DE112007000638T5

DE112007000638T5 - Brennstoffzelle und Verfahren zum Herstellen derselben

Info

Publication number: DE112007000638T5
Application number: DE112007000638T
Authority: DE
Inventors: Seiji Toyota-shi Sano; Takashi Toyota-shi Kajiwara; Hiromichi Toyota-shi SATO; Yutaka Toyota-shi Hotta; Yoshifumi Toyota-shi Ota; Fumishige Toyota-shi Shizuku
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2007-03-15
Publication date: 2009-04-30
Also published as: CA2644787A1; WO2007105096A1; US20090098434A1; WO2007105096A8; CN101401241B; CA2644787C; JP2007250351A; CN101401241A

Abstract

Brennstoffzelle zum Erzeugen von Elektrizität durch Zuführen eines Reaktionsgases, mit:
einer Leistungserzeugungseinheit, die eine Elektrolytmembran und eine Elektrode aufweist;
einem Separator, der als eine Trennung dient und einen elektrischen Strom, der durch die Leistungserzeugungseinheit erzeugt wird, sammelt, wobei der Separator auf jeder Seite der Leistungserzeugungseinheit angeordnet ist;
einer Verschlussdichtung, die an einem äußeren Rand der Leistungserzeugungseinheit angeordnet ist und im Wesentlichen den Separator berührt, um eine Verschlusslinie zum Verhindern eines Lecks des Reaktionsgases einzurichten;
einem porösen Körper, der sich zwischen der Leistungserzeugungseinheit und dem Separator befindet und eine bestimmte Porosität hat, wobei dem porösen Körper das Reaktionsgas zugeführt wird; und
einem Verhinderungsabschnitt zum Verhindern, dass das Reaktionsgas, das dem porösen Körper zugeführt wird, in einen Hohlraum, der durch den Separator, die Verschlusslinie und den porösen Körper umgeben ist, ausfließt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennstoffzelle zum Erzeugen von Elektrizität durch Zuführen eines Reaktionsgases und auf ein Verfahren zum Herstellen der Brennstoffzelle. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf einen porösen Körper in der Brennstoffzelle, dem das Reaktionsgas zugeführt wird.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Brennstoffzellen setzen eine gestapelte Grundstruktur ein, bei der eine Leistungserzeugungseinheit, die eine Elektrolytmembran und eine Elektrodenkatalysatorschicht aufweist, und ein Separator als eine Trennung abwechselnd gestapelt sind. Für solche Komponenten, die bei der Brennstoffzelle verwendet sind, kommen mehrere Typen von Strukturen in Betracht.
Eine Brennstoffzelle, die in der JP-A-2004-6104 offenbart ist, verwendet beispielsweise einen Separator, der aus drei gestapelten Platten gebildet ist. Eine andere Brennstoffzelle, die in der JP-A-2005-93243 offenbart ist, setzt eine Struktur ein, bei der eine Gasdiffusionsschicht hoch hydrophile Teile an ihrer Peripherie hat.
Ein poröser Körper einer bestimmten Porosität kann alternativ verwendet sein, um ein Reaktionsgas, das zum Erzeugen von Elektrizität in der Brennstoffzelle zu benutzen ist, fließen zu lassen. Bei diesen Brennstoffzellen ist eine Dichtung mit einer Verschlusslinie zum Verhindern eines Lecks eines Reaktionsgases an dem äußeren Rand der Leistungserzeugungseinheit vorgesehen. Poröse Körper sind ferner auf den beiden Seiten der Leistungserzeugungseinheit angeordnet, und Separatoren sind auf den äußeren Seiten der jeweiligen porösen Körper angeordnet.
Die vorhergehende Struktur von Brennstoffzellen erzeugt zwischen dem äußeren Rand jedes porösen Körpers und der Verschlusslinie (Lippe) einen Hohlraum (einen Zwischenraum). Ein Reaktionsgas, das den porösen Körpern der Brennstoffzelle zugeführt wird, fließt unerwünscht in den Hohlraum, in dem der Flusskanalwiderstand niedrig ist, aus, was in einer reduzierten Reaktionsgas-Nutzungsrate resultiert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Brennstoffzelle, die ein Leck eines Reaktionsgases in den Hohlraum (den Zwischenraum) verhindert, und ein Verfahren zum Herstellen der Brennstoffzelle zu schaffen.
Ein Aspekt der Erfindung richtet sich auf eine Brennstoffzelle zum Erzeugen von Elektrizität durch Zuführen eines Reaktionsgases, wobei die Brennstoffzelle Folgendes aufweist: eine Leistungserzeugungseinheit, die eine Elektrolytmembran und eine Elektrode aufweist; einen Separator, der als eine Trennung dient und einen elektrischen Strom, der durch die Leistungserzeugungseinheit erzeugt wird, sammelt, wobei der Separator auf jeder Seite der Leistungserzeugungseinheit angeordnet ist; eine Verschlussdichtung, die an einem äußeren Rand der Leistungserzeugungseinheit angeordnet ist und im Wesentlichen den Separator berührt, um eine Verschlusslinie zum Verhindern eines Lecks des Reaktionsgases einzurichten; einen porösen Körper, der sich zwischen der Leistungserzeugungseinheit und dem Separator befindet und eine bestimmte Porosität hat, wobei dem porösen Körper durch den Separator das Reaktionsgas zugeführt wird; und einen Verhinderungsabschnitt zum Verhindern, dass das Reaktionsgas, das dem porösen Körper zugeführt wird, in einen Hohlraum, der durch den Separator, die Verschlusslinie und den porösen Körper umgeben ist, ausfließt.
Gemäß dem Aspekt der Erfindung kann die Funktion des Verhinderungsabschnitts verhindern, dass das Reaktionsgas in den Hohlraum, der durch den Separator, die Verschlusslinie und den porösen Körper umgeben ist, ausfließt. Dies erlaubt, dass das Reaktionsgas ordnungsgemäß durch das Innere des porösen Körpers fließt. Die Menge an nicht verwendetem Reaktionsgas in der Brennstoffzelle wird folglich reduziert, wobei ein Abfall der Reaktionsgas-Nutzungsrate minimiert wird.
Der Verhinderungsabschnitt der so konfigurierten Brennstoffzelle kann an dem porösen Körper vorgesehen sein und eine niedrigere Porosität als die Porosität des porösen Körpers haben.
Bei einer solchen Brennstoffzelle ist der Verhinderungsabschnitt an dem porösen Körper vorgesehen und hat verglichen mit dem porösen Körper selbst die niedrigere Porosität. Das Reaktionsgas fließt insbesondere weniger leicht durch den Verhinderungsabschnitt, dessen Porosität niedriger ist und dessen Flusswiderstand demgemäß höher ist. Die Funktion des Verhinderungsabschnitts erlaubt daher, dass das Reaktionsgas ordnungsgemäß durch das Innere des porösen Körpers fließt.
Der poröse Körper der so konfigurierten Brennstoffzelle kann in ein Rechteck mit einer bestimmten Dicke gebildet sein. Der Verhinderungsabschnitt kann sich entlang von zwei Seiten des Rechtecks befinden, wobei sich die zwei Seiten annähernd parallel zu einer Flussrichtung des Reaktionsgases, das dem porösen Körper zugeführt wird, erstrecken.
Bei einer solchen Brennstoffzelle ist der Verhinderungsabschnitt an den zwei Seiten, die sich annähernd parallel zu der Richtung des Reaktionsgasflusses durch den porösen Körper erstrecken, vorgesehen. Dies kann die Menge des Reaktionsgases, das bei dem Prozess des Fließens durch das Innere des porösen Körpers in den Hohlraum leckt, reduzieren. Dies minimiert folglich einen Abfall der Reaktionsgas-Nutzungsrate. Der so vorgesehene Verhinderungsabschnitt ist ferner verglichen mit dem Fall, dass ein Verhinderungsabschnitt entlang einer gesamten Seitenkante des porösen Körpers vorgesehen ist, leichter herzustellen.
Der Verhinderungsabschnitt der so konfigurierten Brennstoffzelle kann sich entlang der gesamten Seitenkante des porösen Körpers befinden. Der Separator kann bei Orten auf der inneren Seite des Verhinderungsabschnitts Löcher für die Reaktionsgaszufuhr zu und die Reaktionsgasentladung aus dem porösen Körper haben, wobei die Löcher dem porösen Körper selbst gegenüberliegen.
Bei einer solchen Brennstoffzelle hat der poröse Körper den Verhinderungsabschnitt an der gesamten Seitenkante desselben. Die Menge des Reaktionsgases, das in den Hohlraum leckt, kann daher reduziert werden. Abweichend von dem Verhinderungsabschnitt befinden sich die Löcher des Separators, um dem porösen Körper selbst gegenüberzuliegen. Dies gewährleistet eine ordnungsgemäße Zufuhr des Reaktionsgases in die Brennstoffzelle.
Der Verhinderungsabschnitt der so konfigurierten Brennstoffzelle kann ein Harzglied mit einer Form, um den Hohlraum zu füllen, sein.
Bei einer solchen Brennstoffzelle ist das Harzglied angeordnet, um den Hohlraum, der durch den Separator, die Verschlusslinie und den porösen Körper umgeben ist, zu füllen. Dies minimiert ein Leck des Reaktionsgases in den Hohlraum, wodurch erlaubt wird, dass das Reaktionsgas ordnungsgemäß durch das Innere des porösen Körpers fließt. Die Menge an nicht verwendetem Reaktionsgas in der Brennstoffzelle wird folglich reduziert, wodurch ein Abfall der Reaktionsgas-Nutzungsrate minimiert wird.
Der Verhinderungsabschnitt, der als ein Abschnitt des porösen Körpers mit niedrigerer Porosität ausgeführt ist, kann durch Zusammendrücken eines Teils des porösen Körpers in einer Stapelrichtung in der Leistungserzeugungseinheit gebildet sein. Während ein ausgenommener Abschnitt an dem zusammengedrückten Teil des porösen Körpers gebildet ist, ist der Separator bei einem Ort, der dem ausgenommenen Abschnitt entspricht, mit einem vorspringenden Abschnitt versehen, so dass der Separator in den ausgenommenen Abschnitt gepasst ist. Dies verhindert, gleichzeitig mit einem Positionieren des Separators, ein Leck des Reaktionsgases, was bequem ist.
Ein anderer Aspekt der Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Brennstoffzelle, die aus einer Zufuhr eines Reaktionsgases Elektrizität erzeugt, wobei das Verfahren ein Bereitstellen einer Leistungserzeugungseinheit, die eine Elektrolytmembran und eine Elektrode aufweist, eines Separators, der als eine Trennung dient und einen elektrischen Strom, der durch die Leistungserzeugungseinheit erzeugt wird, sammelt, wobei der Separator auf jeder Seite der Leistungserzeugungseinheit angeordnet ist, und eines porösen Körpers mit einer bestimmten Porosität, um als ein Flusskanal zum Fließenlassen des Reaktionsgases in einer gegebenen Richtung zu dienen; ein Anordnen einer Verschlussdichtung an einem äußeren Rand der Leistungserzeugungseinheit, wobei die Verschlussdichtung im Wesentlichen den Separator berührt, um eine Verschlusslinie zum Verhindern eines Lecks des Reaktionsgases einzurichten; ein Bilden eines Abschnitts mit niedrigerer Porosität an einem Teil des porösen Körpers, dessen Porosität niedriger als die Porosität des porösen Körpers ist, um zu verhindern, dass das Reaktionsgas, das dem porösen Körper zugeführt wird, in den Hohlraum, der durch den Separator, die Verschlusslinie und den porösen Körper umgeben ist, ausfließt; und ein abwechselndes Stapeln des Separators und der Leistungserzeugungseinheit, wobei sich der poröse Körper zwischen dem Separator und der Leistungserzeugungseinheit befindet, aufweist.
Gemäß dem Herstellungsverfahren gemäß dem anderen Aspekt der Erfindung hat der poröse Körper teilweise den Abschnitt mit niedrigerer Porosität, und dieser poröse Körper, der als ein Flusskanal dient, ist in der Brennstoffzelle einstückig gebildet. Der so vorgesehene Abschnitt mit niedrigerer Porosität verhindert, dass das Reaktionsgas in den Hohlraum, der durch den Separator, die Verschlusslinie und den porösen Körper umgeben ist, ausfließt. Die Herstellung der Brennstoffzelle, die einen Abfall der Reaktionsgas-Nutzungsrate minimieren kann, wird daher erreicht. Der Abschnitt mit niedrigerer Porosität, der als ein Teil des porösen Körpers gebildet ist, kann durch ein Harzglied, das angeordnet ist, um den Hohlraum zu füllen, ersetzt sein.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorhergehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen offensichtlich, in denen gleiche Ziffern verwendet sind, um gleiche Elemente darzustellen, und in denen
1 eine allgemeine Konfiguration einer Brennstoffzelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
2 eine Schnittansicht eines Teils der Brennstoffzelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel entlang der Stapelrichtung ist;
3 eine Draufsicht ist, die einen Teil der Brennstoffzelle von der gestapelten Ebene aus gesehen darstellt;
4A und 4B ein Beispiel poröser Körper jeweils mit Verhinderungsabschnitten entlang der zwei Seiten darstellen;
5 eine allgemeine Konfiguration eines Teils einer Brennstoffzelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt;
6 eine Schnittansicht eines Teils der Brennstoffzelle gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entlang der Stapelrichtung ist;
7 ein Beispiel des Bildungsprozesses eines Verhinderungsabschnitts mit einer niedrigen Porosität darstellt; und
8 ein anderes Beispiel des Bildungsprozesses eines Verhinderungsabschnitts mit einer niedrigen Porosität darstellt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung ist im Folgenden basierend auf den Ausführungsbeispielen derselben in folgender Reihenfolge vorgenommen.

A. Erstes Ausführungsbeispiel
A-1. Allgemeine Konfiguration der Brennstoffzelle
A-2. Struktur des porösen Körpers
B. Zweites Ausführungsbeispiel
B-1. Allgemeine Konfiguration der Brennstoffzelle
C. Modifikationen

A. Erstes Ausführungsbeispiel:
A-1. Allgemeine Konfiguration der Brennstoffzelle:
1 stellt eine allgemeine Konfiguration einer Brennstoffzelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Eine Brennstoffzelle 10 ist eine Polymerelektrolytbrennstoffzelle, die entworfen ist, um mit Wasserstoffgas und Luft versorgt zu werden, um durch eine elektrochemische Reaktion zwischen Wasserstoff und Sauerstoff Elektrizität zu erzeugen. Die Brennstoffzelle 10 ist in einem Fahrzeug angebracht und als eine Leistungsquelle verwendet.
Wie in 1 gezeigt ist, weist die Brennstoffzelle 10 als Hauptkomponenten eine Leistungserzeugungseinheit 20 mit einer Elektrolytmembran 21; poröse Körper 26 und 27, durch die Wasserstoffgas und Luft (auf die im Folgenden als ein Reaktionsgas Bezug genommen ist) fließen; und Separatoren 40 als eine Trennung zum Sammeln der Elektrizität auf, die durch eine elektrochemische Reaktion erzeugt wird. Einer der Separatoren 40, der poröse Körper 27, die Leistungserzeugungseinheit 20, der poröse Körper 26 und der andere Separator 40 sind auf eine wiederholte Art und Weise in der beschriebenen Reihenfolge gestapelt. Diese gestapelten Komponenten befinden sich zwischen Endplatten 85 und 86, wodurch eine Einheit der Brennstoffzelle 10 gebildet ist.
Die Endplatte 85 hat Durchgangslöcher zum Zuführen oder Entladen eines Reaktionsgases. Das Reaktionsgas wird ständig von einem äußeren Wasserstofftank und einem Kompressor (wobei beide nicht gezeigt sind) über die Durchgangslöcher dem Inneren der Brennstoffzelle 10 zugeführt.
Die Leistungserzeugungseinheit 20 ist eine einzige Einheit, die durch eine Komponente 25 und eine Verschlussdichtung 30, die den äußeren Rand der Komponente 25 umgibt, gebildet ist. Die Komponente 25 hat eine Membran-Elektroden-Anordnung (MEA) 24, die eine Polymerelektrolytmembran 21 aufweist, und Gasdiffusionsschichten 23a und 23b, die an den Außenseiten der MEA 24 vorgesehen sind. Auf die Komponente 25, die die MEA 24 und die Gasdiffusionsschichten 23a und 23b hat, ist im Folgenden als eine MEGA 25 Bezug genommen.
Die MEA 24, ein Teil der MEGA 25, hat an den jeweiligen Oberflächen der Elektrolytmembran 21 Elektrodenkatalysatorschichten 22a und 22b (Kathode und Anode). Die Elektrolytmembran 21, die eine Protonenleitfähigkeit hat, ist eine dünne Membran, die aus einem Polymermaterial, das eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit bei nassen Bedingungen zeigt, hergestellt ist. Die Elektrolytmembran 21 ist in ein kleineres rechtwinkliges Profil als das Profil des Separators 40 gebildet. Die Elektrodenkatalysatorschichten 22a und 22b, die an den jeweiligen Oberflächen der Elektrolytmembran 21 gebildet sind, weisen einen Katalysator, wie Platin, zum Beschleunigen einer elektrochemischen Reaktion auf.
Die Gasdiffusionsschichten 23a und 23b, die an den Außenseiten der MEA 24 vorgesehen sind, sind poröse Körper mit einer annähernden Porosität von 60–70% und sind aus Kohlenstoff, beispielsweise einem Kohlenstoffgewebe und einem Kohlenstoffpapier, hergestellt. Die Gasdiffusionsschichten 23a und 23b aus einem solchen Kohlenstoffmaterial sind mit der MEA 24 verbunden, wobei die MEGA 25 als ein einziges Stück gebildet ist. Die Gasdiffusionsschicht 23a befindet sich auf der Kathodenseite der MEA 24, während sich die Gasdiffusionsschicht 23b auf der Anodenseite befindet. Diese Gasdiffusionsschichten 23a und 23b diffundieren ein Reaktionsgas in der Dickenrichtung derselben, um das Reaktionsgas über die gesamten Ebenen der entsprechenden Elektrodenkatalysatorschichten 22a und 22b zuzuführen.
Die Verschlussdichtung 30, die den äußeren Rand der MEGA 25 umgibt, ist aus einem isolierenden elastischen Harzmaterial, wie einem Silikongummi, einem Butylgummi und einem Fluorgummi, hergestellt. Die Verschlussdichtung 30 ist durch Spritzgießen an dem äußeren Rand der MEGA 25 gebildet, derart, dass die Dichtung 30 in der Dickenrichtung einen Bereich, in dem sich ein Teil des äußeren Rands der MEGA 25 befindet, hat (siehe 2).
Die Verschlussdichtung 30 ist in ein annähernd rechtwinkliges Profil, das mit dem Profil des Separators 40 annähernd identisch ist, gebildet. Durchgangslöcher, die als Reaktionsgasverteilleitungen und eine Kühlmittelverteilleitung funktionieren, sind entlang der vier Seiten der Verschlussdichtung 30 vorgesehen. Da die Durchgangslöcher für die Verteilleitungen hinsichtlich der Struktur die gleichen wie jene sind, die für den Separator 40 vorgesehen sind, werden die Details dieser Durchgangslöcher im Folgenden zusätzlich zu der Struktur des Separators 40 erörtert.
Die Verschlussdichtung 30 weist Abschnitte auf, die in ihrer Dickenrichtung vorspringen, um die jeweiligen Durchgangslöcher für die Verteilleitungen zu umgeben. Die vorspringenden Abschnitte berühren im Wesentlichen die gegenüberliegenden Separatoren 40, die die Verschlussdichtung 30 zwischen sich aufweisen. Die vorspringenden Abschnitte werden unter der gegebenen Stapellast gespannt und verformt. Die vorspringenden Abschnitte richten folglich eine Verschlusslinie VL zum Verhindern eines Lecks von Fluiden (Wasserstoff, Luft, Kühlmittel), die durch die jeweiligen Verteilleitungen laufen, ein. Jeder vorspringende Abschnitt ist äquivalent zu einer Lippe, durch die sich die Verschlusslinie VL erstreckt (siehe 2).
Die Brennstoffzelle 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist entworfen, um ein Leck der Fluide aus dem Inneren der Brennstoffzelle 10 mittels eines Aufweisens der Verschlussdichtung 30 zwischen den Separatoren, jedoch nicht mittels eines Verbindens eines Harzrahmens oder eines anderen Glieds zwischen den Separatoren, zu verhindern. Dies reduziert die Zahl von Teilen, die für die Brennstoffzelle 10 erforderlich sind, wie eines Harzrahmens, was in einem reduzierten Volumen und Gewicht der Zelle resultiert.
Eine Beschreibung der porösen Körper 26 und 27, durch die ein Reaktionsgas fließt, wird nun vorgenommen. Die porösen Körper 26 und 27 sind aus einem Metall mit einer Mehrzahl feiner Poren in demselben, wie einem Schaummetall und einem Metallgeflecht aus rostfreiem Stahl, Titan oder einer Titanlegierung, hergestellt. Jeder der porösen Körper 26 und 27 ist in ein kleineres annähernd rechtwinkliges Profil als das Profil der MEGA 25 gebildet, so dass die porösen Körper innerhalb der Verschlussdichtung 30 eingefügt sein können.
Die porösen Körper 26 und 27 haben eine annähernde Porosität von 70–80%, die höher als die Porosität der Gasdiffusionsschichten 23a und 23b ist, die einen Teil der MEGA 25 bilden. Die porösen Körper 26 und 27 dienen als ein Flusskanal zum Zuführen eines Reaktionsgases zu der MEGA 25.
Der poröse Körper 26 ist beispielsweise zwischen der MEGA 25 (der Kathode der MEA 24) und dem Separator 40 auf der Kathodenseite angeordnet, um zu erlauben, dass Luft, die durch den Separator 40 zugeführt wird, von oben nach unten, wie in den Figuren gezeigt ist, und hin zu der Kathodenseite der MEGA 25 fließt.
Der poröse Körper 27 ist seinerseits zwischen der MEGA 25 (der Anode der MEA 24) und dem Separator 40 auf der Anodenseite angeordnet, um zu erlauben, dass ein Wasserstoffgas, das durch den Separator 40 zugeführt wird, von rechts nach links, wie in den Figuren gezeigt ist, und hin zu der Anodenseite der MEGA 25 fließt.
Da die porösen Körper 26 und 27 vorwiegend beabsichtigt sind, um ein Reaktionsgas in einer gegebenen Richtung fließen zu lassen, ist insbesondere die Porosität derselben hoch genug eingestellt, um einen Druckverlust des Reaktionsgasflusses zu minimieren und das Abflussverhalten zu verbessern. Da die im Vorhergehenden erwähnten Gasdiffusionsschichten 23a und 23b vorwiegend beabsichtigt sind, um ein Gas in der Dickenrichtung zu diffundieren, ist im Gegensatz dazu die Porosität derselben relativ zu den porösen Körpern 26 und 27 niedriger eingestellt.
Ein Reaktionsgas wird in dem Prozess des Fließens durch die porösen Körper 26 und 27 der MEGA 25 zugeführt. Das Reaktionsgas wird dann aufgrund der Funktion der Gasdiffusionsschichten 23a und 23b der MEGA 25 in die jeweiligen Elektrodenkatalysatorschichten 22a und 22b diffundiert. Das Reaktionsgas wird daher für eine Reaktion geliefert. Diese elektrochemische Reaktion ist eine exotherme Reaktion, und die Brennstoffzelle 10 wird in einem vorbestimmten Temperaturbereich betrieben. Ein Kühlmittel wird daher in die Brennstoffzelle 10 zugeführt.
Der Separator 40 zum Sammeln von Elektrizität, die durch die elektrochemische Reaktion erzeugt wird, wird nun beschrieben. Der Separator 40 ist ein dreischichtiger Separator mit drei gestapelten dünnen Metallplatten. Um genauer zu sein, weist der Separator 40 eine Kathodenplatte 41, eine Anodenplatte 43 und eine Zwischenplatte 42 auf. Die Kathodenplatte 41 berührt den porösen Körper 26 für einen Luftfluss. Die Anodenplatte 43 berührt den porösen Körper 27 für einen Wasserstoffgasfluss. Die Zwischenplatte 42, die sich zwischen der Kathodenplatte und der Anodenplatte befindet, dient als ein Flusskanal hauptsächlich für ein Kühlmittel.
Der Separator 40 ist aus einem leitfähigen Metallmaterial, wie rostfreiem Stahl, Titan und einer Titanlegierung, hergestellt. Der Separator 40 hat eine flache Oberfläche ohne Ausnehmungen oder Vorsprünge, die für Flusskanäle in der Dickenrichtung beabsichtigt ist (d. h. die flache Berührungsoberfläche zwischen dem Separator und dem porösen Körper 26 oder 27).
Die drei Platten haben Durchgangslöcher, die die jeweiligen Verteilleitungen einrichten. Wie in 1 gezeigt ist, hat insbesondere der Separator 40, der in ein annäherndes Rechteck geformt ist, jeweils bei seiner oberen und seiner unteren längeren Seite Durchgangslöcher für eine Luftzufuhr und eine Luftentladung. Wie in 1 gezeigt ist, hat zusätzlich der Separator 40 jeweils bei dem oberen Teil seiner rechten kürzeren Seite und dem unteren Teil seiner linken kürzeren Seite Durchgangslöcher für eine Wasserstoffzufuhr und eine Wasserstoffentladung. Wie in 1 gezeigt ist, hat ferner der Separator 40 jeweils bei dem oberen Teil seiner linken kürzeren Seite und dem unteren Teil seiner rechten kürzeren Seite Durchgangslöcher für eine Kühlmittelzufuhr und eine Kühlmittelentladung.
Zusätzlich zu diesen Durchgangslöchern für die Verteilleitungen hat die Kathodenplatte 41 mehrere Löcher 45 und 46 als einen Lufteinlass in den und einen Luftauslass aus dem porösen Körper 26. Zusätzlich zu jenen Durchgangslöchern für die Verteilleitungen hat ähnlich die Anodenplatte 43 ferner mehrere (nicht gezeigte) Löcher als einen Wasserstoffgaseinlass in den und einen Wasserstoffgasauslass aus dem porösen Körper 27.
Die Zwischenplatte 42 hat mehrere Durchgangslöcher für die Verteilleitungen. Einige Durchgangslöcher sind entworfen, damit die Luftverteilleitung mit den Löchern 45 und 46 der Kathodenplatte 41 kommuniziert. Einige Durchgangslöcher sind entworfen, damit die Wasserstoffgasverteilleitung mit den Löchern der Anodenplatte 43 kommuniziert.
Die Zwischenplatte 42 hat mehrere Kerben, die in der Richtung der längeren Seite des annähernd rechtwinkligen Profils gebildet sind. Die beiden Enden jeder Kerbe kommunizieren mit den Durchgangslöchern für die Kühlmittelverteilleitung.
Die so aufgebauten drei Platten sind gestapelt und aneinander befestigt, wobei Flusskanäle, die für den Typ von Fluiden in dem Separator 40 spezifisch sind, definiert sind.
2 ist eine Schnittansicht eines Teils der Brennstoffzelle 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, die entlang der Stapelrichtung geschnitten ist. Wie in 2 gezeigt ist, geht ein Teil der Luft, die in der Verteilleitung, die durch den gestapelten Separator 40 und die Verschlussdichtung 30 definiert ist, fließt, durch das Innere (die Zwischenplatte 42) des Separators 40 und die Löcher 45, um dem porösen Körper 26 zugeführt zu werden. Das Gas, das aus der Reaktion resultiert, und die nicht für die Reaktion verwendete Luft fließen durch den porösen Körper 26, die Löcher 46, das Innere des Separators 40 und dann zu den Verteilleitungen. Da ein Wasserstoffgas auf die gleiche Art und Weise wie die Luft fließt, wird der Flussprozess nicht wiederholt beschrieben.
Wie in 2 gezeigt ist, ist bei der Brennstoffzelle 10, die die im Vorhergehenden erwähnten Komponenten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel aufweist, ein Hohlraum A (oder ein Hohlraum B) durch den Separator 40, die Verschlusslinie VL (die Dichtung 30) und den porösen Körper 26 (oder den porösen Körper 27) definiert. Mit anderen Worten werden Zwischenräume zwischen den jeweiligen Lippen auf der Verschlusslinie VL und den äußeren Oberflächen der porösen Körper 26 und 27 erzeugt. Das Reaktionsgas, das durch die Separatoren 40 den porösen Körpern 26 und 27 zugeführt wird, tendiert daher dazu, zu den Hohlräumen A und B (auf die ferner als Zwischenräume Bezug genommen ist), bei denen es wenig Druckverlust gibt, zu fließen und nicht durch das Innere der porösen Körper mit einer bestimmten Porosität zu fließen. Wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist, setzen die porösen Körper 26 und 27 eine Struktur ein, um ein Leck des Reaktionsgases in solche Hohlräume zu verhindern.
A-2. Struktur des porösen Körpers:
3 ist eine Draufsicht, die einen Teil der Brennstoffzelle 10 gesehen in der gestapelten Ebene darstellt. Wie in 3 gezeigt ist, sind die Leistungserzeugungseinheit 20 (insbesondere die MEGA 25), der poröse Körper 27 und der Separator 40 von unten in der beschriebenen Reihenfolge gestapelt.
Der poröse Körper 27, der allgemein in ein rechtwinkliges Profil geformt ist, hat entlang des gesamten äußeren Rands einen Verhinderungsabschnitt 50 einer bestimmten Breite W. Der Verhinderungsabschnitt 50 ist entworfen, um ein Leck des Reaktionsgases in die im Vorhergehenden erwähnten Hohlräume (Zwischenräume) zu verhindern und eine niedrigere Porosität als die Porosität des porösen Körpers 27 zu haben.
Um genauer zu sein, wird die Porosität des Verhinderungsabschnitts bei dem Sinterprozess des porösen Körpers 27 unter Verwendung eines Pulvermetalls, wie rostfreien Stahls, Titans und einer Titanlegierung, mittels eines Erhöhens der Menge des Pulvermetalls angepasst, das für einen Bereich in der Form, der dem Verhinderungsabschnitt einer bestimmten Breite W entspricht, verwendet wird. Während der Verhinderungsabschnitt 50, d. h. ein Teil des porösen Körpers 27, aus dem gleichen Material wie der poröse Körper 27 hergestellt ist, hat daher der Verhinderungsabschnitt 50 eine niedrigere Porosität als die Porosität des porösen Körpers 27. Der poröse Körper 26 hat ebenfalls den Verhinderungsabschnitt 50 einer bestimmten Breite W, obwohl derselbe nicht in den Figuren gezeigt ist.
Die Brennstoffzelle 10 ist mit den eingebauten porösen Körpern 26 und 27, die jeweils den so gebildeten Verhinderungsabschnitt 50 haben, versehen. Bei einer solchen Brennstoffzelle 10 fließt ein Reaktionsgas, das aus den Luftlöchern 45 und den (nicht gezeigten) Wasserstofflöchern des Separators 40 jedem porösen Körper 26 oder 27 zugeführt wird, durch das Innere des porösen Körpers 26 oder 27, dessen Porosität höher und dessen Druckverlust niedriger ist, und fließt nicht durch den Verhinderungsabschnitt 50, dessen Porosität niedriger ist. Das Reaktionsgas, das den porösen Körpern 26 und 27 zugeführt wird, kann insbesondere nicht in die Hohlräume A und B, in denen es wenig Druckverlust gibt, ausfließen, ohne durch die Verhinderungsabschnitte 50 mit einer niedrigen Porosität zu gehen. Die Verhinderungsabschnitte minimieren daher ein Leck des Reaktionsgases in die Hohlräume A und B.
Wie im Vorhergehenden beschrieben ist, kann die Brennstoffzelle 10 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ein Leck des Reaktionsgases in den Hohlraum A (oder den Hohlraum B), die durch den Separator 40, die Verschlusslinie VL (die Dichtung 30) und den porösen Körper 26 (oder den porösen Körper 27) definiert ist, minimieren. Mit anderen Worten erlaubt die Brennstoffzelle 10, dass das Reaktionsgas durch das Innere des porösen Körpers fließt, statt in den Zwischenraum um den äußeren Rand des porösen Körpers zu fließen. Dies resultiert in einer Reduzierung der Menge an nicht verwendetem Reaktionsgas in der Brennstoffzelle 10, wodurch ein Abfall der Reaktionsgas-Nutzungsrate minimiert wird.
Obwohl die porösen Körper 26 und 27 vorwiegend beabsichtigt sind, um zu erlauben, dass ein Reaktionsgas fließt, hat ein Teil jedes porösen Körpers 26 oder 27 eine so niedrige Porosität wie die Porosität der Gasdiffusionsschichten 23a und 23b. Dies erlaubt, dass der Reaktionsgasfluss gesteuert werden kann, wobei eine größere Wirkung eines Verhinderns eines Lecks des Reaktionsgases in die Zwischenräume erzeugt wird.
Der Verhinderungsabschnitt 50 ist ferner mit jedem porösen Körper 26 oder 27 in ein einziges Stück einstückig gebildet, was Erhöhungen der Zahl von Schritten zum Zusammenfügen der Brennstoffzelle 10 sowie der Zahl von Teilen vermeidet.
Eine bestimmte Breite W des Verhinderungsabschnitts 50 wird abhängig von dem Profil jedes porösen Körpers 26 oder 27 und der Anordnung der Löcher 45 und 46 des Separators 40 bestimmt. Eine bestimmte Breite W wird insbesondere bestimmt, derart, dass das Reaktionsgas, das durch die Löcher 45 des Separators 40 fließt, nicht dem Verhinderungsabschnitt 50, sondern dem porösen Körper 26 oder 27 zugeführt wird. Mit anderen Worten befinden sich die Löcher 45 des Separators 40 auf der inneren Seite des Verhinderungsabschnitts 50, um dem porösen Körper 26 oder 27 selbst gegenüberzuliegen.
Ein Bestimmen einer bestimmten Breite W des Verhinderungsabschnitts 50 und des Orts der Löcher 45 des Separators 40 auf die vorhergehende Art und Weise erlaubt, dass das Reaktionsgas gleichmäßig zugeführt werden kann, selbst wenn jeder poröse Körper 26 oder 27 den Verhinderungsabschnitt 50, der über seiner gesamten Seitenkante gebildet ist, hat.
Gemäß der Beschreibung bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung hat der poröse Körper 26 oder 27 den Verhinderungsabschnitt 50, der über seiner gesamten Seitenkante gebildet ist. Der Verhinderungsabschnitt 50 ist jedoch nicht notwendigerweise über der gesamten Seitenkante des porösen Körpers gebildet.
4A und 4B stellen ein Beispiel poröser Körper 26 und 27, die jeweils Verhinderungsabschnitte entlang der zwei Seiten haben, dar. 4A zeigt den porösen Körper 26 für einen Luftfluss, während 4B den porösen Körper 27 für einen Wasserstofffluss zeigt. Wie in 4A gezeigt ist, hat der poröse Körper 26 für einen Luftfluss Verhinderungsabschnitte 50c und 50d an seinen kürzeren Seiten in einer parallelen Positionsbeziehung zu dem Luftfluss. Wie in 4B gezeigt ist, hat seinerseits der poröse Körper 27 für einen Wasserstofffluss Verhinderungsabschnitte 50a und 50b an seinen längeren Seiten in einer parallelen Positionsbeziehung zu dem Wasserstofffluss.
Das Reaktionsgas, das in der Nähe des äußeren Rands jedes porösen Körpers 26 oder 27 zugeführt wird, tendiert dazu, in dem Prozess des Fließens durch das Innere des porösen Körpers 26 oder 27 in einer gegebenen Richtung hin zu den Zwischenräumen, in denen ein Flusswiderstand niedrig ist, zu fließen. Wie in 4A und 4B gezeigt ist, ist jeder poröse Körper 26 oder 27 mit den Verhinderungsabschnitten an seinen zwei Seiten, die sich annähernd parallel zu dem zugeordneten Reaktionsgasfluss innerhalb des porösen Körpers erstrecken, versehen. Dies kann einen Abfall der Reaktionsgas-Nutzungsrate minimieren. Diese so vorgesehenen Verhinderungsabschnitte sind zusätzlich verglichen mit dem Fall, bei dem ein Verhinderungsabschnitt entlang der gesamten Seitenkante vorgesehen ist, leichter herzustellen.
B. Zweites Ausführungsbeispiel:
B-1. Allgemeine Konfiguration der Brennstoffzelle:
5 stellt eine allgemeine Konfiguration eines Teils einer Brennstoffzelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar. Die Brennstoffzelle bei dem zweiten Ausführungsbeispiel setzt eine Grundstruktur, die die gleiche wie für die Brennstoffzelle 10 bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist, ein. Komponenten der Brennstoffzelle 10, die für jene bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemeinsam sind, sind daher durch die gleichen Bezugsziffern bezeichnet, und ihre Beschreibung ist nicht wiederholt.
Wie in 5 gezeigt ist, weist eine Einheit der Brennstoffzelle gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel die Leistungserzeugungseinheit 20, die Verschlussdichtung, die in die Leistungserzeugungseinheit 20 eingebaut ist, die porösen Körper 26 und 27, durch die ein Reaktionsgas fließt und die an den gegenüberliegenden Seiten der Leistungserzeugungseinheit 20 vorgesehen sind, und die Separatoren 40 zum Aufweisen der porösen Körper 26 und 27 von den Außenseiten derselben zwischen sich auf. Diese Einheitsstruktur ist die gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
Die Brennstoffzelle bei dem zweiten Ausführungsbeispiel hat anstelle der Verhinderungsabschnitte 50, die bei dem ersten Ausführungsbeispiel als ein Teil jedes porösen Körpers 26 oder 27 an dem äußeren Rand desselben gebildet sind, Verhinderungsabschnitte 60 als ein von den porösen Körpern 26 und 27 getrenntes Glied.
Der Verhinderungsabschnitt 60 ist aus einem isolierenden elastischen Harzmaterial, wie einem Silikongummi, einem Butylgummi und einem Fluorgummi, hergestellt. Der Verhinderungsabschnitt 60 ist in einen Rahmen geformt, um den äußeren Rand des annähernd rechtwinkligen porösen Körpers 26 oder 27 zu umgeben.
6 ist eine Schnittansicht eines Teils der Brennstoffzelle gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, die entlang der Stapelrichtung geschnitten ist. Wie in 6 gezeigt ist, ist der rahmenförmige Verhinderungsabschnitt 60 angeordnet, um einen Hohlraum, der durch den Separator 40, die Verschlusslinie VL (die Dichtung 30) und den porösen Körper 26 (oder den porösen Körper 27) definiert ist, zu füllen.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hat die Brennstoffzelle den so geformten Verhinderungsabschnitt 60, wodurch verhindert wird, dass das Reaktionsgas, das durch den Separator 40 jedem porösen Körper 26 oder 27 zugeführt wird, in den Hohlraum leckt. Dies minimiert folglich einen Abfall der Reaktionsgas-Nutzungsrate.
Der Verhinderungsabschnitt 60, der als eine getrennte Komponente gebildet ist, kann ferner leicht in die existierenden Brennstoffzellen eingebaut werden.
Es versteht sich von selbst, dass, obwohl der Verhinderungsabschnitt 60 aus einem Material, das das gleiche wie für die Verschlussdichtung 30 ist, hergestellt sein kann, es wünschenswerter wäre, ein weicheres Material als das Material, das für die Verschlussdichtung 30 verwendet ist, zu verwenden. Die Verwendung eines weicheren Materials für den Verhinderungsabschnitt 60 verglichen mit der Verschlussdichtung 30 verursacht, dass der Verhinderungsabschnitt 60 unter der Stapellast leicht verformt wird und den Hohlraum füllt, während weniger Einfluss auf die Einrichtung der Verschlusslinie VL ausgeübt wird.
Der Verhinderungsabschnitt 60 aus einem Harz ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel in einen Rahmen geformt. Der Verhinderungsabschnitt 60 kann alternativ entworfen sein, um mit jedem porösen Körper an seinen zwei Seiten, die parallel zu dem Reaktionsgasfluss sind, der den jeweiligen porösen Körpern 26 und 27 zugeordnet ist, einstückig zu sein, wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben ist. Dies minimiert ferner einen Abfall der Reaktionsgas-Nutzungsrate.
C. Modifikationen:
Die mehreren Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung wurden im Vorhergehenden erörtert. Die Erfindung ist jedoch nicht auf jene Ausführungsbeispiele begrenzt, sondern kann verschiedene Modifikationen übernehmen, ohne von dem Geist und dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel wird eine Menge an Pulvermetall in dem Sinterprozess des porösen Körpers erhöht, um den Verhinderungsabschnitt 50 einer niedrigen Porosität zu bilden. Nach der Bildung des porösen Körpers einer vorbestimmten Porosität (annähernd 70–80%) kann alternativ ein Verhinderungsabschnitt mit einer äußeren Kraft gebildet werden, um eine niedrigere Porosität als die vorbestimmte Porosität zu gewährleisten.
Wie in 7, die ein Beispiel des Bildungsprozesses des Verhinderungsabschnitts zeigt, hat beispielsweise der poröse Körper einer Dicke L1 einen zusätzlichen Abschnitt einer Dicke L2, um eine niedrigere Porosität zu gewährleisten. Dieser Abschnitt der Dicke L2 wird durch eine äußere Kraft F gedrückt und zu der Dicke L1 verformt. Ein Teil des Verhinderungsabschnitts kann dadurch eine niedrigere Porosität gewährleisten.
Wie in 8 gezeigt ist, kann der Separator entworfen sein, um einen vorspringenden Abschnitt in seiner Dickenrichtung bei einem Ort zu haben, um dort, wo der Verhinderungsabschnitt gebildet ist, auf diesen zu treffen, und der Separator kann einer bestimmten äußeren Spannkraft unterworfen sein. Die Spannkraft verursacht, dass der vorspringende Abschnitt des Separators einen Teil des porösen Körpers drückt und verformt, was eine niedrigere Porosität gewährleistet. Der Verhinderungsabschnitt kann alternativ durch Zusammendrücken eines Teils des porösen Körpers im Voraus, Bilden des zusammengedrückten Teils in eine Ausnehmung und Passen des vorspringenden Abschnitts des Separators in die Ausnehmung geliefert sein. Dies erleichtert ein Positionieren des Separators und des porösen Körpers.
Zusammenfassung
Brennstoffzelle und Verfahren zum Herstellen derselben
Eine Brennstoffzelle weist einen Separator (40), einen porösen Körper (27), durch den ein Reaktionsgas fließt, und eine Leistungserzeugungseinheit (20) mit einer eingebauten Verschlussdichtung auf, wobei der poröse Körper (27) einen Verhinderungsabschnitt (50), der an seinem äußeren Rand gebildet ist, hat, wobei die Porosität des Verhinderungsabschnitts (50) niedriger als die Porosität des porösen Körpers (27) ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2004-6104 A [0003]
- JP 2005-93243 A [0003]

Claims

Brennstoffzelle zum Erzeugen von Elektrizität durch Zuführen eines Reaktionsgases, mit: einer Leistungserzeugungseinheit, die eine Elektrolytmembran und eine Elektrode aufweist; einem Separator, der als eine Trennung dient und einen elektrischen Strom, der durch die Leistungserzeugungseinheit erzeugt wird, sammelt, wobei der Separator auf jeder Seite der Leistungserzeugungseinheit angeordnet ist; einer Verschlussdichtung, die an einem äußeren Rand der Leistungserzeugungseinheit angeordnet ist und im Wesentlichen den Separator berührt, um eine Verschlusslinie zum Verhindern eines Lecks des Reaktionsgases einzurichten; einem porösen Körper, der sich zwischen der Leistungserzeugungseinheit und dem Separator befindet und eine bestimmte Porosität hat, wobei dem porösen Körper das Reaktionsgas zugeführt wird; und einem Verhinderungsabschnitt zum Verhindern, dass das Reaktionsgas, das dem porösen Körper zugeführt wird, in einen Hohlraum, der durch den Separator, die Verschlusslinie und den porösen Körper umgeben ist, ausfließt.
Brennstoffzelle nach Anspruch 1, bei der der Verhinderungsabschnitt an dem porösen Körper vorgesehen ist und eine niedrigere Porosität als die Porosität des porösen Körpers hat.
Brennstoffzelle nach Anspruch 1 oder 2, bei der der poröse Körper in ein Rechteck mit einer bestimmten Dicke gebildet ist, und sich der Verhinderungsabschnitt entlang von zwei Seiten des Rechtecks befindet, wobei sich die zwei Seiten annähernd parallel zu einer Flussrichtung des Reaktionsgases, das dem porösen Körper zugeführt wird, erstrecken.
Brennstoffzelle nach Anspruch 1 oder 2, bei der sich der Verhinderungsabschnitt entlang einer gesamten Seitenkante des porösen Körpers befindet, und der Separator bei Orten auf der inneren Seite des Verhinderungsabschnitts Löcher für die Reaktionsgaszufuhr zu und die Reaktionsgasentladung aus dem porösen Körper hat, wobei die Löcher dem porösen Körper selbst gegenüberliegen.
Brennstoffzelle nach Anspruch 1, bei der der Verhinderungsabschnitt ein Harzglied mit einer Form, um den Hohlraum zu füllen, ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 2, bei der der Verhinderungsabschnitt durch Zusammendrücken eines Teils des porösen Körpers in einer Stapelrichtung der Leistungserzeugungseinheit gebildet ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 6, bei der der Separator bei einem Ort, der einer Ausnehmung entspricht, mit einem vorspringenden Abschnitt versehen ist, wobei die Ausnehmung an dem zusammengedrückten Teil des porösen Körpers gebildet ist, so dass der Separator in die Ausnehmung gepasst ist.
Brennstoffzelle nach Anspruch 2, bei der der poröse Körper aus einem Metall mit feinen Poren in demselben hergestellt ist, und der Verhinderungsabschnitt in einem Sinterprozess des porösen Körpers unter Verwendung einer erhöhten Menge an Pulvermetall für einen Teil des porösen Körpers gebildet wird.
Verfahren zum Herstellen einer Brennstoffzelle, die durch Zuführen eines Reaktionsgases Elektrizität erzeugt, mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Leistungserzeugungseinheit, die eine Elektrolytmembran und eine Elektrode aufweist, eines Separators, der als eine Trennung dient und einen elektrischen Strom, der durch die Leistungserzeugungseinheit erzeugt wird, sammelt, wobei der Separator auf jeder Seite der Leistungserzeugungseinheit angeordnet ist, und eines porösen Körpers mit einer bestimmten Porosität, um als ein Flusskanal zum Fließenlassen des Reaktionsgases in einer gegebenen Richtung zu dienen; Anordnen einer Verschlussdichtung an einem äußeren Rand der Leistungserzeugungseinheit, wobei die Verschlussdichtung im Wesentlichen den Separator berührt, um eine Verschlusslinie zum Verhindern eines Lecks des Reaktionsgases einzurichten; Bilden eines Abschnitts mit niedrigerer Porosität an einem Teil des porösen Körpers, wobei die Porosität niedriger als die bestimmte Porosität ist, um zu verhindern, dass das Reaktionsgas, das dem porösen Körper zugeführt wird, in den Hohlraum, der durch den Separator, die Verschlusslinie und den porösen Körper umgeben ist, ausfließt; und abwechselnd Stapeln des Separators und der Leistungserzeugungseinheit, wobei sich der poröse Körper zwischen dem Separator und der Leistungserzeugungseinheit befindet.
Verfahren zum Herstellen einer Brennstoffzelle, die aus einer Zufuhr eines Reaktionsgases Elektrizität erzeugt, mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Leistungserzeugungseinheit, die eine Elektrolytmembran und eine Elektrode aufweist, eines Separators, der als eine Trennung dient und einen elektrischen Strom, der durch die Leistungserzeugungseinheit erzeugt wird, sammelt, wobei der Separator auf jeder Seite der Leistungserzeugungseinheit angeordnet ist, und eines porösen Körpers mit einer bestimmten Porosität, um als ein Flusskanal zum Fließenlassen des Reaktionsgases in einer gegebenen Richtung zu dienen; Anordnen einer Verschlussdichtung an einem äußeren Rand der Leistungserzeugungseinheit, wobei die Verschlussdichtung im Wesentlichen den Separator berührt, um eine Verschlusslinie zum Verhindern eines Lecks des Reaktionsgases einzurichten; Platzieren eines Harzglieds, um den Hohlraum, der durch den Separator, die Verschlusslinie und den porösen Körper umgeben ist, zu füllen, um zu verhindern, dass das Reaktionsgas, das dem porösen Körper zugeführt wird, in den Hohlraum ausfließt; und abwechselnd Stapeln des Separators und der Leistungserzeugungseinheit, wobei sich der poröse Körper zwischen dem Separator und der Leistungserzeugungseinheit befindet.