图。
具体实施方式
将参照附图描述本发明的一些示例。
根据第一示例的燃料电池是当其被供给有作为反应气体的燃料气体(例如，氢气)和氧化剂气体(例如，空气)时产生电力的聚合物电解质燃料电池，并且具有通过堆叠多个单电池形成的堆叠结构。第一示例的燃料电池安装在例如燃料电池车辆或电动车辆上。图1是根据第一示例的构成燃料电池的单电池100的分解透视图。图2是图1所示的阴极侧隔板18c的放大透视图。
如图1和图2所示，构成第一示例的燃料电池的单电池100包括阳极侧隔板18a、膜电极气体扩散层组件(MEGA)20以及阴极侧隔板18c。MEGA 20设置在例如由树脂(环氧树脂或酚醛树脂)形成的绝缘构件34的内部。MEGA 20和绝缘构件34被夹在阳极侧隔板18a和阴极侧隔板18c之间。
阴极侧隔板18c由具有气体阻隔性和电子传导性的构件形成。例如，阴极侧隔板18c由通过经由冲压成型的弯曲而形成有凹部和凸部的金属板例如不锈钢形成。沿厚度方向压印的阴极侧隔板18c形成有用于发电的通道22(其将被称为“发电通道”)和用于冷却的通道24(其将被称为“冷却通道”)，其中，空气流过上述的发电通道和冷却通道。发电通道22设置在阴极侧隔板18c的面向MEGA 20的一个表面上。冷却通道24设置在阴极侧隔板18c的与MEGA 20相反的另一表面上。供给到MEGA 20的空气通过发电通道22从空气入口或供给口向空气出口或排出口流动。用于冷却单电池100的空气通过冷却通道24从空气入口向空气出口流动。单电池100也通过流过发电通道22的空气被冷却。
发电通道22和冷却通道24在从阴极侧隔板18c的一端到另一端的第一方向上以直线的形式延伸，并且在与第一方向相交的第二方向上交替地布置。发电通道22在从空气入口到空气出口的范围上具有基本上恒定的深度D。换句话说，冷却通道24在从空气入口到空气出口的范围上具有基本上恒定的深度D。此外，发电通道22的间距或间隔W1(中心之间的距离)在从空气入口到空气出口的范围上基本上恒定。冷却通道24的间距或间隔W2(中心之间的距离)在从空气入口到空气出口的范围上也基本上恒定。
发电通道22的宽度和冷却通道24的宽度在从空气入口到空气出口的范围上不是恒定的。发电通道22的宽度在空气入口与空气出口之间产生阶梯式改变，使得发电通道22在空气出口侧比在空气入口侧窄。冷却通道24的宽度在空气入口与空气出口之间产生阶梯式改变，使得冷却通道24在空气出口侧比在空气入口侧宽。也就是说，发电通道22在空气出口侧的横截面积S1小于在空气入口侧的截面积S11，冷却通道24在空气出口侧的横截面积S2大于在空气入口侧的横截面积S12。将发电通道22与冷却通道24隔离开的侧壁26中的每一个具有阶梯部28，在阶梯部28处发电通道22的宽度和冷却通道24的宽度产生阶梯式改变。阶梯部28被定位成例如与空气入口侧相比更靠近空气出口侧。本文中，阶梯部28表示侧壁26的与空气流动方向正交的部分。
在侧壁26的阶梯部28设置有将发电通道22与冷却通道24连通的通孔30。通孔30设置在与流过发电通道22的空气的流动方向正交的方向上。利用如此设置的通孔30，通过发电通道22从空气入口向空气出口流动的空气的一部分流入冷却通道24。
阳极侧隔板18a由具有气体阻隔性和电子传导性的构件形成。例如，阳极侧隔板18a由通过对碳进行压缩以使其不透气而形成的碳构件例如高密度碳形成或者由金属构件例如不锈钢形成。阳极侧隔板18a设置有孔a1、a2，绝缘构件34设置有孔s1、s2，而设置在阴极侧隔板18c的相反侧上的绝缘构件36设置有孔c1、c2。孔a1、s1、c1彼此连通，并且限定通过其供给氢气的供给歧管。孔a2、s2、c2彼此连通，并且限定通过其排出氢气的排出歧管。在阳极侧隔板18a的面向MEGA 20的一个表面上，设置有供给到MEGA 20的氢气通过其流动的氢气通道32，使得通道32以直线的形式从供给歧管向排出歧管延伸。氢气通道32与发电通道22和冷却通道24(例如以直角)相交。
MEGA20包括电解质膜12、阳极催化剂层14a、阴极催化剂层14c、阳极气体扩散层16a以及阴极气体扩散层16c。阳极催化剂层14a设置在电解质膜12的一个表面上，并且阴极催化剂层14c设置在另一个表面上。因此，形成膜电极组件(MEA)10。电解质膜12是由具有磺酸盐基团的含氟树脂材料或含烃树脂材料形成的固体聚合物膜，并且在湿润条件下具有良好的质子传导性。阳极催化剂层14a和阴极催化剂层14c包括支持促进电化学反应的催化剂(例如铂或者铂和钴的合金)的碳颗粒(例如碳黑)和作为具有磺酸盐基团的固体聚合物的离聚物，并且在湿润条件下具有良好的质子传导性。
阳极气体扩散层16a和阴极气体扩散层16c设置在MEA10的相反侧上。阳极气体扩散层16a和阴极气体扩散层16c由具有透气性和电子传导性的构件形成，例如由多孔碳构件例如碳布或碳纸形成。出于调节MEA10中包含的水量或水分的目的，可以在MEA 10与阳极气体扩散层16a之间以及MEA 10与阴极气体扩散层16c之间设置防水层。如阳极气体扩散层16a和阴极气体扩散层16c，防水层由具有透气性和电子传导性的构件形成，例如由多孔碳构件例如碳布或碳纸形成。然而，防水层的多孔碳构件具有小于阳极气体扩散层16a和阴极气体扩散层16c的孔隙的细小孔隙。
本文中，在说明根据第一示例的燃料电池的效果之前，将描述根据比较示例的燃料电池。图3是根据比较示例的构成燃料电池的单电池500的分解透视图。如图3所示，在构成比较示例的燃料电池的单电池500中，阴极侧隔板18c的发电通道22和冷却通道24的宽度在从空气入口到空气出口的范围上是恒定的。也就是说，每个发电通道22的横截面积在从其空气入口到其空气出口的范围上是恒定的。每个冷却通道24的横截面积在从其空气入口到其空气出口的范围上也是恒定的。此外，在将发电通道22与冷却通道24隔离开的侧壁26中没有设置通孔。比较示例的其他结构与第一示例的相同，因此不再进行描述。
图4是示出比较示例的单电池500的产生的电力分布和温度分布的曲线图。在图4中，横轴表示沿发电通道22和冷却通道24的位置，左纵轴表示单电池500的电流密度，右纵轴表示单电池500的温度。图4示出了已经被加湿至露点温度50℃的氢气流过氢气通道32时的单电池500的电流密度。图4还示出了在加湿至露点温度50℃的氢气流过氢气通道32的情况下，当单电池500的电流密度等于1.0A/cm2时的电池温度。
从图4理解到，如虚线所示，电池温度从空气入口到空气出口而增加。还理解到，如实线所示，与在空气入口与空气出口之间的电流密度相比，电流密度在空气入口侧和空气出口侧减小。
图5是示出在改变氢气的湿润状态时的比较示例的单电池500的温度分布的曲线图。在图5中，横轴表示沿发电通道22和冷却通道24的位置，纵轴表示单电池500的温度。图5示出了在未被加湿的氢气流过氢气通道32的情况下、在加湿至露点温度40℃的氢气流过氢气通道32的情况下以及在加湿至露点温度50℃的氢气流过氢气通道32的情况下，当单电池500的电流密度等于1.0A/cm2时的电池温度。流过发电通道22和冷却通道24的空气的条件在所有情况下均相同。在图5中，实线表示未被加湿的氢气流动的情况，断线表示加湿至露点湿度40℃的氢气流动的情况，虚线表示加湿至露点温度50℃的氢气流动的情况。
从图5理解到，即使当流过氢气通道32的氢气的湿润状态改变时，电池温度也从空气入口侧到空气出口侧而增加。电池温度从空气入口侧到空气出口侧而增加的原因可以被认为如下。即，由于通过在MEA 10中的电化学反应产生的热量，流过发电通道22和冷却通道24的空气的温度升高。因此，与空气入口侧的冷却性能相比，空气出口侧的冷却性能降低。因此，认为电池温度从空气入口侧到空气出口侧而增加。当燃料电池安装在燃料电池车辆或电动车辆上时，燃料电池的尺寸受车辆的安装空间的限制。因此，为了产生大的电力，期望增加在沿发电通道22和冷却通道24的方向上测量的发电部的长度。在这种情况下，温度梯度或温度差沿发电通道22和冷却通道24增加，并且空气出口侧的电池温度变得较高。
图6是示出当改变氢气的湿润状态时的比较示例的单电池500的产生的电力分布的曲线图。在图6中，横轴表示沿发电通道22和冷却通道24的位置，纵轴表示单电池500的电流密度。在图6中，实线表示未被加湿的氢气流过氢气通道32的情况，断线表示加湿至露点温度40℃的氢气流动的情况，虚线表示加湿至露点温度50℃的氢气流动的情况。流过发电通道22和冷却通道24的空气的条件在所有情况下均相同。
从图6理解到，在空气入口侧，电流密度随着流过氢气通道32的氢气的湿润程度增加而减小。这种现象的原因可以被认为如下。即，由于空气的冷却效果在空气入口侧高，因此电池温度降低。因此，水的饱和蒸汽压降低，并且通过在MEA 10中的电化学反应产生的水以液态水的形式被排出。也就是说，在空气入口侧，液态水可能滞留MEA10中。因此，可以认为如果将被加湿的氢气供给到氢气通道32，则由于MEA 10中的过量液态水而发生溢流，导致发电性能的降低。在这一点上，如果电池温度降低，则不太可能通过催化剂来促进电化学反应，并且发电性能降低。然而，由于发电性能随着氢气的湿润程度的改变而改变，因此如上所述，MEA 10中的过量液态水可以被认为是发电性能降低的原因。
另一方面，从图6理解到，在空气出口侧，电流密度随着流过氢气通道32的氢气的湿润程度增加而增加。这种现象的原因可以被认为如下。即，在空气出口侧，空气的冷却效果降低，并且电池温度升高。因此，水的饱和蒸汽压升高，并且通过在MEA 10中的电化学反应产生的水通过空气以水蒸气的形式快速排出。也就是说，在空气出口侧，液态水不太可能或不可能滞留在MEA 10中，并且MEA 10可能是干燥的。因此，可以认为如果将被加湿的氢气供给到氢气通道32，则MEA 10的干燥性降低，使得发电性能提高。
如图3所示，发电通道22和冷却通道24与氢气通道32(例如以直角)相交。因此，流过氢气通道32的氢气在空气入口侧和空气出口侧处于相同状态。因此，认为沿发电通道22和冷却通道24的方向产生的电力分布是由流过发电通道22和冷却通道24的空气引起的。
因此，当发电通道22的横截面积在从空气入口到空气出口的范围上恒定时，由于包括在空气入口侧的产生的水的过量液态水导致的溢流，发电性能可能降低。此外，在空气出口侧，由于MEA10的干燥性导致的电解质膜12的电阻的增加，发电性能可能降低。
另一方面，根据第一示例，发电通道22在空气出口侧的横截面积小于在上游侧的横截面积，并且冷却通道24在空气出口侧的横截面积大于在上游侧的横截面积。此外，在将发电通道22与冷却通道24隔离开的侧壁26中设置有通孔30。通过减小发电通道22在空气出口侧的横截面积，可以减少空气出口侧的与MEGA 20接触的空气量，并且抑制空气从MEA10带走液态水。此外，通过增大冷却通道24在空气出口侧的横截面积，并且提供通孔30使得空气从发电通道22流入冷却通道24中，可以抑制空气出口侧的冷却性能的降低。利用这些布置，可以减轻空气出口侧的MEA 10的干燥性，并且可以抑制空气出口侧的发电性能的降低。
此外，根据第一示例，如图2所示，发电通道22在空气入口侧的横截面积大于在空气出口侧的横截面积，冷却通道24在空气入口侧的横截面积小于在空气出口侧的横截面积。通过增大发电通道22在空气入口侧的横截面积，并且设置通孔30以确保空气从发电通道22流入冷却通道24中，可以增加空气入口侧的流过发电通道22的空气量。利用该布置，可以增大空气入口侧的与MEGA20接触的空气量，并且可以促进液态水从MEA10排出。因此，MEA10中的液态水的量在空气入口侧不太可能过大，并且可以抑制空气入口侧的发电性能的降低。
此外，根据第一示例，如图1所示，用于发电的通道22和用于冷却的通道24沿与作为流过用于发电的通道22和用于冷却的通道24的空气的流动方向的第一方向相交的第二方向布置。利用该布置，用于冷却的通道24可以被定位成靠近阴极催化剂层14c，可以提高冷却效率。
此外，根据第一示例，如图2所示，发电通道22的宽度阶梯式地改变，以在流过发电通道22的空气的流动方向上减小。在与流过发电通道22的空气的流动方向正交的方向上、在其中发电通道22的宽度阶梯式地改变的阶梯部28中设置有通孔30。利用该布置，空气从发电通道22平稳地流入冷却通道24。
此外，根据第一示例，阴极侧隔板18c由形成有凹部和凸部的金属板形成。因此，阴极侧隔板18c具有简单的结构，这使得生产率提高并且制造成本降低。阴极侧隔板18c也可以由通过例如对碳进行压缩以使其不透气而形成的碳构件例如高密度碳形成。
图7是根据第二示例的构成燃料电池的单电池的阴极侧隔板18c的放大透视图。如图7所示，在第二示例的单电池的阴极侧隔板18c中，发电通道22和冷却通道24的宽度以三个梯级来改变。也就是说，发电通道22和冷却通道24的横截面积以三个梯级来改变。发电通道22的横截面积在空气入口侧最大，然后在空气入口与空气出口之间的区域中是第二大，并且在空气出口侧最小。冷却通道24的横截面积在空气入口侧最小，然后在空气入口与空气出口之间的区域中是第二大，并且在空气出口侧最大。在其中发电通道22和冷却通道24的宽度改变的两个阶梯部28a、28b的侧壁26中设置有通孔30。其他结构与第一示例相同，因此不再进行描述。
根据第二示例，提供了其中发电通道22的宽度改变的两个或更多个阶梯部28a、28b，并且在各个阶梯部28a、28b中设置有通孔30。利用该布置，能够使适量的空气流过发电通道22被划分成的区域中的每一个。
图8A是根据第三示例的构成燃料电池的单电池的阴极侧隔板18c的放大透视图，图8B是根据第三示例的第一修改示例的构成燃料电池的单电池的阴极侧隔板18c的放大透视图。如图8A所示，在第三示例的单电池的阴极侧隔板18c中，通孔30设置在沿空气的流动方向观察的阶梯部28的下游侧的侧壁26中，即设置在其中发电通道22和冷却通道24的宽度改变的阶梯部28的附近。通孔30被形成为与流过发电通道22的空气的流动方向平行。其他结构与第一示例相同，因此不再进行描述。
在第三示例中，通孔30设置在阶梯部28附近。由于在阶梯部28处发电通道22的横截面积减小，因此，发电通道22中的空气的流动在阶梯部28附近停滞；结果，阶梯部28附近的压力上升。利用如此设置在发电通道22中的压力升高的阶梯部28附近的通孔30，使得允许空气从发电通道22流入冷却通道24中。从上述说明而明显的是，阶梯部28附近是指其中发电通道22中的空气的流动停滞并且压力上升的范围，以及其中发电通道22中的压力高于冷却通道24中的压力的范围。
尽管通孔30设置在沿空气流动方向观察的阶梯部28的下游侧的侧壁26中，但是本发明不限于该布置。如图8B所示，通孔30可以设置在阶梯部28附近的侧壁26中，即设置在沿空气流动方向观察的阶梯部28的上游侧。此外，通孔30可以设置在阶梯部28的上游侧和下游侧，如稍后将描述的第五示例。
图9A是根据第四示例的构成燃料电池的单电池的阴极侧隔板18c的放大透视图，图9B是根据第四示例的第一修改示例的构成燃料电池的单电池的阴极侧隔板18c的放大透视图。如图9A所示，在第四示例的单电池的阴极侧隔板18c中，每个发电通道22的宽度(以锥形形式)线性地改变，使得在空气出口侧的宽度小于在空气入口侧的宽度。每个冷却通道24的宽度(以锥形形式)线性地改变，使得在空气出口侧的宽度大于在空气入口侧的宽度。通孔30设置在倾斜部40中，发电通道22的宽度和冷却通道24的宽度沿倾斜部40线性地改变。其他结构与第一示例相同，因此不再进行描述。
根据第四示例，发电通道22的宽度线性改变，以在流过发电通道22的空气的流动方向上减小。通孔30设置在倾斜部40中，发电通道22的宽度沿倾斜部40线性地改变。在这种情况下，使得也允许空气从发电通道22流入冷却通道24。
在第四示例中，发电通道22的宽度在从空气入口到空气出口的整个区域上线性地改变。然而，本发明不限于该布置。如图9B所示，发电通道22的宽度可以在空气入口与空气出口之间的区域的一部分中线性地改变。
在第四示例中，优选地沿流过发电通道22的空气的流动方向在倾斜部40中设置两个或更多个通孔30。利用该布置，使得在发电通道22中流动的空气能够通过两个或更多个通孔30逐渐流入冷却通道24。
图10是根据第五示例的构成燃料电池的单电池的阴极侧隔板18c的放大透视图。如图10所示，在第五示例的单电池的阴极侧隔板18c中，发电通道22和冷却通道24的宽度在倾斜部40中改变，通孔30设置在沿空气流动方向观察的倾斜部40的上游侧和下游侧的侧壁26中，即设置在倾斜部40的附近。通孔30设置成与流过发电通道22的空气的流动方向平行。其他结构与第一示例相同，因此不再进行描述。
在第五示例中，通孔30设置在倾斜部40附近。如在第三示例中，发电通道22中的压力在倾斜部40附近上升，因此，在倾斜部40附近设置通孔30使得可以产生从发电通道22到冷却通道24的空气的流动。如第三示例中的阶梯部28的附近，倾斜部40附近是指其中发电通道22中的空气的流动停滞并且压力上升的范围，以及其中发电通道22中的压力高于冷却通道24中的压力的范围。
在第五示例中，通孔30设置在倾斜部40的上游侧和下游侧两者上。然而，本发明不限于该布置。如在第三示例中，通孔30可以仅设置在倾斜部40的下游侧，或者如在第三示例的第一修改示例中，通孔30可以仅设置在倾斜部40的上游侧。
图11是根据第六示例的构成燃料电池的单电池的阴极侧隔板18c的放大透视图。如图11所示，在第六示例的单电池的阴极侧隔板18c中，发电通道22和冷却通道24的宽度以三个梯级来改变。每个发电通道22的横截面积在空气入口侧和空气出口侧小，并且在空气入口与空气出口之间的中间部分大。每个冷却通道24的横截面积在空气入口侧和空气出口侧大，并且在空气入口与空气出口之间的中间部分小。通孔30a、30b设置在其中发电通道22和冷却通道24的宽度改变的两个阶梯部28a、28b的侧壁26中。其他结构与第一示例相同，因此不再进行描述。
如在第六示例中，发电通道22在空气入口侧上的横截面积可以小。在这种情况下，由于发电通道22在空气出口侧的横截面积也小，因此空气出口侧的与MEGA 20接触的空气量可以减小。此外，冷却通道24在空气出口侧的横截面积大，并且通孔30a设置在阶梯部28a的侧壁26中，因此，可以抑制空气出口侧的冷却性能的降低。因此，MEA10在空气出口侧不太可能干燥，并且可以抑制发电性能的降低。
此外，根据第六示例，通孔30b设置在其中发电通道22的宽度增加的阶梯部28b中。利用该布置，即使在发电通道22在空气入口侧的截面积小时，在冷却通道24中流动的空气也经由阶梯部28b的通孔30b流入发电通道22，因此，可以增加在发电通道22的具有大的横截面积的部分中流动的空气的量。因此，在与发电通道22的具有大的横截面积的部分对应的MEA10的区域中，液态水的量不太可能或不可能过大。
虽然已经详细描述了本发明的一些示例，但是本发明不限于这些特定示例，而是可以在本发明的原理的范围内对示例进行各种修改或改变。

Claims (8)

1.一种燃料电池，包括：
膜电极组件；
阳极侧隔板和阴极侧隔板，所述膜电极组件被夹在所述阳极侧隔板与所述阴极侧隔板之间；
发电通道，所述发电通道设置在所述阴极侧隔板的面向所述膜电极组件的第一表面上，以从所述阴极侧隔板的一端延伸到所述阴极侧隔板的另一端，使得允许氧化剂气体流过所述发电通道；以及
所述燃料电池的特征在于包括：
冷却通道，所述冷却通道设置在所述阴极侧隔板的与所述膜电极组件相反的第二表面上，以从所述阴极侧隔板的所述一端延伸到所述阴极侧隔板的所述另一端，使得允许所述氧化剂气体流过所述冷却通道，所述冷却通道与所述发电通道由侧壁隔离开，其中：
所述发电通道在所述氧化剂气体被排出的出口侧的横截面积小于所述发电通道的所述出口侧的上游的位置处的所述发电通道的横截面积；
所述冷却通道在所述氧化剂气体被排出的出口侧的横截面积大于所述冷却通道的所述出口侧的上游的位置处的所述冷却通道的横截面积；以及
在将所述发电通道与所述冷却通道隔离开的所述侧壁中设置通孔。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，
所述发电通道在供给所述氧化剂气体的入口侧的横截面积大于所述发电通道在所述出口侧的横截面积，以及
所述冷却通道在供给所述氧化剂气体的入口侧的横截面积小于所述冷却通道在所述出口侧的横截面积。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其中
所述发电通道的宽度阶梯式地改变，以沿流过所述发电通道的所述氧化剂气体的流动方向减小，以及所述通孔沿着与流过所述发电通道的所述氧化剂气体的流动方向正交的方向设置在宽度阶梯式地改变的阶梯部中。
4.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其中：
所述发电通道的宽度阶梯式地改变，以沿流过所述发电通道的所述氧化剂气体的流动方向减小；以及
所述通孔设置在宽度阶梯式改变的阶梯部附近。
5.根据权利要求3或4所述的燃料电池，其中，
所述发电通道的宽度在作为所述阶梯部的多个阶梯部中阶梯式地改变。
6.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其中：
所述发电通道的宽度线性地改变，以沿流过所述发电通道的所述氧化剂气体的流动方向减小；以及
所述通孔设置在宽度线性地改变的倾斜部中。
7.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其中，
所述发电通道的宽度线性地改变，以沿流过所述发电通道的所述氧化剂气体的流动方向减小；以及
所述通孔设置在宽度线性地改变的倾斜部附近。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的燃料电池，其中，
所述阴极侧隔板包括具有凹部和凸部的金属板。
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