CN110021762A - 发电单电池 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及发电单电池。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：氧化剂气体流路(48)，其使氧化剂气体沿着电极面流通；外周侧凸起部(54)，其包围氧化剂气体流路(48)，防止反应气体泄漏；以及第一阻止旁通凸状部(84)，其从外周侧凸起部(54)延伸出。阴极电极(44)的在氧化剂气体流路(48)的流路方向的至少一方的端部的角部(44k)与第一阻止旁通凸状部(84)的顶部(84t)重合。

Description

发电单电池
技术领域
本发明涉及一种具备金属隔板的发电单电池，该金属隔板设置有包围反应气体流路的凸起密封件。
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阳极电极，在所述固体高分子电解质膜的另一方的面配设阴极电极。利用隔板(双极性板)夹持MEA来构成发电单电池(单位燃料电池)。将发电单电池层叠规定的层数，由此例如作为车载用燃料电池堆来使用。
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：为了降低制造成本，通过冲压成型在金属隔板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的旁通，在凸起密封件与反应气体流路之间设置阻止旁通凸状部(限制构件10)。
发明内容
本发明是与上述的以往技术相关连而完成的，其目的在于提供一种能够进一步良好地抑制反应气体沿着与反应气体的流路宽度方向的端部相向的凸起密封件在流路方向旁通的发电单电池。
为了实现上述目的，本发明涉及发电单电池，具备带树脂膜的MEA以及在所述带树脂膜的MEA的两侧配置的金属隔板，所述带树脂膜的MEA具有在电解质膜的两侧设置电极而成的电解质膜-电极结构体以及在所述电解质膜-电极结构体的外周部遍及整周地设置的框形状的树脂膜，从所述金属隔板的一端朝向另一端地沿着发电面形成供反应气体流通的反应气体流路，设置凸起密封件，该凸起密封件与所述树脂膜抵接并且包围所述反应气体流路来防止反应气体泄漏，设置阻止旁通凸状部，该阻止旁通凸状部从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起朝向所述反应气体流路的流路宽度方向的端部延伸出，并且朝向所述树脂膜鼓出成形，以防止所述反应气体旁通，在所述发电单电池中，所述电极的在所述反应气体流路的流路方向的至少一方的端部的角部与所述阻止旁通凸状部的顶部重合。
优选的是，在所述反应气体流路的流路方向隔开间隔地设置多个所述阻止旁通凸状部，所述电极的所述角部与所述多个阻止旁通凸状部中的、位于所述流路方向的一方的端部位置的阻止旁通凸状部的顶部重合。
优选的是，所述电极的在所述反应气体流路的所述流路方向的双方向的端部的角部与所述阻止旁通凸状部的顶部重合。
优选的是，在所述反应气体流路的所述流路宽度方向的两侧分别设置所述阻止旁通凸状部，在所述流路宽度方向的两侧，所述电极的所述角部与所述阻止旁通凸状部的顶部重合。
优选的是，所述金属隔板具有壁部，该壁部与所述阻止旁通凸状部的所述顶部邻接，与所述电极的外端面相向。
优选的是，所述壁部相对于所述金属隔板的厚度方向倾斜。
优选的是，所述金属隔板具有支承部，该支承部与所述壁部邻接，并且支承所述树脂膜。
根据本发明的发电单电池，带树脂膜的MEA的电极的在反应气体流路的流路方向的至少一方的端部的角部与阻止旁通凸状部的顶部重合。由此，抑制反应气体从电极的角部向沿着凸起密封件的旁通区域流入。因此，能够良好地抑制反应气体沿着与反应气体的流路宽度方向的端部相向的凸起密封件在流路方向旁通(在发电区域的外侧通过)。从而，实现提高反应气体的分配性和发电效率。
根据参照附图来说明的以下实施方式的说明，可以容易地理解上述的目的、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接合隔板的俯视图。
图4是第一金属隔板的主要部分放大俯视图。
图5是沿着图4中的V-V线的发电单电池的剖视图。
图6是从第二金属隔板侧观察到的接合隔板的俯视图。
图7是第二金属隔板的主要部分放大俯视图。
图8是沿着图7中的VIII-VIII线的剖视图。
具体实施方式
以下，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)，来构成燃料电池堆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以及第二金属隔板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中的一方发电单电池12的第一金属隔板30与另一方发电单电池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(以下记载为“MEA28a”)以及在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、夹持电解质膜40的阳极电极42以及阴极电极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以及阴极电极44夹持。电解质膜40除能够使用氟系电解质以外，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以及第二电极催化剂层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白金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白金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以及第二气体扩散层42b是由碳纸或者碳布等形成的。
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。具体来讲，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利用由粘接剂形成的粘接层46c来在厚度方向相互接合。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也可以具有彼此相同的厚度。
第一框状片46a和第二框状片46b是由树脂材料构成的。作为第一框状片46a和第二框状片24b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。具体来说，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向外方突出。另外，在向外方突出的电解质膜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以及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具有形成于在箭头符号B方向延伸的多条波状突起48a之间的多个波状流路槽48b。从而，在氧化剂气体流路48中，多个波状突起48a与多个波状流路槽48b在流路宽度方向(箭头符号C方向)交替地配置。此外也可以是，在氧化剂气体流路48中，在多个直线状突起之间形成多个直线状流路槽来代替上述的结构。
波状突起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，波状突起48a的横截面形状为梯形。此外也可以是，波状突起48a的宽度方向两侧的侧壁与隔板厚度方向平行，波状突起48a的横截面形状为矩形。以下，多个波状突起48a中的位于流路宽度方向的两端位置的波状突起称为“端部波状突起48a1”。端部波状突起48a1配置在相比于第一气体扩散层44b的外端面44be靠内侧的位置。
在第一金属隔板30的表面30a设置使氧化剂气体入口连通孔34a与氧化剂气体流路48连通的第一入口连结流路部50A。在本实施方式中第一入口连结流路部50A具有多个第一入口连结流路槽50a。各第一入口连结流路槽50a与多个波状流路槽48b相连。在第一金属隔板30的表面30a与氧化剂气体流路48的箭头符号B1方向侧相邻地形成有从第一金属隔板30的底板部30s朝向带树脂膜的MEA 28隆起的第一入口侧隆起部51a。第一入口侧隆起部51a从流路宽度方向(箭头符号C方向)一端侧的凸起密封件54(后述)的内侧附近延伸至流路宽度方向(箭头符号C方向)另一端侧的凸起密封件54的内侧附近。多个第一入口连结流路槽50a设置于第一入口侧隆起部51a。
另外，在第一金属隔板30的表面30a设置使氧化剂气体流路48与氧化剂气体出口连通孔34b连通的第一出口连结流路部50B。在本实施方式中第一出口连结流路部50B具有多个第一出口连结流路槽50b。各第一出口连结流路槽50b与多个波状流路槽48b相连。在第一金属隔板30的表面30a与氧化剂气体流路48的箭头符号B2方向侧相邻地形成有从第一金属隔板30的底板部30s朝向带树脂膜的MEA 28隆起的第一出口侧隆起部51b。第一出口侧隆起部51b从流路宽度方向(箭头符号C方向)一端侧的凸起密封件54(后述)的内侧附近延伸至流路宽度方向(箭头符号C方向)另一端侧的凸起密封件54的内侧附近。多个第一出口连结流路槽50b设置于第一出口侧隆起部51b。
在第一金属隔板30的表面30a，通过冲压成型，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，但也可以是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、第一入口连结流路部50A以及第一出口连结流路部50B包围的凸起密封件54(以下称为“外周侧凸起部54”)。
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的连通孔凸起部记载为“连通孔凸起部53a，”将包围氧化剂气体出口连通孔34b的连通孔凸起部记载为“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的内侧以及外侧分别具有多条通道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MEA28侧突出成形通道(tunnel)80t、82t。
在氧化剂气体流路48的流路宽度方向两端部(端部波状突起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。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。各第一阻止旁通凸状部84的一端与外周侧凸起部54相连，另一端与端部波状突起48a1相连。第一阻止旁通凸状部84的高度比外周侧凸起部54的高度低。
在端部波状突起48a1的延伸方向(箭头符号B方向)隔开间隔地排列多个第一阻止旁通凸状部84。由在箭头符号B方向排列的多个第一阻止旁通凸状部84构成第一阻止旁通凸状部列84R。以下，将位于第一阻止旁通凸状部列84R的两端部位置的第一阻止旁通凸状部84记载为“第一阻止旁通凸状部84e”。
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。
在彼此相邻的第一阻止旁通凸状部84之间设置支承MEA 28a的外周部的中间凸状部89。中间凸状部89朝向带树脂膜的MEA 28突出。在彼此相邻的第一阻止旁通凸状部84之间，逐个间隔地配置有多个中间凸状部89。第一阻止旁通凸状部84的高度与中间凸状部89的高度相同。
如图4和图5所示，阴极电极44(具体来讲，第一气体扩散层44b)的在氧化剂气体流路48的流路方向(箭头符号B方向)的端部的角部44k与第一阻止旁通凸状部列84R中的在端部配置的第一阻止旁通凸状部84e的顶部84t重合。从而，第一阻止旁通凸状部84e的顶部84t与阴极电极44的该角部44k抵接。此外，在图5中，省略了第二金属隔板32的图示。
第一金属隔板30具有壁部30c，该壁部30c与第一阻止旁通凸状部84e的顶部84t邻接，与阴极电极44的外端面44e(第一气体扩散层44b的外端面44be)相向。壁部30c从第一阻止旁通凸状部84e的顶部84t朝向树脂膜46延伸出。在壁部30c与阴极电极44的外端面44e之间形成微小的间隙。此外，壁部30c也可以与阴极电极44的外端面44e抵接。
壁部30c相对于第一金属隔板30的厚度方向(箭头符号A方向)倾斜。此外也可以是，壁部30c与第一金属隔板30的厚度方向平行地形成。第一金属隔板30具有与壁部30c邻接且支承树脂膜46的支承部30d。上述的第一入口侧隆起部51a构成该支承部30d。壁部30c形成第一阻止旁通凸状部84e的顶部84t与该支承部30d之间的台阶。
在图3中，虽未详细图示，但是四边形状的阴极电极44的其它三个角部44k(分别接近氧化剂气体出口连通孔34b、燃料气体入口连通孔38a以及燃料气体出口连通孔38b的角部44k)也与接近氧化剂气体入口连通孔34a的角部44k同样地，与在第一阻止旁通凸状部列84R的端部配置的第一阻止旁通凸状部84e的顶部84t重合。另外，第一金属隔板30在与上述其它三个角部44k相当的部位也具有与第一阻止旁通凸状部84e的顶部84t邻接、与阴极电极44的外端面44e相向的壁部30c。
如图6所示，在第二金属隔板32的朝向带树脂膜的MEA 28(图1)的面32a(以下称为“表面32a”)例如形成在箭头符号B方向延伸的燃料气体流路58。
燃料气体流路58与燃料气体入口连通孔38a以及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具有形成于在箭头符号B方向延伸的多个波状突起58a之间的多个波状流路槽58b。从而，在燃料气体流路58中，多个波状突起58a与多个波状流路槽58b在流路宽度方向(箭头符号C方向)交替地配置。此外，在燃料气体流路58中，也可以在多个直线状突起之间形成多个直线状流路槽来代替上述的结构。以下，多个波状突起58a中的位于流路宽度方向的两端位置的波状突起称为“端部波状突起58a1”。端部波状突起58a1配置在相比于第二气体扩散层42b的外端面42be靠内侧的位置。
在第二金属隔板32的表面32a设置使燃料气体入口连通孔38a与燃料气体流路58连通的第二入口连结流路部60A。在本实施方式中第二入口连结流路部60A具有多个第二入口连结流路槽60a。各第二入口连结流路槽60a与多个波状流路槽58b相连。在第二金属隔板32的表面32a与燃料气体流路58的箭头符号B2方向侧相邻地形成有从第二金属隔板32的底板部32s朝向带树脂膜的MEA 28隆起的第二入口侧隆起部61a。第二入口侧隆起部61a从流路宽度方向(箭头符号C方向)一端侧的凸起密封件64(后述)的内侧附近延伸至流路宽度方向(箭头符号C方向)另一端侧的凸起密封件64的内侧附近。多个第二入口连结流路槽60a设置于第二入口侧隆起部61a。
另外，在第二金属隔板32的表面32a设置使燃料气体流路58与燃料气体出口连通孔38b连通的第二出口连结流路部60B。在本实施方式中第二出口连结流路部60B具有多个第二出口连结流路槽60b。各第二出口连结流路槽60b与多个波状流路槽58b相连。在第二金属隔板32的表面32a与燃料气体流路58的箭头符号B1方向侧相邻地形成有从第二金属隔板32的底板部32s朝向带树脂膜的MEA 28隆起的第二出口侧隆起部61b。第二出口侧隆起部61b从流路宽度方向(箭头符号C方向)一端侧的凸起密封件64(后述)的内侧附近延伸至流路宽度方向(箭头符号C方向)另一端侧的凸起密封件64的内侧附近。多个第二出口连结流路槽60b设置于第二出口侧隆起部61b。
在第二金属隔板32的表面32a，通过冲压成型，朝向带树脂膜的MEA 28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6所示，第二密封线62具有：将多个连通孔(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、第二入口连结流路部60A以及第二出口连结流路部60B包围的凸起密封件64(以下称为“外周侧凸起部64”)。
多个连通孔凸起部63从第二金属隔板32的表面32a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的连通孔凸起部记载为“连通孔凸起部63a，”将包围燃料气体出口连通孔38b的连通孔凸起部记载为“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侧的边部设置桥部92。
桥部90、92在连通孔凸起部63a、63b的内侧以及外侧分别具有多条通道90t、92t。通过冲压成型，从第二金属隔板32的表面32a朝向带树脂膜的MEA28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(端部波状突起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。第二阻止旁通凸状部94的高度比外周侧凸起部64的高度低。
在波状流路槽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。由在箭头符号B方向排列的多个第二阻止旁通凸状部94构成第二阻止旁通凸状部列94R。以下，将位于第二阻止旁通凸状部列94R的两端部位置的第二阻止旁通凸状部94记载为“第二阻止旁通凸状部94e”。
各第二阻止旁通凸状部94从外周侧凸起部64延伸出，在燃料气体流路58的流路宽度方向延伸。各第二阻止旁通凸状部94的一端与外周侧凸起部64相连。多个第二阻止旁通凸状部94包括另一端与端部波状突起58a1相连的第二阻止旁通凸状部(以下记载为“第二阻止旁通凸状部94a”)以及另一端与端部波状突起58a1不相连(与端部波状突起58a1分离)的第二阻止旁通凸状部(以下记载为“第二阻止旁通凸状部94b”)。
位于第二阻止旁通凸状部列94R的两端部位置的第二阻止旁通凸状部94e是另一端与端部波状突起58a1相连的第二阻止旁通凸状部94a。此外也可以是，与第一阻止旁通凸状部84(图3)同样地，多个第二阻止旁通凸状部94(94a以及94b)全部与端部波状突起58a1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MEA28a的外周部的中间凸状部98。中间凸状部98朝向带树脂膜的MEA 28突出。在彼此相邻的第二阻止旁通凸状部94a、94b之间，逐个间隔地配置多个中间凸状部98。第二阻止旁通凸状部94a、94b的高度与中间凸状部98的高度相同。
如图7和图8所示，阳极电极42(具体来讲，第二气体扩散层42b)的在燃料气体流路58的流路方向(箭头符号B方向)的端部的角部42k与第二阻止旁通凸状部列94R中的在端部配置的第二阻止旁通凸状部94e的顶部94t重合。从而，第二阻止旁通凸状部94的顶部94t与阳极电极42的该角部42k抵接。此外，在图8中，省略了第一金属隔板30的图示。
第二金属隔板32具有壁部32c，该壁部32c与第二阻止旁通凸状部94的顶部94t邻接，与阳极电极42的外端面42e(第二气体扩散层42b的外端面42be)相向。壁部32c从第二阻止旁通凸状部94的顶部94t朝向树脂膜46弯曲。在壁部32c与阳极电极42的外端面42e之间形成微小的间隙。此外也可以是，壁部32c与阳极电极42的外端面42e抵接。
壁部32c相对于第二金属隔板32的厚度方向(箭头符号A方向)倾斜。此外也可以是，壁部32c与第二金属隔板32的厚度方向平行地形成。第二金属隔板32具有与壁部32c邻接且支承树脂膜46的支承部32d。上述的第二入口侧隆起部61a构成该支承部32d。壁部32c形成第二阻止旁通凸状部94的顶部94t与该支承部32d之间的台阶。关于第一金属隔板30的壁部30c(图5)和第二金属隔板32的壁部32c(图8)，也可以仅设置任一方。
在图6中，虽未详细图示，但是四边形的阳极电极42的其它三个角部42k(分别接近燃料气体出口连通孔38b、氧化剂气体入口连通孔34a以及氧化剂气体出口连通孔34b的角部42k)也与接近燃料气体入口连通孔38a的角部42k同样地，与在第二阻止旁通凸状部列94R的端部配置的第二阻止旁通凸状部94e的顶部94t重合。另外，第二金属隔板32在与上述其它三个角部42k相当的部位也具有与第二阻止旁通凸状部94的顶部94t邻接、与阳极电极42的外端面42e相向的壁部32c。
如图1所示，在相互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及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。形成了氧化剂气体流路48的第一金属隔板30的背面形状与形成了燃料气体流路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。
这样构成的发电单电池12以如下方式进行动作。
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。
如图3所示，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，氧化剂气体沿着氧化剂气体流路48在箭头符号B方向移动，被供给至MEA 28a的阴极电极44(参照图2)。
另一方面，如图6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。燃料气体沿着燃料气体流路58在箭头符号B方向移动，被供给到MEA28a的阳极电极42(参照图2)。
从而，在各MEA 28a中，向阴极电极44供给的氧化剂气体与向阳极电极42供给的燃料气体在第一电极催化剂层44a以及第二电极催化剂层42a内因电化学反应被消耗，来进行发电。
接着，如图1所示，向阴极电极44供给并被消耗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，向阳极电极42供给并被消耗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，在箭头符号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。
在该情况下，本实施方式所涉及的发电单电池12起到以下效果。
以下，代表性地，结合在第一金属隔板30形成的第一阻止旁通凸状部84和阴极电极44的配置构造来说明本实施方式的效果，但是基于在第二金属隔板32形成的第二阻止旁通凸状部94和阳极电极42的配置构造，也能够得到同样的效果。
根据发电单电池12，带树脂膜的MEA 28的阴极电极44的在氧化剂气体流路48的流路方向的至少一方的端部的角部44k与第一阻止旁通凸状部84e的顶部84t重合。由此，抑制反应气体(氧化剂气体)从阴极电极44的角部44k向沿着外周侧凸起部54的旁通区域流入。因此，能够良好地抑制反应气体沿着与氧化剂气体流路48的流路宽度方向的端部相向的外周侧凸起部54在流路方向旁通(在发电区域的外侧通过)。从而，实现提高反应气体的分配性和发电效率。
在本实施方式中，在氧化剂气体流路48的流路方向隔开间隔地设置多个第一阻止旁通凸状部84。而且，阴极电极44的角部44k与多个第一阻止旁通凸状部84(第一阻止旁通凸状部列84R)中的、位于流路方向的端部位置的第一阻止旁通凸状部84e的顶部84t重合。根据该结构，能够进一步良好地抑制反应气体向旁通区域流入。
在本实施方式中，阴极电极44的在氧化剂气体流路48的流路方向的双方向的端部的角部44k与第一阻止旁通凸状部84e的顶部84t重合。根据该结构，能够进一步良好地抑制反应气体向旁通区域流入。
在本实施方式中，在氧化剂气体流路48的流路宽度方向的两侧分别设置第一阻止旁通凸状部84。而且，在氧化剂气体流路48的流路宽度方向的两侧，阴极电极44的角部44k与第一阻止旁通凸状部84e的顶部84t重合。根据该结构，能够抑制反应气体在氧化剂气体流路48的流路宽度方向的两侧向旁通区域流入，因此实现进一步提高反应气体的分配性和发电效率。
第一金属隔板30具有与第一阻止旁通凸状部84的顶部84t邻接、与阴极电极44的外端面44e相向的壁部30c。根据该结构，使阴极电极44的角部44k的周边的间隙变小，由此能够进一步良好地抑制反应气体向旁通区域流入。
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，可以进行各种改变。

Claims (8)

1.一种发电单电池(12)，具备带树脂膜(46)的MEA(28)以及在所述带树脂膜(46)的MEA(28)的两侧配置的金属隔板(30、32)，所述带树脂膜(46)的MEA(28)具有在电解质膜的两侧设置电极而成的电解质膜-电极结构体(28a)以及在所述电解质膜-电极结构体(28a)的外周部遍及整周地设置的框形状的树脂膜(46)，从所述金属隔板(30、32)的一端朝向另一端地沿着发电面形成供反应气体流通的反应气体流路(48、58)，设置凸起密封件(54、64)，该凸起密封件(54、64)与所述树脂膜(46)抵接并且包围所述反应气体流路(48、58)来防止反应气体泄漏，设置阻止旁通凸状部(84、94)，该阻止旁通凸状部(84、94)从所述凸起密封件(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起朝向所述反应气体流路(48、58)的流路宽度方向的端部延伸出，并且朝向所述树脂膜(46)鼓出成形，以防止所述反应气体旁通，所述发电单电池(12)的特征在于，
所述电极的在所述反应气体流路(48、58)的流路方向的至少一方的端部的角部与所述阻止旁通凸状部(84、94)的顶部重合。
2.根据权利要求1所述的发电单电池(12)，其特征在于，
在所述反应气体流路(48、58)的流路方向隔开间隔地设置多个所述阻止旁通凸状部(84、94)，
所述电极的所述角部与所述多个阻止旁通凸状部(84、94)中的、位于所述流路方向的一方的端部位置的阻止旁通凸状部(84e、94e)的顶部重合。
3.根据权利要求1或2所述的发电单电池(12)，其特征在于，
所述电极的在所述反应气体流路(48、58)的所述流路方向的双方向的端部的角部与所述阻止旁通凸状部(84、94)的顶部重合。
4.根据权利要求1或2所述的发电单电池(12)，其特征在于，
在所述反应气体流路(48、58)的所述流路宽度方向的两侧分别设置所述阻止旁通凸状部(84、94)，
在所述流路宽度方向的两侧，所述电极的所述角部与所述阻止旁通凸状部(84、94)的顶部重合。
5.根据权利要求1或2所述的发电单电池(12)，其特征在于，
所述金属隔板(30、32)具有壁部，该壁部与所述阻止旁通凸状部(84、94)的所述顶部邻接，与所述电极的外端面相向。
6.根据权利要求5所述的发电单电池(12)，其特征在于，
所述壁部相对于所述金属隔板(30、32)的厚度方向倾斜。
7.根据权利要求5所述的发电单电池(12)，其特征在于，
所述金属隔板(30、32)具有支承部，该支承部与所述壁部邻接，并且支承所述树脂膜(46)。
8.根据权利要求7所述的发电单电池(12)，其特征在于，
所述壁部形成所述阻止旁通凸状部(84、94)的所述顶部与所述支承部之间的台阶。
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