CN1612390A - 燃料电池及燃料电池用隔板 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种燃料电池，在燃料极侧隔板(101)上，按照位于燃料导入流路(125)及燃料供给用第2岐管(115)的背面的方式形成冷却水导入流路(129)。根据本发明，可以使燃料电池的输出特性稳定。

Description

燃料电池及燃料电池用隔板

技术领域

本发明涉及燃料电池及燃料电池用隔板。

背景技术

近年来，能量转换效率高并且不会因发电反应而产生有害物质的燃料电池受到关注。作为这类燃料电池的一种，已知有在100℃以下的低温下动作的固体高分子型燃料电池。

固体高分子型燃料电池是具有将作为电解质膜的固体高分子膜配置在燃料极和空气极之间的基本构造，向燃料极供给含有氢的燃料气体，向空气极供给含有氧的氧化剂气体，利用以下的电化学反应进行发电的装置。

燃料极：   (1)

空气极：   (2)

燃料极中，所供给的燃料中所含的氢如所述式(1)所示，被分解为氢离子和电子。其中的氢离子在固体高分子电解质膜的内部向空气极移动，电子通过外部电路向空气极移动。另一方面，空气极中，向空气极供给的氧化剂气体中所含的氧与从燃料极移动过来的氢离子及电子反应，如所述式(2)所示，生成水。像这样，由于外部电路中，电子从燃料极向空气极移动，因此就可以输出电能。

另外，在燃料极及空气极的外侧设有隔板。在燃料极侧的隔板上设有燃料气体流路，向燃料极供给燃料气体。同样，在空气极侧的隔板上也设有氧化剂气体流路，向空气极供给氧化剂气体。而且，本说明书中，将燃料气体及氧化剂气体合称为「反应气体」。另外，在这些隔板之间，设有用于冷却电极的冷却水的流路。

这里，反应气体通常被加湿器加湿而导入，当在反应气体供给用的岐管内被冷却时，会产生大量的冷凝水。但是，在以往的燃料电池用隔板中，在从反应气体供给孔向反应气体流路的导入部中，未采用防止冷却的手段，来自反应气体的冷凝水汇集在隔板的反应气体供给孔上，从而有从反应气体供给孔侵入反应气体流路之类的问题。所以，以往的燃料电池用隔板中，反应气体的流路被冷凝水所堵塞，阻碍向电极表面的均匀的反应气体的供给，燃料电池的输出降低。

所以，提出了避免因气体中的水分的冷凝、结露造成的电池特性的降低的方案(专利文献1)。专利文献1中，记载有通过在用于燃料气体的供给的开口部的附近的侧端部设置隔板的冷却水通流槽来使气体入口侧岐管的部分升温。

但是，专利文献1的构成中，从抑制燃料电池的输出的降低的观点考虑还有改良的余地。另外，由于有必要设置用于向气体入口侧供给加热水的连通管，因此燃料电池整体的构成复杂化、大型化。

[专利文献1]特开平10-64562号公报

发明内容

本发明是鉴于所述情况而提出的，其目的在于，提供使燃料电池的输出特性稳定的技术。

本发明人从使燃料电池的输出特性稳定的观点出发进行了深入研究。结果发现，以往的燃料电池的构成中，无法充分地抑制由被加湿的反应气体产生的冷凝水造成的反应气体的供给阻碍。

所述的专利文献1的构成中，形成于隔板的一方的面上的气体入口贯穿另一方的面，在气体入口所贯穿的另一方的面上形成有入口侧岐管(manifold)。所以，虽然在气体入口的附近设有冷却水通流槽，但是在从气体入口经由气体入口侧岐管向气体通流槽供给反应气体的路径中，无法充分地抑制反应气体的冷却。所以，反应气体的稳定的供给会被在气体入口侧岐管或气体通流槽中产生的冷凝水所妨碍。

像这样，当被加湿的高露点温度的反应气体因放热而被冷却时，就会产生冷凝水。由于当产生冷凝水时，反应气体的供给路径即被水阻塞而阻碍流动，因此就会导致输出特性的不稳定化。所以，本发明人从抑制反应气体流路的上游的反应气体的冷却并使反应气体的露点温度提高的观点出发，进行了反复的研究，从而达成了本发明。

根据本发明，提供具有如下特征的燃料电池，即，具有包括电解质及配设于该电解质的两面的一对电极的膜电极接合体、夹持所述膜电极接合体的一对隔板，在所述一对隔板上，分别设有反应气体供给用开口部，在另一方的面上，具有反应气体流路、将反应气体从所述反应气体供给用开口部导向所述反应气体流路的反应气体导入流路，在至少一方的所述隔板的所述反应气体导入流路的背面设置了冷却水的流路。

本发明的燃料电池中，将本来为了冷却电极的反应热而供给的冷却水以简单的构成向反应气体导入流路的背面供给。由此，可以利用冷却水的热抑制反应气体的冷却，使反应气体的露点温度提高。这样就可以抑制反应气体导入流路和岐管周边的冷凝水的产生。所以，就可以将高加湿的反应气体向膜电极接合体可靠地供给。由此就可以抑制冷凝水进入反应气体导入流路，可靠地进行反应气体的供给。像这样就可以提供输出的稳定性优良的燃料电池。

根据本发明，提供具有如下特征的燃料电池隔板，即，具有反应气体供给用开口部、设于一方的面上的反应气体流路及从所述反应气体供给用开口部将反应气体导向所述反应气体流路的反应气体导入流路，在所述反应气体导入流路的背面设置了冷却水的流路。

本发明的燃料电池用隔板形成了在反应气体导入流路的背面设置了冷却水的流路的构成。由此就形成从背面对反应气体导入流路先进行加温的构成。这样就可以抑制由从反应气体供给用开口部导向反应气体导入流路的反应气体的冷却造成的冷凝水的产生。所以，反应气体就经由反应气体导入流路被稳定地向反应气体流路供给。由此就可以使燃料电池的输出稳定化。

本发明中，所述反应气体导入流路可以采用从所述反应气体供给用开口部的横向将所述反应气体导向所述反应气体流路的构成。这样就可以使因反应气体的结露而产生的冷凝水沉降在反应气体供给用开口部的底部。这样，就可以用简单的构成在除去反应气体中的冷凝水的同时向反应气体流路稳定地供给反应气体。

本发明中，也可以按照在所述反应气体供给用开口部的外周整体通入所述冷却水的方式构成所述冷却水的流路。这样，由于按照覆盖反应气体供给用开口部的外周部分的方式构成冷却水的流路，因此冷却水就被更均等地效率优良地供给，从而可以更可靠地抑制冷凝水的产生。

本发明的燃料电池中，也可以如下构成，即，在所述一对隔板上设置冷却水供给用开口部，所述反应气体供给用开口部及所述冷却水供给用开口部被设于所述反应气体流路的上方，所述冷却水供给用开口部实质上位于所述反应气体供给用开口部的上方，使所述冷却水从所述冷却水开口部流向垂直下方。

根据该构成，本来为了冷却电极的反应热而供给的冷却水就会从配置于隔板的上方的冷却水供给用开口部向垂直下方横切反应气体导入流路的背面而流动。由此就可以用简单的构成利用冷却水的热来抑制反应气体的冷却，从而抑制冷凝水的产生。

本发明的燃料电池中，所述反应气体导入流路也可以包含从所述反应气体供给用开口部朝向上部设置的连接流路。该构成中，连接流路可以将穿过反应气体供给用开口部的反应气体导向隔板的上方。由此，反应气体就会在反应气体导入流路中，在首先被导向隔板的上方后，就会向下方的反应气体流路流动。另外，会形成冷却水在连接流路的背面流动的构成。通过采用此种构成，就可以使因反应气体的结露而产生的冷凝水在反应气体供给用开口部的底部沉降。另一方面，高露点温度的反应气体在连接流路中向上方移动。像这样，本发明的燃料电池中，就可以用简单的构成实现将冷凝水除去而导向反应气体流路的机构。由此就可以进一步可靠地抑制因在连接流路中移动的反应气体包含冷凝水而造成的流路的堵塞。

本发明的燃料电池中，可以采用如下的构成，即，所述冷却水供给用开口部位于分别供给所述燃料气体及氧化剂气体的两个所述反应气体供给用开口部之间，与供给所述氧化剂的所述反应气体供给用开口部相比，所述冷却水供给用开口部更接近供给所述燃料气体的所述反应气体供给用开口部。

利用该构成，可以更有效地抑制即使在相同气体温度下由于供给量小于氧化剂气体而容易受放热的影响而温度降低的燃料气体侧的冷却，从而可以抑制燃料气体侧的冷凝水的产生。

本发明的燃料电池中，所述冷却水最好比所述燃料气体及所述氧化剂气体温度更高。这样就可以更有效地加热燃料气体及氧化剂气体，从而抑制冷凝水的产生。

本发明的燃料电池中，可以将所述氧化剂气体设为空气。

根据本发明，提供具有如下特征的燃料电池隔板，即，具有反应气体供给用开口部、设于一方的面上的反应气体流路及从所述反应气体供给用开口部将所述反应气体导向所述反应气体流路的反应气体导入流路、冷却水供给用开口部、设于另一方的面上的冷却水流路及从所述冷却水开口部将冷却水导向所述冷却水流路的冷却水导入流路，将所述冷却水导入流路设置在所述反应气体导入流路的背面。

根据本发明，提供如下的燃料电池用隔板，是与第1基板及第2基板接触而构成的燃料电池用隔板，其特征是，所述第1基板具有提供反应气体供给用开口部、设于与所述第2基板的非接触面的反应气体流路及从所述反应气体供给用开口部将所述反应气体导向所述反应气体流路的反应气体导入流路，所述第2基板在与所述第1基板的接触面上具有冷却水的流路。

利用该构成，可以将本来为了冷却电极的反应热而供给的冷却水用简单的构成向反应气体导入流路的背面效率优良地供给。由此可以利用冷却水的热抑制由反应气体的放热造成的冷却，从而抑制反应气体导入流路周边的冷凝水的产生。这样，由于抑制了冷凝水进入反应气体流路，因此就可以可靠地进行反应气体的供给。像这样，就可以提供使燃料电池的输出特性稳定化的燃料电池用隔板。

如上所述，根据本发明，可以使燃料电池的输出特性稳定化。

附图说明

图1是表示实施方式的燃料电池用隔板的构成的图。

图2是表示实施方式的燃料电池用隔板的构成的图。

图3是表示包括图1及图2的燃料电池用隔板的燃料电池组的构成的分解立体图。

图4是表示包括图3的燃料电池组的燃料电池的构成的立体图。

图5是用于说明图1及图2的燃料电池用隔板的要部构成的放大部分略图。

图6是表示实施方式的燃料电池用隔板的设置了冷却水流路的面的构成的图。

图7是用于说明图6的燃料电池用隔板的要部构成的放大部分略图。

图8是示意性地表示实施方式的单电池的剖面构造的图。

图9是表示实施方式的燃料电池用隔板的构成的图。

图10是用于说明实施方式的燃料电池用隔板的制造方法的图。

其中，20—固体高分子电解质膜，22—燃料极，24—空气极，26—催化层，28—气体扩散层，30—催化层，32—气体扩散层，38—气体流路，40—气体流路，50—单电池，101—燃料极侧隔板，103—基板，105—燃料流路，106—冷却水流路，107—燃料供给用第1岐管，109—燃料排出用第1岐管，111—冷却水供给用第1岐管，113—冷却水排出用第1岐管，115—燃料供给用第2岐管，117—燃料排出用第2岐管，119—冷却水供给用第1岐管，121—冷却水排出用第2岐管，125—燃料导入流路，127—燃料排出流路，129—冷却水导入流路，131—冷却水排出流路，133—密封材料，135—凸缘(bead)，141—喷嘴，147—空气极侧隔板，149—基板，151—密封材料，153—空气流路，155—空气供给用第2岐管，157—空气排出用第2岐管，159—空气导入流路，167—空气供给用第1岐管，169—空气排出用第1岐管，170—空气排出流路，171—燃料极侧隔板，201—绝缘体，207—集电板，213—端面板，215—单单电池叠层体，217—固定板(tie plate)，219—螺母，221—系杆(tie rod)，223—螺纹部，225—燃料电池，227—连接流路，265—模具。

具体实施方式

下面将使用附图对本发明的实施方式进行说明。而且，在所有的附图中，对于相同的构成要素使用相同的符号，在以下的说明中，适当省略详细的说明。

(实施方式1)

本实施方式中，对于在一方的面上形成了燃料流路的燃料电池用隔板、在一方的面上形成了空气流路的燃料电池用隔板及燃料电池，以形成相互大致平行的多条流路的情况为例进行说明。另外，本实施方式中，虽然以在燃料流路的背面形成冷却水流路的构成为例进行说明，但是并不限定于此，既可以在空气流路的背面形成冷却水流路，或者也可以采用单独设置了在一方的面上形成了冷却水流路的燃料电池用隔板的构成。

图3(A)是表示包含本实施方式的燃料电池用隔板的燃料电池组的构成的分解立体图，图3(B)是从背面看到图3(A)的燃料电池组的分解立体图。另外，图4是表示包含图3的燃料电池组的燃料电池的构成的立体图。

图3(A)及图3(B)中，作为电池组构成的例子，表示2个单电池构造的情况。在单电池50的燃料极侧配设燃料极侧隔板101，在空气极侧配设空气极侧隔板147，通过以此为1个单位而层叠特定的单位数获得电池组。本实施方式的燃料电池中，虽然对单电池50的层叠数没有特别限制，但是例如可以采用50～200单电池左右的叠层体。在电池组的两端，朝向外侧依次设置有绝缘体201及端面板213(图3(A)及图3(B)中未图示)。另外，在与绝缘体201相邻的燃料极侧隔板上，也可以不使用燃料极侧隔板101，而使用未设置冷却水流路的燃料极侧隔板171。

而且，燃料电池用隔板被按照其矩形的基板的长度方向成为垂直方向的方式配置而层叠，形成电池组。

下面对单电池50的构成进行说明。图8是示意性地表示被隔板夹持的单电池50的剖面构造的图。在单电池50的两侧设有燃料极侧隔板101及空气极侧隔板147。该例中，虽然仅表示一个单电池50，但是也可以夹隔燃料极侧隔板101或空气极侧隔板147而层叠多个单电池50来构成燃料电池。

单电池50具有固体高分子电解质膜20、燃料极22、空气极24。燃料极22具有层叠了的催化层26及气体扩散层28，同样，空气极24也具有层叠了的催化层30及气体扩散层32。燃料极22的催化层26和空气极24的催化层30被按照夹隔固体高分子电解质膜20而相面对的方式设置。

在设于燃料极22的一侧的燃料极侧隔板101上设有气体流路38，穿过该气体流路38向单电池50供给燃料气体。同样，在设于空气极24的一侧的空气极侧隔板147上也设有气体流路40，穿过该气体流路40而向单电池50供给氧化剂气体。具体来说，在燃料电池运转时，从气体流路38向燃料极22供给燃料气体，例如供给氢气，从气体流路40向空气极24供给氧化剂气体，例如供给空气。

固体高分子电解质膜20最好在湿润状态下显示出良好的离子传导性，作为使质子在燃料极22及空气极24之间移动的离子交换膜发挥作用。固体高分子电解质膜20由含氟聚合体或非氟聚合体等固体高分子材料形成，例如可以使用磺酸型全氟碳聚合体、聚砜树脂、具有膦酸基或羧酸基的全氟碳聚合体等。作为磺酸型全氟碳聚合体的例子，可以举出Nafion(杜邦公司制：注册商标)112等。另外，作为非氟聚合体的例子，可以举出被磺化了的芳香族聚醚醚酮、聚砜等。

燃料极22的催化层26及空气极24的催化层30最好为多孔膜，由离子交换树脂和担载了催化剂的碳粒子构成。所担载的催化剂例如使用铂、钌、铑等的1种或混合使用2种以上。在担载催化剂的碳粒子中，有乙炔黑、ketjen black等。

离子交换树脂起到将担载了催化剂的碳粒子和固体高分子电解质膜20连接，在两者之间传导质子的作用。离子交换树脂也可以由与固体高分子电解质膜20相同的高分子材料形成。

燃料极22的气体扩散层28及空气极24的气体扩散层32具有将所供给的氢气或空气向催化层26及催化层30供给的作用。另外，还具有使因发电反应产生的电荷向外部电路移动的作用、将水或未反应气体向外部排出的作用。气体扩散层28及气体扩散层32最好由具有电子传导性的多孔体构成，例如由复写纸或碳布(carbon cloth)等构成。

回到图4，本实施方式的燃料电池225中，以电池叠层体215为中心，朝向外侧依次分别设有一对集电板207、绝缘体201、端面板213，在最外侧配置固定板217。这里，通过设置集电板207，就可以将在电池叠层体215中产生的电能向外部输出。另外，通过设置端面板213，就可以向构成电池叠层体215的各板的面内施加均匀的压缩荷重。

夹持电池叠层体215的固定板217在一侧配置有2片。在固定板217上，贯穿有在两端设置了螺纹部223的系杆，由螺母219固定。通过这样设置，电池叠层体215、集电板207、绝缘体201及端面板213就在被施加了压缩荷重的状态下一体化。而且，绝缘体201可以从具有绝缘性及对于燃料电池的运转温度的耐热性的物质中选择，例如可以使用PPS(聚苯硫醚)等。另外，在燃料电池225的周围也可以设置绝热材料(未图示)。

下面，使用图1(A)、图1(B)及图2(A)、图2(B)对燃料极侧隔板101及空气极侧隔板147的构成进行说明。

图1(A)及图1(B)是表示本实施方式的在一方的面上形成了燃料流路的燃料电池用隔板的构成的图。

本实施方式中，在燃料电池用隔板的基板103的一方的面上，如图1(A)所示，设有燃料流路105，在另一方的面上，如图1(B)所示，设有冷却水流路106。而且，燃料流路105相当于图8的气体流路38。

如图1(A)及图1(B)所示，基板103具有：形成向燃料电池组的层叠方向分别供给燃料气体、空气及冷却水的供给流路的燃料供给用第1岐管107、空气供给用第1岐管167及冷却水供给用第1岐管111、形成向燃料电池组的层叠方向分别排出燃料气体、空气及冷却水的排出流路的燃料排出用第1岐管109、空气排出用第1岐管169及冷却水排出用第1岐管113。

本实施方式中，冷却水虽然使用用于冷却燃料电池的电极的反应热的物质，但是最好比燃料气体或空气的温度更高。这样，就可以抑制燃料气体或空气的冷却。例如，可以将燃料气体或空气的温度设为65～70℃左右，将冷却水供给用第1岐管111中冷却水的温度设为71℃左右。

下面将对基板103的各个面进行详细说明。

图1(A)是在一方的面上形成了燃料流路的燃料电池用隔板的基板的设置了燃料流路的一方的面的立体图。如图1(A)所示，在基板103的一方的面上，形成有：将燃料气体从燃料供给用第1岐管107导入的燃料导入流路125、沿矩形的流路形成区域的长度方向实质上相互平行地形成的多条燃料流路105、连接燃料导入流路125和多条燃料流路105的燃料供给用第2岐管115、借助燃料排出用第1岐管109将燃料气体排出的燃料排出流路127、连接多条燃料流路105和燃料排出流路127的燃料排出用第2岐管117。

冷却水供给用第1岐管111实质上位于比燃料供给用第1岐管107及空气供给用第1岐管167更靠上方的位置。即，按照冷却水供给用第1岐管111的底部比燃料供给用第1岐管107及空气供给用第1岐管167的底部更靠上方的方式形成。

另外，在燃料供给用第2岐管115和燃料流路105之间，设有喷嘴141。通过设置喷嘴141，在燃料流路105的入口区域就产生阻力。通过按照燃料供给用第2岐管115和喷嘴141或燃料导入流路125的流路的深度相等的方式形成阶梯，就可以效率优良地供给燃料气体。作为喷嘴141的材料，例如可以使用树脂。此时，优选使用成形时的流动性良好且精加工尺寸精度高、略微具有柔性、热传导性优良的材料，例如可以使用聚缩醛、聚甲基戊烯、聚苯醚、聚苯硫醚、液晶聚合物等一体化成形。

喷嘴141的孔的直径被按照在燃料流路105的上游产生压力损失而可以除去冷凝水的方式确定。例如，喷嘴141的孔的直径可以将入口侧即燃料供给用第2岐管115侧设为例如0.25mm。此时，由于被按照使各燃料流路105的压力损失均匀的方式选择形状并设定，因此在每1条燃料流路105中流动的燃料气体量就被均匀化。另外，可以良好地进行燃料流路105的水分控制，防止固体高分子电解质膜的干涸或由冷凝生成的水滴造成的燃料流路105的堵塞。所以，电极的电化学反应就会稳定并被均匀化，在全部区域中可以进行良好的电化学反应，燃料电池的输出稳定。

在如此构成的燃料电池用隔板中，燃料气体从燃料供给用第1岐管107经由在燃料供给用第1岐管107的侧方形成的燃料导入流路125，到达燃料供给用第2岐管115，从燃料供给用第2岐管115经由喷嘴141向燃料流路105供给。此外，通过了燃料流路105的燃料气体从燃料排出用第2岐管117经由燃料排出流路127到达燃料排出用第1岐管109，向燃料电池组的层叠方向排出，从而向基板103的外部排出。

图1(B)是图1(A)的燃料电池用隔板的基板103的设置了冷却水流路106的另一方的面的立体图。如图1(B)所示，在基板103的另一方的面上，形成有：将冷却水从冷却水供给用第1岐管111导入的冷却水导入流路129、沿矩形的流路形成区域的长度方向实质上相互平行地形成的多条冷却水流路106、连接冷却水导入流路129和多条冷却水流路106的冷却水供给用第2岐管119、经由冷却水排出用第1岐管113排出冷却水的冷却水排出流路131、连接多条冷却水流路106和冷却水排出流路131的冷却水排出用第2岐管121。

另外，在冷却水流路106的周围的基板103的表面贴附有密封材料133，形成凸状的凸缘135。所以，在层叠而形成电池组时，燃料极侧隔板101和另一个隔板的密接性良好，可以很好地抑制气体或水的漏出。作为密封材料133，例如可以使用EPDM(乙烯一丙烯一二烯橡胶)等弹性构件。

在如此构成的燃料电池用隔板中，冷却水从冷却水供给用第1岐管111经由冷却水导入流路129到达冷却水供给用第2岐管119，从冷却水供给用第2岐管119向冷却水流路106供给。此外，通过了冷却水流路106的冷却水从冷却水排出用第2岐管121经过冷却水排出流路131而到达冷却水排出用第1岐管113，向燃料电池组的层叠方向排出，从而向基板103外部排出。

图2(A)及图2(B)是表示本实施方式的在一方的面上形成了空气流路的燃料电池用隔板的构成的图。如图2(A)及图2(B)所示，基板149与图1的基板103相同，具有：形成向燃料电池组的层叠方向分别供给燃料气体、空气及冷却水的供给流路的燃料供给用第1岐管107、空气供给用第1岐管167及冷却水供给用第1岐管111、形成向燃料电池组的层叠方向分别排出燃料气体、空气及冷却水的排出流路的燃料排出用第1岐管109、空气排出用第1岐管169及冷却水排出用第1岐管113。

本实施方式中，在燃料电池用隔板的基板149的一方的面上，如图2(A)所示，形成未设置流路的平坦面。另外，在另一方的面上，如图2(B)所示，设有空气流路153。而且，空气流路153相当于图8的气体流路40。

图2(B)是图2(A)的燃料电池用隔板的另一方的面的立体图。如图2(B)所示，在基板149的另一方的面上，形成有：将空气从空气供给用第1岐管167导入的空气导入流路159、沿矩形的流路形成区域的长度方向相互平行地形成的多条空气流路153、连接空气导入流路159和多条空气流路153的空气供给用第2岐管155、将空气借助空气排出用第1岐管169排出的空气排出流路170、连接多条空气流路153和空气排出流路170的空气排出用第2岐管157。

而且，在空气极侧隔板147中，由于在基板149的空气流路153形成区域周边覆盖有密封材料151，因此就可以利用凸缘(未图示)确保层叠空气极侧隔板147时的密接性。

另外，由于在空气极供给用第2岐管155和空气流路153之间，设有喷嘴141，从而确保用于排出空气流路153的冷凝水的压力，因此就可以向空气流路153内均匀地供给空气。

另外，与图1(A)的燃料流路侧的燃料电池用隔板相同，通过按照使空气供给用第2岐管155和喷嘴141或空气导入流路159的流路的深度相等的方式形成阶梯，就可以效率优良地供给空气。

如此构成的燃料电池用隔板中，空气从空气供给用第1岐管167经由在空气供给用第1岐管167的侧方形成的空气导入流路159到达空气供给用第2岐管155，从空气供给用第2岐管155经过喷嘴141向空气流路153供给。此外，通过了空气流路153的空气从空气排出用第2岐管157经过空气排出流路170到达空气排出用第1岐管169，向燃料电池组的层叠方向排出，从而向基板149外部排出。

如图1(A)、图1(B)及图2(A)、图2(B)所示，本实施方式中，燃料导入流路125及空气导入流路159分别形成于纵长的近似椭圆形的燃料供给用第1岐管107及空气供给用第1岐管167的上部的侧方。这样，来自从燃料供给用第1岐管107及空气供给用第1岐管167导入的被加湿了的燃料气体及空气的冷凝水就会存留在燃料供给用第1岐管107及空气供给用第1岐管167的底部，而不会分别进入燃料导入流路125及空气导入流路159中。所以，就可以抑制燃料气体从燃料供给用第1岐管107的横向朝燃料供给用第2岐管115移动时或空气从空气供给用第1岐管167的横向朝空气供给用第2岐管165移动时的冷凝水混入反应气体或空气中的情况。

另外，本实施方式中，冷却水供给用第1岐管111被与燃料供给用第1岐管107及空气供给用第1岐管167沿近似水平方向排列配置，而且，被实质上配置在燃料供给用第1岐管107及空气供给用第1岐管167的上方。另外，冷却水导入流路129被按照形成于冷却水供给用第1岐管111的下部，冷却水从冷却水供给用第1岐管111沿着重力的方向朝向垂直下方流动，并且横切燃料导入流路125及空气导入流路159的方式形成。

这样，本来为了冷却电极的反应热而供给的冷却水由于在从冷却水供给用第1岐管111经过冷却水导入流路129朝向冷却水供给用第2岐管119而流入下方的期间，会横切形成了燃料导入流路125及空气导入流路159的背面，因此就可以利用冷却水的热抑制燃料气体及空气的冷却，从而抑制燃料导入流路125及空气导入流路159的周边的来自加湿燃料的冷凝水的产生。所以，由于抑制了冷凝水进入燃料导入流路125及空气导入流路159，因此就可以可靠地进行燃料气体及空气的供给。这样就可以提供输出的稳定性优良的燃料电池。

另外，如图5所示，本实施方式中，冷却水供给用第1岐管111被按照位于燃料供给用第1岐管107及空气供给用第1岐管167之间，并且与燃料供给用第1岐管107的距离d1一方小于与空气供给用第1岐管167的距离d2的方式配置。

利用该构成，可以更有效地抑制即使在相同气体温度下由于供给量小于氧化剂气体而容易受放热的影响而温度降低的燃料气体侧的冷却，从而可以抑制燃料气体侧的冷凝水的产生。

图9是表示燃料极侧隔板101的其他的构成的图。图9的燃料极侧隔板101的基本构成虽然与图1(A)的构成相同，但是在形成有连接流路227这一点上不同。连接流路227从燃料供给用第1岐管107朝向上部倾斜设置，与燃料供给用第2岐管115连通。

图9的构成中，连接流路227被设置成，将经过了冷却水供给用第1岐管111的燃料气体导向燃料极侧隔板101的上方。所以，燃料气体在首先被导向燃料极侧隔板101上方后，流向下方的燃料供给用第2岐管115。另外，形成冷却水在连接流路227的背面流动的构成。

所以，就可以使因燃料气体的结露而产生的冷凝水更可靠地堆积在冷却水供给用第1岐管111的底部。另一方面，高露点温度的燃料气体在连接流路227中朝向上方移动。像这样，在图9的构成中，就可以用简单的构成实现将冷凝水除去而导向燃料流路105的机构。由此就可以进一步可靠地抑制因在连接流路227中移动的燃料气体含有冷凝水而造成的燃料流路105的堵塞。

下面，以燃料极侧隔板101的情况为例，对燃料极侧隔板101及空气极侧隔板147的制造方法进行说明。对于空气极侧隔板147，也可以相同地进行制作。图10(A)及图10(B)是用于说明本实施方式的燃料电池用隔板的制造方法的图。

燃料极侧隔板101及空气极侧隔板147可以由碳粉末和热固化性树脂粉末的混合物成形。此时，由于树脂粉末成为粘结剂，因此成形十分容易，可以获得廉价的板。碳粉末和热固化性树脂粉末的配合比例如可以设为以重量比表示1∶1～19∶1左右。

图10(A)是表示燃料极侧隔板101的制造工序的图。另外，图10(B)是说明其制造的情况的说明图。如图10(A)所示，首先，将石墨粉末和热固化性树脂均匀地混合调整而制成特定的混合物(S100)。然后，对该混合物施加2～10MPa的范围的面压，预先冷加工形成与最终成形形状近似的形状(S101)。然后，将该预备成形体如图10(B)所示，填充在具有特定的最终形状的模具265内(S102)。该状态下，将模具265加热升温至150～170℃，同时使压力机(未图示)动作。此时，如图10(B)所示，通过从箭头f方向施加10～100MPa优选20～50MPa范围的面压(S103)，制造与模具265的形状对应的最终形状的燃料极侧隔板101(S104)。

在如此制造的燃料极侧隔板101中，在将混合物预备成形为与最终形状近似的形状后，将该预备成形体填充在模具265中，并加热升温至150～170℃，同时，通过施加10～100MPa(优选20～50MPa)的高成形面压，热固化性树脂就会溶解，并且产生热硬化反应，从而可以均质地成形为成形体密度较大的特定形状的燃料极侧隔板101。

(实施方式2)

图6是表示了本实施方式的一方的面上形成了燃料流路的燃料电池用隔板的设置了冷却水流路的另一方的面的构成的图。图6的隔板的基本构成虽然与图1(B)相同，但是在冷却水导入流路129形成于燃料供给用第1岐管107及空气供给用第1岐管167的外周整体上这一点上不同。

另外，如图7所示，本实施方式中也与所述实施方式相同，冷却水供给用第1岐管111被按照位于燃料供给用第1岐管107及空气供给用第1岐管167之间，并且与燃料供给用第1岐管107的距离d1的一方小于与空气供给用第1岐管167的距离d2的方式配置。

在如此构成的本实施方式的燃料电池中，也可以获得与实施方式1相同的效果。另外，本实施方式的构成中，由于按照冷却水导入流路129覆盖空气供给用第1岐管167及燃料供给用第1岐管107的外周整体的方式形成，因此就可以进一步可靠地抑制燃料气体及空气的冷却。所以就可以使燃料电池的输出进一步稳定化。

以上根据实施方式对本发明进行了说明。这些实施方式是示例性的，对于本领域技术人员来说可以理解：这些各构成要素的组合可以实现各种变形例，另外这样的变形例也属于本发明的范围中。

例如，所述的实施方式中，虽然采用了对每一个单电池50设置了一条冷却水流路106的构成，但是在需要使燃料电池进一步薄型化的情况下，在可以确保冷却效率的范围内，例如可以实现对每两个单电池50设置一个冷却水流路106等叠层形式的变更。

另外，本发明的实施方式的燃料电池中，可以包括仅具有形成了冷却水流路106的面的隔板。

另外，在燃料极侧隔板101或空气极侧隔板147中，将密封材料133或密封材料151设置在流路的周围的面可以采用与所述的面不同的面，即形成了燃料流路105的面或未形成流路的平滑面。

另外，冷却水流路106虽然在燃料流路105的背面形成，但是也可以在空气流路153的背面形成。

另外，也可以交换冷却水供给用第1岐管111和冷却水排出用第1岐管113，将冷却水排出用第1岐管113作为冷却水的供给用使用，将冷却水供给用第1岐管111作为冷却水的排出用使用。

Claims (7)

1.一种燃料电池，其特征是，

具有：包括电解质及配设于该电解质的两面的一对电极的膜电极接合体、夹持所述膜电极接合体的一对隔板，

在所述一对隔板上，分别设有反应气体供给用开口部，并且在一方的面上，具有反应气体流路、将反应气体从所述反应气体供给用开口部导向所述反应气体流路的反应气体导入流路，

在至少一方的所述隔板的所述反应气体导入流路的背面设置了冷却水的流路。

2.根据权利要求1所述的燃料电池，其特征是，所述冷却水的流路被按照使所述冷却水在所述反应气体供给用开口部的外周整体流通的方式构成。

3.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其特征是，

在所述一对隔板上设置冷却水供给用开口部，

所述反应气体供给用开口部及所述冷却水供给用开口部被设于所述反应气体流路的上方，

所述冷却水供给用开口部实质上位于所述反应气体供给用开口部的上方，

所述冷却水从所述冷却水开口部流向垂直下方。

4.根据权利要求3所述的燃料电池，其特征是，

所述冷却水供给用开口部位于分别供给所述燃料气体及氧化剂气体的两个所述反应气体供给用开口部之间，

与供给所述氧化剂气体的所述反应气体供给用开口部相比，所述冷却水供给用开口部更接近供给所述燃料气体的所述反应气体供给用开口部。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的燃料电池，其特征是，所述反应气体导入流路包括从所述反应气体供给用开口部朝向上部设置的连接流路。

6.一种燃料电池隔板，具有反应气体供给用开口部、设于一方的面上的反应气体流路及从所述反应气体供给用开口部将反应气体导向所述反应气体流路的反应气体导入流路，

在所述反应气体导入流路的背面设置了冷却水的流路。

7.根据权利要求6所述的燃料电池用隔板，其特征是，所述冷却水的流路被按照使所述冷却水在所述反应气体供给用开口部的外周整体流通的方式构成。

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