CN110993984B - 燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及燃料电池，在燃料电池(10A)中，在第一金属隔板(16)与电解质膜‑电极结构体(26)之间配设有第一多孔质体(30)。在第一多孔质体(30)形成有波状延伸来使反应气体流通的第一流路槽(50)。在第一金属隔板(16)形成有直线状延伸来使反应气体流通的第二流路槽(58)。第一流路槽(50)在第一多孔质体(30)的厚度方向贯通第一多孔质体(30)，来与第二流路槽(58)连通。

Description

燃料电池
技术领域
本发明涉及具有电解质膜-电极结构体和在所述电解质膜-电极结构体的两侧配设的金属隔板的燃料电池。
背景技术
例如，在日本专利第4948823号公报中，公开了在电解质膜的两侧分别配设阳极电极以及阴极电极的电解质膜-电极结构体(MEA)被金属隔板夹持的燃料电池。在这种燃料电池中，沿着电解质膜-电极结构体的发电面仅在金属隔板形成使反应气体流动的反应气体流路。
发明内容
发明所要解决的问题
然而，如上述的日本专利第4948823号公报那样，通过对金属隔板进行冲压成型来形成反应气体流路。在燃料电池中，仅在金属隔板形成反应气体流路的情况下，沿着电解质膜-电极结构体与金属隔板的层叠方向的反应气体流路的深度尺寸会比较大。另外，在将反应气体流路的平面形状设为波状的情况下，圆角(R)的尺寸、流路间距小。这样，因模具的形状复杂化，而模具的成本高昂化并且模具的寿命缩短。因而，存在燃料电池的制造成本增大这样的问题。
另外，在燃料电池中，希望顺畅地将反应气体引导至电解质膜-电极结构体，由此提高发电效率。
本发明是考虑这样的问题而完成的，其目的在于提供能够实现制造成本的低廉化并且能够提高发电效率的燃料电池。
用于解决问题的方案
本发明的一方式是燃料电池，其具有电解质膜-电极结构体和在所述电解质膜-电极结构体的两侧配设的金属隔板，其中，在各个所述金属隔板与所述电解质膜-电极结构体之间配设多孔质体，在所述多孔质体形成有沿着所述电解质膜-电极结构体的电极面而波状地延伸来使反应气体流通的第一反应气体流路，在所述金属隔板形成有沿着所述电极面而直线状延伸来使反应气体流通的第二反应气体流路，所述第一反应气体流路在所述多孔质体的厚度方向贯通所述多孔质体，来与所述第二反应气体流路连通。
本发明另一方式是燃料电池，其具有电解质膜-电极结构体和在所述电解质膜-电极结构体的两侧配设的金属隔板，在各个所述金属隔板与所述电解质膜-电极结构体之间配设多孔质体，在所述多孔质体形成沿着所述电解质膜-电极结构体的电极面而直线状地延伸来使反应气体流通的第一反应气体流路，在所述金属隔板形成沿着所述电极面而波状地延伸来使反应气体流通的第二反应气体流路，所述第一反应气体流路在所述多孔质体的厚度方向贯通所述多孔质体，来与所述第二反应气体流路连通。
发明的效果
根据这样结构，在多孔质体形成第一反应气体流路并且在金属隔板形成第二反应气体流路，因而能够将第二反应气体流路的深度尺寸设得比较小。由此，能够使用于成形第二反应气体流路的模具的形状简单化，因而能够使模具的制造成本降低并且能够实现模具的长寿命化。从而，能够实现燃料电池的制造成本的低廉化。另外，由于在多孔质体形成第一反应气体流路，因而与仅在金属隔板形成反应气体流路的情况相比，能够减小反应气体的压损并且能够提高相对于电解质膜-电极结构体而言的气体扩散性。从而，能够提高发电效率。
根据参照附图来说明的以下实施方式的说明，能容易理解所述目的、特征以及优点。
附图说明
图1是本发明的一实施方式涉及的具备燃料电池的燃料电池堆的一部分省略分解立体图。
图2是沿着图1的II-II线的剖视图。
图3是从第一多孔质体侧观察图1的带树脂膜的MEA时的俯视说明图。
图4是图2的第二氧化剂气体流路的说明图。
图5是从图1的第一金属隔板侧观察到的带树脂膜的MEA的俯视说明图。
图6是从第二多孔质体侧观察图1的带树脂膜的MEA时的俯视说明图。
图7是图2的第二燃料气体流路的说明图。
图8是从图1的第二金属隔板侧观察到的带树脂膜的MEA的俯视说明图。
图9是变形例涉及的具备燃料电池的燃料电池堆的一部分省略纵剖视图。
图10是图9的第一氧化剂气体流路和第二氧化剂气体流路的说明图。
图11是图9的第一燃料气体流路和第二燃料气体流路的说明图。
具体实施方式
以下列举适当的实施方式并参照附图来说明本发明涉及的燃料电池。
图1所示的燃料电池10A形成燃料电池堆12。例如多个燃料电池10A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12。这样的燃料电池堆12，例如，被搭载于燃料电池电动汽车(未图示)。
燃料电池10A是通过燃料气体与氧化剂气体的电化学反应来进行发电的发电单电池。燃料电池10A具备带树脂膜的MEA 14、在带树脂膜的MEA 14的一方的面侧配设的第一金属隔板16以及在带树脂膜的MEA 14的另一方的面侧配设的第二金属隔板18。
在燃料电池10A的长边方向、即水平方向的一端缘部(箭头符号B1方向的端缘部)设置有氧化剂气体入口连通孔20a、冷却介质入口连通孔22a以及燃料气体出口连通孔24b。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20a、冷却介质入口连通孔22a以及燃料气体出口连通孔24b。
在各燃料电池10A设置的氧化剂气体入口连通孔20a在层叠方向(箭头符号A方向)彼此连通，来供给氧化剂气体、例如含氧气体。在各燃料电池10A设置的冷却介质入口连通孔22a在层叠方向彼此连通，来供给冷却介质、例如水。在各燃料电池10A设置的燃料气体出口连通孔24b在层叠方向彼此连通，来排出燃料气体、例如含氢气体。
在燃料电池10A的长边方向、即水平方向的另一端缘部(箭头符号B2方向的端缘部)设置有燃料气体入口连通孔24a、冷却介质出口连通孔22b以及氧化剂气体出口连通孔20b。在铅垂方向(箭头符号C方向)排列设置燃料气体入口连通孔24a、冷却介质出口连通孔22b以及氧化剂气体出口连通孔20b。
在各燃料电池10A设置的燃料气体入口连通孔24a在层叠方向彼此连通，来供给燃料气体。在各燃料电池10A设置的冷却介质出口连通孔22b在层叠方向彼此连通，来排出冷却介质。在各燃料电池10A设置的氧化剂气体出口连通孔20b在层叠方向彼此连通，来排出氧化剂气体。
氧化剂气体入口连通孔20a以及氧化剂气体出口连通孔20b和燃料气体入口连通孔24a以及燃料气体出口连通孔24b的配置不限定于本实施方式，根据所要求的规格适当地设定即可。
如图1以及图2所示，带树脂膜的MEA 14具备电解质膜-电极结构体26(M EA)、在电解质膜-电极结构体26的外周部设置的框形状的树脂膜28(图1)、在电解质膜-电极结构体26的一方的面27设置的第一多孔质体30以及在电解质膜-电极结构体26的另一方的面29设置的第二多孔质体32。
电解质膜-电极结构体26具有电解质膜34、夹持电解质膜34的阴极电极36以及阳极电极38。电解质膜34例如为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为包含水分的全氟磺酸的薄膜。电解质膜34被阳极电极38和阴极电极36夹持。电解质膜34除了能够使用氟系电解质以外，还能够使用HC(碳化氢)系电解质。
如图2所示，阴极电极36具有与电解质膜34的一方的面31接合的第一电极催化剂层40以及层叠于第一电极催化剂层40的第一气体扩散层42。第一气体扩散层42是由容易使气体扩散的、具有导电性的材料形成的。作为那样的材料一个示例，可举出碳纸或者碳布。
阳极电极38具有与电解质膜34的另一方的面接合的第二电极催化剂层44以及层叠于第二电极催化剂层44的第二气体扩散层46。第二气体扩散层46是由容易使气体扩散的、具有导电性的材料形成的。作为那样的材料一个示例，可举出碳纸或者碳布。
在图1中，树脂膜28具有边框形状。树脂膜28的内周端面与电解质膜34的外周端面接近、重叠或者抵接。在树脂膜28的箭头符号B1方向侧的端缘部设置氧化剂气体入口连通孔20a、冷却介质入口连通孔22a以及燃料气体出口连通孔24b。在树脂膜28的箭头符号B2方向侧的端缘部设置燃料气体入口连通孔24a、冷却介质出口连通孔22b以及氧化剂气体出口连通孔20b。
树脂膜28例如由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、或者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)或者改性聚烯烃构成。
在图2以及图3中，第一多孔质体30是在第一金属隔板16与电解质膜-电极结构体26之间配设的、具有导电性的矩形形状的平板状构件。第一多孔质体30与电解质膜-电极结构体26的一方的面(第一气体扩散层42)接合。第一多孔质体30与第一气体扩散层42由相同的材料构成。即，第一多孔质体30例如由碳纸构成。但是，第一多孔质体30也可以是金属网状物。
如图3所示，从层叠方向俯视观察时，第一多孔质体30形成为与电解质膜-电极结构体26大致相同的尺寸。但是，第一多孔质体30的尺寸以及形状等能够任意地设定。
在第一多孔质体30形成有用于向第一气体扩散层42供给氧化剂气体的第一氧化剂气体流路48。第一氧化剂气体流路48具有沿着形成电极面的阴极电极36(图2)而在箭头符号B方向波状地延伸来使作为反应气体的氧化剂气体流通的多个第一流路槽50(第一反应气体流路)。第一流路槽50(第一氧化剂气体流路48)遍及第一多孔质体30的箭头符号B方向的全长而波状地延伸。多个第一流路槽50在箭头符号C方向(第一流路槽50的宽度方向)被配置为等间隔。
第一流路槽50的宽度尺寸W1(图5)以及深度尺寸D1(图2)是遍及第一流路槽50的全长而大致固定地形成的。但也可以是，第一流路槽50的宽度尺寸W1(图5)以及深度尺寸D1(图2)在第一流路槽50的延伸方向变化。
在图2中，第一流路槽50在第一多孔质体30的厚度方向(层叠方向)贯通第一多孔质体30。第一流路槽50的横截面形状形成为四边形。但是，第一流路槽50的横截面形状不限定于四边形。
在形成第一流路槽50壁面设置有防水处理部52。例如，能够通过将包含氟树脂的乙醇溶液涂布于形成第一流路槽50的壁面来形成防水处理部52。但也可以是，通过任意的方法在形成第一流路槽50的壁面形成防水处理部52。也可以是，例如，包含具有防水性的材料而构成第一多孔质体30，由此在形成于第一流路槽50的壁面形成防水处理部52。
如图4所示，在第一金属隔板16的朝向带树脂膜的MEA 14的面(以下称为“表面17a”)例如形成有在箭头符号B方向延伸的第二氧化剂气体流路54。第二氧化剂气体流路54具有设置于在箭头符号B方向直线状地延伸的多个凸部56之间的第二流路槽58(第二反应气体流路)。换言之，通过对金属制的平板进行冲压成型来形成第二氧化剂气体流路54。即，第二流路槽58在箭头符号B方向直线状地延伸。
如图2所示，凸部56的突出端面57与第一多孔质体30接触。第二流路槽58的宽度尺寸W2(图5)以及深度尺寸D2是遍及第二流路槽58的全长而大致固定地形成的。但也可以是，第二流路槽58的宽度尺寸W2(图5)以及深度尺寸D2在第二流路槽58的延伸方向变化。第二流路槽58与多个(例如，在本实施方式中为2个)第一流路槽50连通。
换言之，在图5中，从层叠方向俯视观察时，第二流路槽58是以与多个(在本实施方式中为两个)第一流路槽50重叠的方式设置的。第二流路槽58的宽度尺寸W2大于第一流路槽50的宽度尺寸W1。具体来讲，第二流路槽58的宽度尺寸W2为第一流路槽50的宽度尺寸W1的2倍以上。在图2中，第二流路槽58的深度尺寸D2小于第一流路槽50的深度尺寸D1。具体来讲，第二流路槽58的深度尺寸D2为第一流路槽50的深度尺寸D1的1/2以下。第一流路槽50与第二流路槽58以在俯视观察时彼此重叠的方式，适当地设定宽度尺寸W1、W2、间距、振幅即可。
第一氧化剂气体流路48与第二氧化剂气体流路54彼此连通来形成用于向阴极电极36供给氧化剂气体的氧化剂气体流路60。氧化剂气体流路60与氧化剂气体入口连通孔20a以及氧化剂气体出口连通孔20b可流通流体地连通(参照图3以及图4)。
在形成第二流路槽58的壁面设置有具有导电性的亲水处理部62。亲水处理部62例如是通过对TiO2(氧化钛)进行热氧化成膜而形成的。但也可以是，通过任意的方法在形成第二流路槽58的壁面来形成亲水处理部62。亲水处理部62可以不设置在与第一多孔质体30的接触面。
如图4所示，在第一金属隔板16的表面17a，在氧化剂气体入口连通孔20a与第二氧化剂气体流路54之间设置多个具有压花64a的入口缓冲部66a。在第一金属隔板16的表面17a，在氧化剂气体出口连通孔20b与第二氧化剂气体流路54之间设置多个具有压花64b的出口缓冲部66b。
在第一金属隔板16的表面17a，通过冲压成型，朝向带树脂膜的MEA 14(图1)来鼓出形成第一密封线68。也可以是，通过印刷或者涂布等，在第一密封线68的凸部前端面固定树脂件。树脂件例如使用聚酯纤维。也可以是，树脂件设置于树脂膜28侧。
第一密封线68具有第二氧化剂气体流路54、包围入口缓冲部66a以及出口缓冲部66b的凸起密封件(以下，称为“内侧凸起部69a”)、比内侧凸起部69a靠外侧设置并且沿着第一金属隔板16的外周延伸的凸起密封件(以下，称为“外侧凸起部69b”)以及将多个连通孔(氧化剂气体入口连通孔20a等)独立地包围的多个凸起密封件(以下、称为“连通孔凸起部69c”)。
在将氧化剂气体入口连通孔20a包围的连通孔凸起部69c设置桥部70a。桥部70a具有彼此隔开间隔地配置的多个通道72a。各通道72a使氧化剂气体入口连通孔20a与氧化剂气体流路60彼此连通。
在将氧化剂气体出口连通孔20b包围的连通孔凸起部69c设置桥部70b。桥部70b具有彼此隔开间隔地配置的多个通道72b。各通道72b使氧化剂气体出口连通孔20b与氧化剂气体流路60彼此连通。
在图2以及图6中，第二多孔质体32是在第二金属隔板18与电解质膜-电极结构体26之间配设的、具有导电性的矩形形状的平板状构件。第二多孔质体32与电解质膜-电极结构体26的另一方的面(第二气体扩散层46)接合。第二多孔质体32和第二气体扩散层46(第一多孔质体30)由相同的材料构成。即，第二多孔质体32例如由碳纸或者碳布构成。
如图6所示，从层叠方向俯视观察时，第二多孔质体32形成为与电解质膜-电极结构体26大致相同尺寸。但是，第二多孔质体32的尺寸以及形状等能够任意地设定。
在第二多孔质体32形成有用于向第二气体扩散层46供给氧化剂气体的第一燃料气体流路74。第一燃料气体流路74具有沿着形成电极面的阳极电极38(图2)而在箭头符号B方向波状地延伸来使作为反应气体的燃料气体流通的多个第一流路槽76(第一反应气体流路)。第一流路槽76(第一燃料气体流路74)遍及第二多孔质体32的箭头符号B方向的全长而波状地延伸。多个第一流路槽76在箭头符号C方向(第一流路槽76的宽度方向)被配置为等间隔。
第一流路槽76的宽度尺寸W3(图8)以及深度尺寸D3(图2)是遍及第一流路槽76的全长而大致固定地形成的。但也可以是，第一流路槽76的宽度尺寸W3(图8)以及深度尺寸D3(图2)在第一流路槽76的延伸方向变化。
在图2中，第一流路槽76在第二多孔质体32的厚度方向(层叠方向)贯通第二多孔质体32。第一流路槽76的横截面形状形成为四边形。但是，第一流路槽76的横截面形状不限定于四边形。
在形成第一流路槽76的壁面设置有防水处理部78。例如，能够通过将包含氟树脂的乙醇溶液涂布于形成第一流路槽76的壁面来形成防水处理部78。但也可以是，通过任意的方法在形成第一流路槽50的壁面形成防水处理部78。也可以是，例如，包含具有防水性的材料而构成第二多孔质体32，由此在形成第一流路槽76的壁面形成防水处理部78。
如图7所示，例如，在第二金属隔板18的朝向带树脂膜的MEA 14的面(以下、称为“表面19a”)形成有在箭头符号B方向延伸的第二燃料气体流路80。第二燃料气体流路80具有设置于在箭头符号B方向直线状地延伸的多个凸部82之间的第二流路槽84(第二反应气体流路)。换言之，通过对金属制的平板进行冲压成型来形成第二燃料气体流路80。第二流路槽58在箭头符号B方向直线状地延伸。
如图2所示，凸部82的突出端面85与第二多孔质体32接触。第二流路槽84的宽度尺寸W4(图8)以及深度尺寸D4是遍及第二流路槽84的全长而大致固定地形成的。但也可以是，第二流路槽84的宽度尺寸W4(图8)以及深度尺寸D4在第二流路槽84的延伸方向变化。第二流路槽84与多个(例如，在本实施方式中为两个)第一流路槽76连通。
换言之，在图8中，从层叠方向俯视观察时，第二流路槽84是以与多个(在本实施方式中为两个)第一流路槽76重叠的方式设置的。第二流路槽84的宽度尺寸W4大于第一流路槽76的宽度尺寸W3。具体来讲，第二流路槽84的宽度尺寸W4为第一流路槽76的宽度尺寸W3的2倍以上。在图2中，第二流路槽84的深度尺寸D4小于第一流路槽76的深度尺寸D3。具体来讲，第二流路槽84的深度尺寸D4为第一流路槽76的深度尺寸D3的1/2以下。第一流路槽76和第二流路槽84以在俯视观察时彼此重叠的方式，适当地设定宽度尺寸W3、W4、间距、振幅即可。
第一燃料气体流路74与第二燃料气体流路80彼此连通来形成用于向阳极电极38供给燃料气体的燃料气体流路86。燃料气体流路86与燃料气体入口连通孔24a以及燃料气体出口连通孔24b可流通流体地连通(参照图6以及图7)。
在形成第二流路槽84的壁面设置有具有导电性的亲水处理部88。亲水处理部88例如是通过对TiO2(氧化钛)进行热氧化成膜而形成的。但也可以是，通过任意的方法在形成第二流路槽84的壁面形成亲水处理部88。
如图7所示，在第二金属隔板18的表面19a，在燃料气体入口连通孔24a与第二燃料气体流路80之间设置多个具有压花90a的入口缓冲部92a。在第二金属隔板18的表面19a，在燃料气体出口连通孔24b与第二燃料气体流路80之间设置多个具有压花90b的出口缓冲部92b。
在第二金属隔板18的表面19a，通过冲压成型，朝向带树脂膜的MEA 14(图1)来鼓出形成第二密封线94。也可以是，在第二密封线94的凸部前端面，通过印刷或者涂布等来固定树脂件。树脂件例如使用聚酯纤维。也可以是，树脂件设置在树脂膜28侧。
第二密封线94具有将第二燃料气体流路80、入口缓冲部92a以及出口缓冲部92b包围的凸起密封件(以下称为“内侧凸起部95a”)、比内侧凸起部95a靠外侧设置并且沿着第二金属隔板18的外周延伸的凸起密封件(以下、称为“外侧凸起部95b”)以及将多个连通孔(氧化剂气体入口连通孔20a等)独立地包围的多个凸起密封件(以下称为“连通孔凸起部95c”)。
在将燃料气体入口连通孔24a包围的连通孔凸起部95c设置桥部96a。桥部96a具有彼此隔开间隔地配置的多个通道98a。各通道98a使燃料气体入口连通孔24a与燃料气体流路86彼此连通。
在将燃料气体出口连通孔24b包围的连通孔凸起部95c设置桥部96b。桥部96b具有彼此隔开间隔地配置的多个通道98b。各通道98b使燃料气体出口连通孔24b与燃料气体流路86彼此连通。
如图1以及图2所示，在彼此接合的第一金属隔板16的表面17b与第二金属隔板18的表面19b之间形成有与冷却介质入口连通孔22a和冷却介质出口连通孔22b可流通流体地连通的冷却介质流路100。形成有第二氧化剂气体流路54的第一金属隔板16的背面形状与形成有第二燃料气体流路80的第二金属隔板18的背面形状相互重合来形成冷却介质流路100。第一金属隔板16与第二金属隔板18通过对外周以及连通孔的周围进行焊接而接合。也可以是，代替焊接，而利用钎焊来接合。也可以是，在第一金属隔板16以及第二金属隔板18中的至少一个设置具有导电性的耐腐蚀性覆膜。这样的耐腐蚀性覆膜例如能够由金或者TiO2(氧化钛)等形成。
这样构成的燃料电池10A如以下方式动作。
首先，如图1所示，向氧化剂气体入口连通孔20a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24a供给含氢气体等燃料气体。向冷却介质入口连通孔22a供给纯水、乙二醇、油等冷却介质。
如图3以及图4所示，从氧化剂气体入口连通孔20a向氧化剂气体流路60(第一氧化剂气体流路48以及第二氧化剂气体流路54)导入氧化剂气体。而且，如图1所示，氧化剂气体沿着氧化剂气体流路60在箭头符号B方向移动，被供给到电解质膜-电极结构体26的阴极电极36。这时，氧化剂气体主要在第一氧化剂气体流路48流动。
另一方面，如图6以及图7所示，从燃料气体入口连通孔24a向燃料气体流路86(第一燃料气体流路74以及第二燃料气体流路80)导入燃料气体。而且，燃料气体沿着燃料气体流路86在箭头符号B方向移动，被供给到电解质膜-电极结构体26的阳极电极38。这时，燃料气体主要在第一燃料气体流路74流动。
从而，在各电解质膜-电极结构体26中，被供给到阴极电极36的氧化剂气体与被供给到阳极电极38的燃料气体在第一电极催化剂层40以及第二电极催化剂层44内因电化学反应被消耗，来进行发电。这时，因发电而产生生成水。
然后，如图3以及图4所示，被供给到阴极电极36并被消耗的氧化剂气体从氧化剂气体流路60向氧化剂气体出口连通孔20b流动，沿着氧化剂气体出口连通孔20b在箭头符号A方向被排出。此时，在电解质膜-电极结构体26产生的生成水从第一氧化剂气体流路48被引导至第二氧化剂气体流路54，在第二氧化剂气体流路54在箭头符号B方向移动，与氧化剂气体一起沿着氧化剂气体出口连通孔20b在箭头符号A方向被排出。
同样地，如图6以及图7所示，被供给到阳极电极38并被消耗的燃料气体，从燃料气体流路86向燃料气体出口连通孔24b流动，沿着燃料气体出口连通孔24b在箭头符号A方向被排出。此时，在电解质膜-电极结构体26产生的生成水透过电解质膜34，从阴极电极36向阳极电极38移动，从第一燃料气体流路74被引导至第二燃料气体流路80，在第二燃料气体流路80在箭头符号B方向移动，与燃料气体一起沿着燃料气体出口连通孔24b在箭头符号A方向被排出。
另外，被供给到冷却介质入口连通孔22a的冷却介质被导入至在第一金属隔板16与第二金属隔板18之间形成的冷却介质流路100之后，在箭头符号B方向流通。该冷却介质对电解质膜-电极结构体26进行冷却后从冷却介质出口连通孔22b被排出。
该情况下，本实施方式涉及的燃料电池10A实现以下的效果。
如上所述，在多孔质体(第一多孔质体30以及第二多孔质体32)形成第一反应气体流路(第一流路槽50、76)并且在金属隔板(第一金属隔板16以及第二金属隔板18)形成第二反应气体流路(第二流路槽58、84)。由此，能够将第二反应气体流路(第二流路槽58、84)的深度尺寸设得比较小。因而，能够使用于形成第二反应气体流路(第二流路槽58、84)的模具的形状简单化，因此能够使模具的制造成本降低并且能够实现模具的长寿命化。从而，能够实现燃料电池10A的制造成本的低廉化。
另外，由于在多孔质体(第一多孔质体30以及第二多孔质体32)形成第一反应气体流路(第一流路槽50、76)，因而与仅在金属隔板(第一金属隔板16以及第二金属隔板18)形成反应气体流路的情况相比，能够减小反应气体(氧化剂气体以及燃料气体)的压损并且能够提高相对于电解质膜-电极结构体26而言的气体扩散性。从而，能够提高发电效率。
第一反应气体流路(第一流路槽50、76)波状地延伸，第二反应气体流路(第二流路槽58、84)直线状地延伸。由此，能够使成形第二反应气体流路(第二流路槽58、84)的模具的形状进一步简单化，因此能够使模具的制造成本进一步降低并且能够实现模具进一步长寿命化。从而，能够实现燃料电池10A的制造成本进一步的低廉化。
在形成第一反应气体流路(第一流路槽50、76)的壁面设置有防水处理部52。
根据这样的结构，能够抑制因发电而产生的生成水滞留在第一反应气体流路(第一流路槽50、76)中。换言之，能够将生成水从第一反应气体流路(第一流路槽50、76)顺畅地引导到第二反应气体流路(第二流路槽58、84)。由此，能够使反应气体(氧化剂气体以及燃料气体)在第一反应气体流路(第一流路槽50、76)顺畅地流通。
在形成第二反应气体流路(第二流路槽58、84)的壁面设置有防水处理部62。
根据这样的结构，能够使生成水在第二反应气体流路(第二流路槽58、84)顺畅地流通。
第二反应气体流路的深度尺寸(第二流路槽58的深度尺寸D2以及第二流路槽84的深度尺寸D4)小于第一反应气体流路的深度尺寸(第一流路槽50的深度尺寸D1以及第一流路槽76的深度尺寸D3)。
根据这样的结构，能够使用于成形第二反应气体流路(第二流路槽58、84)的模具的形状进一步简单化，因此能够实现燃料电池10A的制造成本的进一步低廉化。
第二反应气体流路的宽度尺寸(第二流路槽58的宽度尺寸W2以及第二流路槽84的宽度尺寸W4)大于第一反应气体流路的宽度尺寸(第一流路槽50的宽度尺寸W1以及第一流路槽76的宽度尺寸W3)。根据这样的结构，能够使生成水在第二反应气体流路(第二流路槽58、84)顺畅地流通。
本发明也可以省略第一多孔质体30或者第二多孔质体32。即使在这种情况下，也能够实现制造成本低廉化并且能够实现提高发电效率这样的本申请发明的上述效果。而且，在省略第一多孔质体30的情况下，也可以是，将第一金属隔板16的第二流路槽58的槽深度尺寸D2设为大于第二金属隔板18的第二流路槽84的槽深度尺寸D4。在省略第二多孔质体32的情况下，也可以是，将第二金属隔板18的第二流路槽84的槽深度尺寸D4设为大于第一金属隔板16的第二流路槽58的槽深度尺寸D2。
(变形例)
然后，参照图9～图11对变形例涉及的燃料电池10B进行说明。在本变形例中，与上述的实施方式相同的结构附加相同的附图标记，省略其详细的说明。
如图9～图11所示，燃料电池10B具备带树脂膜的MEA 14a、第一金属隔板16a以及第二金属隔板18a。
如图9以及图10所示，在带树脂膜的MEA14a的第一多孔质体30a形成有用于向第一气体扩散层42供给氧化剂气体的第一氧化剂气体流路48a。第一氧化剂气体流路48a具有沿着阴极电极36(电极面)在箭头符号B方向直线状地延伸来使作为反应气体的氧化剂气体流通的多个第一流路槽50a(第一反应气体流路)。第一流路槽50a(第一氧化剂气体流路48a)遍及第一多孔质体30a的箭头符号B方向的全长而直线状地延伸。多个第一流路槽50a在箭头符号C方向(第一流路槽50a的宽度方向)被配置为等间隔。
第一流路槽50a的宽度尺寸W5(图10)以及深度尺寸D5(图9)是遍及第一流路槽50a的全长而大致固定地形成的。但也可以是，第一流路槽50a的宽度尺寸W5(图10)以及深度尺寸D5(图9)在第一流路槽50a的延伸方向变化。
在图中9，第一流路槽50a在第一多孔质体30a的厚度方向(层叠方向)贯通第一多孔质体30a。第一流路槽50a的横截面形状形成为四边形。但是，第一流路槽50a的横截面形状不限定于四边形。在形成第一流路槽50a的壁面设置有防水处理部52。
如图10所示，在第一金属隔板16a的表面17a(图9)形成有在箭头符号B方向延伸的第二氧化剂气体流路54a。第二氧化剂气体流路54a具有设置于在箭头符号B方向波状地延伸的多个凸部56a之间的多个第二流路槽58a(第二反应气体流路)。换言之，通过对金属制的平板进行冲压成型来形成第二氧化剂气体流路54a。即，第二流路槽58a在箭头符号B方向波状地延伸。
如图9所示，凸部56a的突出端面57与第一多孔质体30a接触。第二流路槽58a的宽度尺寸W6(图10)以及深度尺寸D6是遍及第二流路槽58a的全长而大致固定地形成的。但也可以是，第二流路槽58a的宽度尺寸W6(图10)以及深度尺寸D6在第二流路槽58a的延伸方向变化。第二流路槽58a与多个(例如，在本实施方式为两个)第一流路槽50a连通。
换言之，在图10中，从层叠方向俯视观察时，第二流路槽58a是以与多个(在本实施方式中为两个)第一流路槽50a重叠的方式设置的。第二流路槽58a的宽度尺寸W6大于第一流路槽50a的宽度尺寸W5。具体来讲，第二流路槽58a的宽度尺寸W6为第一流路槽50a的宽度尺寸W5的2倍以上。在图9中，第二流路槽58a的深度尺寸D6小于第一流路槽50a的深度尺寸D5。具体来讲，第二流路槽58a的深度尺寸D6为第一流路槽50a的深度尺寸D5的1/2以下。第一流路槽50a和第二流路槽58a以在俯视观察时彼此重叠的方式，适当地设定宽度尺寸W5、W6、间距、振幅即可。
第一氧化剂气体流路48a与第二氧化剂气体流路54a彼此连通来形成用于向阴极电极36供给氧化剂气体的氧化剂气体流路60a。在形成第二流路槽58a的壁面设置有防水处理部62。
如图9以及图11所示，在带树脂膜的MEA 14a的第二多孔质体32a形成有用于向第二气体扩散层46供给燃料气体的第一燃料气体流路74a。第一燃料气体流路74a具有沿着形成电极面的阳极电极38而在箭头符号B方向直线状地延伸来使作为反应气体的燃料气体流通的多个第一流路槽76a(第一反应气体流路)。第一流路槽76a(第一燃料气体流路74a)遍及第二多孔质体32a的箭头符号B方向的全长而直线状地延伸。多个第一流路槽76a在箭头符号C方向(第一流路槽76a的宽度方向)被配置为等间隔。
第一流路槽76a的宽度尺寸W7(图11)以及深度尺寸D7(图9)是遍及第一流路槽76a全长而大致固定地形成的。但也可以是，第一流路槽76a的宽度尺寸W7(图11)以及深度尺寸D7(图9)在第一流路槽76a的延伸方向变化。
在图9中，第一流路槽76a在第二多孔质体32a的厚度方向(层叠方向)贯通第二多孔质体32a。第一流路槽76a的横截面形状形成为四边形。但是，第一流路槽76a的横截面形状不限定于四边形。在形成第一流路槽76a的壁面设置有防水处理部78。
如图11所示，在第二金属隔板18a的表面19a(图9)形成有在箭头符号B方向延伸的第二燃料气体流路80a。第二燃料气体流路80a具有设置于在箭头符号B方向波状地延伸的多个凸部82a之间的第二流路槽84a(第二反应气体流路)。换言之，通过对金属制的平板进行冲压成型来形成第二燃料气体流路80a。即，第二流路槽84a在箭头符号B方向波状地延伸。
如图9所示，凸部82a的突出端面85与第二多孔质体32a接触。第二流路槽84a的宽度尺寸W8(图11)以及深度尺寸D8是遍及第二流路槽84a的全长而大致固定地形成的。但也可以是，第二流路槽84a的宽度尺寸W8(图11)以及深度尺寸D8在第二流路槽84a的延伸方向变化。第二流路槽84a与多个(例如，在本实施方式为两个)第一流路槽76a连通。
换言之，在图11中，从层叠方向俯视观察时，第二流路槽84a是以与多个(在本实施方式中为两个)第一流路槽76a重叠的方式设置的。第二流路槽84a的宽度尺寸W8大于第一流路槽76a的宽度尺寸W7。具体来讲，第二流路槽84a的宽度尺寸W8为第一流路槽76a的宽度尺寸W7的2倍以上。在图9中，第二流路槽84a的深度尺寸D8小于第一流路槽76a的深度尺寸D7。具体来讲，第二流路槽84a的深度尺寸D8为第一流路槽76a的深度尺寸D7的1/2以下。第一流路槽76a和第二流路槽84a以在俯视观察时彼此重叠的方式，适当地设定宽度尺寸W7、W8、间距、振幅即可。
第一燃料气体流路74a与第二燃料气体流路80a彼此连通来形成用于向阳极电极38供给燃料气体的燃料气体流路86a。在形成第二流路槽84a的壁面设置有防水处理部88。
根据本变形例涉及的燃料电池10B，实现与上述的燃料电池10A相同的效果。
本发明涉及的燃料电池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变更。

Claims (10)

1.一种燃料电池(10A)，其具有电解质膜-电极结构体(26)和在所述电解质膜-电极结构体的两侧分别配设的第一金属隔板(16)以及第二金属隔板(18)，其中，
在所述第一金属隔板与所述电解质膜-电极结构体之间配设第一多孔质体(30)，在所述第二金属隔板与所述电解质膜-电极结构体之间配设第二多孔质体(32)，
在所述第一多孔质体以及所述第二多孔质体分别形成有沿着所述电解质膜-电极结构体的电极面(36、38)而波状地延伸来使反应气体流通的第一反应气体流路(50、76)，
在所述第一金属隔板以及所述第二金属隔板分别形成有沿着所述电极面而直线状延伸来使反应气体流通的第二反应气体流路(58、84)，形成于所述第一多孔质体的所述第一反应气体流路在所述第一多孔质体的厚度方向贯通所述第一多孔质体，来与形成于所述第一金属隔板的所述第二反应气体流路连通，
形成于所述第二多孔质体的所述第一反应气体流路在所述第二多孔质体的厚度方向贯通所述第二多孔质体，来与形成于所述第二金属隔板的所述第二反应气体流路连通。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，
在形成所述第一反应气体流路的壁面设置有防水处理部(52)。
3.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，
在形成所述第二反应气体流路的壁面设置有亲水处理部(62)。
4.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，
所述第二反应气体流路的深度尺寸(D2、D4)小于所述第一反应气体流路的深度尺寸(D1、D3)。
5.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，
所述第二反应气体流路的宽度尺寸(W2、W4)大于所述第一反应气体流路的宽度尺寸(W1、W3)。
6.一种燃料电池(10B)，其具有电解质膜-电极结构体和在所述电解质膜-电极结构体的两侧分别配设的第一金属隔板(16a)以及第二金属隔板(18a)，其中，
在所述第一金属隔板与所述电解质膜-电极结构体之间配设第一多孔质体(30a)，在所述第二金属隔板与所述电解质膜-电极结构体之间配设第二多孔质体(32a)，
在所述第一多孔质体以及所述第二多孔质体分别形成沿着所述电解质膜-电极结构体的电极面直线状地延伸来使反应气体流通的第一反应气体流路(50a、76a)，
在所述第一金属隔板以及所述第二金属隔板分别形成沿着所述电极面而波状地延伸来使反应气体流通的第二反应气体流路(58a、84a)，
形成于所述第一多孔质体的所述第一反应气体流路在所述第一多孔质体的厚度方向贯通所述第一多孔质体，来与形成于所述第一金属隔板的所述第二反应气体流路连通，
形成于所述第二多孔质体的所述第一反应气体流路在所述第二多孔质体的厚度方向贯通所述第二多孔质体，来与形成于所述第二金属隔板的所述第二反应气体流路连通。
7.根据权利要求6所述的燃料电池，其特征在于，
在形成所述第一反应气体流路的壁面设置有防水处理部(78)。
8.根据权利要求6所述的燃料电池，其特征在于，
在形成所述第二反应气体流路的壁面设置有亲水处理部(88)。
9.根据权利要求6所述的燃料电池，其特征在于，
所述第二反应气体流路的深度尺寸(D6、D8)小于所述第一反应气体流路的深度尺寸(D5、D7)。
10.根据权利要求6所述的燃料电池，其特征在于，
所述第二反应气体流路的宽度尺寸(W6、W8)大于所述第一反应气体流路的宽度尺寸(W5、W8)。
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