CN109962257A - 发电单电池 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及发电单电池(12)，具备带树脂膜的MEA(28)和第一金属隔板(30)。在第一金属隔板(30)设置使氧化剂气体沿着电极面流通的氧化剂气体流路(48)、包围氧化剂气体流路(48)来防止反应气体泄漏的外周侧凸起部(54)以及防止氧化剂气体旁通的多个第一阻止旁通凸状部(84)。在彼此相邻的第一阻止旁通凸状部(84)之间设置支承树脂膜(46)的中间凸状部(89)。

Description

发电单电池
技术领域
本发明涉及具备设置有凸起密封件和阻止旁通凸状部的金属隔板的发电单电池。
背景技术
一般来说，固体高分子型燃料电池采用由高分子离子交换膜形成的固体高分子电解质膜。燃料电池具备电解质膜-电极结构体(MEA)，该电解质膜-电极结构体(MEA)在固体高分子电解质膜的一方的面配设了阳极电极，在所述固体高分子电解质膜的另一方的面配设了阴极电极。MEA被隔板(双极性板)夹持由此构成发电单电池(单位燃料电池)。将发电单电池层叠规定的数量来作为例如车载用燃料电池堆使用。
在发电单电池中，存在使用金属隔板作为隔板的情况。沿着阳极电极形成了供作为一方反应气体的燃料气体流动的燃料气体流路的阳极侧金属隔板配置在MEA的一方的面侧，沿着阴极电极形成了供作为另一方反应气体的氧化剂气体流动的氧化剂气体流路的阴极侧金属隔板配置在MEA的另一方的面侧。
然而，日本专利第5239091号公报中公开了以下内容：为了降低制造成本，通过冲压成型在金属隔板上形成凸形状的凸起密封件(界限壁7)作为密封部。另外，在日本专利第5239091号公报中，为了防止在设置于金属隔板的反应气体流路的流路宽度方向端部处的反应气体旁通，在凸起密封件与反应气体流路之间设置了多个阻止旁通凸状部(限制构件10)。
另一方面，近年来，为了削减相对昂贵的固体高分子电解质膜的使用量并且保护薄膜状且强度低的固体高分子电解质膜，采用了在外周安装框形状的树脂膜而成的带树脂膜的MEA(例如，参照日本特开2008-130433号公报)。
发明内容
本发明是与上述的以往技术关连做出的，目的在于提供一种在具备形成有多个阻止旁通凸状部的金属隔板的发电单电池中能够稳定地支承设置于电解质膜-电极结构体的外周的树脂膜的发电单电池。
为了达到上述的目的，本发明的发电单电池具备带树脂膜的MEA以及配置于所述带树脂膜的MEA的两侧的金属隔板，所述带树脂膜的MEA具有：电解质膜-电极结构体，其是在电解质膜的两侧设置电极而形成的；以及框形状的树脂膜，其设置于所述电解质膜-电极结构体的外周部的整周，其中，所述发电单电池形成有使反应气体从所述金属隔板的一端沿着发电面朝向另一端流动的反应气体流路，以包围所述反应气体流路的方式设置防止反应气体泄漏的凸起密封件，所述反应气体流路具有从所述金属隔板的所述一端朝向所述另一端延伸的多个流路形成突起以及在所述多个流路形成突起间形成的多个流路槽，在所述凸起密封件中的从所述金属隔板的所述一端朝向所述另一端延伸的部分与位于所述反应气体流路的流路宽度方向的端部的所述流路形成突起之间，在所述流路形成突起的延伸方向隔开间隔地设置防止反应气体旁通的多个阻止旁通凸状部，在该发电单电池中，在彼此相邻的所述阻止旁通凸状部之间设置支承所述树脂膜的中间凸状部。
优选为，在一方的所述金属隔板和另一方的所述金属隔板各自设置所述中间凸状部。
优选为，在一方的所述金属隔板设置的所述中间凸状部隔着所述电解质膜-电极结构体来与在另一方的所述金属隔板设置的中间凸状部对置。
优选为，在一对所述金属隔板之间，所述中间凸状部的形状彼此不同。
优选为，在一方的所述金属隔板设置的所述中间凸状部与在另一方的所述金属隔板设置的所述中间凸状部具有在彼此交叉的方向延伸的形状。
优选为，在一方的所述金属隔板设置的所述中间凸状部在所述流路宽度方向延伸，在另一方的所述金属隔板设置的所述中间凸状部沿着所述流路形成突起的延伸方向延伸。
优选为，关于所述凸起密封件，从所述金属隔板的厚度方向观察到的平面形状为波形状，所述凸起密封件的、与位于所述端部的所述流路形成突起相对置的侧壁具有以相对于该流路形成突起而凹陷的方式弯曲的凹状侧壁和以相对于该流路形成突起而鼓出的方式弯曲的凸状侧壁，所述阻止旁通凸状部设置于与所述凹状侧壁相邻的位置，所述中间凸状部设置于与所述凸状侧壁相邻的位置。
优选为，所述中间凸状部隔着间隙来与所述凸状侧壁相邻。
优选为，在彼此相邻的所述阻止旁通凸状部之间，并列地设置多个所述中间凸状部。
根据本发明的发电单电池，在彼此相邻的阻止旁通凸状部之间设置支承树脂膜的中间凸状部。因此，不只是多个阻止旁通凸状部，而且在阻止旁通凸状部间也能够支承树脂膜。因而，能够稳定地支承树脂膜。
根据参照附图所作的对以下的实施方式进行的说明，容易理解所述目的、特征以及优点。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的发电单电池的分解立体图。
图2是沿着图1及图4中的II-II线的发电单电池的剖视图。
图3是从第一金属隔板侧观察到的发电单电池的俯视图。
图4是第一金属隔板的主要部分放大俯视图。
图5是从第二金属隔板侧观察到的发电单电池的俯视图。
图6是第二金属隔板的主要部分放大俯视图。
图7是将第二金属隔板重叠于第一金属隔板的状态的图。
具体实施方式
下面，关于本发明所涉及的发电单电池例举优选的实施方式，参照附图进行说明。
图1所示的构成单位燃料电池的发电单电池12具备：带树脂膜的MEA 28、在带树脂膜的MEA 28的一方的面侧(箭头符号A1方向侧)配置的第一金属隔板30以及在带树脂膜的MEA 28的另一方的面侧(箭头符号A2方向侧)配置的第二金属隔板32。多个发电单电池12例如在箭头符号A方向(水平方向)或者箭头符号C方向(重力方向)层叠并且被施加层叠方向的紧固载荷(压缩载荷)，从而构成燃料电池堆10。燃料电池堆10例如作为车载用燃料电池堆被搭载于燃料电池电动汽车(未图示)。
第一金属隔板30及第二金属隔板32例如是将钢板、不锈钢板、铝板、镀处理钢板、或者在其金属表面实施了用于防腐蚀的表面处理而成的金属薄板的截面冲压成型为波形来构成的。彼此相邻的发电单电池12中的一方的发电单电池12的第一金属隔板30与另一方的发电单电池12的第二金属隔板32通过对外周进行焊接、钎焊、铆接等而接合为一体，构成接合隔板33。
在发电单电池12的长边方向、即水平方向的一端缘部(箭头符号B1方向侧的缘部)，以在层叠方向(箭头符号A方向)相同连通孔相互连通的方式设置氧化剂气体入口连通孔34a、冷却介质入口连通孔36a以及燃料气体出口连通孔38b。氧化剂气体入口连通孔34a、冷却介质入口连通孔36a以及燃料气体出口连通孔38b在铅垂方向(箭头符号C方向)排列设置。氧化剂气体入口连通孔34a供给氧化剂气体、例如含氧气体。冷却介质入口连通孔36a供给冷却介质、例如水。燃料气体出口连通孔38b排出燃料气体、例如含氢气体。
在发电单电池12的长边方向另一端缘部(箭头符号B2方向的缘部)，以在层叠方向相同连通孔相互连通的方式设置燃料气体入口连通孔38a、冷却介质出口连通孔36b以及氧化剂气体出口连通孔34b。燃料气体入口连通孔38a、冷却介质出口连通孔36b以及氧化剂气体出口连通孔34b在铅垂方向排列设置。燃料气体入口连通孔38a供给燃料气体。冷却介质出口连通孔36b排出冷却介质。氧化剂气体出口连通孔34b排出氧化剂气体。氧化剂气体入口连通孔34a和氧化剂气体出口连通孔34b以及燃料气体入口连通孔38a和燃料气体出口连通孔38b的配置不限定于本实施方式，根据所要求的规格适当设定即可。
如图2所示，带树脂膜的MEA 28具备电解质膜-电极结构体28a(以下表述为“MEA28a”)、在MEA 28a的外周部设置的框形状的树脂膜46。
MEA 28a具有电解质膜40以及夹持电解质膜40的阳极电极42和阴极电极44。电解质膜40例如是固体高分子电解质膜(阳离子交换膜)。固体高分子电解质膜例如是含有水分的全氟磺酸的薄膜。电解质膜40被阳极电极42及阴极电极44夹持。电解质膜40除了能够使用氟系电解质之外，还能够使用HC(碳化氢)系电解质。
阴极电极44具有与电解质膜40的一方的面接合的第一电极催化剂层44a以及与第一电极催化剂层44a层叠的第一气体扩散层44b。阳极电极42具有与电解质膜40的另一方的面接合的第二电极催化剂层42a以及与第二电极催化剂层42a层叠的第二气体扩散层42b。
第一电极催化剂层44a和第二电极催化剂层42a形成于电解质膜40的两面。第一电极催化剂层44a例如是将表面承载了铂合金的多孔质碳粒子和离子导电性高分子粘合剂一起均匀地涂布在第一气体扩散层44b的表面而形成的。第二电极催化剂层42a例如是将表面承载了铂合金的多孔质碳粒子和离子导电性高分子粘合剂一起均匀地涂布在第二气体扩散层42b的表面而形成的。第一气体扩散层44b和第二气体扩散层42b由碳纸或者碳布等形成。
如图1所示，在树脂膜46的箭头符号B1方向侧的缘部设置氧化剂气体入口连通孔34a、冷却介质入口连通孔36a以及燃料气体出口连通孔38b。在树脂膜46的箭头符号B2方向的缘部设置燃料气体入口连通孔38a、冷却介质出口连通孔36b以及氧化剂气体出口连通孔34b。
如图2所示，树脂膜46具有厚度不同的两个框状片46a、46b。具体地说，树脂膜46具有内周部与MEA 28a的外周部接合的第一框状片46a以及与第一框状片46a接合的第二框状片46b。第一框状片46a与第二框状片46b利用由接合剂形成的接合层46c在厚度方向被相互接合。第二框状片46b与第一框状片46a的外周部接合。
第一框状片46a和第二框状片46b由树脂材料构成。作为第一框状片46a和第二框状片46b的构成材料，例如可以举出PPS(聚苯硫醚)、PPA(聚邻苯二甲酰胺)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PES(聚醚砜)、LCP(液晶聚合物)、PVDF(聚偏氟乙烯)、硅树脂、氟树脂、m-PPE(改性聚苯醚树脂)、PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)或者改性聚烯烃等。
树脂膜46的内周部46n(第一框状片46a的内周部)配置在阳极电极42的外周部与阴极电极44的外周部之间。具体地说，树脂膜46的内周部46n被夹持在电解质膜40的外周部与阳极电极42的外周部之间。树脂膜46的内周部46n与电解质膜40的外周部经由接合层46c被接合。此外也可以是，树脂膜46的内周部46n被夹持在电解质膜40与阴极电极44之间。
此外也可以是，不使用树脂膜46，而使电解质膜40向外侧突出。另外，在向外侧突出的电解质膜40的两侧设置框形状的膜。
如图3所示，在第一金属隔板30的朝向带树脂膜的MEA 28的面30a(以下称为“表面30a”)，例如设置有在箭头符号B方向延伸的氧化剂气体流路48。氧化剂气体流路48与氧化剂气体入口连通孔34a和氧化剂气体出口连通孔34b可流通流体地连通。氧化剂气体流路48具有在箭头符号B方向延伸的多个流路形成突起48a间形成的多个流路槽48b。因而，在氧化剂气体流路48中，多个流路形成突起48a与多个流路槽48b在流路宽度方向(箭头符号C方向)交替地配置。在本实施方式中，流路形成突起48a和流路槽48b的平面形状是波形状，但不限于此，流路形成突起48a和流路槽48b的平面形状也可以是平直(straight)形状(将平直形状组合所得到的形状)。
流路形成突起48a的宽度方向(箭头符号C方向)两侧的侧壁相对于隔板厚度方向倾斜，流路形成突起48a的横截面形状为梯形。此外也可以是，流路形成突起48a的宽度方向两侧的侧壁与隔板厚度方向平行，流路形成突起48a的横截面形状为矩形。下面，将多个流路形成突起48a中的位于流路宽度方向的两端位置的流路形成突起称为“端部流路形成突起48a1。”端部流路形成突起48a1配置在相比于第一气体扩散层44b的外端44be靠内侧的位置。
在第一金属隔板30的表面30a，在氧化剂气体入口连通孔34a与氧化剂气体流路48之间设置入口缓冲部50A，该入口缓冲部50A具有多个由在箭头符号C方向排列的多个压花(emboss)部50a形成的压花列。另外，在第一金属隔板30的表面30a，在氧化剂气体出口连通孔34b与氧化剂气体流路48之间设置出口缓冲部50B，该出口缓冲部50B具有多个由多个压花部50b形成的压花列。
此外，在第一金属隔板30的与氧化剂气体流路48相反一侧的面30b，在入口缓冲部50A的所述压花列间设置由在箭头符号C方向排列的多个压花部67a形成的压花列，并且在出口缓冲部50B的所述压花列间设置由在箭头符号C方向排列的多个压花部67b形成的压花列(参照图1)。在制冷剂面侧突出的压花部67a、67b构成制冷剂面侧的缓冲部。
在第一金属隔板30的表面30a，通过冲压成型来朝向带树脂膜的MEA 28(图1)鼓出成形第一密封线52。虽未详细图示，但也可以通过印刷或者涂布等将树脂件固定在第一密封线52的凸部前端面。此外，也可以没有该树脂件。
第一密封线52具有将多个连通孔(氧化剂气体入口连通孔34a等)独立地包围的多个凸起密封件53(以下称为“连通孔凸起部53”)以及将氧化剂气体流路48、入口缓冲部50A及出口缓冲部50B包围的凸起密封件54(以下称为“外周侧凸起部54”)。关于连通孔凸起部53和外周侧凸起部54，从第一金属隔板30的厚度方向观察到的平面形状为波形状。此外，连通孔凸起部53和外周侧凸起部54的平面形状也可以为平直形状。
多个连通孔凸起部53从第一金属隔板30的表面30a朝向MEA 28突出，并且分别独立地围绕在氧化剂气体入口连通孔34a、氧化剂气体出口连通孔34b、燃料气体入口连通孔38a、燃料气体出口连通孔38b、冷却介质入口连通孔36a以及冷却介质出口连通孔36b的周围。以下，将多个连通孔凸起部53中的包围氧化剂气体入口连通孔34a的连通孔凸起部表述为“连通孔凸起部53a，”将包围氧化剂气体出口连通孔34b的连通孔凸起部表示为“连通孔凸起部53b。”
在第一金属隔板30设置将连通孔凸起部53a、53b的内侧(连通孔34a、34b侧)与外侧(氧化剂气体流路48侧)连通的桥部80、82。在包围氧化剂气体入口连通孔34a的连通孔凸起部53a的靠氧化剂气体流路48侧的边部设置桥部80。在包围氧化剂气体出口连通孔34b的连通孔凸起部53b的靠氧化剂气体流路48侧的边部设置桥部82。
桥部80、82在连通孔凸起部53a、53b的内侧和外侧分别具有多条通道(tunnel)80t、82t。通过冲压成型，从第一金属隔板30的表面30a朝向带树脂膜的MEA 28侧突出成形通道80t、82t。
在氧化剂气体流路48的流路宽度方向两端部(端部流路形成突起48a1)与外周侧凸起部54之间设置防止氧化剂气体从氧化剂气体入口连通孔34a向氧化剂气体出口连通孔34b旁通的第一阻止旁通凸状部84。在本实施方式中，氧化剂气体流路48的流路宽度方向为沿着长方形的第一金属隔板30的短边的方向(箭头符号C方向)。朝向带树脂膜的MEA 28(参照图2)侧突出成形第一阻止旁通凸状部84。在端部流路形成突起48a1的延伸方向(箭头符号B方向)隔开间隔地配置多个第一阻止旁通凸状部84。
在图4中，第一阻止旁通凸状部84的宽度方向(箭头符号B方向)两侧的侧壁84s相对于隔板厚度方向倾斜，第一阻止旁通凸状部84的横截面形状为梯形。此外也可以是，第一阻止旁通凸状部84的宽度方向两侧的侧壁84s与隔板厚度方向平行，第一阻止旁通凸状部84的横截面形状为矩形。
端部流路形成突起48a1具有以相对于外周侧凸起部54而凹陷的方式弯曲的凹状弯曲部87以及以相对于外周侧凸起部54而突出的方式弯曲的凸状弯曲部88。多个第一阻止旁通凸状部84包括在端部流路形成突起48a1的凹状弯曲部87与外周侧凸起部54之间设置的第一阻止旁通凸状部84a以及在端部流路形成突起48a1的凸状弯曲部88与外周侧凸起部54之间设置的第一阻止旁通凸状部84b。第一阻止旁通凸状部84a与第一阻止旁通凸状部84b沿着端部流路形成突起48a1的延伸方向，彼此隔开间隔地交替配置。第一阻止旁通凸状部84a、84b的各顶部在没有被施加紧固载荷的状态(层叠前的状态)下，比外周侧凸起部54的顶部低。因而，第一阻止旁通凸状部84a、84b不会主动地承受紧固载荷。第一阻止旁通凸状部84a、84b以及外周侧凸起部54的各顶部在被施加紧固载荷的状态(层叠状态)下处于相同的高度。
多个第一阻止旁通凸状部84与外周侧凸起部54和端部流路形成突起48a1相连。一方的第一阻止旁通凸状部84a的一端与外周侧凸起部54相连，另一端与端部流路形成突起48a1的凹状弯曲部87相连。另一方的第一阻止旁通凸状部84b的一端与外周侧凸起部54相连，另一端与端部流路形成突起48a1的凸状弯曲部88相连。
在彼此相邻的第一阻止旁通凸状部84a、84b之间设置支承MEA 28a的外周部(树脂膜46)的中间凸状部89。
所述外周侧凸起部54的与端部流路形成突起48a1相对置的侧壁54s具有以相对于该端部流路形成突起48a1而凹陷的方式弯曲的凹状侧壁54s1和以相对于该端部流路形成突起48a1而鼓出的方式弯曲的凸状侧壁54s2。第一阻止旁通凸状部84设置于与凹状侧壁54s1相邻的位置。具体地说，第一阻止旁通凸状部84与凹状侧壁54s1相连。中间凸状部89设置于与凸状侧壁54s2相邻的位置。具体地说，中间凸状部89隔着间隙而与外周侧凸起部54的凸状侧壁54s2相邻。
中间凸状部89朝向带树脂膜的MEA 28突出。中间凸状部89具有与流路方向(箭头符号B方向)交叉地延伸的形状。特别是，在本实施方式中，中间凸状部89具有在流路宽度方向(箭头符号C方向)上延伸的形状。在本实施方式中，在彼此相邻的第一阻止旁通凸状部84a、84b之间各配置多个中间凸状部89。多个中间凸状部89的长度彼此不同。多个中间凸状部89长度也可以彼此相同。多个中间凸状部89与多个阻止旁通凸状部84、外周侧凸起部54以及端部流路形成突起48a1分离地设置。此外，彼此相邻的第一阻止旁通凸状部84a、84b间的中间凸状部89的个数没有特别地限定。在图4中，在彼此相邻的第一阻止旁通凸状部84a、84b之间，沿着端部流路形成突起48a1的延伸方向隔开间隔地配置中间凸状部89。从层叠方向观察时，中间凸状部89配置在与第一气体扩散层44b的外端44be重叠的位置。第一阻止旁通凸状部84a、84b以及中间凸状部89的各顶部处于相同的高度。
在第一金属隔板30，在端部流路形成突起48a1的凹状弯曲部87与第一阻止旁通凸状部84a之间设置支承阴极电极44(第一气体扩散层44b)的第一支承用凸状部85。第一支承用凸状部85具有相对于阴极电极44而凹陷的凹部85a。如图2所示，第一支承用凸状部85在MEA 28a的外周与树脂膜46的内周在厚度方向重叠的位置处支承阴极电极44(第一气体扩散层44b)。
如图1所示，在第二金属隔板32的朝向带树脂膜的MEA 28的面32a(以下称为“表面32a”)，例如形成有在箭头符号B方向延伸的燃料气体流路58。
如图5所示，燃料气体流路58与燃料气体入口连通孔38a和燃料气体出口连通孔38b可流通流体地连通。燃料气体流路58具有在箭头符号B方向延伸的多个流路形成突起58a间所形成的多个流路槽58b。因而，在燃料气体流路58，多个流路形成突起58a与多个流路槽58b在流路宽度方向(箭头符号C方向)交替地配置。在本实施方式中，流路形成突起58a和流路槽58b的平面形状为波形状，但不限于此，流路形成突起58a和流路槽58b的平面形状也可以是平直形状。流路形成突起58a的宽度方向(箭头符号C方向)两侧的侧壁相对于隔板厚度方向倾斜，流路形成突起58a的横截面形状为梯形。此外也可以是，流路形成突起58a的宽度方向两侧的侧壁与隔板厚度方向平行，流路形成突起58a的横截面形状为矩形。以下，将多个流路形成突起58a中的位于流路宽度方向的两端位置的流路形成突起称为“端部流路形成突起58a1。”端部流路形成突起58a1配置于比第二气体扩散层42b的外端42be靠内侧的位置。
在第二金属隔板32的表面32a，在燃料气体入口连通孔38a与燃料气体流路58之间设置入口缓冲部60A，该入口缓冲部60A具有多个由在箭头符号C方向排列的多个压花部60a形成的压花列。另外，在第二金属隔板32的表面32a，在燃料气体出口连通孔38b与燃料气体流路58之间设置出口缓冲部60B，该出口缓冲部60B具有多个由多个压花部60b形成的压花列。
此外，在第二金属隔板32的与燃料气体流路58相反侧的面32b，在入口缓冲部60A的所述压花列之间设置由在箭头符号C方向排列的多个压花部69a形成的压花列，并且在出口缓冲部60B的所述压花列之间设置由在箭头符号C方向排列的多个压花部69b形成的压花列。在制冷剂面侧突出的压花部69a、69b构成制冷剂面侧的缓冲部。
在第二金属隔板32的表面32a，通过冲压成型来朝向带树脂膜的MEA 28(图1)鼓出成形第二密封线62。虽未详细图示，但是通过印刷或者涂布等将树脂件固定在第二密封线62的凸部前端面。此外，也可以没有该树脂件。
如图5所示，第二密封线62具有将多个连通孔(燃料气体入口连通孔38a等)独立地包围的多个凸起密封件63(以下称为“连通孔凸起部63”)以及将燃料气体流路58、入口缓冲部60A及出口缓冲部60B包围的凸起密封件64(以下称为“外周侧凸起部64”)。关于连通孔凸起部63和外周侧凸起部64，从第二金属隔板32的厚度方向观察到的平面形状为波形状。此外，连通孔凸起部63和外周侧凸起部64的平面形状也可以为平直形状(将平直形状组合所得到的形状)。
多个连通孔凸起部63从第二金属隔板32的表面32a朝向MEA 28侧突出，并且分别独立地围绕在氧化剂气体入口连通孔34a、氧化剂气体出口连通孔34b、燃料气体入口连通孔38a、燃料气体出口连通孔38b、冷却介质入口连通孔36a以及冷却介质出口连通孔36b的周围。以下，将多个连通孔凸起部63中的包围燃料气体入口连通孔38a的连通孔凸起部表述为“连通孔凸起部63a，”将包围燃料气体出口连通孔38b的连通孔凸起部表述为“连通孔凸起部63b。”
在第二金属隔板32设置将分别包围燃料气体入口连通孔38a和燃料气体出口连通孔38b的连通孔凸起部63a、63b的内侧(连通孔38a、38b侧)与外侧(燃料气体流路58侧)连通的桥部90、92。在包围燃料气体入口连通孔38a的连通孔凸起部63a的靠燃料气体流路58侧的边部设置桥部90。在包围燃料气体出口连通孔38b的连通孔凸起部63b的靠燃料气体流路58侧的边部隔开间隔地设置桥部92。
桥部90、92在连通孔凸起部63a、63b的内侧和外侧分别具有多条通道90t、92t。通过冲压成型来从第二金属隔板32的表面32a朝向带树脂膜的MEA 28侧突出成形通道90t、92t。
在燃料气体流路58的流路宽度方向两端部(端部流路形成突起58a1)与外周侧凸起部64之间，设置防止燃料气体从燃料气体入口连通孔38a向燃料气体出口连通孔38b旁通的第二阻止旁通凸状部94。在本实施方式中，燃料气体流路58的流路宽度方向为沿着长方形状的第二金属隔板32的短边的方向(箭头符号C方向)。朝向带树脂膜的MEA 28(参照图2)侧突出成形第二阻止旁通凸状部94。在流路槽58b的延伸方向(箭头符号B方向)隔开间隔地配置多个第二阻止旁通凸状部94。
第二阻止旁通凸状部94的宽度方向(箭头符号B方向)两侧的侧壁相对于隔板厚度方向倾斜，第二阻止旁通凸状部94的横截面形状为梯形。此外也可以是，第二阻止旁通凸状部94的宽度方向两侧的侧壁与隔板厚度方向平行，第二阻止旁通凸状部94的横截面形状为矩形。
如图6所示，端部流路形成突起58a1具有以相对于外周侧凸起部64而凹陷的方式弯曲的凹状弯曲部95以及以相对于外周侧凸起部64而突出的方式弯曲的凸状弯曲部96。多个第二阻止旁通凸状部94包括在端部流路形成突起58a1的凹状弯曲部95与外周侧凸起部64之间设置的第二阻止旁通凸状部94a以及在端部流路形成突起58a1的凸状弯曲部96与外周侧凸起部64之间设置的第二阻止旁通凸状部94b。一方的第二阻止旁通凸状部94a与另一方的第二阻止旁通凸状部94b沿着端部流路形成突起58a1的延伸方向，彼此隔开间隔地交替配置。第二阻止旁通凸状部94的各顶部在没有被施加紧固载荷的状态(层叠前的状态)下，比外周侧凸起部64的顶部低。因而，第二阻止旁通凸状部94不会主动地承受紧固载荷。第二阻止旁通凸状部94和外周侧凸起部64的各顶部在被施加紧固载荷的状态(层叠状态)下处于相同的高度。
一方的第二阻止旁通凸状部94a的一端与外周侧凸起部64相连，另一端与端部流路形成突起58a1的凹状弯曲部95分离。另一方的第二阻止旁通凸状部94b的一端与外周侧凸起部64相连，另一端与端部流路形成突起58a1的凸状弯曲部96相连。
在彼此相邻的第二阻止旁通凸状部94a、94b之间设置支承MEA 28a的外周部(树脂膜46)的中间凸状部98。中间凸状部98朝向带树脂膜的MEA 28突出。从第二金属隔板32的厚度方向观察时，中间凸状部98具有弯曲为弧状的形状。中间凸状部98以向燃料气体流路58侧成为凸形状的方式弯曲。
外周侧凸起部64的与端部流路形成突起58a1相对置的侧壁64s具有以相对于该端部流路形成突起58a1而凹陷的方式弯曲的凹状侧壁64s1和以相对于该端部流路形成突起58a1而鼓出的方式弯曲的凸状侧壁64s2。第二阻止旁通凸状部94设置于与凹状侧壁64s1相邻的位置。具体地说，第二阻止旁通凸状部94与凹状侧壁64s1相连。中间凸状部98设置于与凸状侧壁64s2相邻的位置。具体地说，中间凸状部98隔着间隙来与凸状侧壁64s2相邻。
从层叠方向观察时，中间凸状部98配置在与第二气体扩散层42b的外端42be重叠的位置。中间凸状部98具有在流路方向(箭头符号B方向)延伸的形状。从层叠方向观察时，中间凸状部98的形状与设置于第一金属隔板30的中间凸状部89(图4)的形状不同。在第二金属隔板32设置的中间凸状部98隔着MEA 28a来与在第一金属隔板30设置的中间凸状部89对置。
在彼此相邻的第二阻止旁通凸状部94a、94b之间各配置多个中间凸状部98。多个中间凸状部98的长度彼此相同。此外，彼此相邻的第二阻止旁通凸状部94a、94b间的中间凸状部98的个数没有特别地限定。具体地说，在本实施方式中，在彼此相邻的第二阻止旁通凸状部94a、94b之间，沿着端部流路形成突起58a1与外周侧凸起部64分离的方向(箭头符号C方向)隔开间隔地配置多个中间凸状部98。第二阻止旁通凸状部94和中间凸状部98的各顶部处于相同的高度。
如图7所示，在彼此相邻的第二阻止旁通凸状部94a、94b之间设置的多个中间凸状部98的排列方向与在彼此相邻的第一阻止旁通凸状部84a、84b之间设置的多个中间凸状部89的排列方向不同。第二金属隔板32的中间凸状部98具有在与第一金属隔板30的中间凸状部89的延伸方向交叉的方向延伸的形状。
如图6所示，在第二金属隔板32，在端部流路形成突起58a1的凹状弯曲部95与第二阻止旁通凸状部94a之间设置支承阳极电极42(第二气体扩散层42b)的第二支承用凸状部100。通过冲压成型来朝向带树脂膜的MEA 28突出成形第二支承用凸状部100。第二支承用凸状部100处于与中间凸状部98相同的高度。
如图7所示，从层叠方向观察时，氧化剂气体流路48的流路形成突起48a与燃料气体流路58的流路形成突起58a形成为波长相同且相位彼此相反的波形状。沿着流路形成突起48a、58a的延伸方向交替地配置第一金属隔板30的第一支承用凸状部85和第二金属隔板32的第二支承用凸状部100。
如图1所示，在彼此接合的第一金属隔板30的面30b与第二金属隔板32的面32b之间，形成与冷却介质入口连通孔36a和冷却介质出口连通孔36b可流通流体地连通的冷却介质流路66。形成有氧化剂气体流路48的第一金属隔板30的背面形状与形成有燃料气体流路58的第二金属隔板32的背面形状相互重合来形成冷却介质流路66。
像这样构成的发电单电池12如下面那样进行动作。
首先，如图1所示，向氧化剂气体入口连通孔34a供给含氧气体等氧化剂气体、例如空气。向燃料气体入口连通孔38a供给含氢气体等燃料气体。向冷却介质入口连通孔36a供给纯水、乙二醇、油等冷却介质。
从氧化剂气体入口连通孔34a向第一金属隔板30的氧化剂气体流路48导入氧化剂气体。而且，如图3所示，氧化剂气体沿着氧化剂气体流路48向箭头符号B方向移动，被供给到MEA 28a的阴极电极44。
另一方面，如图1所示，从燃料气体入口连通孔38a向第二金属隔板32的燃料气体流路58导入燃料气体。如图5所示，燃料气体沿着燃料气体流路58向箭头符号B方向移动，被供给到MEA 28a的阳极电极42。
因而，在各MEA 28a中，供给到阴极电极44的氧化剂气体与供给到阳极电极42的燃料气体在第一电极催化剂层44a和第二电极催化剂层42a内通过电化学反应而被消耗，来进行发电。
接着，如图1所示，供给到阴极电极44并被消耗后的氧化剂气体从氧化剂气体流路48向氧化剂气体出口连通孔34b流动，沿着氧化剂气体出口连通孔34b向箭头符号A方向排出。同样地，供给到阳极电极42并被消耗后的燃料气体从燃料气体流路58向燃料气体出口连通孔38b流动，沿着燃料气体出口连通孔38b向箭头符号A方向排出。
另外，供给到冷却介质入口连通孔36a的冷却介质被导入到在第一金属隔板30与第二金属隔板32之间形成的冷却介质流路66之后，向箭头符号B方向流通。该冷却介质将MEA 28a冷却之后，从冷却介质出口连通孔36b被排出。
该情况下，本实施方式所涉及的发电单电池12起到下面的效果。
在发电单电池12中，在彼此相邻的第一阻止旁通凸状部84间设置支承树脂膜46的中间凸状部89(图4)。因此，不只是多个第一阻止旁通凸状部84，而且在第一阻止旁通凸状部84间也能够支承树脂膜46。另外，在彼此相邻的第二阻止旁通凸状部94间设置支承树脂膜46的中间凸状部98(图6)。因此，不只是第二阻止旁通凸状部94，而且在第二阻止旁通凸状部94间也能够支承树脂膜46。因而，能够稳定地支承树脂膜46。
在发电单电池12中，在第一金属隔板30和第二金属隔板32各自设置中间凸状部89、98。根据该结构，利用中间凸状部89、98从两侧支承树脂膜46，能够良好地保持树脂膜46。
如图2所示，在第一金属隔板30设置的中间凸状部89隔着MEA 28a来与在第二金属隔板32设置的中间凸状部98对置。根据该结构，由于树脂膜46被夹持在中间凸状部89、98间，因此能够稳定地保持树脂膜46。
如图7所示，在第一金属隔板30设置的中间凸状部89与在第二金属隔板32设置的中间凸状部98具有在彼此交叉的方向延伸的形状。根据该结构，即使在一对金属隔板30、32的面方向的相互位置发生了偏移的情况下，也能够确保接触面积，来稳定地保持树脂膜46。
本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种改变。

Claims (15)

1.一种发电单电池(12)，具备带树脂膜(46)的MEA(28)以及配置于所述带树脂膜(46)的MEA(28)的两侧的金属隔板(30、32)，所述带树脂膜(46)的MEA(28)具有：电解质膜-电极结构体(28a)，其是在电解质膜(40)的两侧设置电极而形成的；以及框形状的树脂膜(46)，其设置于所述电解质膜-电极结构体(28a)的外周部的整周，其中，所述发电单电池(12)形成有使反应气体从所述金属隔板(30、32)的一端沿着发电面朝向另一端流动的反应气体流路(48、58)，以包围所述反应气体流路(48、58)的方式设置有防止反应气体泄漏的凸起密封件(54、64)，所述反应气体流路(48、58)具有从所述金属隔板(30、32)的所述一端朝向所述另一端延伸的多个流路形成突起(48a、58a)以及在所述多个流路形成突起(48a、58a)间形成的多个流路槽(48b、58b)，在所述凸起密封件(54、64)中的从所述金属隔板(30、32)的所述一端朝向所述另一端延伸的部分与位于所述反应气体流路(48、58)的流路宽度方向的端部的所述流路形成突起(48a、58a)之间，在所述流路形成突起(48a、58a)的延伸方向隔开间隔地设置防止反应气体旁通的多个阻止旁通凸状部(84、94)，所述发电单电池(12)的特征在于，
在一对所述金属隔板(30、32)的至少一方，在彼此相邻的所述阻止旁通凸状部(84、94)之间设置支承所述树脂膜(46)的中间凸状部(89、98)。
2.根据权利要求1所述的发电单电池(12)，其特征在于，
在一方的所述金属隔板(30、32)和另一方的所述金属隔板(30、32)各自设置所述中间凸状部(89、98)。
3.根据权利要求2所述的发电单电池(12)，其特征在于，
在一方的所述金属隔板(30)设置的所述中间凸状部(89)隔着所述电解质膜-电极结构体(28a)来与在另一方的所述金属隔板(32)设置的中间凸状部(98)对置。
4.根据权利要求2或3所述的发电单电池(12)，其特征在于，
在一对所述金属隔板(30、32)之间，所述中间凸状部(89、98)的形状彼此不同。
5.根据权利要求2或3所述的发电单电池(12)，其特征在于，
在一方的所述金属隔板(30)设置的所述中间凸状部(89)与在另一方的所述金属隔板(32)设置的所述中间凸状部(98)具有在彼此交叉的方向延伸的形状。
6.根据权利要求2或3所述的发电单电池(12)，其特征在于，
在一方的所述金属隔板(30)设置的所述中间凸状部(89)在所述流路宽度方向延伸，
在另一方的所述金属隔板(32)设置的所述中间凸状部(98)沿着所述流路形成突起(58a)的延伸方向延伸。
7.根据权利要求1或2所述的发电单电池(12)，其特征在于，
关于所述凸起密封件(54、64)，从所述金属隔板(30、32)的厚度方向观察到的平面形状为波形状，
所述凸起密封件(54、64)的、与位于所述端部的所述流路形成突起(48a、58a)相对置的侧壁具有以相对于该流路形成突起(48a、58a)而凹陷的方式弯曲的凹状侧壁和以相对于该流路形成突起(48a、58a)而鼓出的方式弯曲的凸状侧壁，
所述阻止旁通凸状部(84、94)设置于与所述凹状侧壁相邻的位置，
所述中间凸状部(89、98)设置于与所述凸状侧壁相邻的位置。
8.根据权利要求7所述的发电单电池(12)，其特征在于，
所述中间凸状部(89、98)隔着间隙来与所述凸状侧壁相邻。
9.根据权利要求1或2所述的发电单电池(12)，其特征在于，
在彼此相邻的所述阻止旁通凸状部(84、94)之间，并列地设置多个所述中间凸状部(89、98)。
10.根据权利要求9所述的发电单电池(12)，其特征在于，
多个所述中间凸状部(89)的长度彼此不同。
11.根据权利要求9所述的发电单电池(12)，其特征在于，
所述多个阻止旁通凸状部(84)与所述凸起密封件(54)和位于所述端部的所述流路形成突起(48a)相连，
多个所述中间凸状部(89)与所述多个阻止旁通凸状部(84)、所述凸起密封件(54)以及位于所述端部的所述流路形成突起(48a)分离地设置。
12.根据权利要求9所述的发电单电池(12)，其特征在于，
多个所述中间凸状部(98)的长度彼此相同。
13.根据权利要求12所述的发电单电池(12)，其特征在于，
所述多个阻止旁通凸状部(94)包括一端与所述凸起密封件相连且另一端从位于所述端部的所述流路形成突起分离的多个一方的阻止旁通凸状部(94a)、以及一端与所述凸起密封件相连且另一端与位于所述端部的所述流路形成突起相连的多个另一方的阻止旁通凸状部(94b)，
所述一方的阻止旁通凸状部与所述另一方的阻止旁通凸状部在所述流路形成突起的延伸方向隔开间隔地交替配置。
14.根据权利要求1所述的发电单电池(12)，其特征在于，
从所述金属隔板的厚度方向观察时，所述中间凸状部(98)具有弯曲为弧状的形状。
15.根据权利要求14所述的发电单电池(12)，其特征在于，
所述中间凸状部(98)以向所述反应气体流路(58)侧成为凸形状的方式弯曲。
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