CN115149050A - 燃料电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池。燃料电池(10)具备传感器(40、42、44、46)，所述传感器(40、42、44、46)具有传感器部(50)和布线部(55)，所述传感器部(50)设置于隔板(14、16)、框构件(24)以及电解质膜(18)中的至少一者，所述布线部(55)连接于传感器部(50)，并延伸到隔板(14、16)或MEA(12)的外周部，传感器(40、42、44、46)具有基底绝缘膜(56)、布线图案(52、54)和罩覆绝缘膜(58)，所述基底绝缘膜(56)覆盖传感器配置区域(48、48A、48B、48C)，所述布线图案(52、54)层叠于基底绝缘膜(56)上，所述罩覆绝缘膜(58)覆盖在布线图案(52、54)以及没有被布线图案(52、54)覆盖的部分的基底绝缘膜(56)上。

Description

燃料电池

技术领域

本发明涉及具备对内部的状态量进行检测的传感器的燃料电池。

背景技术

燃料电池具有电解质膜-电极结构体、夹持电解质膜-电极结构体的一对隔板。电解质膜-电极结构体是电解质膜与阳极电极以及阴极电极层叠而成的结构物，该电解质膜传导氢离子、氧离子等离子，阳极电极以及阴极电极分别层叠于该电解质膜的一方的面和另一方的面。一方的隔板与阳极电极邻接地配置。在燃料电池的一方的隔板与阳极电极之间具有供燃料气体流通的燃料气体流路。另外，在燃料电池的另一方的隔板与阴极电极之间具有供氧化剂气体流通的氧化剂气体流路。将多个这样的燃料电池沿厚度方向层叠而构成燃料电池堆，例如被搭载于燃料电池电动汽车等。

在燃料电池中，对电解质膜、电极等各种结构构件的发电状态下的温度、导电性等内部环境进行计量，有益于掌握燃料电池的动作。因此，使用将热电偶等温度传感器配置于隔板与电解质膜-电极结构体之间的方法，来对燃料电池的内部环境进行计量。

例如专利文献1公开了如下技术，该技术对具有将电解质膜夹在阳极电极与阴极电极之间的电解质膜-电极结构体的燃料电池的内部的温度进行计量。该文献公开了将设置有用于配置传感器的槽的盖体配置于阴极电极侧的技术。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-135270公报。

发明内容

以往的测定技术将热电偶等传感器配置于通常结构的隔板与电解质膜-电极结构体之间来进行计量。因此，作业者需要进行将传感器配置于燃料电池内部的作业，要求作业者进行烦杂的作业。此时，作业者在作业中有时会损伤用于热电偶的细的金属线。另外，因在组装燃料电池时传感器的位置偏移，有时无法准确地计量目标部位的状态。

另外，在专利文献1的技术的情况下，需要盖体的配置空间，需要对燃料电池的结构进行大幅变更。另外，因配置盖体，存在导致燃料电池的厚度增大的问題。

因而，本发明的目的在于提供能够简便并且精度良好地对燃料电池的内部的状态量进行计量的燃料电池。

以下公开的一观点涉及一种燃料电池，具备：电解质膜-电极结构体，其具有电解质膜、在所述电解质膜的一方的面设置的阳极电极以及在所述电解质膜的另一方的面设置的阴极电极；框构件，其包围所述电解质膜-电极结构体的外周部；一对隔板，所述一对隔板夹持所述电解质膜-电极结构体；以及传感器，其具有传感器部和布线部，所述传感器部设置于所述隔板、所述框构件以及所述电解质膜中的至少一者，所述布线部连接于所述传感器部并延伸到所述隔板或所述电解质膜-电极结构体的外周部，所述传感器具有：基底绝缘膜，其覆盖用于配置所述传感器的传感器配置区域的表面；布线图案，其层叠于所述基底绝缘膜上；以及罩覆绝缘膜，其覆盖在所述布线图案以及没有被所述布线图案覆盖的部分的所述基底绝缘膜上。

根据上述观点的燃料电池，能够简便并且精度良好地计量燃料电池的内部的状态量。

根据参照附图说明的以下的实施方式的说明，能容易地理解上述的目的、特征以及优点。

附图说明

图1是实施方式涉及的燃料电池的分解立体图。

图2是图1的第二隔板的第一表面的俯视图。

图3是与图2的III-III线对应的部分的燃料电池的剖视图。

图4是图1的电解质膜-电极结构体的俯视图。

图5是与图2的V-V线对应的部分的燃料电池的剖视图。

图6是图4的VI-VI线的剖视图。

图7是与图2的VII-VII线对应的部分的燃料电池的剖视图。

具体实施方式

以下，列举优选的实施方式，并参照附图详细地说明本发明。

如图1所示，燃料电池10(发电单电池)具有带框的电解质膜-电极结构体12(以下称为“带框的MEA 12”)、第一隔板14以及第二隔板16。第一隔板14以及第二隔板16配置于带框的MEA12的两侧。燃料电池10例如形成为横长(或纵长)的长方形形状。将多个燃料电池10例如沿箭头符号A方向层叠来构成燃料电池堆(未图示)。燃料电池堆例如在层叠方向朝向水平方向或上下方向的状态下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)。

燃料电池10具有由第一隔板14与第二隔板16夹持带框的MEA 12的结构。第一隔板14以及第二隔板16具有横长(或纵长)的长方形形状。第一隔板14以及第二隔板16例如由钢板、不锈钢板、铝板、镀处理钢板、钛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板、碳构件等构成。

长方形形状的带框的MEA 12具备电解质膜-电极结构体12a(以下称为“MEA12a”)。MEA 12a具备电解质膜18、在电解质膜18的第一表面18a设置的阳极电极20(第一电极)以及在电解质膜18的第二表面18b设置的阴极电极22(第二电极)。

电解质膜18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，由使氢离子通过的材料形成。电解质膜18的材料除了能够使用氟系电解质以外，还能够使用HC(烃)类电解质。电解质膜18被阳极电极20与阴极电极22夹持。

另外，电解质膜18不限定于固体高分子电解质膜，也可以由具有氧离子传导性的氧化物陶瓷、浸渍了具有质子传导性或碳酸根离子传导性的各种熔融盐的多孔质材料构成。

带框的MEA 12还具备框构件24，该框构件24在电解质膜18的外周遍及整周地延伸，并且与阳极电极20以及阴极电极22接合。以被夹在阳极电极20的外周部与阴极电极22的外周部之间的方式配置框构件24。框构件24被粘接剂等接合于阳极电极20以及阴极电极22。框构件24由框状片构成。没有特别限定，但也可以是，例如由树脂材料构成。也可以是，根据燃料电池10的设计，MEA 12不具有框构件24而仅由MEA 12a构成。

如图1所示，燃料电池10在箭头符号B方向(水平方向)的一端缘部具有氧化剂气体入口连通孔30a以及燃料气体出口连通孔32b。氧化剂气体入口连通孔30a与层叠方向即箭头符号A方向的其它氧化剂气体入口连通孔30a连通。燃料气体出口连通孔32b也沿层叠方向连通。氧化剂气体入口连通孔30a供给氧化剂气体、例如空气。燃料气体出口连通孔32b排出燃料气体、例如含氢气体。氧化剂气体入口连通孔30a以及燃料气体出口连通孔32b沿箭头符号C方向排列。

在燃料电池10的箭头符号B方向的另一端缘部具有供给燃料气体的燃料气体入口连通孔32a、排出氧化剂气体的氧化剂气体出口连通孔30b。燃料气体入口连通孔32a沿箭头符号A方向连通。氧化剂气体出口连通孔30b沿箭头符号A方向连通。燃料气体入口连通孔32a以及氧化剂气体出口连通孔30b沿箭头符号C方向排列。

在第一隔板14的朝向带框的MEA 12的内表面14a具有燃料气体流路34。燃料气体流路34与燃料气体入口连通孔32a和燃料气体出口连通孔32b连通。燃料气体流路34形成于第一隔板14与带框的MEA 12之间。燃料气体流路34具有多个凸部34a、形成于凸部34a之间的流路槽34b。凸部34a朝向阳极电极20鼓出，并且与阳极电极20抵接。凸部34a形成为直线状或波线状，并沿箭头符号B方向延伸。流路槽34b形成于多个凸部34a之间。凸部34a与流路槽34b在流路宽度方向(箭头符号C方向)交替地配置。

在第二隔板16的朝向带框的MEA 12的内表面16a具有氧化剂气体流路38。氧化剂气体流路38与氧化剂气体入口连通孔30a和氧化剂气体出口连通孔30b连通。氧化剂气体流路38形成于第二隔板16与带框的MEA 12之间。氧化剂气体流路38具有多个凸部38a、形成于凸部38a之间的流路槽38b。凸部38a朝向阴极电极22鼓出，并且与阴极电极22抵接。凸部38a形成为直线状或波线状，并沿箭头符号B方向延伸。流路槽38b形成于多个凸部38a之间。凸部38a与流路槽38b在流路宽度方向(箭头符号C方向)交替地配置。

第一隔板14的凸部34a与第二隔板16的凸部38a形成于相互面对的位置。MEA12a被凸部34a与凸部38a夹着并保持。

然后，说明本实施方式的燃料电池10的传感器40、42、44、46。如图2以及图4所示，燃料电池10具备第一传感器40、第二传感器42、第三传感器44以及第四传感器46。第一传感器40是对第二隔板16的温度进行检测的传感器。第二传感器42是对电解质膜18的温度进行检测的传感器。第三传感器44是对框构件24的温度进行检测的传感器。第四传感器46是对MEA12a的阻抗进行检测的传感器。

如图2所示，第一传感器40是形成于传感器配置区域48的温度传感器，该传感器配置区域48设置于第二隔板16的内表面16a。第一传感器40具有：传感器部50，其设置于第二隔板16的与测定对象部位16c对应的部分；以及布线部55，其包括与传感器部50连接的第一布线图案52和第二布线图案54。传感器部50、第一布线图案52以及第二布线图案54由形成为薄膜状的导体形成。

其中，传感器部50由阻抗值会因金属或半导体等的温度而变化的导电性材料形成。传感器部50在俯视观察时如图示那样具有锯齿图案。第一布线图案52连接于传感器部50的一端，第二布线图案54连接于传感器部50的另一端。第一布线图案52以及第二布线图案54形成为直线状。第一布线图案52以及第二布线图案54朝向第二隔板16的外周部相互平行地延伸。

传感器部50、第一布线图案52以及第二布线图案54被绝缘膜覆盖。绝缘膜防止传感器部50、第一布线图案52或第二布线图案54与由金属等导电性材料形成的第二隔板16发生短路。另外，绝缘膜防止MEA12a的发电电位等影响传感器部50的信号。

如图3所示，第一传感器40的绝缘膜包括基底绝缘膜56和罩覆绝缘膜58。基底绝缘膜56是形成于第二隔板16的内表面16a上的绝缘膜。基底绝缘膜56例如由聚酰亚胺树脂、聚对二甲苯树脂等绝缘性树脂构成。另外，也可以是，在将燃料电池10构成为固体氧化物燃料电池的情况下，基底绝缘膜56由氧化物等具有耐热性的绝缘体构成。以覆盖图2的传感器配置区域48的整个区域的方式形成基底绝缘膜56。

如图3所示，第一传感器40的第一布线图案52以及第二布线图案54具有凸部横跨部60，该凸部横跨部60横跨第二隔板16的凸部38a。基底绝缘膜56在凸部横跨部60处覆盖凸部38a的侧壁38a1以及上端部38a2。

在基底绝缘膜56上形成导体膜，该导体膜构成上述的传感器部50、第一布线图案52以及第二布线图案54。在后记述导体膜的形成方法。

罩覆绝缘膜58覆盖传感器部50、第一布线图案52、第二布线图案54以及没有被传感器部50和第一布线图案52和第二布线图案54覆盖的部分的基底绝缘膜56。例如能够使用聚酰亚胺树脂、聚对二甲苯树脂等绝缘性的树脂材料来形成罩覆绝缘膜58。在本实施方式中，以均匀的高度来形成罩覆绝缘膜58。即，将第一布线图案52与第二布线图案54(参照图2)的间隙填埋的部分的罩覆绝缘膜58，相比于将第一布线图案52以及第二布线图案54覆盖的部分的罩覆绝缘膜58的厚度，形成得厚。由此，罩覆绝缘膜58以在第一布线图案52以及第二布线图案54与除此之外的部分之间不会产生台阶的方式具有均匀的高度。由此，罩覆绝缘膜58能够在凸部横跨部60处使表面压力分散到更广的部分，能够抑制因载荷的集中而导致损伤布线图案52、54。

另外，也可以是，罩覆绝缘膜58的凸部横跨部60上的部分的厚度相比于其它部分的厚度而形成得厚。通过这样地形成，即使因振动、热循环而导致第二隔板16与带框的MEA12在面方向发生位置偏移的情况下，也能够抑制罩覆绝缘膜58因磨耗而导致劣化。

另外，在图3中，为了方便说明，夸张地图示基底绝缘膜56、第一布线图案52以及罩覆绝缘膜58的厚度。但是，实际上，这些构件比MEA 12a的阴极电极22的厚度薄。另外，在凸部横跨部60处，构成MEA 12a的各构件能够变形来承受基底绝缘膜56、第一布线图案52以及罩覆绝缘膜58的厚度。

如图2所示，第一布线图案52具有在第二隔板16的外周部配置的端部，在该端部具有第一连接焊盘52a。第二布线图案54具有在第二隔板16的外周部配置的端部，在该端部具有第二连接焊盘54a。如图3的右端所示，第一连接焊盘52a形成于覆盖第一布线图案52的罩覆绝缘膜58的开口部58a。第一连接焊盘52a使第一布线图案52从罩覆绝缘膜58露出。第二连接焊盘54a(参照图2)为与第一连接焊盘52a同样的构造，使第二布线图案54从罩覆绝缘膜58露出。

第一传感器40如以上那样地构成，但本实施方式不限定于此，也可以将第一传感器40设置于第一隔板14。

另外，第一传感器40不限定于阻抗温度计，例如也可以构成为热电偶。在该情况下，由不同种类的金属形成第一布线图案52以及第二布线图案54。另外，传感器部50能够构成为第一布线图案52与第二布线图案54的接点。

另外，也可以是，沿着流路槽38b配置第一布线图案52以及第二布线图案54。在该情况下，传感器部50能够减少凸部横跨部60的个数，能够进一步有效果地抑制第一传感器40劣化。

然后，说明具有第一传感器40的燃料电池10的制造方法。

首先，如图1所示，准备第二隔板16。然后，在图2所示的第二隔板16的内表面16a的传感器配置区域48的整个区域形成基底绝缘膜56(参照图3)。通过喷射法涂布聚酰亚胺树脂来形成基底绝缘膜56。另外，也可以是，通过真空蒸镀法使聚对二甲苯树脂成膜来形成基底绝缘膜56。

然后，如图3所示，在基底绝缘膜56上配置具有既定形状的开口孔的掩膜。然后，在掩膜的开口孔暴露的基底绝缘膜56上，通过蒸镀法、溅射法或电镀法等各种成膜方法形成导体膜。由此，在基底绝缘膜56上形成传感器部50、第一布线图案52以及第二布线图案54。

然后，去除掩膜。然后，在传感器部50、第一布线图案52、第二布线图案54以及暴露的基底绝缘膜56上形成罩覆绝缘膜58。通过与基底绝缘膜56同样的方法形成罩覆绝缘膜58。通过以上的工序，形成有第一传感器40的第二隔板16完成。

之后，与通常的燃料电池10的制造同样，使第二隔板16与带框的MEA12的阴极电极22抵接。另外，使第一隔板14与带框的MEA12的阳极电极20抵接。通过以上的工序，获得图3所示的截面构造。

然后，参照图2、图4以及图5来说明第二传感器42。

如图4所示，第二传感器42设置于MEA12a的电解质膜18的表面，是对电解质膜18的温度进行检测的温度传感器。为了实现电解质膜18的准确的温度，如图5所示，将第二传感器42形成于电解质膜18的第二表面18b与阴极电极22之间。另外，虽然没有特别图示，但也可以是，第二传感器42设置于电解质膜18的第一表面18a。在该情况下，也可以是，第二传感器42配置于第一表面18a与阳极电极20之间。

为了使第二传感器42更准确地测定电解质膜18的温度，将传感器部50配置于与第一隔板14的凸部34a以及第二隔板16的凸部38a对应的部分。根据该结构，传感器部50被凸部34a、38a挤压，传感器部50与电解质膜18的传热状态提高。

第二传感器42除形成于电解质膜18上这一点之外，具有基本与参照图2以及图3说明的第一传感器40同样的构造。在第二传感器42的传感器部50、第一布线图案52以及第二布线图案54中具有与第一传感器40的传感器部50、第一布线图案52以及第二布线图案54同样的构造。因而，在图4以及图5所示的第二传感器42中，对与图2以及图3的第一传感器40同样的结构附加同一附图标记并省略其详细说明。但是，带框的MEA12的外周部没有向外部突出，因此第二传感器42难以在第一布线图案52以及第二布线图案54设置用于与外部的布线连接的连接端子。

因而，第二传感器42具有布线部55。布线部55包括第一布线图案52和第二布线图案54。布线部55具有：第一布线部62，其形成于图4所示的电解质膜18的第二表面18b上的传感器配置区域48A1；以及第二布线部64，其形成于图2所示的第二隔板16的内表面16a的传感器配置区域48A2。第二布线部64具有拉伸到第二隔板16的外周部的第一布线图案52和第二布线图案54。在第一布线图案52的位于第二隔板16的外周部的位置的端部具有第一连接焊盘52a，在第二布线图案54的位于第二隔板16的外周部的位置的端部具有第二连接焊盘54a。

第一布线部62的布线图案与第二布线部64的布线图案经由设置于第一布线部62侧的第一端子部62a(图4)和设置于第二布线部64的第二端子部64a(图2)而相互电连接。即，如图4所示，第一布线部62的第一布线图案52和第二布线图案54分别具有第一端子部62a。如图5所示，在第一端子部62a处形成有罩覆绝缘膜58的开口部58b。因此，第一端子部62a具有使第一布线图案52(或第二布线图案54)从开口部58b暴露的构造。第一端子部62a配置于与第一隔板14的凸部34a和第二隔板16的凸部38a对应的部分。

第二端子部64a形成于第二隔板16的与第一端子部62a面对的部分的内表面16a。第二端子部64a形成于跨在第二隔板16的凸部38a上的部分。在第二端子部64a处，在覆盖第二布线部64的罩覆绝缘膜58形成有开口部58c。在开口部58c处，第二布线部64的第一布线图案52(或第二布线图案54)暴露。

在阴极电极22的形成有第一端子部62a以及第二端子部64a的部分形成有开口孔22c。第一布线部62的第一布线图案52和第二布线部64的第一布线图案52被凸部34a、38a挤压。第一布线部62的第一布线图案52与第二布线部64的第一布线图案52经由开口孔22c以及开口部58b、58c而相互抵接并电连接。第二布线图案54也是同样的，第一布线部62的第二布线图案54与第二布线部64的第二布线图案54经由第一端子部62a以及第二端子部64a而相互电连接。

然后，说明包括第二传感器42的燃料电池10的制造方法。

首先，在第二隔板16的内表面16a形成第二传感器42的第二布线部64。能够通过与第一传感器40的制造方法同样的工序来形成第二布线部64。与第一传感器40的制造工序同时形成第二布线部64。

然后，形成具有第二传感器42的第一布线部62的带框的MEA12。首先，在图5所示的电解质膜18上依次形成基底绝缘膜56、传感器部50、第一布线图案52、第二布线图案54以及罩覆绝缘膜58。以上的工序与第一传感器40的制造工序同样，因此省略详细的说明。

然后，将在与第一端子部62a以及第二端子部64a对应的部分形成有开口孔22c的阴极电极22，接合于形成有第二传感器42的第一部分的电解质膜18的第二表面18b上。另外，将阳极电极20接合于电解质膜18的第一表面18a上。

之后，将框构件24接合于电解质膜18、阳极电极20以及阴极电极22的外周部。以电解质膜18夹在阴极电极22与阳极电极20之间的方式接合框构件24。通过以上的工序，形成有第二传感器42的第一布线部62的带框的MEA12完成。

之后，如图1所示，使第二隔板16与带框的MEA12的阴极电极22抵接，使第一隔板14与带框的MEA 12的阳极电极20抵接。由此，如图5所示，第一端子部62a与第二端子部64a被凸部34a、38a挤压而电连接，形成有第二传感器42的燃料电池10完成。

然后，说明第三传感器44。

如图4所示，第三传感器44是对框构件24的温度进行检测的温度传感器。第三传感器44形成于在框构件24设置的传感器配置区域48B的整个区域。第三传感器44具备与第一传感器40同样的传感器部50、具有第一布线图案52和第二布线图案54的布线部55。

但是，如图6所示，也可以是，在由绝缘性的树脂材料构成框构件24的情况下，不在传感器部50、第一布线图案52以及第二布线图案54下设置基底绝缘膜56。在该情况下，框构件24兼作基底绝缘膜56。传感器部50、第一布线图案52、第二布线图案54以及其周边的传感器配置区域48B被罩覆绝缘膜58覆盖，以防止与第二隔板16发生短路。在第三传感器44的外周部形成有罩覆绝缘膜58的开口部58d。分别形成有使第一布线图案52以及第二布线图案54从开口部58d露出而成的第一连接焊盘52a以及第二连接焊盘54a(参照图4)。

准备框构件24，在框构件24的表面依次形成传感器部50、第一布线图案52、第二布线图案54以及罩覆绝缘膜58，由此能够制作第三传感器44。这些工序与第一传感器40的制造工序同样。

然后，说明第四传感器46。

如图7所示，第四传感器46具有：沿着第一隔板14的凸部34a的上端部34a2形成的第一布线图案52A；以及沿着第二隔板16的凸部38a的上端部38a2形成的第二布线图案54A。第一布线图案52A与第二布线图案54A设置于相互面对的部分，在俯视观察时(参照图2)具有相同的形状。

第一布线图案52A形成于基底绝缘膜56上，隔着基底绝缘膜56而与第一隔板14绝缘。第二布线图案54A也形成于基底绝缘膜56上。第二布线图案54A隔着基底绝缘膜56而与第二隔板16绝缘。第二隔板16的基底绝缘膜56形成于图2所示的细长地延伸形成的传感器配置区域48C的整个区域。第一隔板14的传感器配置区域48C以及基底绝缘膜56也形成为同样的形状。第一布线图案52A以及第二布线图案54A分别被罩覆绝缘膜58覆盖而与阳极电极20或阴极电极22绝缘。

如图7所示，在第一布线图案52A的前端形成有使第一布线图案52A从罩覆绝缘膜58暴露而成的第一传感器部50A。另外，在第二布线图案54A的前端形成有使第二布线图案54A从罩覆绝缘膜58暴露而成的第二传感器部50B。第一传感器部50A以及第二传感器部50B在俯视观察时设置于相互重叠的位置，并隔着MEA12a相互面对。

借助凸部34a、38a而朝向MEA 12a挤压第一传感器部50A和第二传感器部50B，第一传感器部50A以压入阳极电极20的方式与阳极电极20抵接。另外，第二传感器部50B以压入阴极电极22的方式与阴极电极22抵接。对第一传感器部50A与第二传感器部50B之间施加交流电压，由此第四传感器46能够检测MEA 12a的局部的阻抗。

通过如下的工序来制作具有第四传感器46的燃料电池10，所述工序包括：制作设置有第一布线图案52A的第一隔板14的工序；制作设置有第二布线图案54A的第二隔板16的工序；以及将第一隔板14、带框的MEA 12、第二隔板16层叠的工序。

其中，通过在第一隔板14的内表面14a依次形成基底绝缘膜56、第一布线图案52A以及罩覆绝缘膜58的工序，制作设置有第一布线图案52A的第一隔板14。另外，通过在第二隔板16的内表面16a依次形成基底绝缘膜56、第二布线图案54A以及罩覆绝缘膜58的工序，制作设置有第二布线图案54A的该第二隔板16。能够与在第二隔板16形成第一传感器40的工序同样地进行制作第一布线图案52A以及第二布线图案54A的工序。通过以上的工序，获得具有第四传感器46的燃料电池10。

本实施方式的燃料电池10实现以下的效果。

本实施方式的燃料电池10具备：MEA 12a(电解质膜-电极结构体)，其具有电解质膜18、在电解质膜18的第一表面18a设置的阳极电极20以及在电解质膜18的第二表面18b设置的阴极电极22；框构件24，其包围MEA 12a的外周部；一对隔板14、16，所述一对隔板夹持MEA 12a；以及传感器40、42、44、46，其具有传感器部50、50A、50B和布线部55，所述传感器部50、50A、50B设置于隔板14、16、框构件24以及电解质膜18中的至少一者，所述布线部55连接于传感器部50、50A、50B，并延伸到隔板14、16或MEA12a的外周部，传感器40、42、44、46具有：基底绝缘膜56，其覆盖用于配置传感器40、42、44、46的传感器配置区域48、48A、48B、48C；布线图案52、52A、54、54A，其层叠于基底绝缘膜56上；以及罩覆绝缘膜58，其覆盖在布线图案52、52A、54、54A以及没有被布线图案52、52A、54、54A覆盖的部分的所述基底绝缘膜56上。

根据上述的燃料电池10，能够使传感器40、42、44、46为薄膜状并与燃料电池10一体地做成，因此不需要烦杂的传感器40、42、44、46的配置作业，能够简便并且准确地检测状态量。另外，燃料电池10能够防止传感器40、42、44、46发生位置偏移，因此适合于检测期望部位的局部的状态量。

在上述的燃料电池10中，也可以是，隔板14、16具备凸部34a、38a，所述凸部朝向MEA 12a突出并挤压MEA 12a，传感器部50、50A、50B设置于与隔板14、16的凸部34a、38a对应的位置。根据该燃料电池10，能够使传感器部50、50A、50B与测定对象物密接，因此能够精度更加良好地进行测定。

在上述的燃料电池10中，也可以是，传感器部50形成于基底绝缘膜56上，与布线图案52、54一同被罩覆绝缘膜58覆盖。根据该燃料电池10，能够使隔板14、16、MEA 12a等与传感器部50电绝缘，因此能够精度良好地进行测定。

在上述的燃料电池10中，传感器部50设置于电解质膜18的表面，并且布线部55具备：第一布线部62，其沿着电解质膜18的表面延伸并与传感器部50连接；以及第二布线部64，其沿着隔板14、16的表面延伸，使第一布线部62的布线图案52、54从罩覆绝缘膜58暴露而成的第一端子部62a与第二布线部64的布线图案52、54从罩覆绝缘膜58暴露而成的第二端子部64a面对并抵接，由此使第一布线部62与第二布线部64电连接。根据该燃料电池10，能够将传感器部50的布线部55设置于电解质膜18和隔板14、16，因此传感器部50的配置位置的自由度提高。

在上述的燃料电池10中，也可以是，隔板14、16具有：朝向MEA 12a突出并沿着反应气体的流动方向延伸的多个凸部34a、38a；以及形成于凸部34a、38a之间的流路槽34b、38b，沿着流路槽34b、38b设置布线部55。根据该燃料电池10，能够防止因与凸部34a、38a的摩擦而导致布线部55发生磨耗。

在上述的燃料电池10中，也可以是，罩覆绝缘膜58的将布线图案52、54覆盖的部分与将布线图案52、54之外部分覆盖的部分形成为均等高度。

在上述的燃料电池10中，也可以是，布线部55具有凸部横跨部60，凸部横跨部60横跨从隔板14、16突出并挤压MEA 12a的凸部34a、38a，凸部横跨部60处的罩覆绝缘膜58相比于其它部分处的罩覆绝缘膜58而形成得厚。根据该燃料电池10，能够抑制因凸部横跨部60处的罩覆绝缘膜58的磨耗而导致的损伤。

在上述的燃料电池10中，隔板14、16的凸部34a、38a的至少与凸部横跨部60对应的部分由平坦面形成。根据该燃料电池10，能够使在凸部横跨部60内的载荷分散，能够防止因载荷集中而导致布线图案52、54发生破损。

在上述的燃料电池10中，也可以是，布线图案52、54具备由第一金属形成的第一布线图案52、由与第一金属不同种类的第二金属形成的第二布线图案54，传感器部50是使第一布线图案52的前端部与第二布线图案54的前端部接触而成的热电偶的接点。

在上述的燃料电池10中，也可以是，传感器44形成于框构件24上，框构件24兼作基底绝缘膜56。根据该燃料电池10，不需要形成独立的基底绝缘膜56的工序，因此能够简化制造工序。

在上述的燃料电池10中，也可以是，布线部55具有：第一布线部62，其形成于一方的隔板14的表面并包括第一布线图案52A；以及第二布线部64，其形成于另一方的隔板16的表面并包括第二布线图案54A，传感器部50具有：第一布线图案52A在第一布线部的端部处暴露而成的第一传感器部50A；以及第二布线图案54A在第二布线部的端部处暴露而成的第二传感器部50B，第一传感器部50A与第二传感器部50B配置为夹着MEA 12a，并且与MEA 12a电连接。根据该燃料电池10，对第一传感器部50A与第二传感器部50B之间施加交流电压，由此能够检测MEA12a的局部的阻抗。

在上述内容中，针对本发明列举了优选的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，当然能够在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。

Claims (10)

1.一种燃料电池，在所述燃料电池中，具备：

电解质膜-电极结构体，其具有电解质膜、在所述电解质膜的一方的面设置的阳极电极以及在所述电解质膜的另一方的面设置的阴极电极；

框构件，其包围所述电解质膜-电极结构体的外周部；

一对隔板，所述一对隔板夹持所述电解质膜-电极结构体；以及

传感器，其具有传感器部和布线部，所述传感器部设置于所述隔板、所述框构件以及所述电解质膜中的至少一者，所述布线部连接于所述传感器部，并延伸到所述隔板或所述电解质膜-电极结构体的外周部，

所述传感器具有：

基底绝缘膜，其覆盖用于配置所述传感器的传感器配置区域的表面；

布线图案，其层叠于所述基底绝缘膜上；以及

罩覆绝缘膜，其覆盖在所述布线图案以及没有被所述布线图案覆盖的部分的所述基底绝缘膜上。

2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，

所述隔板具备凸部，所述凸部朝向所述电解质膜-电极结构体突出并挤压所述电解质膜-电极结构体，所述传感器部设置于与所述隔板的所述凸部对应的位置。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于，

所述传感器部形成于所述基底绝缘膜上，并与所述布线图案一同被所述罩覆绝缘膜覆盖。

4.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于，

所述传感器部设置于所述电解质膜的表面，并且所述布线部具备：

第一布线部，其沿所述电解质膜的表面延伸并与所述传感器部连接；以及

第二布线部，其沿所述隔板的表面延伸，

使所述第一布线部的所述布线图案从所述罩覆绝缘膜暴露而成的第一端子部与所述第二布线部的所述布线图案从所述罩覆绝缘膜暴露而成的第二端子部面对并抵接，由此使所述第一布线部与所述第二布线部电连接。

5.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于，

所述隔板具有：多个凸部，所述多个凸部朝向所述电解质膜-电极结构体突出，并沿着反应气体的流动方向延伸；以及流路槽，其形成于所述凸部之间，

沿着所述流路槽设置所述布线部。

6.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于，

所述罩覆绝缘膜的将所述布线图案覆盖的部分与将所述布线图案之外部分覆盖的部分形成为均等高度。

7.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于，

所述布线部具有凸部横跨部，所述凸部横跨部横跨从所述隔板突出并挤压所述电解质膜-电极结构体的凸部，所述凸部横跨部处的所述罩覆绝缘膜相比于其它部分处的所述罩覆绝缘膜而形成得厚。

8.根据权利要求7所述的燃料电池，其特征在于，

所述隔板的所述凸部的至少与所述凸部横跨部对应的部分由平坦面形成。

9.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于，

所述传感器形成于所述框构件上，所述框构件兼作所述基底绝缘膜。

10.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于，

所述布线部具有：第一布线部，其形成于一方的所述隔板的表面并包括第一布线图案；以及第二布线部，其形成于另一方的所述隔板的表面并包括第二布线图案，

所述传感器部具有：所述第一布线图案在所述第一布线部的端部处暴露而成的第一传感器部；以及所述第二布线图案在所述第二布线部的端部处暴露而成的第二传感器部，

所述第一传感器部与所述第二传感器部配置为夹着所述电解质膜-电极结构体，并且与所述电解质膜-电极结构体电连接。

Images