DE102015117108B4 - Brennstoffbatteriezelle - Google Patents

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Abstract

Brennstoffbatteriezelle (1), aufweisend:eine Membranelektrodenanordnung (10m), die ein Laminat aus einer Anode und einer Kathode an beiden Seiten einer Elektrolytmembran ist;eine poröse Leitung (20c), die der Membranelektrodenanordnung (10m) gegenüberliegend auf einer Kathodenseite angeordnet ist, wobei die poröse Leitung (20c) eine Gasleitung definiert, durch welche Oxidationsgas zur Kathode strömen kann; undein Paar Separatoren (30), die die Membranelektrodenanordnung (10m) und die poröse Leitung (20c) sandwichartig halten, wobeidie Separatoren (30) eine Kathodenabgasaustragöffnung (32b) umfassen, die die Separatoren (30) in eine Dickenrichtung durchdringt und an einer Außenseite der Membranelektrodenanordnung (10m) angeordnet ist, und durch die aus der porösen Leitung ausgegebenes Kathodenabgas fließt, unddie poröse Leitung (20c) in Dickenrichtung betrachtet einen herausstehenden Teil (201) hat, wobei der herausstehende Teil (201) von einer Seite der Membranelektrodenanordnung (10m) der Kathodenabgasaustragöffnung (32b) in die Kathodenabgasaustragöffnung (32b) vorsteht, und eine Länge des herausstehenden Teils (201) in eine Längsrichtung des Separators (30) kürzer ist, als eine Seite der Kathodenabgasaustragöffnung (32b) auf Seiten der Membranelektrodenanordnung (10m).

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Brennstoffbatteriezellen.
  • Stand der Technik
  • Eine Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle hat eine Membranelektrodenanordnung, die ein Laminat aus einer Katalysatorschicht und einer Gasdiffusionsschicht, in dieser Reihenfolge, auf jeder Seite einer ionenleitenden Elektrolytmembran darstellt. Die Membranelektrodenanordnung wird sandwichartig zwischen Gasleitungsschichten und zwischen Separatoren gehalten, um einen Brennstoffbatteriezelle zu bilden, und eine Mehrzahl derartiger Brennstoffbatteriezellen wird kombiniert, um einen Brennstoffzellenstapel zu bilden. An einer Anode (negative Elektrode) wird Brenngas, das Wasserstoff enthält, zugeführt und Protonen werden aus dem Brenngas durch eine elektrochemische Reaktion erzeugt, die durch die nachstehende Formel (1) ausgedrückt wird. Die so erzeugten Protonen gelangen durch die Elektrolytmembran und bewegen sich zu einer Kathode (positive Elektrode). An der Kathode (positive Elektrode) wird andererseits ein Oxidationsgas, das Sauerstoff enthält, zugeführt, das mit den von der Anode (negative Elektrode) kommenden Protonen reagiert, um in einer elektrochemischen Reaktion, die durch die nachstehende Formel (2) ausgedrückt ist, Wasser (nachfolgend als erzeugtes Wasser bezeichnet) zu erzeugen. Durch die elektrochemischen Reaktionen, die an den Seitenflächen der Elektrolytmembran des Paares von Elektrodenstrukturen auftreten, wird elektrische Energie von den Elektroden erhalten.
  • Anodenreaktion: H2 → 2H+ + 2e- ... (1)
  • Kathodenreaktion: 2H+ + 2e- + (½)O2 → H2O ... (2)
  • In einigen derartiger Brennstoffbatteriezellen ist ein poröser Körper als leitungsbildendes Element zwischen der Membranelektrodenanordnung und dem Separator angeordnet, um eine Gasleitung zu definieren, durch die Reaktionsgas zur Stromerzeugung entlang der Fläche der Gasdiffusionsschicht strömen kann.
  • Verschiedene Technologien wurden für derlei Brennstoffbatteriezellen vorgeschlagen. Beispielsweise hat die in der JP 2013-187030 A beschriebene Brennstoffbatteriezelle einen porösen Körper, der derart angeordnet ist, dass er in ein Sammelrohr (eine Öffnung), das in der Brennstoffbatteriezelle ausgebildet ist, vorsteht.
  • Brennstoffzellenkonfigurationen und entsprechende Verfahren zum Betreiben derselben sind zudem Gegenstand der DE 10 2010 046 148 A1 , der DE 11 2004 002 185 T5 , und der US 2013/0260281 A1 .
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Durch die vorstehend genannte elektrochemische Reaktion wird Wasser an der Kathode erzeugt und dieses Wasser wird durch das in der Brennstoffbatteriezelle ausgebildete Sammelrohr ausgetragen. Da bei der in der JP 2013-187030 A beschriebenen Brennstoffbatteriezelle der poröse Körper derart angeordnet ist, dass er in das Sammelrohr vorsteht, kann das durch das Sammelrohr ausgetragene Wasser von dem porösen Körper wieder absorbiert werden. Wenn Wasser von dem porösen Körper absorbiert wird, der in das Sammelrohr vorsteht, wird die Entwässerungsleistung - und somit die Stromerzeugungsleistung - verschlechtert.
  • Ausgehend von diesem Problem versucht die vorliegende Erfindung eine Brennstoffbatteriezelle zu schaffen, die eine Absorption von Wasser, das aus einem Sammelrohr ausgetragen wurde, durch einen porösen Körper, der zwischen einer Membranelektrodenanordnung und einem Separator angeordnet ist, verhindern kann, und so die Entwässerungsleistung verbessern kann.
  • Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, hat eine Brennstoffbatteriezelle gemäß der vorliegenden Erfindung: eine Membranelektrodenanordnung, die ein Laminat aus einer Anode und einer Kathode an beiden Seiten einer Elektrolytmembran ist; eine poröse Leitung, die der Membranelektrodenanordnung gegenüberliegend auf einer Kathodenseite angeordnet ist, wobei die poröse Leitung eine Gasleitung definiert, durch welche Oxidationsgas zur Kathode strömen kann; und ein Paar Separatoren, die die Membranelektrodenanordnung und die poröse Leitung sandwichartig halten. Die Separatoren haben eine Kathodenabgasaustragöffnung, die die Separatoren in eine Dickenrichtung durchdringt und an einer Außenseite der Membranelektrodenanordnung angeordnet ist, und durch die aus der porösen Leitung ausgegebenes Kathodenabgas fließt, wobei die poröse Leitung in Dickenrichtung betrachtet einen herausstehenden Teil hat, wobei der herausstehende Teil von einer Seite der Membranelektrodenanordnung der Kathodenabgasaustragöffnung in die Kathodenabgasaustragöffnung vorsteht, und eine Länge des herausstehenden Teils in eine längere Richtung bzw. Längsrichtung des Separators kürzer ist, als eine Seite der Kathodenabgasaustragöffnung auf Seiten der Membranelektrodenanordnung.
  • Bei der Brennstoffbatteriezelle der vorliegenden Erfindung hat die poröse Leitung einen in Dickenrichtung des Separators betrachtet herausstehenden Teil, wobei der herausstehende Teil von einer Seite der Membranelektrodenanordnung der Kathodenabgasaustragöffnung in die Kathodenabgasaustragöffnung vorsteht, und eine Länge des herausstehenden Teils in eine längere Richtung bzw. Längsrichtung des Separators kürzer ist, als eine Seite der Kathodenabgasaustragöffnung auf Seiten der Membranelektrodenanordnung. Da ein Teil, in dem die poröse Leitung nicht in die Kathodenabgasaustragöffnung vorsteht, vorhanden ist, fließt das Wasser, das von der porösen Leitung ausgegeben wurde, leicht durch einen derartigen nicht vorstehenden Teil, wodurch die erneute Absorption von ausgegebenen Wasser durch die poröse Leitung verhindert werden kann. Daher kann die Entwässerungsleistung der Brennstoffbatteriezelle verbessert werden.
  • Vorzugsweise haben die Separatoren bei der Brennstoffbatteriezelle der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von Kathodenabgasaustragöffnungen, die parallel entlang einer langen Seite des Separators angeordnet sind, wobei aus der Mehrzahl von Kathodenabgasaustragöffnungen, bei den Kathodenabgasaustragöffnungen, die an den Seiten beider Enden des Separators in Längsrichtung angeordnet sind, der herausstehende Teil eine Länge in Längsrichtung hat, die kürzer ist, als die Länge einer Seite der Kathodenabgasaustragöffnung auf der Seite der Membranelektrodenanordnung.
  • Vorzugsweise ist bei der Brennstoffbatteriezelle der vorliegenden Erfindung die Länge des herausstehenden Teils in Längsrichtung um 1 mm oder mehr kürzer, als die Länge einer Seite der Kathodenabgasaustragöffnung auf der Seite der Membranelektrodenanordnung.
  • Vorzugsweise steht bei der Brennstoffbatteriezelle der vorliegenden Erfindung der herausstehende Teil um 1 mm oder mehr von einer Seite der Kathodenabgasaustragöffnung auf der Seite der Membranelektrodenanordnung in Richtung zur Außenseite der Membranelektrodenanordnung vor.
  • Die vorliegende Erfindung kann eine Brennstoffbatteriezelle schaffen, die eine Absorption von Wasser, das aus einem Sammelrohr ausgetragen wurde, durch einen porösen Körper, der zwischen einer Membranelektrodenanordnung und einem Separator angeordnet ist, verhindern kann, und so die Entwässerungsleistung verbessern kann.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine Draufsicht, die schematisch den Aufbau einer Brennstoffbatteriezelle bei einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
    • 2 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Kreises W aus 1; und
    • 3A und 3B zeigten Schnittansichten des schematischen Aufbaus einer Brennstoffbatteriezelle bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug nehmend auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Obgleich die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wird, können zahlreiche Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und andere Ausführungsformen als die hier beschriebenen können verwendet werden. Daher gelten alle Änderungen, die in den Umfang der vorliegenden Erfindung fallen, als von den Ansprüchen umfasst.
  • Zunächst bezugnehmend auf die 1 bis 3 wird eine Brennstoffbatteriezelle 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben. 1 ist eine Draufsicht, die den schematischen Aufbau der Brennstoffbatteriezelle 1 zeigt. 2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Kreises W aus 1. 3A ist eine Schnittansicht entlang des Pfeiles A-A auf 1 und 3B ist eine Schnittansicht entlang des Pfeiles B-B aus 1.
  • Es sei angemerkt, dass eine Mehrzahl von Brennstoffbatteriezellen 1, die in den 1 bis 3 dargestellt sind, als Basiseinheit gestapelt ist, um einen (nicht dargestellten) Brennstoffzellenstapel zu bilden. Die Brennstoffbatteriezelle 1 ist ein Laminat, das elektrisch in Reihe verbunden ist, und Brenngas, beispielsweise Wasserstoff, wird einer Brennstoffelektrode (Anode) zugeführt und Oxidationsgas, beispielsweise Luft oder Sauerstoff, wird einer Sauerstoffelektrode (Kathode) zugeführt. Durch eine elektro-chemische Reaktion zwischen diesen wird Strom erzeugt.
  • Wie in den 1 bis 3 dargestellt ist, hat die Brennstoffbatteriezelle 1 eine Membranelektrodengasdiffusionsschichtanordnung 10, poröse Leitungen 20a und 20c, Separatoren 30a und 30c, eine Dichtungsplatte 40 und ein Dichtungselement 50. Nachfolgend können die Separatoren 30a und 30c kollektiv als Separator 30 bezeichnet werden.
  • Die Membranelektrodengasdiffusionsschichtanordnung 10 umfasst Gasdiffusionsschichten 10a und 10c, die an beiden Flächen einer Membranelektrodenanordnung 10m angebracht sind. Die Membranelektrodenanordnung 10m hat Elektroden (Anode und Kathode), die mit beiden Flächen einer Elektrolytmembran verbunden sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist die verwendete Elektrolytmembran Nafion (eingetragene Marke). Eine andere Polymermembran mit Protonenleitfähigkeit kann als Elektrolytmembran verwendet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform bestehen die verwendeten Gasdiffusionsschichten 10a und 10c aus Kohlenstoffgewebe. Ein anderes Element mit elektrischer Leitfähigkeit und Gasdurchlässigkeit (beispielsweise Kohlenstoffpapier) kann für die Gasdiffusionsschichten 10a und 10c verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Gasdiffusionsschicht 10a auf Seiten der Anode größer als die Gasdiffusionsschicht 10c auf Seiten der Kathode in der Membranelektrodengasdiffusionsschichtanordnung 10, und die Größe der Gasdiffusionsschichten 10a und 10c kann in geeigneter Weise ausgewählt werden. Wie in den 3A und 3B dargestellt ist, ist die Membranelektrodengasdiffusionsschichtanordnung 10 an einem Mittelteil der Brennstoffbatteriezelle 1 angeordnet.
  • Die poröse Leitung 20a ist auf die Fläche der Gasdiffusionsschicht 10a auf der Seite der Anode in der Membranelektrodengasdiffusionsschichtanordnung 10 gestapelt. Die poröse Leitung 20a hat einen porösen Körper und definiert eine Gasleitung, durch welche Wasserstoff als Brenngas entlang der Fläche der Gasdiffusionsschicht 10a auf Seiten der Anode fließen kann. Die poröse Leitung 20c ist auf die Fläche der Gasdiffusionsschicht 10c auf der Seite der Kathode in der Membranelektrodengasdiffusionsschichtanordnung 10 gestapelt. Ähnlich zur porösen Leitung 20a hat auch die poröse Leitung 20c einen porösen Körper und definiert eine Gasleitung, durch welche Luft als Oxidationsgas entlang der Fläche der Gasdiffusionsschicht 10c auf Seiten der Kathode fließen kann. In der vorliegenden Ausführungsform sind die porösen Leitungen 20a und 20c poröse Körper aus einem expandierten Metall, die durch andere poröse Körper mit elektrischer Leitfähigkeit gebildet werden können.
  • Der Separator 30a ist auf die Fläche der porösen Leitung 20a gestapelt. Der Separator 30c ist auf die Fläche der porösen Leitung 20c gestapelt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der verwendete Separator eine Metallplatte. Ein anderes Element, das kein Gas hindurchlässt, jedoch elektrisch leitend ist, kann als Separator 30 verwendet werden. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Richtung entlang einer kurzen Seite des Separators 30 (vertikale Richtungen in 1 und 2) als „kürzere Richtungen des Separators 30“ bezeichnet und die Richtung entlang einer langen Seite des Separators 30 (horizontale Richtung in den 1 und 2) ist als „längere Richtung bzw. Längsrichtung des Separators 30“ bezeichnet. Die Stapelrichtung der Brennstoffbatteriezelle 1 (vertikale Richtung der 3A und 3B) wird als „Dickenrichtung des Separators 30“ bezeichnet.
  • Wie in 1 gezeigt ist, hat der Separator 30 eine rechteckige Außengestalt. Der Separator 30 umfasst ferner eine Mehrzahl von Öffnungen, die durch diesen gebohrt sind, um den Separator 33 in Dickenrichtung zu durchdringen. Das bedeutet, der Separator 30 hat eine Mehrzahl von Lufteinbringungsöffnungen 32a, die parallel zur langen Seite (der dargestellten unteren Seite) angeordnet sind, um von außen zugeführte Luft der porösen Leitung 20c der Brennstoffbatteriezelle 1 zuzuführen.
  • Der Separator 30 hat ferner eine Mehrzahl von Kathodenabgasaustragöffnungen 32b, die parallel entlang der anderen langen Seite (der dargestellten oberen Seite) angeordnet sind, um Kathodenabgas, das aus der porösen Leitung 20c ausgegeben wurde, aus der Brennstoffbatteriezelle 1 nach außen auszutragen.
  • Der Separator 30 hat ferner eine Wasserstoffeinbringungsöffnung 34a, um Wasserstoff, das der Brennstoffbatteriezelle 1 von außen zugeführt wird, der porösen Leitung 20a zuzuführen, sowie eine Mehrzahl von Kühlwassereinbringöffnungen 36a, um Kühlwasser, das der Brennstoffzelle 1 von außen zugeführt wird, einer Kühlwasserleitung zuzuführen, die entlang einer kurzen Seite (der dargestellten linken Seite) verläuft.
  • Der Separator 30 hat ferner eine Anodenabgasaustragöffnung 34b, um Anodenabgas, das von der porösen Leitung 20a ausgestoßen wurde, aus der Brennstoffzelle nach außen auszutragen, sowie eine Mehrzahl von Kühlwasseraustragöffnungen 36b, um Kühlwasser, das von der Kühlwasserleitung ausgetragen wurde, aus der Brennstoffzelle 1 nach außen aufzutragen, die entlang der anderen kurzen Seite (der dargestellten rechten Seite) verlaufen. In der vorliegenden Ausführungsform sind diese Öffnungen rechteckig ausgebildet. Eine Gummidichtung 60 ist um jede Öffnung auf der Oberfläche des Separators 30 (Separator 30c) angeordnet (siehe 3A und 3B), wobei eine Dichtungslinie SL, wie in 1 dargestellt, ausgebildet wird.
  • Das Dichtungselement 50 ist zwischen dem Separator 30a und dem Separator 30c und an einem Außenumfang der Membranelektrodengasdiffusionsschichtanordnung 10 ausgebildet, und ist um jede Öffnung zwischen dem Separator 30a und dem Separator 30c ausgebildet. Dieses Dichtungselement 50 besteht aus einem wärmehärtenden flüssigen Dichtungsmaterial (beispielsweise flüssigem Gummi), das fließfähig ist. Als das fließfähige flüssige Dichtungsmaterial kann ein wärmehärtendes Dichtungsmaterial, das fließfähig ist, bevor es wärmegehärtet wird, oder ein halbverfestigtes thermoplastisches Dichtungsmaterial, dessen Viskosität während des Härtens abnimmt, um einen fließfähigen Zustand anzunehmen, verwendet werden. Diesbezüglich ist die Dichtungsplatte 40 zwischen dem Dichtungselement 50 und der porösen Leitung 20a angeordnet, wodurch das Einfließen des flüssigen Dichtungsmaterials in die poröse Leitung 20c während der Anordnung des Dichtungselements 50 verhindert werden soll. In der vorliegenden Ausführungsform ist die verwendete Dichtungsplatte 40 eine beispielsweise Titanplatte, wobei andere Metallmaterialien verwendet werden können.
  • In der vorliegenden Ausführungsform hat die poröse Leitung 20a, die auf der Anodenseite bezüglich der Membranelektrodenanordnung 10 angeordnet ist, im Wesentlichen die gleiche Größe wie die Größe der Gasdiffusionsschicht 10a auf Seiten der Anode. Darüber hinaus ist die Länge der langen Seite der bezüglich der Membranelektrodenanordnung 10m auf der Kathodenseite angeordneten porösen Leitung 20c kürzer als die Länge der langen Seite der Membranelektrodenanordnung 10m und die Länge der kurzen Seite der porösen Leitung 20c ist länger als ein Abstand zwischen der Lufteinbringungsöffnung 32a und den Kathodenabgasaustragungsöffnungen 32b des Separators 30.
  • Bezugnehmend auf 2 werden die Größen der porösen Leitung 20c und der Dichtungsplatte 40 im Detail beschrieben. 2 ist eine vergrößerte Ansicht des Kreises W aus 1 und erläutert die poröse Leitung 20c und der Dichtungsplatte 40, die in die Kathodenabgasaustragungsöffnung 32b vorsteht.
  • Wie in 2 dargestellt ist, hat die poröse Leitung 20c einen vorstehenden Teil 201, der in Dickenrichtung des Separators 30 betrachtet (die Dickenrichtung der Brennstoffbatteriezelle 1) von Seiten der Membranelektrodenanordnung 10 in die Kathodenabgasaustragungsöffnung 32b vorsteht, und die Länge des herausstehenden Teiles 201 in Längsrichtung des Separators 30 (D2 in 2) ist kürzer als die Länge einer Seite 321b (D1 in 2) der Kathodenabgasaustragungsöffnung 32b auf Seiten der Membranelektrodenanordnung 10m. Wie in 1 dargestellt ist, sind von der Mehrzahl von Kathodenabgasaustragungsöffnungen 32b, die parallel entlang der langen Seite des Separators angeordnet sind, in den Kathodenabgasaustragungsöffnungen 32bb, die an den Seiten beider Enden des Separators in Längsrichtung angeordnet sind, wie vorstehend beschrieben vorstehende Teile 201 ausgebildet, die kürzer sind als die Länge einer Seite 321b der Kathodenabgasaustragungsöffnung 32bb auf der Seite der Membranelektrodenanordnung 10m. Das bedeutet, in einer Ebenenansicht ist eine Mehrzahl von vorstehenden Teilen 201 in der vorliegenden Ausführungsform ausgebildet.
  • Die Größe des herausstehenden Teils 201 wird weiter beschrieben. Wie in 2 dargestellt ist, ist die Länge des herausstehenden Teils 201 in Längsrichtung des Separators 30, d.h. D2, vorzugsweise um 1 mm oder mehr kürzer als D1. In der vorliegenden Ausführungsform ragt der vorstehende Teil 201 vorzugsweise von einer Seite 321b der Kathodenabgasaustragöffnung 32b auf der Seite der Membranelektrodenanordnung 10 in eine Richtung weg von der Membranelektrodenanordnung 10m (äußere Richtung der Membranelektrodenanordnung 10m (oben in 2)) um 1 mm oder mehr vor. In anderen Worten: in einer Ebenenansicht der Brennstoffbatteriezelle 1 gibt es eine Vertiefung an einem Teil, in welchem der herausstehende Teil nicht in die Kathodenabgasaustragungsöffnung 32b (Kreis IV in 2) vorragt, und die Vertiefung hat vorzugsweise Abmessungen, wonach die Länge in Längsrichtung des Separators 30 1 mm oder mehr ist (X in 2 ist 1 mm oder mehr) und die Länge in die kurze Richtung des Separators 30 1 mm oder mehr ist (Y in 2 ist 1 mm oder mehr).
  • Wie in 1 dargestellt ist, steht die poröse Leitung 20c in ähnlicher Weise in die Lufteinbringungsöffnung 32a vor. Insbesondere hat die poröse Leitung 20c einen vorstehenden Teil 201, der in Dickenrichtung des Separators betrachtet von Seiten der Membranelektrodenanordnung 10m in die Lufteinbringungsöffnung 32a vorsteht, und die Länge des vorstehenden Teils 201 in Längsrichtung des Separators 30 ist kürzer als die Länge einer Seite der Lufteinbringungsöffnung 32a auf der Seite der Membranelektrodenanordnung 10m. Dann sind, wie in 1 dargestellt ist, von der Mehrzahl von Lufteinbringungsöffnungen 32a die parallel entlang der Längsseite des Separators angeordnet sind, bei den Lufteinbringungsöffnungen 32aa, die an beiden Endseiten des Separators in Längsrichtung angeordnet sind, die vorstehenden Teile 201 ausgestaltet, welche kürzer als die Länge einer Seite 321b der Lufteinbringungsöffnung 32aa auf Seiten der Membranelektrodenanordnung 10m sind.
  • Die Länge des vorstehenden Teiles 201 in Längsrichtung des Separators 30, der in die Lufteinbringungsöffnung 32a vorsteht, ist vorzugsweise um 1 mm oder mehr kürzer als die Länge einer Seite der Lufteinbringungsöffnung 32a auf Seiten der Membranelektrodenanordnung 10m. Der vorstehende Teil 201, der in die Lufteinbringungsöffnung 32aa hervorragt, ragt vorzugsweise von einer Seite der Lufteinbringungsöffnung 32a auf der Seite der Membranelektrodenanordnung 10m in eine Richtung weg von der Membranelektrodenanordnung 10m (äußere Richtung der Membranelektrodenanordnung 10m (unten in 1)) um 1 mm oder mehr vor.
  • Wie in 2 dargestellt ist, ragt auch die Dichtungsplatte 40 von Seiten der Membranelektrodenanordnung 10m in Dickenrichtung des Separators 30 betrachtet in die Kathodenabgasaustragungsöffnung 32b vor und die Länge des vorstehenden Teiles in Längsrichtung des Separators 30 (D2 in 2) ist kürzer als die Länge einer Seite 321b (D1 in 2) der Kathodenabgasaustragungsöffnung 32b auf Seiten der Membranelektrodenanordnung 10m. In der vorliegenden Ausführungsform ragt der vorstehende Teil der Dichtungsplatte 40 in Dickenrichtung des Separators 30 betrachtet weiter als die poröse Leitung 20c in die Kathodenabgasaustragungsöffnung 32b vor.
  • Wie in 1 dargestellt ist, ragt die Dichtungsplatte 40 auf ähnliche Weise in die Lufteinbringungsöffnungen 32a vor. Das bedeutet, die Dichtungsplatte 40 ragt in Dickenrichtung des Separators 30 betrachtet in die Lufteinbringungsöffnung 32a von der Seite der Membranelektrodenanordnung 10m vor, und die Länge des vorstehenden Teils in Längsrichtung des Separators 30 ist kürzer als die Länge einer Seite der Lufteinbringungsöffnung 32a auf Seiten der Membranelektrodenanordnung 10m. In Dickenrichtung des Separators 30 betrachtet ragt der vorstehende Teil der Dichtungsplatte 40 weiter als die poröse Leitung 20c in die Lufteinbringungsöffnung 32a.
  • Wie vorstehend beschrieben ist, hat die poröse Leitung 20c der vorliegenden Ausführungsform einen vorstehenden Teil 201, der in Dickenrichtung des Separators 30 betrachtet von der Seite der Membranelektrodenanordnung 10m der Kathodenabgasaustragsöffnung 32b in die Kathodenabgasaustragungsöffnung 32b vorragt, und die Länge des vorstehenden Teils 201 in Längsrichtung des Separators 30 ist kürzer als die Länge einer Seite 321b der Kathodenabgasaustragungsöffnung 32b auf der Seite der Membranelektrodenanordnung 10. Da es einen Teil gibt, in welchem die poröse Leitung 20c nicht in die Kathodenabgasaustragungsöffung 32b vorragt, fließt daher aus der porösen Leitung 20c ausgetragenes Wasser leicht durch einen nicht vorstehenden Teil, wodurch die Absorption des ausgetragenen Wassers durch die poröse Leitung 20c verhindert werden kann. Als Ergebnis kann die Entwässerungsleistung der Brennstoffbatteriezelle 1 verbessert werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ragt, in Dickenrichtung des Separators 30 betrachtet, von der Mehrzahl von Kathodenabgasaustragungsöffnungen 32b die parallel entlang der Längsseite des Separators 30c angeordnet sind, bei den Kathodenabgasaustrittsöffnungen 32b, die an den Seiten beider Enden des Separators 30 in Längsrichtung angeordnet sind, der vorstehende Teil 201 am Endteil der porösen Leitung 20c vor und die Länge des vorstehenden Teils 201 in Längsrichtung des Separators 30 ist kürzer als die Länge einer Seite der Kathodenabgasaustragungsöffnung 32b auf der Seite der Membranelektrodenanordnung 10m. Dies bedeutet, dass es eine Mehrzahl von Teilen der porösen Leitung 20c gibt, die nicht in die Kathodenabgasaustragungsöffnung 32b vorragen, und von der porösen Leitung 20c ausgetragenes Wasser leicht durch diese nicht vorstehenden Teile fließt, wodurch die erneute Absorption des ausgetragenen Wassers durch die poröse Leitung 20c verhindert werden kann. Als Ergebnis, kann die Entwässerungsleistung der Brennstoffbatteriezelle 1 weiter verbessert werden.
  • Vorstehend wurden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand spezifischer Beispiele beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschrieben. Das bedeutet, Abwandlungen dieser spezifischen Beispiele, die vom Fachmann in geeigneter Weise durchgeführt werden können, sind auch im Umfang der vorliegenden Erfindung umfasst, solange sie die Merkmale der vorliegenden Erfindung erfüllen. Beispielsweise sind die Elemente der vorgenannten spezifischen Beispiele sowie die Anordnung, das Material, die Zustände, Formen, Abmessungen, etc. nicht auf die vorstehend Beschriebenen begrenzt, sondern können in geeigneter Weise modifiziert werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Brennstoffbatteriezelle
    10
    Membranelektrodengasdiffusionsschicht
    10m
    Membranelektrodenanordnung
    20a, 20c
    poröse Leitung
    30a, 30c
    Separator
    32a
    Lufteinbringungsöffnung
    32b
    Kathodenabgasaustragöffnung
    34a
    Wasserstoffeinbringungsöffhung
    34b
    Anodenabgasaustragöffnung
    36b
    Kühlwassereinbringöffnung
    36b
    Kühlwasseraustragöffnung
    40
    Dichtungsplatte
    50
    Dichtungselement
    60
    Dichtung
    201
    vorstehender Teil

Claims (4)

  1. Brennstoffbatteriezelle (1), aufweisend: eine Membranelektrodenanordnung (10m), die ein Laminat aus einer Anode und einer Kathode an beiden Seiten einer Elektrolytmembran ist; eine poröse Leitung (20c), die der Membranelektrodenanordnung (10m) gegenüberliegend auf einer Kathodenseite angeordnet ist, wobei die poröse Leitung (20c) eine Gasleitung definiert, durch welche Oxidationsgas zur Kathode strömen kann; und ein Paar Separatoren (30), die die Membranelektrodenanordnung (10m) und die poröse Leitung (20c) sandwichartig halten, wobei die Separatoren (30) eine Kathodenabgasaustragöffnung (32b) umfassen, die die Separatoren (30) in eine Dickenrichtung durchdringt und an einer Außenseite der Membranelektrodenanordnung (10m) angeordnet ist, und durch die aus der porösen Leitung ausgegebenes Kathodenabgas fließt, und die poröse Leitung (20c) in Dickenrichtung betrachtet einen herausstehenden Teil (201) hat, wobei der herausstehende Teil (201) von einer Seite der Membranelektrodenanordnung (10m) der Kathodenabgasaustragöffnung (32b) in die Kathodenabgasaustragöffnung (32b) vorsteht, und eine Länge des herausstehenden Teils (201) in eine Längsrichtung des Separators (30) kürzer ist, als eine Seite der Kathodenabgasaustragöffnung (32b) auf Seiten der Membranelektrodenanordnung (10m).
  2. Brennstoffbatteriezelle (1) nach Anspruch 1, wobei: die Separatoren (30) eine Mehrzahl von Kathodenabgasaustragöffnungen (32b) haben, die parallel entlang einer langen Seite des Separators (30) angeordnet sind, und aus der Mehrzahl von Kathodenabgasaustragöffnungen (32b), bei den Kathodenabgasaustragöffnungen (32b), die an den Seiten beider Enden des Separators (30) in Längsrichtung angeordnet sind, der herausstehende Teil (201) eine Länge in Längsrichtung hat, die kürzer ist, als die Länge einer Seite der Kathodenabgasaustragöffnung (32b) auf der Seite der Membranelektrodenanordnung (10m).
  3. Brennstoffbatteriezelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Länge des herausstehenden Teils (201) in Längsrichtung um 1 mm oder mehr kürzer ist, als die Länge einer Seite der Kathodenabgasaustragöffnung (32b) auf der Seite der Membranelektrodenanordnung (10m).
  4. Brennstoffbatteriezelle (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der herausstehende Teil (201) um 1 mm oder mehr von einer Seite der Kathodenabgasaustragöffnung (32b) auf der Seite der Membranelektrodenanordnung (10m) in Richtung zur Außenseite der Membranelektrodenanordnung (10m) vorsteht.
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