CN111937206B - 燃料电池 - Google Patents

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Abstract

在燃料电池(10)中，在构成电解质膜‑电极结构体(22a、22b)的阴极电极(28)与空气供给层(70)之间设置覆盖阴极电极(28)的阴极侧多孔膜(54)。此外，在阴极侧多孔膜(54)上形成有呼吸孔(66)，在空气供给流路(78a、78b)中流通的空气从该呼吸孔(66)通过而被供给至阴极电极(28)。

Description

燃料电池
技术领域
本发明涉及一种具有电解质膜-电极结构体(electrolyte membrane electrodestructures)的燃料电池(fuel cell)，在所述电解质膜-电极结构体中，在一个电解质膜上设置有多个阳极电极和多个阴极电极。
背景技术
在一般的燃料电池中，层叠有多个单位电池，该单位电池通过由一组隔板夹持膜电极组件(MEA)而获得。该结构作为燃料电池堆而众所周知。相对于此，近来提出一种通过在一个电解质膜上设置多个阳极电极和多个阴极电极，从而将多个单位电池构成为平面形状的结构。
如日本发明专利公开公报特开2011-204609号中所记载的那样，在该情况下，在电解质膜上形成有用于将相邻的单位电池彼此电连接的连接部(interconnect part：互连部)。即，多个单位电池通过连接部而被串联连接。在采用该结构的情况下，具有以下优点：能够由一个电解质膜获得高压燃料电池，并且无需层叠单位电池的作业。
发明内容
在一般的燃料电池中，向堆内供给冷却水等冷却液作为冷却介质，但在该情况下，由于需要用于供给/排出冷却液的机构，因此会导致燃料电池大型化、结构复杂化。因此，想到在上述这种燃料电池中，使用空气作为氧化剂气体，并且将该空气作为冷却介质。
然而，在该情况下，阴极电极被暴露于在燃料电池内流通的空气中。因此，存在阴极电极、电解质膜过度干燥的担忧。若发生这样的情况，则电解质膜的质子电导率下降，从而燃料电池的发电特性下降。
本发明的主要目的在于，提供一种在内部流通的空气被供给至阴极电极的燃料电池。
本发明的另一目的在于，提供一种能够消除阴极电极过度干燥的担忧的燃料电池。
根据本发明的一实施方式，提供一种具有电解质膜-电极结构体的燃料电池，所述电解质膜-电极结构体具有一个电解质膜、多个阳极电极和多个阴极电极，其中，
所述电解质膜形成有沿着第1方向延伸且在其膜厚方向上显示出导电性的连接部；
多个所述阳极电极沿着所述第1方向延伸，且在与所述第1方向正交的第2方向上相互分离配置；
多个所述阴极电极沿着所述第1方向延伸，且在所述第2方向上相互分离配置，
所述燃料电池的特征在于，
在所述电解质膜-电极结构体中，在所述第2方向上，以一个所述阳极电极的一部分隔着所述电解质膜与相互相邻的两个所述阴极电极中的一个所述阴极电极的一部分相向且所述阳极电极的另一部分隔着形成于所述电解质膜的所述连接部与两个所述阴极电极中的剩余一个所述阴极电极的一部分相向的方式进行交错配置(staggeredarrangement)，
还具有阴极侧多孔膜(anode-side porous film)和氧化剂气体供给层，其中，
所述阴极侧多孔膜覆盖多个所述阴极电极且形成有呼吸孔，向多个所述阴极电极供给的氧化剂气体通过所述呼吸孔；
所述氧化剂气体供给层面向所述阴极侧多孔膜，并且设置有用于使所述氧化剂气体流通的氧化剂气体供给流路。
即，在本发明中，阴极侧多孔膜介于氧化剂气体供给层与阴极电极之间。通过该阴极侧多孔膜，保持由阴极电极生成的水。其原因在于，除了从呼吸孔通过以外，生成水不会被排出至阴极侧多孔膜的外部。
因此，阴极电极、与该阴极电极相接的电解质膜被适当保湿。换言之，能够避免阴极电极、电解质膜过度干燥的情况。作为其结果，电解质膜显示出良好的质子导电性。因此，燃料电池显示出良好的发电特性。
除此以外，通过采用上述结构，能够将氧化剂气体(例如，空气)用作冷却燃料电池的冷却介质。这是因为，在该情况下，也如上述那样，通过阴极侧多孔膜避免阴极电极、电解质膜过度干燥。因此，能够实现燃料电池的小型化、结构的简单化。
氧化剂气体供给流路例如能够形成为沿着第1方向延伸的供给流路。在该情况下，能够使氧化剂气体沿着阴极电极的长度方向(第1方向)均匀地接触阴极电极。
另外，在燃料电池中设置负压发生机构为好，所述负压发生机构使氧化剂气体供给流路成为负压。氧化剂气体易于从燃料电池的外部被导入成为负压的氧化剂气体供给流路。即，易于使氧化剂气体在燃料电池的内部流通。
根据本发明，通过介于氧化剂气体供给层与阴极电极之间的阴极侧多孔膜来保持由阴极电极生成的水。因此，能够避免阴极电极、与该阴极电极相接的电解质膜过度干燥的情况，从而适当保湿，因此燃料电池显示出良好的发电特性。
而且，由于能够将氧化剂气体(例如，空气)用作冷却燃料电池的冷却介质，因此能够实现燃料电池的小型化、结构的简单化。
附图说明
图1是本发明的实施方式所涉及的燃料电池的整体概略立体图。
图2是图1的燃料电池的主要部分立体分解图。
图3是图1的燃料电池的主要部分纵向剖视图。
图4是构成层压层的An侧膜(阳极侧多孔膜)的概略俯视图。
图5是构成燃料电池的空气供给层(氧化剂气体供给层)的整体概略立体图。
图6是构成燃料电池的下侧氢气供给层(燃料气体供给层)的整体概略立体图。
图7是表示将多个燃料电池并联连结时的氢气的流通方向的俯视示意图。
具体实施方式
下面，列举优选的实施方式，并参照附图来详细地说明本发明所涉及的燃料电池。此外，以下说明中的“下”、“上”、“左”和“右”尤其与图3中的下方、上方、左方和右方相对应，但这是为了便于容易地理解本发明，并不是指定使用燃料电池时的方向。
图1～图3分别是本实施方式所涉及的燃料电池10的整体概略立体图、主要部分立体分解图和主要部分纵向剖视图。在该燃料电池10中，通过组装图1所示的下壳体部件12、构成后述的氧化剂气体供给层70的支承板14、上壳体部件16和风扇安装部件18而构成大致长方体形状的壳体20。
如图2和图3所示，在壳体20内收容有作为第1电解质膜-电极结构体的下方的第1结构体22a、作为第2电解质膜-电极结构体的上方的第2结构体22b。首先，说明所述的第1结构体22a和第2结构体22b。此外，结构体22a、22b虽然以大致相同的方式构成，但为了便于说明，将图2和图3中位于下方的第1结构体22a表示为“下侧MEA”，将位于上方的第2结构体22b表示为“上侧MEA”。另外，以后的说明中的“Ca侧”和“An侧”分别表示被设置于阴极侧、阳极侧的意思。
如图3中详细所示，下侧MEA22a具有一个电解质膜24。在该电解质膜24的下端面形成有多个阳极电极26，另一方面，在上端面形成有多个阴极电极28。具体而言，在电解质膜24的下端面上，从接近电解质膜24一侧起，按照顺序层叠有An侧保护层30、An侧电极催化剂层32、An侧气体扩散层34，据此形成一个阳极电极26。上述An侧保护层30、An侧电极催化剂层32、An侧气体扩散层34呈沿着图1中的箭头A方向(第1方向)延伸的带状。即，阳极电极26以A方向为长度方向进行延伸。
An侧电极催化剂层32的沿着箭头B方向(第2方向)的宽度尺寸比An侧保护层30和An侧气体扩散层34的沿着箭头B方向(第2方向)的宽度尺寸短。因此，An侧保护层30与An侧气体扩散层34的一部分彼此相互直接接触。此外，An侧保护层30由例如全氟磺酸聚合物的薄膜构成。
像这样构成的阳极电极26沿着B方向被设置有多个。彼此相邻的阳极电极26之间隔着An侧槽36而彼此分离。
另一方面，在电解质膜24的上端面上，从接近电解质膜24一侧起，按照顺序层叠有Ca侧保护层38、Ca侧电极催化剂层40、Ca侧气体扩散层42，据此形成一个阴极电极28。上述Ca侧保护层38、Ca侧电极催化剂层40、Ca侧气体扩散层42呈沿着图1和图2中的箭头A方向(第1方向)延伸的带状。即，与阳极电极26同样地，阴极电极28以A方向为长度方向进行延伸。
此外，Ca侧电极催化剂层40和Ca侧气体扩散层42的沿着箭头B方向(第2方向)的宽度尺寸大致相同。相对于此，Ca侧保护层38以沿着后述的连接部44的延伸方向(A方向)散布多个无触点孔46的方式形成。另外，Ca侧保护层38由例如含有炭黑的全氟磺酸聚合物的薄膜构成。
像这样构成的阴极电极28沿着B方向被设置有多个。相邻的阴极电极28彼此隔着Ca侧槽48而彼此分离。
Ca侧槽48被形成于相对于An侧槽36偏置的位置。另外，连接部44位于An侧槽36与Ca侧槽48之间。因此，一个阳极电极26横跨隔着Ca侧槽48而彼此相邻的两个阴极电极28。即，一个阳极电极26在B方向上，以其一部分隔着电解质膜24与一个阴极电极28的一部分相向，并且另外的一部分隔着连接部44与相邻的另一个阴极电极28的一部分相向的方式交错配置。由隔着电解质膜24相向的阳极电极26的一部分和阴极电极28的一部分构成单位电池50。
形成于电解质膜24的连接部44是遍及从An侧保护层30到Ca侧保护层38的整个膜厚方向且沿着A方向延伸的带状。在电解质膜24中，主要在连接部44中发生电子传导，在除此以外的部位中主要发生质子传导。
这样构成的下侧MEA22a由An侧膜52(阳极侧多孔膜)和Ca侧膜54(阴极侧多孔膜)层压而成。即，An侧膜52和Ca侧膜54被设定为面积比下侧MEA22a大，从下侧MEA22a露出的外缘部彼此接合。由此，形成层压层56。
An侧膜52和Ca侧膜54由在燃料电池10的运行温度(几十℃～100℃左右)下显示出耐热性的原材料构成，例如由树脂构成。尤其，若为透明树脂，则能够通过目视容易地确认到下侧MEA22a的封入状态、An侧膜52与Ca侧膜54的接合状态等，因此而优选。作为这种树脂的具体例，可列举出聚酰亚胺树脂。
下侧MEA22a的厚度较薄，是把持其单体时会因自重而弯曲程度的软质，但通过将下侧MEA22a封入层压层56内，其被赋予一定程度的刚性。即，在将下侧MEA22a连同层压层56一起把持的程度下，不会因自重而弯曲。因此，易于处理下侧MEA22a，例如进行输送等。另外，由于下侧MEA22a的形状被保持，因此能够避免该下侧MEA22a产生翘曲等变形的情况。
如图4所示，An侧膜52以与多个阳极电极26中的每一个阳极电极紧贴的方式设置，并且具有多个第1直线部60和多个第2直线部62，其中，多个所述第1直线部60以与连接部44重叠的方式沿着A方向延伸；多个所述第2直线部62沿着与第1直线部60正交的B方向延伸。即，An侧膜52通过第1直线部60与第2直线部62相互正交而呈格子形状。通过两条第1直线部60与两条第2直线部62相交，形成被上述四条直线部60、60、62、62包围的大致长方形形状的An侧呼吸孔64。
另一方面，在Ca侧膜54上形成有Ca侧呼吸孔66(参照图3)。Ca侧膜54被设定得厚度比An侧膜52小。换言之，An侧膜52的厚度比Ca侧膜54大。
上侧MEA22b以与下侧MEA22a大致相同的方式构成。因此，针对相同的结构要素标注相同的附图标记，并省略其详细的说明。
下侧MEA22a在电解质膜24的下方设置阳极电极26，在上方设置阴极电极28，相对于此，在上侧MEA22b中，在电解质膜24的下方设置阴极电极28，在上方设置阳极电极26。即，在燃料电池10中，下侧MEA22a的阴极电极28与上侧MEA22b的阴极电极28相向。
下侧MEA22a的单位电池50与上侧MEA22b的单位电池50的相位不同。即，下侧MEA22a的An侧槽36、Ca侧槽48和连接部44被设定于从上侧MEA22b的An侧槽36、Ca侧槽48和连接部44偏置的位置。
在下侧MEA22a与上侧MEA22b之间，夹插有图5中详细所示的空气供给层70(氧化剂气体供给层)。该空气供给层70例如具有翅片76，该翅片76由铝、铜或其合金等导热率高的金属构成，通过下侧凸部72(第1凸部)与上侧凸部74(第2凸部)交替相连而形成波浪形。下侧凸部72与下侧MEA22a的Ca侧膜54抵接，上侧凸部74与上侧MEA22b的Ca侧膜54抵接。此外，也可以对翅片76的表面实施绝缘处理。
下侧凸部72被重叠于构成下侧MEA22a的电解质膜24的连接部44上(参照图3)。另外，构成上侧MEA22b的电解质膜24的连接部44被重叠于上侧凸部74。即，翅片76被设定为下侧凸部72对应于下侧MEA22a的连接部44的位置，并且上侧凸部74对应于上侧MEA22b的连接部44的位置的波浪形。
在下侧凸部72与上侧MEA22b的Ca侧膜54之间，形成有沿着A方向延伸的空间。同样，在上侧凸部74与下侧MEA22a的Ca侧膜54之间，也形成有沿着A方向延伸的空间。这些空间分别成为用于向上侧MEA22b的阴极电极28供给空气(氧化剂气体)的上侧空气供给流路78a(氧化剂气体供给流路)、用于向下侧MEA22a的阴极电极28供给空气的下侧空气供给流路78b(氧化剂气体供给流路)。
形成于Ca侧膜54的Ca侧呼吸孔66与上侧空气供给流路78a或者下侧空气供给流路78b连通。即，Ca侧呼吸孔66被形成于不抵接于下侧凸部72、上侧凸部74的位置。
空气供给层70还具有支承板14，所述支承板14支承翅片76并且被夹插于上壳体部件16与下壳体部件12之间(参照图5)。在支承板14上设置有排出管道80和导入管道82，所述排出管道80在构成壳体20时在成为正面侧的风扇安装部件18侧开口；所述导入管道82在背面侧开口。如后面所述，导入管道82用于将在上侧空气供给流路78a、下侧空气供给流路78b中流通的空气从壳体20的外部引入内部，排出管道80用于将经上侧空气供给流路78a、下侧空气供给流路78b流通的空气向壳体20的外部排出。
导入管道82和排出管道80的顶端被设定于比支承板14的前端和后端稍微靠里的位置。因此，在导入管道82或排出管道80与风扇安装部件18之间，分别形成有规定容量的第1缓冲空间、第2缓冲空间。
在支承板14上设置有与下侧MEA22a、上侧MEA22b的各个阴极电极28单独电连接的两个Ca侧集电体和Ca侧端子(未图示)、以及与各个阳极电极26单独电连接的两个An侧集电体和An侧端子(未图示)。能够将外部负载与Ca侧端子和An侧端子电连接。
而且，在下侧MEA22a的下方配设有用于供给作为燃料气体的氢气气体的下侧氢气供给层84(燃料气体供给层)。在上侧MEA22b的上方也同样配设有大致平板形状的上侧氢气供给层86(燃料气体供给层)。下侧氢气供给层84、上侧氢气供给层86分别被下壳体部件12、上壳体部件16支承(参照图2)。
如图6所示，在下侧氢气供给层84的面向构成下侧MEA22a的阳极电极26一侧的端面上，以从该端面向下凹陷的方式形成有下侧氢气供给流路88(燃料气体供给流路)。下侧氢气供给流路88包括沿着B方向延伸的多个去路90和多个回路92。去路90和回路92交替排列，并且相互平行。另外，去路90和回路92通过沿着A方向延伸的连通路94而连通。即，下侧氢气供给流路88是直线流路通过连通路94而折回的、呈所谓的蜿蜒形状的盘旋型流路。
在下侧氢气供给层84中，下侧氢气供给流路88为槽，除此以外的部位为壁部。如图3所示，壁部从一个阳极电极26的不存在An侧电极催化剂层32的部位横跨至与该阳极电极26相邻的另一个阳极电极26的不存在An侧电极催化剂层32的部位。因此，An侧槽36被壁部封闭。另外，连接部44隔着阳极电极26重叠于壁部。
另一方面，在上侧氢气供给层86的面向构成上侧MEA22b的阳极电极26一侧的端面上，以从该端面向上凹陷的方式形成有上侧氢气供给流路96(燃料气体供给流路)。上侧氢气供给流路96是与下侧氢气供给流路88同样地形成的包括去路90、回路92和连通路94的盘旋型流路。另外，在上侧氢气供给层86中，作为槽的上侧氢气供给流路96以外的壁部封闭An侧槽36，并且隔着阳极电极26重叠于连接部44。
在下壳体部件12和上壳体部件16上，设置有用于将氢气导入壳体20内的下侧供给歧管100、上侧供给歧管102和用于将氢气从内部导出的下侧排出歧管104、上侧排出歧管106(参照图1)。另外，在以横跨下壳体部件12和上壳体部件16的方式被安装的风扇安装部件18上，设置有用于使壳体20内成为负压的风扇108(负压发生机构)。
下壳体部件12与上壳体部件16例如通过螺栓/螺母等连接件被紧固。伴随该紧固，支承板14被下壳体部件12与上壳体部件16夹持。另外，风扇安装部件18通过例如螺栓/螺母等连接件而被连结于下壳体部件12和上壳体部件16。
本实施方式所涉及的燃料电池10基本上如以上这样构成，接下来，通过与燃料电池10的运行的关系来说明其作用效果。
如上所述，下侧MEA22a和上侧MEA22b被封入层压层56内，该层压层56由覆盖所有的阴极电极28和电解质膜24的Ca侧膜54、与覆盖所有的阳极电极26和电解质膜24的An侧膜52接合而成。由于层压层56为不会因自重而弯曲程度的硬质，因此易于处理。从而，在组装燃料电池10时，能够容易地完成例如将下侧MEA22a、上侧MEA22b插入下壳体部件12与支承板14之间或者支承板14与上壳体部件16之间的作业。
另外，伴随下壳体部件12与上壳体部件16的紧固，构成下侧MEA22a的电解质膜24的连接部44被向空气供给层70的下侧凸部72和下壳体部件12推压。同样，构成上侧MEA22b的电解质膜24的连接部44被向空气供给层70的上侧凸部74和上壳体部件16推压。对下侧MEA22a、上侧MEA22b的推压力优选为5MPa以下。
而且，由于在同一平面形状中设置多个单位电池50，因此能够获得小型且电动势大的燃料电池10。
在运行燃料电池10时，将外部负载(例如，电机等)与露出到壳体20的外部的Ca侧端子、An侧端子电连接。然后，将燃料电池10升温至几十℃～100℃左右，另一方面，对风扇108旋转施力，并且从未图示的氢气供给源通过下侧供给歧管100、上侧供给歧管102向壳体20内供给氢气。
伴随风扇108被旋转施力，壳体20(尤其是下侧空气供给流路78b和上侧空气供给流路78a)内的空气被吸引至风扇108侧。被吸引的空气从设置于支承板14的排出管道80经过第1缓冲空间，之后通过风扇108被排出至壳体20外。因此，壳体20内成为负压。
被设置于支承板14的导入管道82位于壳体20的背面侧。由于壳体20内成为负压，因此壳体20外的空气通过导入管道82被导入壳体20内。导入的空气由于被风扇108吸引而沿着下侧空气供给流路78b、上侧空气供给流路78a朝向风扇108侧移动。即，空气经下侧空气供给流路78b、上侧空气供给流路78a流通。
在该过程中，一部分空气通过形成于Ca侧膜54的Ca侧呼吸孔66而进入层压层56内，然后，通过Ca侧气体扩散层42进行扩散，之后，到达Ca侧电极催化剂层40。这样，空气被供给至阴极电极28。
另一方面，从下侧供给歧管100被导入壳体20内的氢气进入下侧氢气供给流路88的去路90，并且沿着B方向流通。而且，通过从去路90的末端经过连通路94进入回路92而折回，由此沿着B方向再流通。在回路92的末端，也通过经过连通路94进入去路90而折回，并且沿着B方向再流通。即，氢气以最接近下侧供给歧管100的阳极电极26为上游，以横穿各个阳极电极26的方式进行流通之后，从最接近下侧排出歧管104的阳极电极26折回，而以再次横穿各个阳极电极26的方式进行流通。一边重复进行这样的蜿蜒，一边朝向下侧排出歧管104流通。
在该过程中，一部分氢气通过形成于An侧膜52的An侧呼吸孔64而进入层压层56内，然后，通过An侧气体扩散层34进行扩散，之后，到达An侧电极催化剂层32。即，氢气被供给至各个阳极电极26。多余的氢气从下侧排出歧管104被排出至壳体20外。
在各个An侧电极催化剂层32中，氢气电离而生成质子和电子。质子主要经电解质膜24中的除了连接部44以外的部位进行传导，而到达Ca侧电极催化剂层40。另一方面，电子主要通过电解质膜24的连接部44，向构成相邻的单位电池50的阴极电极28移动。
然后，在阴极电极28中，在Ca侧电极催化剂层40中质子和电子与空气中的氧发生化合反应而生成水。水例如随同氢气，而沿着下侧氢气供给流路88流通。因此，在下侧氢气供给流路88中流通的氢气随着接近下游侧(下侧排出歧管104)而湿度变高。
在下侧氢气供给流路88的去路90和回路92沿着A方向延伸的情况下，氢气以与一个阳极电极26整体接触的方式流通，之后，以与与其相邻的另一个阳极电极26整体接触的方式流通。即，湿度较低的氢气与上游侧的阳极电极26接触，湿度较高的氢气与下游侧的阳极电极26接触。这样，在被供给至每一个阳极电极26的氢气的湿度不同的情况下，有可能导致各个单位电池50的发电量产生波动而使作为燃料电池10的发电不稳定。
相对于此，在本实施方式中，下侧氢气供给流路88的去路90和回路92以横穿多个阳极电极26的方式进行延伸。因此，氢气在湿度上升的同时与一个阳极电极26接触多次。即，不存在湿度不同的氢气与每一个阳极电极26接触的情况。因此，任意一个单位电池50和与其不同的另一单位电池50的发电量大致相同。因此，能够消除燃料电池10的发电变得不稳定的担忧。
而且，连接部44隔着阳极电极26被重叠于下侧氢气供给层84的壁部上，上侧氢气供给层86的壁部隔着阳极电极26被重叠于连接部44上。因此，即，由下侧氢气供给层84、上侧氢气供给层86的壁部推压电解质膜24。由此，保持下侧MEA22a、上侧MEA22b的形状。
生成水的大部分被保持于层压层56内。因此，下侧MEA22a(尤其电解质膜24)被维持湿润状态，从而在电解质膜24中表现出充分的质子电导率。另外，由于层压层56为绝缘体，因此能够防止由于阴极电极28与翅片76的接触而导致的短路。
多余的生成水从形成于Ca侧膜54的Ca侧呼吸孔66向下侧空气供给流路78b被排出。在此，Ca侧呼吸孔66不被形成于抵接下侧凸部72的部位。因此，能够避免在翅片76与下侧凸部72之间发生通过液体产生导电的情况。
而且，下侧氢气供给层84的壁部与翅片76一起推压下侧MEA22a。因此，下侧MEA22a的形状被维持。另外，连接部44被翅片76的下侧凸部72、上侧凸部74推压，并且该推压力通过An侧膜52的第1直线部60被高效地传递至连接部44。其结果，由于连接部44与Ca侧电极催化剂层40的接触界面上的接触电阻减小，因此使电子电导率良好。
而且，在Ca侧保护层38的与连接部44的位置对应的位置，形成有沿着A方向散布的无触点孔46。除此以外，在阳极电极26上，在与连接部44和无触点孔46对应的位置上不存在An侧电极催化剂层32。因此，能够抑制在无触点孔46的附近，在连接部44与Ca侧电极催化剂层40以及An侧电极催化剂层32之间的界面上发生电极反应的情况，换言之抑制生成水。因此，能够避免由于在连接部44与阴极电极28、阳极电极26之间的接触界面上过量生成的水而发生通过液体产生导电的情况。
关于上述内容，当然对于上侧MEA22b而言也相同。
燃料电池10的运行温度如上所述为几十℃～100℃左右，另外，伴随电极反应的发生，下侧MEA22a和上侧MEA22b附带热量。在此，在下侧空气供给流路78b、上侧空气供给流路78a中流通有空气，燃料电池10通过该空气而被冷却。其结果，能够避免燃料电池10的温度过度上升的情况。这样，燃料电池10为所谓的风冷式燃料电池。
另外，由于通过空气来冷却下侧MEA22a和上侧MEA22b(除热)，因此能够避免阴极电极28过度干燥的情况。而且，阻止由电极反应生成的水从除了形成于层压层56的Ca侧呼吸孔66以及An侧呼吸孔64以外的部位排出到外部。即，在层压层56内积存有一定程度的水分。结合上述情况，An侧气体扩散层34、Ca侧气体扩散层42被适当保湿。因此，由于电解质膜24也被保湿，从而维持规定的质子电导率。
本发明并不特别限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种的变更。
例如，也可以在下侧MEA22a的下方和上侧MEA22b的上方中的至少任一方层叠另一MEA。在该情况下，只要使构成该另一MEA的阳极电极26的朝向以与构成下侧MEA22a的阳极电极26或者构成上侧MEA22b的阳极电极26相向的方式设置即可。
另外，如图7所示，也可以将多个燃料电池10在水平方向上并联配置。在该情况下，只要将氢气以单独向各个燃料电池10分配并且在壳体20内流通的方式导入即可。
而且，虽然在该实施方式中构成为，将用于向壳体20内导入/排出氢气等燃料气体的供给歧管和排出歧管作为下侧供给歧管100、下侧排出歧管104、上侧供给歧管102、上侧排出歧管106，而设置于下壳体部件12和上壳体部件16双方，并且单独向下侧MEA22a、上侧MEA22b供给/排出燃料气体，但例如也可以在上壳体部件16设置单个供给歧管，另一方面，在下壳体部件12设置单个排出歧管。
在该情况下，可以在下侧MEA22a和上侧MEA22b的不存在单位电池50的区域设置两个连通孔，通过一个连通孔将氢气等燃料气体从上壳体部件16向下侧MEA22a分配/供给，并且使来自上侧MEA22b的多余的燃料气体通过剩余的一个连通孔向下壳体部件12流通，与来自下侧MEA22a的多余的燃料气体合流并排出。通过这样构成，能够削减零部件个数，从而易于组装燃料电池。
[附图标记说明]
10：燃料电池；12：下壳体部件；14：支承板；16：上壳体部件；18：风扇安装部件；20：壳体；22a：下侧MEA；22b：上侧MEA；24：电解质膜；26：阳极电极；28：阴极电极；36：An侧槽；44：连接部；48：Ca侧槽；50：单位电池；52：An侧膜；54：Ca侧膜；56：层压层；60：第1直线部；62：第2直线部；64：An侧呼吸孔；66：Ca侧呼吸孔；70：空气供给层；72：下侧凸部；74：上侧凸部；76：翅片；78a：上侧空气供给流路；78b：下侧空气供给流路；80：排出管道；82：导入管道；84：下侧氢气供给层；86：上侧氢气供给层；88：下侧氢气供给流路；90：去路；92：回路；94：连通路；96：上侧氢气供给流路；100：下侧供给歧管；102：上侧供给歧管；104：下侧排出歧管；106：上侧排出歧管；108：风扇。

Claims (3)

1.一种具有电解质膜-电极结构体的燃料电池，所述电解质膜-电极结构体具有一个电解质膜、多个阳极电极和多个阴极电极，其中，
所述电解质膜形成有沿着第1方向延伸且在其膜厚方向上显示出导电性的连接部；
多个所述阳极电极沿着所述第1方向延伸，且在与所述第1方向正交的第2方向上相互分离配置；
多个所述阴极电极沿着所述第1方向延伸，且在所述第2方向上相互分离配置，
所述燃料电池的特征在于，
在所述电解质膜-电极结构体中，在所述第2方向上，以一个所述阳极电极的一部分隔着所述电解质膜与相互相邻的两个所述阴极电极中的一个所述阴极电极的一部分相向且所述阳极电极的另一部分隔着形成于所述电解质膜的所述连接部与两个所述阴极电极中的剩余一个所述阴极电极的一部分相向的方式进行交错配置，
还具有阴极侧多孔膜和氧化剂气体供给层，其中，
所述阴极侧多孔膜覆盖多个所述阴极电极且形成有呼吸孔，向多个所述阴极电极供给的氧化剂气体通过所述呼吸孔；
所述氧化剂气体供给层面向所述阴极侧多孔膜，并且设置有用于使所述氧化剂气体流通的氧化剂气体供给流路，
所述阳极电极具有阳极侧气体扩散层、介于所述阳极侧气体扩散层与所述电解质膜之间的阳极侧电极催化剂层，
所述阴极电极具有阴极侧气体扩散层、面向所述电解质膜的阴极侧保护层、介于所述阴极侧气体扩散层与所述阴极侧保护层之间的阴极侧电极催化剂层，
所述阴极侧多孔膜由绝缘性树脂膜构成，
所述阴极侧多孔膜介于所述氧化剂气体供给层与所述阴极侧气体扩散层之间，用于在所述氧化剂气体供给层与所述阴极侧气体扩散层之间进行电绝缘，
在所述阴极侧保护层上，在与形成于所述电解质膜的所述连接部的位置对应的位置设置有沿着该阴极侧保护层的膜厚方向贯通的孔，
在所述阳极电极上，在与所述连接部的位置对应的位置没有设置所述阳极侧电极催化剂层。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，
所述氧化剂气体供给流路沿着所述第1方向延伸。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于，
还具有负压发生机构，该负压发生机构使所述氧化剂气体供给流路成为负压。
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