CN1941471A - 燃料电池和燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池和燃料电池系统。该燃料电池包括：至少在其两个位置具有开口的容器；容纳于容器中的发电单元，该发电单元具有膜电极组件、阳极流路板和阴极流路板；和从容器的开口的一侧将氧气供给到膜电极组件中的风扇。阴极流路板具有相对于容器的间隙，并且，阴极流路板具有开口，这些开口与在风扇和与相对面不同的面上的膜电极组件之间形成的空间以及间隙连通。

Description

燃料电池和燃料电池系统

对相关申请的交叉引用

本申请基于在2005年9月29日提交的在先的日本专利申请No.2005-285544，并要求其作为优先权，在此引用其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及燃料电池和燃料电池系统。

背景技术

最近，对作为不放出诸如氧化硫和氧化氮的任何有害物质的清洁能源的燃料电池的期望正快速增长，并且，已提出用于汽车、家庭电源和便携式信息器具的各种小型电源系统。特别地，直接甲醇燃料电池(DMFC)消耗纯的甲醇或甲醇和水的混合溶液。因此，与使用氢气作为燃料的其它类型的燃料电池相比，不仅燃料的操作更加容易，而且不需要加湿机构，并且工作温度较低，因此，热控制机构可较为简单。这些优点意味着DMFC适于用作小型器具的电源。在这种背景下，作为小尺寸电源的DMFC的开发正在得到促进。

为了向阴极侧供给氧化剂并冷却膜电极组件(MEA)，DMFC具有用于向阴极侧吹风的诸如风扇的通风装置。但是，如果对阴极侧的通风过量，那么MEA就太干，使得MEA的发电性能劣化。

因此，在此引用其全部内容作为参考的、作为参考被加入的JPA2003-157879(特开)提出一种燃料电池，在该燃料电池中，为了防止MEA的阴极气体扩散催化剂层被阴极侧的反应产物水覆盖，在外面将吸湿蒸发构件固定到阴极侧，并从风扇对外部蒸发构件吹风，使得风不直吹MEA，由此附着于蒸发构件上的湿气被蒸发。但是，在专利文献1中的燃料电池中，由于蒸发构件在外面被固定到阴极侧，因此，器件尺寸增加，因此不适于便携式电子器具的小尺寸电源。

发明内容

根据本发明的一方面，提供一种燃料电池，该燃料电池包括：具有至少两个开口的容器；容纳于容器中的发电单元，该发电单元具有膜电极组件、阳极流路板和阴极流路板；和从容器的开口中的一个开口将氧气供给到膜电极组件中的风扇，其中，

阴极流路板具有相对于容器的间隙，以及

开口与在风扇和与相对面不同的面上的膜电极组件之间形成的空间以及间隙连通。

根据本发明的另一方面，提供一种燃料电池系统，该燃料电池系统包括：具有至少两个开口的容器；容纳于容器中的发电单元，该发电单元具有膜电极组件、阳极流路板和阴极流路板；和从容器的开口中的一个开口将氧气供给到膜电极组件中的风扇；存放燃料的燃料盒；用于从燃料盒将燃料供给到发电单元的燃料供给装置；和使燃料在发电单元中循环的循环线路，其中，

阴极流路板具有相对于容器的间隙，以及

开口与在风扇和与相对面不同的面上的膜电极组件之间形成的空间以及间隙连通。

附图说明

图1是示意地表示本发明的燃料电池系统的框图；

图2是示意地表示根据实施例的燃料电池的透视图；

图3A是燃料电池的基本部分的截面图；

图3B是阳极流路板(channel plate)的平面图；

图4是示意地表示根据修改的实施例的阴极流路板的透视图；

图5是示意地表示根据修改的实施例的阴极流路板的透视图；

图6是示意地表示根据修改的实施例的阴极流路板的透视图；

图7是示意地表示根据修改的实施例的阴极流路板的平面图；

图8是示意地表示根据另一实施例的燃料电池的放大透视图；

图9是示意地表示根据另一实施例的燃料电池的放大透视图；

图10A、图10B、图10C和图10D分别是示意地表示具有形成各种停滞空间(stagnant space)的阴极流路板的、根据不同的实施例的燃料电池的截面图。

具体实施方式

在DMFC的情况下，发电效率为约20～30％，并且在发电过程中MEA的温度升高到约50～70℃。从理论计算可清楚地看到，通过空气冷却系统散失掉在MEA中产生的热所需的空气量为在阴极反应中需要的空气量的约60～100倍。因此，如果试图仅通过空气冷却系统抑制MEA的温度升高，那么吹向MEA的风就太强，并且，质子导电聚合物膜和阴极催化剂层变得太干，使得以下面的公式(2)和(3)表示的反应不能平稳地得到促进。因此，在本发明的实施例中，尝试不通过空气冷却系统、而通过使用如下所述通过组合多孔阴极流路板和停滞空间获得的阴极结构来解决该问题。

在实施例中，多孔体被配置在阴极空间的至少一部分中，并且周围被封闭，或者，如果阴极空间的一端或两端被打开，那么沿与供给空气流动方向正交的方向形成阴极流路(channel)。因此，即使供给释放热所需的空气，也在阴极空间中形成不形成空气的强制流动的停滞空间。在这种“停滞空间”中，由于空气流动仍持续且空气移动较慢，因此几乎没有风或仅有微风吹向MEA。

通过体积变化部分的流动和由浓度差导致的扩散、通过多孔体供给在下面的公式(3)的反应中消耗的氧气。因此，质子导电聚合物膜和阴极催化剂层很难变干。并且，阴极流路板是多孔体，从阴极侧反应产生的水被板吸收，并且被吸收的水通过风扇通风被蒸发。因此，不仅燃料利用效率提高，而且被加热的MEA的温度可有效降低，并且，可最大程度地提取MEA的性能。另外，由于与在阴极反应中消耗的氧气的量相比通过风扇通风供给更大流量(flow rate)的空气，因此阴极中的氧气的浓度分布较小，并且，不出现在常规的MEA中出现的氧气浓度在下流侧下降的现象。从这种观点看，也可提高MEA的性能。

当阴极空间在一端或两端开放时，可以沿与风扇通风空气的流动方向基本上正交的方向形成阴极空间。在这种情况下，可以在阴极空间的一个或两个打开的端部设置多孔膜7(图5)，或者，可以在开口的一端设置岐管82(图6)。为了避免阴极流路中的强制流动，通过多孔膜7堵塞阴极流路的一端或两端是有效的。在岐管82的情况下，在岐管82的终端设置开关阀81，并调整在阴极空间中供给的空气流量。通过调整阀81的打开程度，可以调整进气流量，并且，可以将供给空气的一部分引入阴极流路中。

作为替代方案，可以使形成封闭的阴极空间的多孔体的部分65具有疏水性，并且另一部分68可具有亲水性(参见图10B)。当空气穿过的部分被限定为疏水性多孔体65、其它的周边部分被限定为亲水性多孔体68时，水很难穿过透气流路侵入多孔体65中，并且，可以保持空气在阴极空间中的平稳流动和氮气的扩散。

另外，通过至少在阴极流路的一部分中设置吸收剂66，可以单独从阴极反应所需的空气吸收对发电有不利影响的痕量(trace)的碳氢化合物气体，并且，可使吸收剂66的量减至最少(参见图10C)。存在于空气中的诸如碳氢化合物的痕量气体的成分使阴极催化剂劣化。如果使大量的空气与吸收剂接触，那么吸收剂的寿命缩短。因此，可以通过将吸收剂设置在阴极流路中，单独地使反应所需的空气与吸收剂接触，结果，可延长吸收剂的寿命。

通过打开用于在封闭的阴极空间中供给空气的小的孔隙67，阴极空间62j还可保持停滞状态(参见图10D)。这是因为，孔隙67沿与风扇供给空气流动的方向(X方向)正交的方向(Y方向)被打开。

为了吸收湿气，多孔体优选具有亲水性。当阴极空间由多孔体形成时，使用亲水性多孔体(例如，碳多孔体)使得能够吸收通过阴极反应产生的水并蒸发供给入口侧的水。

通过在与MEA相对的阴极流路一侧安装散热片，可以保证所需的冷却面积(图4、图5和图6)。由于即使在孔隙尺寸在阴极流路和在散热片侧相同时、亲水性多孔体也更有效地在散热片侧使供给空气变干，因此水从阴极流路向散热片侧移动。在亲水性多孔体的情况下，孔隙尺寸越小，则毛细作用力越大。因此，阴极流路的多孔体的孔隙尺寸被设置为比在散热片侧的孔隙尺寸大，由此，通过毛细作用力更有效地使水向散热片侧移动。因此，希望设置为多孔体的孔隙尺寸随着远离MEA变小。作为要供给阳极的燃料，例如，可以使用包含氢气的气体或包含甲醇的液体。

当供给的空气的量f由下式(1)给出时，能够通过从在MEA中产生的热减去水蒸发潜热获得的热平衡释放热，使得MEA的温度可保持在预定的温度。控制器一直监视MEA的温度以控制供给空气流量“f”，使得MEA的温度被设置为预定温度：

$f=\frac{\mathrm{\Δ}{H}_{\mathrm{fuel}}(1-\mathrm{\η})q_{\mathrm{fuel}}-\mathrm{\Δ}{Q}_{\mathrm{vap}}}{C_p\mathrm{\ρ}(T_{\mathrm{out}}-T_{\mathrm{in}})}---\left(1\right)$

其中，ΔH_fuel表示燃料的燃烧热；η表示发电效率；q_fuel表示发电中使用的燃料的流量；ΔQ_vap表示阴极中的水蒸发潜热；Cp表示空气的低压比热；ρ表示空气密度；T_in表示入口空气温度；T_out表示出口空气温度。

通过这种控制，不需要阴极的空气供给泵。即使需要空气供给泵，也可降低电力消耗。并且，当对阴极加湿时，可以供给所需的氧气。

并且，能够从电池有效地释放热，并且冷却面积较小，使得燃料电池的尺寸可减小。由于电池温度和冷却空气温度之间的温差达到最大温差，因此释放由于发电的损失而产生的热。在具有相对较低的电动势单元的温度并使用需要隔湿的质子导电聚合物膜的燃料电池中，这些效果尤其显著。

以下参照发电反应的基本公式和表达亲水材料和疏水材料之间的毛细作用力的差的基本公式，解释阴极侧的水的移动的概要。

在阳极侧，下式(2)的反应得到促进。

            (2)

在阴极侧，下式(3)的反应得到促进。

                (3)

假定体积V1的液体在多孔体中占据体积V的空间，那么液体饱和度s由下式(4)定义。

s＝V₁/V                           (4)

当多孔体具有亲水性时，多孔体中的毛细作用力Pc由下式(5)给出：

$p_c=\mathrm{\σ}\cos {\mathrm{\θ}}_c{\left(\frac{\mathrm{\ϵ}}{K}\right)}^{1/2}[1.417(1-s)-2.120{(1-s)}^2+1.263{(1-s)}^3]---\left(5\right)$

另一方面，当多孔体具有疏水性时，多孔体中的毛细作用力Pc由下式(6)给出。

$p_c=\mathrm{\σ}\cos {\mathrm{\θ}}_c{\left(\frac{\mathrm{\ϵ}}{K}\right)}^{1/2}[1.417s-{2.120s}^2+{1.263s}^3]---\left(6\right)$

其中，σ表示液体的表面张力；θ_c表示液体接触角；r表示多孔体的半径。

在给定的液体的表面张力σ、接触角θ_c和多孔体的半径r的条件下，通过毛细作用力Pc产生的静水压力可被表示为液体饱和度s的函数。在亲水性多孔体中，静水压力等于或小于大气压。相反，在疏水性多孔体中，静水压力等于或大于大气压。在亲水性部分和疏水性部分共存的情况下，液体中的水更可能存在于亲水性部分中。

如式(5)所示，孔隙体的孔隙半径r越小，毛细作用力Pc变得越大。由此，即使在亲水性部分中，液体中的水也更平稳地从较大的孔隙移向较小的孔隙。

通过形成与供给空气的流动基本上正交的阴极流路，阴极流路为供给空气形成停滞状态。在阴极反应中消耗的氧气和通过反应产生的蒸气之间的体积差部分的空气流入或流出阴极流路端面。当阴极流路由多孔体形成时，产生的水通过毛细作用力被多孔体吸收，由此体积趋于减小。

只有空气中的氧气被反应消耗，使得氮气浓度升高，但是氮气通过阴极端面或多孔体向供给空气侧扩散和移动。由于在阴极流路中不产生强制流动，因此蒸气压基本上接近由通过阴极反应产生的水产生的饱和蒸气压。结果，可以防止阴极催化剂层或质子导电聚合物膜变干，并可避免MEA的发电特性的劣化。

以下参照附图说明实施本发明的最佳实施方式。

如图1所示，实施例的燃料电池系统10包括：燃料电池1、燃料盒11、燃料泵12、气体-液体隔离器13、过滤器14、循环泵15、通风扇16和控制器18。燃料电池1具有电池叠层，该电池叠层具有在多个层中层叠的多个发电单元3。包含气体-液体隔离器13、过滤器14和循环泵15的循环线路L8与燃料电池1的阳极侧连接。从通风扇16向燃料电池1的阴极侧供给空气。

燃料补充线路L9与循环线路L8的返回侧连接，即，在气体-液体隔离器13的上游侧与其连接。燃料盒11和燃料泵12与燃料补充线路L9连接。通过线路L9，适量的高浓度甲醇溶液或纯甲醇液体被补充到循环线路L8中。注意，燃料盒11以可分开的方式被安装到泵12的上游线路上以被交换。

整个燃料电池系统10由控制器18综合控制。更具体地，控制器18具有各种处理数据，并基于从多个传感器(未示出)发送的各种检测信号(例如，发电输出检测信号、电池温度检测信号等)控制燃料泵12、循环泵15和通风扇16的操作量，并处理数据。

如图2所示，MEA 4被嵌入在由致密碳制成的阳极流路板5和由亲水性多孔碳制成的阴极流路板6之间，并且作为发电单元的电池3被配置。在容器2中容纳电池3，并且，在容器2和阴极流路板6之间形成预定的间隙60。因此，间隙60沿X方向较薄。

容器2沿X方向在其两端具有开口21。从风扇16向开口21供给预定流量的空气，并且通过间隙60将空气引向阴极流路板6。图2只示出接近风扇16的开口21，没有示出远离风扇16的另一开口。

在阴极流路板6中，通过由多个流路壁61(多孔体)分割用间隙60连接的阴极空间，形成阴极流路62，并且，该阴极流路62沿与来自风扇16的空气流动方向(X方向)不同的方向、优选沿与空气流动方向基本上正交的方向(Z方向)延伸。阴极流路62的方向与风扇通风方向(X方向)不同，即，在与风扇16相对的一侧(YZ侧)的不同侧(XY侧)形成与阴极流路62连接的间隙60。结果，到达MEA 4的风较弱，并且从图3A中所示的质子导电膜41和阴极催化剂层43的水的蒸发受到抑制，并可避免过度变干。

在实施例中，亲水性多孔碳(孔隙度60％，平均孔隙尺寸3μm)被用作阴极流路板6的材料，但本发明不限于这种材料，并且可以使用具有不同的孔隙度和平均孔隙尺寸的其它类型的亲水性多孔碳。或者，可以使用诸如烧结金属的其它亲水性材料。

如图3B所示，阳极流路板5包含入口流路51、平行流路52和出口流路53。液体燃料(甲醇溶液)流入入口流路51，穿过多个平行流路52，并汇聚和排放到出口流路53中。通过使空气进入阴极流路板6的阴极流路62中，通过MEA 4的阳极催化剂层42将甲醇和水供给到质子导电聚合物膜41中，并通过MEA 4的阴极催化剂层43将空气供给到质子导电聚合物膜41中。附图标记7是密封构件，并且阳极催化剂层42和阴极催化剂层43的周边被密封构件7密封。

当通过循环泵15将燃料供给到阳极流路板5中时，通过通风扇16将空气供给到阴极流路板6中，反应根据式(2)和(3)被促进以产生电力，并且，负载侧通过电路(未示出)将产生的电力取出。此时，通过式(3)的反应在阴极侧产生的水被由亲水性多孔碳制成的阴极流路板6(多孔体)吸收。被阴极流路板6吸收的水在多孔体中向与MEA 4相对的一侧移动，并到达表面，然后接触风扇通风空气以被蒸发。

以这种方式，通过多孔体6间接蒸发在阴极侧产生的水。因此，可以抑制从图3A中所示的质子导电膜41和阴极催化剂层43的水的过度蒸发，并且它们不过度变干，使得可以保持适量的水分。结果，式(2)的反应得到促进，并且燃料利用效率得到提高。另外，由于通过阴极侧的水的蒸发夺去汽化热，因此有效降低MEA 4的高温。结果，放热效果得到进一步提高。

在向阳极供给甲醇和水作为燃料的DMFC的情况下，发电效率为约20～30％，并且MEA 4的温度高达约50～70℃。通过空气冷却系统释放在MEA中产生的热所需的空气量为阴极反应需要的空气量的约60～100倍。

在本实施例中，阴极空间是通过由多孔体封闭周边形成的封闭空间，或者，当阴极空间的端部打开时，沿与供给空气方向不同的方向形成阴极流路62。因此，即使供给释放热所需的空气，也不在阴极空间(或阴极流路62)中形成强制流动，或者，形成很难形成这种强制流动的所谓的停滞空间。在这种“停滞空间”中，没有空气气流，或者空气移动很慢，因此，几乎没有吹向MEA 4的风。因此，质子导电膜41或阴极催化剂层43不变干。

并且，在实施例中，阴极流路板6是多孔体，从阴极侧反应产生的水被板吸收，并且吸收的水通过风扇通风被蒸发。由此，放热效率得到提高，并可以最大程度地提取MEA 4的性能。

以下解释阴极流路板6的各种修改的例子。

图4中所示的燃料电池1A具有多个固定到阴极流路板6A的外侧的散热片63。散热片63优选由与阴极流路板6A相同的亲水性多孔碳材料形成，但不限于相同的材料，可以使用不同的亲水性多孔材料。在散热片63和阴极流路板6A之间，孔隙度或平均孔隙尺寸可以不同。通过调整散热片63和阴极流路板6A的表面积、孔隙度或平均孔隙尺寸，能够适当地控制水蒸发速度或水保留量。图4中所示的散热片63是平行的散热片，但本发明不限于这种形状，而是可以包括诸如放射状、螺旋状、曲折状和针状的各种叶片形状。

在图5中所示的燃料电池1B中，在阴极流路板6A的流路端的间隙60中设置多孔膜7，因此，可以抑制在阴极流路62中形成强制空气流动。在该修改的例子中，由于间隙60被多孔膜7阻塞，因此阴极流路62是基本上被封闭的空间，并且吹向MEA 4的风较弱，使得可以更有效地防止质子导电膜或阴极扩散催化剂层变干。

在图6中所示的燃料电池1C中，在阴极流路板6A的流路端面的间隙60中设置歧管82和开放度控制阀81，由此，可以抑制在阴极流路62中形成强制流动。在该修改的例子中，控制器18调整阀81的开放度，因此可以将希望流量的空气供给到阴极流路62中。可以如本例子那样沿Z方向形成平行的阴极流路62，但形成的阴极流路62d可具有如图7中所示的阴极流路板6D所示具有多个突起61d的任意形状。此时，可以在与阴极流路板6的面向风扇16的一侧不同的一侧设置与阴极流路62d和开口60连通的开口。

在图8中所示的燃料电池中，三个多孔板6E、64和6F被组合以形成阴极流路板。换句话说，完整的多孔板64被插入在具有多个狭缝开口62f的多孔板6F和具有多个狭缝开口62e的多孔板6E之间，并且，形成阴极空间62f作为停滞空间。由于阴极空间62f被多孔壁包围，因此它对外面是可渗透的，但是空气的强制流动的形成通过风扇通风得到抑制。

如图10A所示，当空气通过多孔板64流入封闭的阴极空间62f中时，产生的空气被多孔板6F吸收。被多孔板6F吸收的水以多孔板6F、64和6E的次序移动到MEA 4的相对一侧，并到达多孔板6E的表面，然后，使水与风扇通风空气接触以将其蒸发。在这种方式中，在阴极侧产生的水通过多孔板6E被间接蒸发，因此，可以抑制从质子导电膜41和阴极气体扩散催化剂层43的水的过度蒸发。结果，质子导电膜41和阴极气体扩散催化剂层43不会变得极干，而是包含适量的水分。在阴极空间62e中，只有空气中的氧气被消耗，而氮气没有被消耗。因此，氮气的分压升高，并且氮气向供给空气侧扩散和移动。

在图9中所示的燃料电池中，三个多孔板6E、64和6F被组合以形成阴极流路板。换句话说，完整的多孔板64被插入在具有狭缝开口62e的多孔板6E和具有梳齿开口62g的多孔板6G之间，并且，形成一端开放的阴极空间62g。阴极空间62g的一端在多孔板6F的侧面开放。在与多孔板6G的面向风扇16的一侧不同的一侧设置与阴极空间62g和开口60连通的开口。一端封闭的阴极空间62g被多孔壁包围，因此对外面是可渗透的，但是，空气的强制流动的形成通过风扇通风得到抑制。

如图10A所示，当空气通过多孔板64流入封闭的阴极空间62g中时，产生的水被多孔板6G吸收。被多孔板6G吸收的水以多孔板6G、64和6E的次序移动到MEA 4的相对一侧，并到达多孔板6E的表面，然后，使水与风扇通风空气接触以将其蒸发。在这种方式中，在阴极侧产生的水通过多孔板被间接蒸发，因此，可以抑制从质子导电膜41和阴极气体扩散催化剂层43的水的过度蒸发。结果，质子导电膜41和阴极气体扩散催化剂层43不会变得极干，而是包含适量的水分。在阴极空间62g中，只有空气中的氧气被消耗，而氮气没有被消耗。因此，氮气的分压升高，并且氮气向供给空气侧扩散和移动。

在图10B中所示的阴极流路板6H中，空气流路是疏水性多孔体65，并且其周边部分是亲水性多孔体。因此，水很难侵入用作空气渗透流路的多孔体65中，并且，空气进入阴极流路62g的平稳流动以及氮气的扩散得到保持。当对用作空气渗透流路的多孔体65使用亲水性元件时，在更小的孔隙尺寸的多孔体中毛细作用力更强。因此，通过使用比其它部分大的孔隙尺寸的多孔体，可以防止流路被液体堵塞。通过将多孔体的孔隙尺寸设为在MEA侧较大而在相对一侧较小，可以促进由毛细作用力导致的液体的移动。阴极流路板6H可以由具有细芯的金属形成，这些细芯用于例如通过在其表面上形成的毛细作用力将液体移动到与MEA 4相对的一侧。

在图10C中所示的阴极流路板6I中，在阴极空间62i中设置用于吸收痕量的碳氢化合物气体的诸如活性碳的吸收剂66，由此可以单独地从阴极反应所需的空气吸收痕量的碳氢化合物气体，并可使得将吸收剂66的量减到最少。

在图10D中所示的阴极流路板6J中，为了将空气供给到封闭的阴极空间62i中，微孔隙67被打开，以与阴极空间62i和开口60连接。在这种情况下，孔隙67在与阴极流路板6I的面向风扇16的一侧不同的面中也被打开(优选沿与供给空气流动方向基本上正交的方向)，结果，停滞状态在阴极空间62i中得到保持。

要求通过空气冷却释放等于由发电产生的热减去水蒸发潜热得到的结果的热。因此，要求为了释放热供给在上面的公式(1)中示出的空气流量f。

控制器18一直监视MEA 4的温度以控制供给空气流动f，使得MEA 4的温度恒定。

根据实施例，可以防止阴极催化剂层和质子导电聚合物膜变干，并可防止MEA的发电特性恶化。在实施例的燃料电池中，即使当供给去除从MEA产生的热所需的气流时，空气也不流入阴极流路板中。结果，必要的热得到释放，并且通过防止阴极催化剂层和质子导电聚合物膜变干避免了MEA的特性的恶化。

本领域技术人员容易想到其它优点和修改方式。因此，本发明在其更宽的方面不限于这里示出和说明的特定细节和代表性的实施例。因此，在不背离由所附的权利要求书及其等同物限定的一般发明概念的精神或范围的条件下，可以提出各种修改方式。

Claims (7)

1.一种燃料电池，包括：

具有至少两个开口的容器；

容纳于容器中的发电单元，该发电单元具有膜电极组件、阳极流路板和阴极流路板；和

从容器的开口中的一个开口将氧气供给到膜电极组件中的风扇，其中，阴极流路板具有相对于容器的间隙，以及

开口与在风扇和与相对面不同的面上的膜电极组件之间形成的空间以及间隙连通。

2.根据权利要求1的燃料电池，还包括被设置为封闭间隙的至少一部分的多孔体。

3.根据权利要求1的燃料电池，还包括：

设置在间隙中的歧管；和

设置在歧管的终端的开关阀，该开关阀调整要在膜电极组件中供给的空气的流量。

4.根据权利要求2的燃料电池，其中，多孔体具有疏水性。

5.根据权利要求1的燃料电池，其中，阴极流路板由多孔碳形成。

6.根据权利要求1的燃料电池，其中，阴极流路板具有亲水性。

7.一种燃料电池系统，包括：

具有至少两个开口的容器；

容纳于容器中的发电单元，该发电单元具有膜电极组件、阳极流路板和阴极流路板；

从容器的开口中的一个开口将氧气供给到膜电极组件中的风扇；

存放燃料的燃料盒；

用于从燃料盒将燃料供给到发电单元的燃料供给装置；和

使燃料在发电单元中循环的循环线路，其中，

阴极流路板具有相对于容器的间隙，以及

开口与在风扇和与相对面不同的面上的膜电极组件之间形成的空间以及间隙连通。

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