CN107425213A

CN107425213A - 燃料电池

Info

Publication number: CN107425213A
Application number: CN201710132279.2A
Authority: CN
Inventors: 上荷広之
Original assignee: SUMITOMO PRECISION INDUSTRY Co Ltd
Current assignee: FCC Co Ltd
Priority date: 2012-09-21
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2017-12-01
Anticipated expiration: 2033-09-03
Also published as: EP2899786A1; EP2899786A4; KR102009041B1; CN107425213B; JP6214279B2; US10026975B2; WO2014045530A1; EP2899786B1; CN104604006A; CN104604006B; JP2014078496A; US20150255812A1; KR20150058178A

Abstract

多个被层叠的燃料电池(1)的发电元件(2)包括板状的电池单元(10)、正极板(30)以及负极板(20)。正极板(30)包括燃料供气歧管(4)、多条第一气体流路(35)以及第二气体流路(61)。在与第二气体流路(61)的气体进入口(38)相对的相对面上设置限制部(80)，该限制部(80)限制从燃料供气歧管(4)经由气体进入口(38)流入到第二气体流路(61)的燃料气体流入第一气体流路(35)。

Description

燃料电池

本申请是2013年9月3日递交的申请号为201380046624.0，发明名称为“燃料电池”的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种平板型固体氧化物燃料电池(SOFC)，其中特别涉及一种隔膜叠层结构。

背景技术

燃料电池是一种能够使用燃料生产电能的装置。燃料电池大致根据电解质的种类分类，例如有电解质使用树脂等高分子薄膜的固体高分子燃料电池(PEFC)和电解质使用固体氧化物的固体氧化物燃料电池(SOFC)等。其中，尤其是SOFC的发电效率高，因此近年来广受瞩目。

SOFC中有将多个具有电解质被夹持在一对电极之间的结构的平板状电池单元(cell)与隔膜等层叠多层而成的那种类型(平板型)。SOFC的燃料使用空气或氧等氧化气体和氢或一氧化碳等燃料气体。

例如，专利文献1公开了一种PEFC，专利文献2公开了一种SOFC。

专利文献1：日本公开专利公报特开2006－236612号公报

专利文献2：日本公开专利公报特开2002－343376号公报

发明内容

－发明所要解决的技术问题－

在SOFC中，从提高发电效率和耐久性的方面来看，将燃料气体均匀地提供给各电池单元(cell)的电极面成为重要的技术问题。

图1图示了层叠板状电池单元和隔膜等来构成为块状的SOFC的主要部分(电池堆100)。在电池堆100的中心部分有各电池单元的电极面在层叠方向上交替地排列的集电部101，在电池堆100的周边部分形成有沿层叠方向延伸的供气歧管102和排气歧管103。氧化气体(通常使用空气)或燃料气体通过供气歧管102提供给各电池单元的电极面，并且通过排气歧管103排出。

在集电部，分别沿着电池单元的两个面从供气歧管102向排气歧管103流动的梳状气体流路形成在隔膜上，通过这些气体流路分配后供给燃料气体或空气。

各气体流路与沿纵向延伸的供气歧管102正交，而且以从供气歧管102横向扩张的方式延伸，因此将燃料气体稳定且均匀地提供给所有气体流路并不容易。若向各气体流路不均匀地提供燃料气体，则会发生发电效率降低或产生局部过电流的现象。因此，从提高SOFC的发电效率和耐久性的方面来看，将燃料气体均匀地分配并供向电极面的整个面成为重要的技术问题。

专利文献2公开了虽以空气作为对象却能够将空气均匀地分配并供向各电池单元的电极面的流路。

在此，如图2(a)所示，压接平板105和狭缝板106构成空气极侧的隔膜。贯通平板105形成空气用以及燃料用各集管107、108，贯通狭缝板106形成燃料用集管108和梳状的多条狭缝109。如图2(b)所示，各狭缝109的端部与空气用集管107重叠，空气从空气用集管107直接进入到各狭缝109中分配并供向各电池单元的电极面。

然而，在该结构的情况下，空气供给用集管107的内部被每个狭缝板106的狭缝109之间的细板部分遮挡，因此沿空气供给用集管107流动的空气受到妨碍无法顺畅地流动，从而产生压力损失。特别是在SOFC中通常层叠多个，因此容易受到其影响。

关于这一点，由于空气不需要原料成本，因此即便产生压力损失，也能够通过供给大量的空气来向各电池单元提供充分的空气。然而，由于燃料气体需要原料成本，因此不能与空气一样地处理。从运行成本的观点来看，对于燃料气体而言，需要抑制供给量并有效地供给燃料气体。

因此，在该方法中，难以向各电池单元的电极面均匀且稳定地供给燃料气体。

于是，本发明的目的在于：提供一种能够向各电池单元的电极面均匀且稳定地供给燃料气体的燃料电池。

－用以解决技术问题的技术方案－

所公开的燃料电池是一种层叠多个发电元件而构成的燃料电池。上述发电元件包括：在一主面连接有正极、另一主面连接有负极的板状的电池单元；以与上述正极电连接的方式层叠的正极板；以及以与上述负极电连接的方式层叠的负极板。

上述正极板包括：位于上述电池单元的外周围以便贯通层叠方向成为燃料气体的流路的燃料供气歧管；从上述燃料供气歧管侧朝向以上述电池单元为中心的相对侧的端部侧延伸的多条第一气体流路；以及位于上述燃料供气歧管与上述电池单元之间并以横切上述多条第一气体流路来连通的方式形成的第二气体流路。

其特征在于，沿与上述第二气体流路的气体进入口相对的相对面设置限制部，其中，上述限制部限制从上述燃料供气歧管经由上述气体进入口流入到上述第二气体流路的燃料气体流入上述第一气体流路。

上述第一气体流路与上述限制部可以位于上述发电元件的层叠方向上的不同的高度位置。

上述气体进入口与上述限制部可以位于上述发电元件的层叠方向上的大致相同的高度位置。

还包括绝缘板，上述绝缘板设置在上述正极板与上述负极板之间以使上述正极板与上述负极板彼此电绝缘，并且设置有开口以便上述电池单元位于上述开口的内侧，能够借助上述电池单元的端面与上述开口的内缘接触，在上述发电元件内对上述电池单元进行定位。

上述限制部可以包括上述电池单元的端面，与上述第二气体流路的上述气体进入口相对的相对面还可以由上述电池单元的端面构成。

上述正极板还可以包括第一板、第二板以及第三板，上述第一板呈平板状且具有构成上述燃料供气歧管的燃料通过口，上述第二板具有上述燃料通过口和构成上述第一气体流路的多条第一狭缝，上述第三板具有上述燃料通过口、以上述电池单元位于开口的内侧的方式设置的上述开口以及构成连通上述燃料通过口与上述开口的上述气体进入口的切口，在上述第二板面内上述燃料通过口不与上述第一狭缝连通，将上述第一板、上述第二板以及上述第三板按照该顺序层叠来构成上述正极板，以便各个上述燃料通过口在层叠方向上连通。

并且，上述正极板还可以包括第一板、第二板以及第三板，上述第一板呈平板状且具有构成上述燃料供气歧管的燃料通过口，上述第二板具有上述燃料通过口和构成上述第一气体流路的多条第一狭缝，上述第三板具有上述燃料通过口、以上述电池单元位于开口的内侧的方式设置的上述开口、位于上述燃料通过口与上述开口之间并构成上述第二气体流路的第二狭缝、以及构成连通上述燃料通过口与上述第二狭缝的上述气体进入口的切口，在上述第二板面内上述燃料通过口不与上述第一狭缝连通，并且在上述第三板面内上述第二狭缝不与上述开口连通，将上述第一板、上述第二板以及上述第三板按照该顺序层叠来构成上述正极板，以便各个上述燃料通过口在层叠方向上连通。

此外，上述正极板还可以包括第一板、第二板以及第三板，上述第一板呈平板状且具有构成上述燃料供气歧管的燃料通过口，上述第二板具有上述燃料通过口、与上述燃料通过口连通而构成上述气体进入口的切口、以及构成上述第一气体流路的多条第一狭缝，上述第三板具有上述燃料通过口、以上述电池单元位于开口的内侧的方式设置的上述开口、以及位于上述燃料通过口与上述开口之间并构成上述第二气体流路的第二狭缝，在上述第二板面内上述第一狭缝不与上述燃料通过口以及上述切口中的任意一方连通，并且在上述第三板面内上述燃料通过口、第二狭缝、上述开口均不连通，将上述第一板、上述第二板以及上述第三板按照该顺序层叠来构成上述正极板，以便各个上述燃料通过口在层叠方向上连通。

此外，上述正极板还可以包括第一板、第二板以及第三板，上述第一板呈平板状且具有构成上述燃料供气歧管的燃料通过口，上述第二板具有上述燃料通过口、与上述燃料通过口连通并构成上述气体进入口的切口、以及构成上述第一气体流路的多条第一狭缝，上述第三板具有上述燃料通过口和以上述电池单元位于开口的内侧的方式设置的上述开口，在上述第二板面内上述第一狭缝不与上述燃料通过口以及上述切口中的任意一方连通，并且在上述第三板面内上述燃料通过口不与上述开口连通，将上述第一板、上述第二板以及上述第三板按照该顺序层叠来构成上述正极板，以便各个上述燃料通过口在层叠方向上连通。

－发明的效果－

根据本发明，能够获得即便层叠数量较多也能够向各电池单元的电极面均匀且稳定地供给燃料气体的燃料电池。

附图说明

图1是示出到目前为止的燃料电池的一例的概要立体图。

图2(a)、(b)是示出到目前为止的燃料电池的空气流路的一例的概要立体图。

图3是示出实施方式中的燃料电池的概要立体图。

图4是示出从图3中的W－W线看到的发电元件的概要剖视图。

图5是示出发电元件的概要分解立体图。

图6是示出负极板的概要分解立体图。

图7是示出正极板的概要分解立体图。

图8是用于说明对电池单元进行定位的图。

图9是从图4的箭头X方向看到的概要图。

图10是看到图9中Y－Y线处的截面的概要图。

图11是看到图9中Z－Z线处的截面的概要图。

图12是示出气体流路的变形例的概要图。

图13是第1变形例的燃料电池中的相当于图4的图。在此，以便于理解的方式示出气体流路。

图14是第2变形例的燃料电池中的相当于图4的图。在此，以便于理解的方式示出气体流路。

图15是第3变形例的燃料电池中的相当于图4的图。在此，以便于理解的方式示出气体流路。

具体实施方式

下面，基于附图详细说明本发明的实施方式。然而，下面的实施方式及变形例是本质上的示例而已，并没有对本发明、本发明的应用对象或本发明的用途进行限制的意图。

(燃料电池)

在图3示出了本实施方式的燃料电池。该燃料电池是一种平板型固体氧化物燃料电池(还称为SOFC)，其主要部分(电池堆1)通过将分别具有发电功能的多个发电元件2重复层叠而构成为柱状。

从层叠方向俯视该SOFC的轮廓形成为分别从矩形的四个边部伸出了一小部分伸出部3的大致的十字形。其中，SOFC的轮廓形状并不限于此，可结合规格适当地改变成矩形或圆形等。

为了向各发电元件2供给燃料气体和空气(氧化气体的一例)，在电池堆1的各边部，以在层叠方向上延伸的方式形成有构成其流路的歧管4、5、6、7。具体而言，用于燃料气体的供气歧管4(燃料供气歧管)和排气歧管6分开形成于互相相对的一对伸出部3、3，用于空气的供气歧管5和排气歧管7分开形成于另一对伸出部3、3。

在该SOFC中，用于空气的供气歧管5和排气歧管7由沿边部排列的3个纵孔构成，用于燃料气体的供气歧管4和排气歧管6由沿边部排列的4个纵孔构成。其中，歧管的构成并不限于此，可结合规格适当地改变其数量或形状。

如空心实线箭头所示，在各发电元件2流动的空气从供气歧管5流向排气歧管7；如空心虚线箭头所示，在各发电元件2流动的燃料气体与空气交叉流动。

各发电元件2利用这些空气以及燃料气体发电。SOFC能够通过层叠多个这些发电元件2来获得高输出。

(发电元件)

在图4和图5中详细地示出了该发电元件2。

发电元件2由电池单元10和负极板20、正极板30、绝缘板40、密封部件50等构成。正极板30与负极板20夹着绝缘板40互相重叠。在所重叠的正极板30以及负极板20的内部形成有俯视时呈矩形形状的电池收放空间60。

电池单元10是嵌入在该电池收放空间60中的矩形板状部件。电池单元10由负极11(空气极)和正极12(燃料极)、固体电解质13构成，上述固体电解质13由设置在负极11与正极12之间的钇稳氧化锆等形成。电池单元10的板厚度大致为0.5mm～1mm。

在电池单元10的一表面(主面)上设置有由比电池单元10小一圈的矩形薄膜层形成的负极11。正极12形成为大小基本上与电池单元10相同的矩形，并设置在电池单元10的另一个表面(主面)上。电池单元10嵌入到电池收放空间60中时，负极11与负极板20紧密接合，正极12与正极板30紧密接合。

由此，负极板20与负极11电连接，正极板30与正极12电连接。

如图6详细图示，负极板20通过将电极侧板21以及隔膜板22这两张板重合而成。具体而言，电极侧板21以及隔膜板22均通过对板厚精度高的铁氧体类不锈钢压延材料进行冲压加工，从而轮廓形状均形成为构成伸出部3的凸缘部23向四方伸出的尺寸相同的大致的十字形。

隔膜板22是平板状部件，在其各凸缘部23只形成有构成供气歧管5以及排气歧管7的空气供气口24以及空气排气口25、构成供气歧管4以及排气歧管6的燃料供气口26(燃料通过口)以及燃料排气口27。

电极侧板21上无空气供气口24以及空气排气口25，但形成有燃料供气口26和燃料排气口27以及多条狭缝28。各狭缝28以互相接近的状态与具有燃料供气口26以及燃料排气口27的边部平行地延伸，并且设置在燃料供气口26与燃料排气口27之间的整个部分上。各狭缝28的端部形成为，在使电极侧板21与隔膜板22重叠起来以后与空气供气口24以及空气排气口25重合。

通过使电极侧板21与隔膜板22重合、各狭缝28的一开口被堵塞，在负极板20形成有由一组细槽构成的空气流路29。于是，形成有这些空气流路29的电极侧板21的表面部分紧密接合在电池单元10的负极11上。

如图7详细所示，正极板30通过将隔膜板22(第一板)、隔膜侧板32(第二板)以及电极侧板33(第三板)这3张板按照该顺序重合而成。与负极板20一样，任何一个板均使用板厚精度高的铁氧体类不锈钢压延材料，轮廓形状呈凸缘部23向四方伸出的大致的十字形。

隔膜板22与正极板30的隔膜板22为相同的部件，在此使用相同的符号来标注。在该SOFC中，负极板20和正极板30双方共用一张隔膜板22。即，图6的隔膜板22还是位于其上方的发电元件2中的正极板30的隔膜板22，并且，图7的隔膜板22也是位于其下方的发电元件2中的负极板20的隔膜板22。

在隔膜侧板32上形成有空气供气口24、空气排气口25、燃料供气口26以及燃料排气口27，还在其中心部形成有多条狭缝34(第一狭缝)。各狭缝34以互相接近的状态从燃料供气口26朝向燃料排气口27平行地延伸，并且设置在空气供气口24与空气排气口25之间的整个部分上。不同于负极板20中的电极侧板21的狭缝28，各狭缝34的端部位于燃料供气口26以及燃料排气口27附近，从而在隔膜侧板32的面内，燃料供气口26未与各狭缝34连通。

通过隔膜侧板32与隔膜板22重合而各狭缝34的一侧开口被堵塞，在正极板30形成有由一组细槽构成的气体流路35(第一气体流路)。于是，形成有这些气体流路35的隔膜侧板32的表面部分与电池单元10的正极12紧密接合。燃料气体通过该气体流路35沿正极12的整个面流动。

在电极侧板33形成有空气供气口24、空气排气口25、燃料供气口26、燃料排气口27、电池单元开口36以及切口37。电池单元开口36是构成电池收放空间60的矩形开口，其形成在电极侧板33的中心部分。切口37通过将燃料供气口26以及燃料排气口27中的每一个与电池单元开口36之间的部分切除而成。切口37包括中心部分变细的颈前部37a，并且具有随着朝向燃料供气口26侧以及电池单元开口36侧的各端部而逐渐扩大的形状(参照图10)。

在该SOFC，切口37在四个位置上互相隔开间隔地形成。切口37通过电极侧板33重合在隔膜侧板32与绝缘板40之间而构成与电池收放空间60和供气歧管4连通的细孔状气体进入口38。

在该SOFC的情况下，正极板30和负极板20通过将不锈钢压延材料的冲压加工品彼此重叠而成，因此板厚精度优良，空气流路29、气体流路35、电池收放空间60、气体进入口38等部分深度不经过高度加工也以高度的尺寸精度形成。

绝缘板40是由云母等绝缘性优良的材料构成的板部件。如图5所示，绝缘板40形成为与负极板20和正极板30相同的轮廓形状。并且，在绝缘板40上形成有空气供气口24、空气排气口25、燃料供气口26以及燃料排气口27，在其中心部形成有接纳电池单元10的矩形开口部41。绝缘板40设置在正极板30的电极侧板33与负极板20的电极侧板21之间。

为了可靠地切断燃料气体流和空气流，密封部件50设置在负极板20的电极侧板21与绝缘板40之间。由此，由密封部件50密封电池单元10与绝缘板40之间的间隙。

电池收放空间60(电池单元开口36)的尺寸大于电池单元10的尺寸。

如图8所示，在空气用供气歧管5与排气歧管7之间，电池收放空间60的长度尺寸L1(内侧尺寸)与电池单元10的长度尺寸M1(外部尺寸)大致相等，以便将电池单元10无间隙地嵌入电池收放空间60中。相对于此，在用于燃料气体的供气歧管4与排气歧管6之间，电池收放空间60的长度尺寸L2大于电池单元10的长度尺寸M2。

由此，当已将电池单元10嵌入到正极板30的电池单元开口36中以后，能够由电池单元10的端面10a对电池收放空间60进行划分，并且将空间(缓冲空间61，第二气体流路的一例)设置在电池收放空间60的燃料气体用供气歧管4侧。

在该SOFC中，为了稳定地设置高精度的缓冲空间61，利用绝缘板40将电池单元10定位在电池收放空间60的规定位置上。详细而言，在绝缘板40的开口部41中，用于燃料气体的供气歧管4与排气歧管6之间的长度尺寸为与电池单元10的长度尺寸大致相等的尺寸M2，并且小于电池收放空间60的长度尺寸。

因此，相对于电池单元10嵌入在电池单元开口36中的正极板30，仅仅将电池单元10插入在开口部41中，并对齐轮廓将绝缘板40与正极板30重叠，就能够使开口部41的内缘接触电池单元10的端面10a而对电池单元10进行高精度的定位。

其结果，能够一边可靠地将缓冲空间61设置在电池收放空间60的燃料气体用供气歧管4侧，一边使电池单元10的端面10a尽可能地接近电池单元开口36的内缘。通过使电池单元10的端面10a靠近至电池单元开口36的内缘端，能够使燃料电池的尺寸小型化，从而能够将从供气歧管4进入的燃料气体均匀地分配给所有气体流路35。

在该SOFC，以尺寸相等的缓冲空间61形成在电池单元10的用于燃料气体的供气歧管4侧以及排气歧管6侧双方的方式对电池单元10进行定位。

供气歧管4侧的缓冲空间61的一侧面由电池单元10的端面10a划分出来，由形成有气体进入口38的电池单元开口36的内缘划分出其相对面。并且，该缓冲空间61的上面由绝缘板40划分出来，其下面被正极板30的隔膜侧板32的表面划分出来。由于缓冲空间61横切形成在隔膜侧板32的表面上的所有气体流路35，因此它们的端部向缓冲空间61露出。

其中，从组装操作性的观点来看，气体排出口39等排气歧管6侧的结构与供气歧管4侧的结构对称。

(燃料气体向各发电元件的进入)

图9中示出从图4的箭头X方向看到气体进入口38的附近的概要图。图10中示出从图9中的Y－Y线处看到截面的概要图，图11中示出看到图9中的Z－Z线处的截面的概要图。

如图9所示，气体进入口38开在供气歧管4的侧面上，在供气歧管4流动的燃料气体靠压力差作用流入气体进入口38。与用于空气的供气歧管5不同，供气歧管4不包括可能会妨碍燃料气体的流动的部分，因此不存在在供气歧管4的内部产生压力损失的可能性。由此，能够将燃料气体均匀地引向各发电元件2的气体进入口38。

如图10所示，利用沿与气体进入口38相对的相对面设置的限制部80，来限制经由气体进入口38流入缓冲空间61的燃料气体流入气体流路35。限制部80具有限制燃料气体流入气体流路35的功能。

具体而言，由于气体进入口38与电池单元10的端面10a相对，因此在本实施方式中，电池单元10的端面10a构成相对面，电池单元10的端面10a中的与气体进入口38相对的部分构成限制部80。气体进入口38与限制部80沿层叠方向位于大致相同的高度处。

流入气体进入口38的燃料气体与相对的电池单元10的端面10a发生冲撞而在缓冲空间61的内部横向分散。因此，即便缓冲空间61横向扩大，也能够使燃料气体流通整个缓冲空间61，从而能够抑制缓冲空间61内部中的燃料气体分布不均匀的现象。

如图11所示，气体流路35与限制部80位于层叠方向上的不同高度处，向缓冲空间61的下面露出的气体流路35的端部向与燃料气体流入缓冲空间61的方向正交的方向敞开，因此，受到燃料气体流动的影响不大。因此，分散在缓冲空间61中的燃料气体均匀地流入扩展设置的气体流路35的各细槽中。因此，能够将燃料气体均匀地分配给正极12的整个面。

(实施方式的总结)

即，本实施方式的燃料电池是所谓的平板型固体氧化物燃料电池(SOFC)，其层叠多个发电元件而成。

上述发电元件包括：矩形板状的电池单元；通过互相重合而在内部形成供上述电池单元嵌入的电池收放空间的正极板以及负极板；以及设置在上述正极板与上述负极板之间且将上述正极板与上述负极板绝缘的绝缘板。

贯通层叠方向且供燃料气体流动的供气歧管以及排气歧管分开形成在所层叠的上述正极板以及上述负极板的互相相对的边部上。上述供气歧管与上述排气歧管之间的、上述电池收放空间的长度尺寸大于上述电池单元的长度尺寸。通过由上述电池单元的端面划分出上述电池收放空间，缓冲空间形成在上述发电元件的上述供气歧管侧。

与上述电池单元的上述端面相对地设置有使上述缓冲空间与上述供气歧管连通的气体进入口。在上述正极板，沿上述电池单元的表面形成有供上述燃料气体流动的气体流路。并且，上述气体流路的端部向上述缓冲空间露出。

简单而言，该燃料电池中，在中间夹着绝缘板互相重叠的正极板与负极板之间形成有电池收放空间，矩形板状的电池单元嵌入在该电池收放空间中。分别形成在相对的边部上且供燃料气体流动的供气歧管以及排气歧管之间的电池收放空间的长度尺寸大于电池单元，利用该尺寸差将缓冲空间设置在发电元件的供气歧管侧。

并且，与对该缓冲空间进行划分的电池单元的端面相对地设置有气体进入口，形成在正极板上的气体流路的端部向缓冲空间露出。

在该燃料电池中，从供气歧管通过气体进入口将燃料气体供给各发电元件。由于可以在供气歧管内不设置多余的妨碍物，所以能够保证燃料气体沿供气歧管顺畅地流动，从而几乎不产生压力损失。由此，即便层叠多个，也能够均匀地向各发电元件提供燃料气体。

并且，在各发电元件中，不是从供气歧管直接将燃料气体引入到气体流路中，而是燃料气体暂且通过扩展宽度与电池单元相同的缓冲空间进入气体流路中。燃料气体在缓冲空间扩散后，流入气体流路。由此，能够将提供至各发电元件的燃料气体均匀地分配给所有气体流路，均匀地作用于电池单元的整个电极面上。

而且，缓冲空间只通过移动嵌入到电池收放空间中的电池单元就能以较高的尺寸精度形成，因此生产率也优良。

特别是，上述绝缘板上具有接纳上述电池单元的开口部，通过上述开口部的内缘与上述电池单元的上述端面接触，上述电池单元被定位在上述电池收放空间内。

其结果，由于能够利用绝缘板高精度地定位电池单元，所以能够一边可靠地设置缓冲空间，一边使电池单元的端面尽可能地接近电池收放空间的内缘。

如果电池单元的端面接近电池收放空间的内缘，则能够减小该部分的燃料电池的尺寸。并且，由于气体进入口与电池单元的端面相对，所以电池单元的端面越接近电池收放空间的内缘，流入气体进入口的燃料气体越与电池单元的端面发生冲撞。其结果，缓冲空间内的燃料气体的分散性提高。

上述正极板包括第一板、第二板以及第三板，将上述第一板、上述第二板以及上述第三板按照该顺序层叠来构成上述正极板，其中，上述第一板呈平板状且形成有构成上述供气歧管以及上述排气歧管的燃料通过口，上述第二板形成有上述燃料通过口和构成上述气体流路的狭缝，上述第三板形成有上述燃料通过口和构成上述电池收放空间的开口以及构成上述气体进入口的切口。

其结果，即便在蚀刻和冲压加工等中不进行非常复杂的加工也能够形成尺寸精度高的气体流路和电池收放空间、气体进入口。因此能够以低成本稳定地获得能够均匀地分配给各电池单元的电极面的燃料气体的流路。

(第1变形例)

图13中示出燃料电池的第1变形例。

在上述实施方式中，使电池收放空间60的尺寸大于电池单元10的尺寸，通过这样形成，将第二气体流路形成在电池收放空间60的燃料气体用供气歧管4侧。

相对于此，在本变形例中，使电池收放空间60的尺寸大致等于电池单元10的尺寸，并改变电极侧板33的形状，由此形成了第二气体流路。

其中，本变形例的基本结构与上述的实施方式相同。因此，针对不同点进行说明，针对相同的部件或结构则使用相同的附图标记并省略说明(后述的第2变形例、第3变形例中也相同)。

如图13所示，在本变形例的燃料电池中设计为，电极侧板33的电池单元开口36与绝缘板40的开口部41的尺寸相等，开口部41与电池单元开口36以在内缘不产生高低差的方式重叠。因此，在本变形例中，电池单元10无间隙地嵌入在绝缘板40的开口部41以及电池收放空间60(电池单元开口36)中，电池单元10的端面10a与开口部41的内缘接触并且还与电池单元开口36的内缘接触，从而对电池单元10进行高精度的定位。

在电极侧板33中的燃料供气口26(供气歧管4)与电池单元开口36之间的部分形成有沿侧缘延伸的长孔81(第二狭缝)。在长孔81与各燃料供气口26之间形成有使这些连通的切口37。

通过电极侧板33等重合，长孔81构成第二气体流路，切口37构成气体进入口38。长孔81(第二气体流路)以横切整个气体流路35的方式形成，从而各气体流路35的端部向长孔81的下面露出。

该情况下，在隔膜侧板32的面内，燃料供气口26不与各狭缝34(气体流路35)连通，并且在电极侧板33的面内，长孔81不与电池单元开口36连通。

因此，如图13中的箭头所示，由与气体进入口38相对的长孔81的侧面部分(限制部80)限制经由气体进入口38流入长孔81的燃料气体流入气体流路35，从而在长孔81的内部横向分散后流入各气体流路35。

(第2变形例)

图14中示出燃料电池的第2变形例。

在第1变形例中将气体进入口38形成在电极侧板33的面内，而在本变形例中将气体进入口38形成在隔膜侧板32的面内。

在本变形例的隔膜侧板32中，在燃料供气口26中的气体流路35侧的侧缘形成有构成气体进入口38的切口37’(相当于切口37)。该切口37’的气体流路35侧的侧缘中的一部分朝向气体流路35侧凹陷。

燃料供气口26即燃料气体用供气歧管4通过气体进入口38、长孔81与各气体流路35连通。该情况下，在隔膜侧板32的面内，各狭缝34(气体流路35)不与燃料供气口26以及切口37’(气体进入口38)连通，并且在电极侧板33的面内，燃料供气口26、长孔81以及电池单元开口36均不连通。

如图14中的箭头所示，本变形例的燃料气体经由气体进入口38从下侧流入长孔81。由长孔81的侧面部分(限制部80)限制已流入到长孔81的燃料气体流入气体流路35，从而燃料气体在长孔81的内部横向分散后流入各气体流路35。

(第3变形例)

图15中示出燃料电池的第3变形例。在本变形例中，改变了上述的第2变形例的电极侧板33的一部分结构。

在第3变形例中，不形成长孔81，并且与上述的实施方式一样，使电池收放空间60的尺寸大于电池单元10的尺寸，从而将缓冲空间61(第二气体流路)形成在电池收放空间60的燃料气体用供气歧管4侧。气体进入口38形成在隔膜侧板32的面内，这一点与第二变形例相同。

因此，在本变形例中，构成气体进入口38的不是形成在电极侧板33上的切口37，而是形成在隔膜侧板32上的切口37’。在该情况下，在隔膜侧板32的面内，各狭缝34(气体流路35)不与燃料供气口26以及切口37’(气体进入口38)连通，并且在电极侧板33的面内，燃料供气口26不与电池单元开口36连通。

如图15中的箭头所示，本变形例的燃料气体经由气体进入口38从下侧流入缓冲间隙61。由电池单元10的端面10a(限制部80)限制已流入到缓冲空间61的燃料气体流入气体流路35，从而燃料气体横向分散后流入各气体流路35。

其中，本发明所涉及的燃料电池并不限于上述实施方式，还包括除此之外的各种结构。

气体流路35并不需要非由一组细槽构成。例如，如图12所示，还可以在矩形凹部71的底面设置多个点状的凸部72，并将这些凸部72之间的空间用作供燃料气体流动的气体流路。

气体进入口38的方式是一个例子，可根据规格适当改变其数量或形状。燃料气体流路的排气侧的结构还可以与供气侧的结构不同。

－符号说明－

1-电池堆(燃料电池)；2-发电元件；4-供气歧管(燃料供气歧管)；6-排气歧管；10-电池单元；10a-端面；20-负极板；22-隔膜板(第一板)；30-正极板；32-隔膜侧板(第二板)；33-电极侧板(第三板)；35-气体流路(第一气体流路)；38-气体进入口；40-绝缘板；60-电池收放空间；61-缓冲空间(第二气体流路)；80-限制部。

Claims

1.一种燃料电池，其特征在于：

其层叠多个发电元件而成，

上述发电元件包括：

板状的电池单元，其一主面上连接有正极并且另一主面上连接有负极，

正极板，其以与上述正极电连接的方式层叠，以及

负极板，其以与上述负极电连接的方式层叠，

上述正极板包括：

燃料供气歧管，其位于上述电池单元的外周围，以便贯通层叠方向形成燃料气体的流路，

多条第一气体流路，上述多条第一气体流路从上述燃料供气歧管侧朝向以上述电池单元为中心的相对侧的端部侧延伸，

第二气体流路，其位于上述燃料供气歧管与上述电池单元之间，并且以在与上述电池单元相同的宽度上横切整体上述第一气体流路的方式形成，以便在层叠方向上与上述多条第一气体流路的朝着上述发电元件的层叠方向敞开的端部连通，以及

气体进入口，在上述燃料供气歧管的侧面上开口并使燃料气体流入上述第二气体流路，

沿与上述第二气体流路的上述气体进入口相对的相对面以与上述电池单元相同的宽度设置限制部，上述限制部使从上述燃料供气歧管经由独立于上述第二气体流路设置的上述气体进入口流入到上述第二气体流路的燃料气体向该第二气体流路的长度方向分散，并且限制燃料气体流入上述第一气体流路。

2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于：

上述气体进入口为设置于隔膜的细孔。

3.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于：

上述第一气体流路与上述限制部位于上述发电元件的层叠方向的不同的高度位置。

4.根据权利要求3所述的燃料电池，其特征在于：

上述气体进入口与上述限制部位于上述发电元件的层叠方向的大致相同的高度位置。

5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的燃料电池，其特征在于：还包括：

绝缘板，其设置在上述正极板与上述负极板之间来使上述正极板与上述负极板彼此电绝缘，并且设置有开口以便上述电池单元位于上述开口的内侧，

上述电池单元的端面与上述开口的内缘接触，从而在上述发电元件内对上述电池单元进行定位。

6.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于：

上述限制部包括上述电池单元的端面。

7.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于：

与上述第二气体流路的上述气体进入口相对的相对面由上述电池单元的端面构成。