燃料电池用的分隔体的制作方法



1.本公开涉及燃料电池用的分隔体。


背景技术:



2.在日本特开2018-78020号公报中,公开了构成燃料电池堆的单电池。该单电池具有膜电极接合体(membrane electrode assembly,以下称为mea)和夹持mea的第1分隔体与第2分隔体。
3.mea具有:催化剂层接合电解质膜(catalyst coated membrane,以下称为ccm),其具有电解质膜和催化剂层;以及气体扩散层(gas diffusion layer,以下称为gdl),其分别设于ccm的两面。
4.第1分隔体具有氧化气体用的多个第1槽流路和冷却介质用的多个冷却槽流路。第1槽流路是直线形状,形成于第1分隔体的面中的与mea相对的面。第1槽流路的凹凸与冷却槽流路的凹凸为表里一体的关系。
5.第2分隔体具有燃料气体用的多个第2槽流路和冷却介质用的多个冷却槽流路。第2槽流路是波线形状,形成于第2分隔体的面中的与mea相对的面。第2槽流路的凹凸与冷却槽流路的凹凸为表里一体的关系。第2槽流路的振幅设定为与在与第2分隔体相对的第1分隔体中构成多个第1槽流路的背面的多个凸部重叠那样的大小。
6.根据这样的单电池,在将单电池彼此层叠时,一个单电池的构成第2槽流路的凸部与另一个单电池的构成第1槽流路的背面的凸部接触的部分变多。因此,相邻的分隔体彼此的接触构造的稳定性以及单电池彼此的接触构造的稳定性提高。
7.另外,根据这样的单电池,燃料气体在第2分隔体的第2槽流路中流动的过程中,逐渐潜入与该分隔体相邻的gdl。像这样,通过燃料气体潜入gdl来进行发电。


技术实现要素:



8.发明要解决的问题
9.另外,在这样的单电池中,由于发电而在第2槽流路中流动的燃料气体从流路的上游侧向下游侧逐渐被消耗。因此,在槽流路的下游侧,燃料气体的流量减少,并且潜入gdl的燃料气体的流量容易随之减少。其结果为,有可能导致槽流路的下游侧的发电量降低。
10.另外,在这样的单电池中,为了提高发电效率,期望使燃料气体向gdl的更大的范围内潜入。
11.此外,这样的问题不限定于具有燃料气体用的槽流路的分隔体,在具有氧化气体用的槽流路的分隔体中也同样产生。
12.本公开的第1目的在于,提供一种燃料电池用的分隔体,该燃料电池用的分隔体能够抑制在槽流路的下游侧潜入气体扩散层的反应气体的流量减少。
13.本公开的第2目的在于,提供一种燃料电池用的分隔体,该燃料电池用的分隔体能够使反应气体向气体扩散层的更大的范围内潜入。
14.用于解决问题的方案
15.用于实现上述第1目的的第1技术方案的燃料电池用的分隔体具有构成为与燃料电池的发电部抵接的抵接面,在所述抵接面排列地设有供反应气体流通的多个槽流路,所述多个槽流路中的至少一个包含在所述抵接面的面方向上呈波状延伸的波状部,在将所述槽流路中的所述反应气体的流动方向的上游侧和下游侧分别设为上游侧和下游侧时,所述波状部的下游侧的波长比上游侧的波长小。
16.用于实现上述第1目的的第2技术方案的燃料电池用的分隔体具有构成为与燃料电池的发电部抵接的抵接面,在所述抵接面排列地设有供反应气体流通的多个槽流路,所述多个槽流路中的至少一个包含在所述抵接面的面方向上呈波状延伸的波状部,在将所述槽流路中的所述反应气体的流动方向的上游侧和下游侧分别设为上游侧和下游侧时,所述波状部的下游侧的振幅比上游侧的振幅大。
17.用于实现上述第2目的的第1技术方案的燃料电池用的分隔体具有构成为与燃料电池的发电部抵接的抵接面,在所述抵接面排列地设有供反应气体流通的多个槽流路,在将各所述槽流路排列的方向设为排列方向时,多个所述槽流路包含在所述抵接面的面方向上分别呈波状延伸并且在所述排列方向上彼此相邻的第1槽流路和第2槽流路,所述第1槽流路和所述第2槽流路中的至少一者具有在所述排列方向上排列的多个分支流路,在将所述第1槽流路中在所述排列方向上的流路的数量设为第1流路数,将所述第2槽流路中所述排列方向上的流路的数量设为第2流路数时,所述第1槽流路的规定部分的所述第1流路数与所述第2槽流路中与该规定部分相邻的部分的所述第2流路数不同。
18.用于实现上述第1目的的第3技术方案的燃料电池用的分隔体具有构成为与燃料电池的发电部抵接的抵接面,在所述抵接面排列地设有供反应气体流通的多个槽流路,在将所述槽流路中的所述反应气体的流动方向的上游侧和下游侧分别设为上游侧和下游侧时,所述多个槽流路中的至少一个包含在所述抵接面的面方向上呈波状延伸的波状部,该波状部具有多个支流路和多个所述支流路从上游侧朝向下游侧合流的合流部。
19.用于实现上述第2目的的第2技术方案的燃料电池用的分隔体具有构成为与燃料电池的发电部抵接的抵接面,在所述抵接面排列地设有供反应气体流通的多个槽流路,在将各所述槽流路排列的方向设为排列方向时,多个所述槽流路包含在所述抵接面的面方向上分别呈波状延伸并且在所述排列方向上彼此相邻的第1槽流路和第2槽流路,所述第1槽流路的规定部分的波长与所述第2槽流路中与该规定部分相邻的部分的波长不同。
20.用于实现上述第2目的的第3技术方案的燃料电池用的分隔体具有构成为与燃料电池的发电部抵接的抵接面,在所述抵接面排列地设有供反应气体流通的多个槽流路,在将各所述槽流路排列的方向设为排列方向时,多个所述槽流路包含在所述抵接面的面方向上分别呈波状延伸并且在所述排列方向上彼此相邻的第1槽流路和第2槽流路,所述第1槽流路的规定部分的振幅与所述第2槽流路中与该规定部分相邻的部分的振幅不同。
附图说明
21.图1是表示燃料电池的单电池的分解立体图。
22.图2表示在图1的单电池中包含的燃料电池用的分隔体,是表示排列地设有供燃料气体流通的多个槽流路的、燃料电池用的分隔体的第1实施方式的俯视图。
23.图3是表示从图2的槽流路潜入气体扩散层的燃料气体的流动的立体图。
24.图4是表示从图2的槽流路潜入气体扩散层的燃料气体的流动的剖视图。
25.图5是表示槽流路的变形例的俯视图。
26.图6是表示槽流路的变形例的俯视图。
27.图7是表示槽流路的变形例的俯视图。
28.图8是表示燃料电池的单电池的分解立体图。
29.图9表示在图8的单电池中包含的燃料电池用的分隔体,是表示排列地设有供燃料气体流通的多个槽流路的、燃料电池用的分隔体的第2实施方式的俯视图。
30.图10是表示从图9的槽流路潜入气体扩散层的燃料气体的流动的立体图。
31.图11是表示从图9的槽流路潜入气体扩散层的燃料气体的流动的剖视图。
32.图12是表示槽流路的变形例的俯视图。
33.图13是表示槽流路的变形例的俯视图。
34.图14是表示槽流路的变形例的俯视图。
35.图15是表示槽流路的变形例的俯视图。
36.图16是表示燃料电池的单电池的分解立体图。
37.图17表示在图16的单电池中包含的燃料电池用的分隔体,是表示排列地设有供燃料气体流通的多个槽流路的、燃料电池用的分隔体的第3实施方式的俯视图。
38.图18是表示从图17的槽流路潜入气体扩散层的燃料气体的流动的剖视图。
39.图19是表示槽流路的变形例的俯视图。
40.图20是表示燃料电池的单电池的分解立体图。
41.图21表示在图20的单电池中包含的燃料电池用的分隔体,是表示排列地设有供燃料气体流通的多个槽流路的、燃料电池用的分隔体的第4实施方式的俯视图。
42.图22是图21的22-22线处的剖视图。
43.图23是图21的23-23线处的剖视图。
44.图24是表示从图21的槽流路潜入气体扩散层的燃料气体的流动的剖视图。
45.图25是表示从图21的槽流路潜入气体扩散层的燃料气体的流动的剖视图。
46.图26是表示槽流路的变形例的俯视图。
47.图27是表示燃料电池的单电池的分解立体图。
48.图28表示在图27的单电池中包含的燃料电池用的分隔体,是表示排列地设有供燃料气体流通的多个槽流路的、燃料电池用的分隔体的第5实施方式的俯视图。
49.图29是表示从图28的槽流路潜入气体扩散层的燃料气体的流动的剖视图。
50.图30是燃料电池用的分隔体的第6实施方式的与图28对应的俯视图。
具体实施方式
51.第1实施方式
52.以下,参照图1~图4,对燃料电池用的分隔体的第1实施方式进行说明。
53.《燃料电池堆的单电池的整体结构》
54.如图1所示,燃料电池堆的单电池具有膜电极接合体110(以下,称为mea110)、支承mea110的框构件120以及夹持mea110和框构件120的一对分隔体130、140。
55.单电池作为整体为长方形板状。
56.此外,以下,将分隔体130、mea110和框构件120、分隔体140的层叠方向作为第1方向x进行说明。
57.另外,将作为单电池的长度方向且与第1方向x正交的方向作为第2方向y进行说明。
58.另外,将与第1方向x和第2方向y这两者正交的方向作为第3方向z进行说明。
59.单电池具有用于将反应气体或冷却介质向单电池内导入的导入孔191、193、195和用于将单电池内的反应气体和冷却介质向外部导出的导出孔192、194、196。此外,在本实施方式中,导入孔191和导出孔192是供燃料气体流通的孔。另外,导入孔193和导出孔194是供冷却介质流通的孔。另外,导入孔195和导出孔196是供氧化剂气体流通的孔。在此,燃料气体是氢气。另外,冷却介质是冷却水。另外,氧化剂气体是空气。
60.导入孔191、193、195和导出孔192、194、196是在第2方向y上较长的俯视长方形状,沿第1方向x贯通单电池。导入孔191和导出孔194、196设于单电池的第2方向y上的一侧(图1的左右方向的左侧)。导入孔191和导出孔194、196相互隔开间隔地在第3方向z上排列。导出孔192和导入孔193、195设于单电池的第2方向y上的另一侧(图1的右侧)。导出孔192和导入孔193、195相互隔开间隔地在第3方向z上排列。
61.《mea110》
62.如图1所示,mea110是在第2方向y上较长的俯视长方形状。
63.mea110具有未图示的固体高分子电解质膜(以下,称为电解质膜)和设于电解质膜的两面的电极111a、111b。此外,在本实施方式中,与电解质膜(省略图示)的第1方向x上的一侧(图1的上下方向的上侧)的面接合的电极是阴极电极111a。另外,与电解质膜的第1方向x上的另一侧(图1的下侧)的面接合的电极是阳极电极111b。
64.电极111a、111b具有与电解质膜接合的催化剂层(省略图示)和与催化剂层接合的气体扩散层112(以下,称为gdl112)。
65.此外,mea110相当于本公开的燃料电池的发电部。
66.《框构件120》
67.如图1所示,框构件120是在第2方向y上较长的长方形框状。
68.框构件120例如由硬质树脂材料形成。
69.框构件120具有构成孔191、192、193、194、195、196的贯通孔121、122、123、124、125、126。
70.框构件120在中央具有在第2方向y上较长的俯视长方形状的开口部127。mea110从第1方向x的一侧(图1的上侧)与开口部127的缘部接合。
71.《分隔体130》
72.如图1所示,分隔体130是在第2方向y上较长的俯视长方形板状。
73.分隔体130例如通过对钛、不锈钢等金属构件进行冲压成形而形成。
74.分隔体130设于mea110的阳极电极111b侧。分隔体130具有第1面130a和与第1面130a相反的一侧的第2面130b。第1面130a包含与mea110抵接的抵接面130a(参照图2)。
75.分隔体130具有构成孔191、192、193、194、195、196的贯通孔131、132、133、134、135、136。贯通孔131、134、136分别设于在第3方向z上与框构件120的贯通孔121、124、126对
应的位置。另外,贯通孔132、133、135分别设于在第3方向z上与框构件120的贯通孔122、123、125对应的位置。
76.分隔体130具有供燃料气体流通的多个槽流路137和供冷却介质流通的多个槽流路138。此外,在图1中,简化地表示在分隔体130中形成有多个槽流路137的部分的外缘和形成有多个槽流路138的部分的外缘。
77.《槽流路137、138》
78.如图2所示,多个槽流路137是将贯通孔131与贯通孔132连通的槽。多个槽流路137设于第1面130a。此外,在本实施方式中,六个槽流路137在第3方向z上相互隔开间隔地排列。即,六个槽流路137的每一个彼此独立。
79.此外,以下,将槽流路137中的燃料气体的流动方向的上游侧和下游侧简记为上游侧和下游侧进行说明。
80.槽流路137的槽宽、即流路截面面积在槽流路137的整个延伸方向上一定。各槽流路137的槽宽彼此相同。
81.槽流路137具有波状部137a。波状部137a设于抵接面130a,并且在抵接面130a的面方向上呈波状延伸。波状部137a的振幅a在波状部137a的整个延伸方向上一定。波状部137a的下游侧的波长λ比上游侧的波长λ小。详细来说,波状部137a的波长λ越靠下游侧越小。波状部137a的波长λ按每1波而不同。此外,在本实施方式中,所有槽流路137具有波状部137a。各波状部137a具有彼此相同的形状。
82.如图3所示,各波状部137a由形成于分隔体130的第1面130a的多个凹部151构成。在凹部151彼此之间设有作为凸部的肋152。肋152的突出端抵接于与分隔体130相邻的mea110的gdl112。
83.如图2所示,将多个槽流路137中的在第3方向z上位于最外侧的槽流路137设为外侧槽流路137a。外侧槽流路137a具有在第3方向z上位于比抵接面130a的外缘靠外侧的位置的部分。
84.如图1所示,多个槽流路138是将贯通孔133与贯通孔134连通的槽。多个槽流路138设于第2面130b。在槽流路138内,冷却介质沿着与在槽流路137中流动的燃料气体相反的方向流动。
85.如图3所示,槽流路138具有波状部138a。波状部138a设于与抵接面130a相反的一侧的面130b,并且在面130b的面方向上呈波状延伸。各波状部138a由形成于分隔体130的第2面130b的多个凹部161构成。在凹部161彼此之间设有作为凸部的肋162。肋162的里侧是构成槽流路137的波状部137a的凹部151。同样地,肋152的里侧是构成槽流路138的波状部138a的凹部161。即,形成槽流路138的波状部138a的凹凸形状与形成槽流路137的波状部137a的凹凸形状为表里一体的关系。
86.《分隔体140》
87.如图1所示,分隔体140是在第2方向y上较长的俯视长方形板状。
88.分隔体140例如通过对钛、不锈钢等金属构件进行冲压成形而形成。
89.分隔体140设于mea110的阴极电极111a侧。分隔体140具有第1面140a和与第1面140a相反的一侧的第2面140b。第1面140a包含与mea110抵接的抵接面。
90.分隔体140具有构成孔191、192、193、194、195、196的贯通孔141、142、143、144、
145、146。贯通孔141、144、146分别设于在第3方向z上与框构件120的贯通孔121、124、126对应的位置。另外,贯通孔142、143、145分别设于在第3方向z上与框构件120的贯通孔122、123、125对应的位置。
91.如图1所示,分隔体140具有供氧化剂气体流通的多个槽流路147和供冷却介质流通的多个槽流路148。此外,在图1中,分别简化地表示在分隔体140中形成有多个槽流路147的部分的外缘和形成有多个槽流路148的部分的外缘。
92.多个槽流路147是将贯通孔145与贯通孔146连通的槽。在槽流路147内,氧化剂气体沿着与在槽流路137中流动的燃料气体相反的方向流动。
93.多个槽流路148是将贯通孔143与贯通孔144连通的槽。在槽流路148内,冷却介质沿着与在槽流路147中流动的氧化剂气体相同的方向流动。
94.接着,对第1实施方式的作用进行说明。
95.在图3和图4中,用箭头表示从槽流路137向gdl112潜入的燃料气体的流动。
96.如图3所示,燃料气体在分隔体130的槽流路137中流动的过程中,逐渐潜入与分隔体130相邻的mea110,更详细来说,逐渐潜入构成mea110的gdl112。在此,根据第1实施方式的结构,槽流路137的波状部137a的下游侧的波长λ比上游侧的波长λ小,因此槽流路137的下游侧的燃料气体的压力损失比上游侧的燃料气体的压力损失大。由此,与波状部137a的下游侧的波长λ和上游侧的波长λ相同的情况相比,促进燃料气体在槽流路137的下游侧向gdl112潜入。
97.接着,对第1实施方式的效果进行说明。
98.(1)槽流路137的波状部137a在抵接面130a的面方向上呈波状延伸。波状部137a的下游侧的波长λ比上游侧的波长λ小。
99.根据这样的结构,起到上述的作用。因此,能够抑制在槽流路137的下游侧潜入gdl112的燃料气体的流量减少。另外,由此,能够增大槽流路137的下游侧的发电量。因此,能够提高燃料电池的发电效率。
100.(2)波状部137a的波长λ越靠下游侧越小。
101.根据这样的结构,越靠槽流路137的下游侧,燃料气体的压力损失越大。由此,越靠在槽流路137中流动的燃料气体的流量变少的下游侧,越促进燃料气体向gdl112潜入。因此,能够有效地抑制潜入gdl112的燃料气体的流量减少。
102.(3)各槽流路137彼此独立。
103.例如,在相邻的槽流路137彼此连通的情况下,在各槽流路137中流动的燃料气体的流动压在连通部分均匀化。因此,难以通过使波长λ在各波状部137a的上游侧与下游侧不同而按每个槽流路137调整燃料气体的压力损失。在这一点上,根据上述结构,各槽流路137彼此独立。因此,通过使波长λ在各波状部137a的上游侧和下游侧不同,能够容易地按每个槽流路137调整燃料气体的压力损失。
104.(4)各个槽流路137具有在抵接面130a的面方向上呈波状延伸的波状部137a。
105.根据这样的结构,在各个槽流路137中,下游侧的燃料气体的压力损失比上游侧的燃料气体的压力损失大。因此,能够进一步抑制在槽流路137的下游侧潜入gdl112的燃料气体的流量减少。
106.(5)作为在各槽流路137的排列方向即第3方向z上位于最外侧的槽流路137的外侧
槽流路137a具有在第3方向z上位于比抵接面130a的外缘靠外侧的位置的部分。
107.如图4所示,在彼此相邻的槽流路137彼此之间燃料气体的压力损失的大小存在差异的情况下,有时在压力损失相对较大的槽流路137中流动的燃料气体的一部分潜入gdl112,并向压力损失相对较小的槽流路137流动。像这样,也能通过燃料气体潜入gdl112中的位于彼此相邻的槽流路137彼此之间的部分来进行发电。
108.不过,在外侧槽流路137a处,在比该外侧槽流路137a靠第3方向z的外侧的位置不存在槽流路137。因此,在外侧槽流路137a整体在第3方向z上位于比抵接面130a靠内侧的位置的情况下,燃料气体难以像上述那样利用燃料气体的压力损失的差异而潜入gdl112中的位于比外侧槽流路137a靠外侧的位置的部分。其结果为,成为降低发电效率的一个原因。
109.在这一点上,根据上述结构,gdl112中的位于比外侧槽流路137a靠外侧的位置的部分的比例减少。由此,能够使燃料气体向gdl112的更大范围内潜入。因此,能够提高发电效率。
110.《变更例》
111.第1实施方式能够像以下那样变更地实施。第1实施方式以及以下的变更例能够在技术上不矛盾的范围内相互组合地实施。
112.·
导入孔191、193、195和导出孔192、194、196的形状不限定于第1实施方式所例示那样的俯视长方形状。例如,导入孔191、193、195和导出孔192、194、196的形状也可以是俯视正方形状、俯视长圆形状。
113.·
孔191、192、193、194、195、196中的反应气体的流动不限定于第1实施方式所例示的流动,例如,也可以将孔196作为氧化剂气体的导入孔,将孔195作为氧化剂气体的导出孔。另外,与此相伴,也可以将孔194作为冷却介质的导入孔,将孔193作为冷却介质的导出孔。即,也可以设为在槽流路147中流动的氧化剂气体和在槽流路138、148中流动的冷却介质沿着与在槽流路137中流动的燃料气体相同的方向流动。
114.·
槽流路137的数量不限定于第1实施方式所例示的六个,也可以是五个以下,还可以是七个以上。
115.·
分隔体130不限定于第1实施方式所例示那样的各波状部137a具有相同的形状。例如,如图5所示,分隔体130也可以是具有在抵接面130a的面方向上呈波状延伸的波状部137b的槽流路137和具有波状部137a的槽流路137在第3方向z上交替地排列的结构。在此,波状部137b的振幅a在波状部137b的整个延伸方向上一定。另外,波状部137b的波长λ越靠下游侧越大。波状部137b的上游侧的波长λ比波状部137a的上游侧的波长λ小。波状部137b的下游侧的波长λ比波状部137a的下游侧的波长λ大。
116.根据这样的结构,在彼此相邻的槽流路137彼此之间燃料气体的压力损失的大小产生差异。因此,在上游侧,在压力损失相对较大的槽流路137的波状部137b中流动的燃料气体的一部分潜入gdl112,并且朝向压力损失相对较小的槽流路137的波状部137a流动。另外,在下游侧,在压力损失相对较大的槽流路137的波状部137a中流动的燃料气体的一部分潜入gdl112,并且朝向压力损失相对较小的槽流路137的波状部137b流动。像这样,也能通过燃料气体潜入gdl112中的位于彼此相邻的槽流路137彼此之间的部分来进行发电。因此,能够提高燃料电池的发电效率。
117.·
槽流路137的槽宽、即流路截面面积只要起到本公开的作用效果,则也可以不设
为在槽流路137的整个延伸方向上一定。
118.·
槽流路137也可以不设为波状部137a的振幅a在波状部137a的整个延伸方向上一定的结构。
119.·
槽流路137不限定于第1实施方式所例示那样的外侧槽流路137a具有在第3方向z上位于比抵接面130a的外缘靠外侧的位置的部分。例如,也可以是,外侧槽流路137a在第3方向z上位于与抵接面130a的外缘相同的位置,也可以是,外侧槽流路137a在第3方向z上位于比抵接面130a的外缘靠内侧的位置。
120.·
槽流路137不限定于分别在抵接面130a的面方向上呈波状延伸。即,也可以是,不是所有的槽流路137都具有呈波状延伸的波状部137a,只要至少一个槽流路137具有波状部137a即可。
121.·
槽流路137不限定于第1实施方式所例示那样的各槽流路137彼此独立,例如,也可以是,相邻的槽流路137彼此借助在第3方向z上延伸的其他槽流路连通。
122.·
槽流路137的波状部137a不限定于第1实施方式所例示那样的波长λ按每1波而不同。例如,如图6所示,可以是波长λ按一定的偶数(在图6中为两个)递减,也可以是波长λ按一定的奇数递减。另外,也可以是组合偶数和奇数而使波长λ阶段性地减小。例如,如图7所示,波状部137a也可以是如下的结构:波长λ相同的波w1连续四个,之后连续三个波长λ比波w1小的波w2,再之后连续两个波长λ比波w2小的波w3。
123.·
本公开的燃料电池用的分隔体不限定于第1实施方式所例示那样的与mea110的阳极电极111b侧接合的分隔体130,也能够适用于与阴极电极111a侧接合的分隔体140。
124.·
分隔体130、140不限定于通过对金属构件进行冲压成形而形成,例如,也能够通过切削加工、蚀刻加工而成形。
125.·
作为用于分隔体130、140的材料,不限定于钛、不锈钢,也能够使用铝、碳。
126.第2实施方式
127.以下,参照图8~图11,对燃料电池用的分隔体的第2实施方式进行说明。
128.《燃料电池堆的单电池的整体结构》
129.如图8所示,燃料电池堆的单电池具有膜电极接合体210(以下,称为mea210)、支承mea210的框构件220以及夹持mea210和框构件220的一对分隔体230、240。
130.单电池整体为长方形板状。
131.此外,以下,将分隔体230、mea210和框构件220、分隔体240的层叠方向作为第1方向x进行说明。
132.另外,将作为单电池的长度方向且与第1方向x正交的方向作为第2方向y进行说明。
133.另外,将与第1方向x和第2方向y这两者正交的方向作为第3方向z进行说明。
134.单电池具有用于将反应气体或冷却介质向单电池内导入的导入孔291、293、295和用于将单电池内的反应气体和冷却介质向外部导出的导出孔292、294、296。此外,在本实施方式中,导入孔291和导出孔292是供燃料气体流通的孔。另外,导入孔293和导出孔294是供冷却介质流通的孔。另外,导入孔295和导出孔296是供氧化剂气体流通的孔。在此,燃料气体是氢气。另外,冷却介质是冷却水。另外,氧化剂气体是空气。
135.导入孔291、293、295和导出孔292、294、296是在第2方向y上较长的俯视长方形状,
沿第1方向x贯通单电池。导入孔291和导出孔294、296设于单电池的第2方向y上的一侧(图8的左右方向的左侧)。导入孔291和导出孔294、296相互隔开间隔地在第3方向z上排列。导出孔292和导入孔293、295设于单电池的第2方向y上的另一侧(图8的右侧)。导出孔292和导入孔293、295相互隔开间隔地在第3方向z上排列。
136.《mea210》
137.如图8所示,mea210是在第2方向y上较长的俯视长方形状。
138.mea210具有未图示的固体高分子电解质膜(以下,称为电解质膜)和设于电解质膜的两面的电极211a、211b。此外,在本实施方式中,与电解质膜(省略图示)的第1方向x上的一侧(图8的上下方向的上侧)的面接合的电极是阴极电极211a。另外,与电解质膜的第1方向x上的另一侧(图8的下侧)的面接合的电极是阳极电极211b。
139.电极211a、211b具有与电解质膜接合的催化剂层(省略图示)和与催化剂层接合的气体扩散层212(以下,称为gdl212)。
140.此外,mea210相当于本公开的燃料电池的发电部。
141.《框构件220》
142.如图8所示,框构件220是在第2方向y上较长的长方形框状。
143.框构件220例如由硬质树脂材料形成。
144.框构件220具有构成孔291、292、293、294、295、296的贯通孔221、222、223、224、225、226。
145.框构件220在中央具有在第2方向y上较长的俯视长方形状的开口部227。mea210从第1方向x的一侧(图8的上侧)与开口部227的缘部接合。
146.《分隔体230》
147.如图8所示,分隔体230是在第2方向y上较长的俯视长方形板状。
148.分隔体230例如通过对钛、不锈钢等金属构件进行冲压成形而形成。
149.分隔体230设于mea210的阳极电极211b侧。分隔体230具有第1面230a和与第1面230a相反的一侧的第2面230b。第1面230a包含与mea210抵接的抵接面230a(参照图9)。
150.分隔体230具有构成孔291、292、293、294、295、296的贯通孔231、232、233、234、235、236。贯通孔231、234、236分别设于在第3方向z上与框构件220的贯通孔221、224、226对应的位置。另外,贯通孔232、233、235分别设于在第3方向z上与框构件220的贯通孔222、223、225对应的位置。
151.分隔体230具有供燃料气体流通的多个槽流路237和供冷却介质流通的多个槽流路238。此外,在图8中,简化地表示在分隔体230中形成有多个槽流路237的部分的外缘和形成有多个槽流路238的部分的外缘。
152.《槽流路237、238》
153.如图9所示,多个槽流路237是将贯通孔231与贯通孔232连通的槽。多个槽流路237设于第1面230a。此外,在本实施方式中,六个槽流路237在第3方向z上相互隔开间隔地排列。即,六个槽流路237的每一个彼此独立。
154.此外,以下,将槽流路237中的燃料气体的流动方向的上游侧和下游侧简记为上游侧和下游侧进行说明。
155.槽流路237的槽宽、即流路截面面积在槽流路237的整个延伸方向上一定。各槽流
路237的槽宽彼此相同。
156.槽流路237具有波状部237a。波状部237a设于抵接面230a并且在抵接面230a的面方向上呈波状延伸。波状部237a的波长λ在波状部237a的整个延伸方向上一定。波状部237a的下游侧的振幅a比上游侧的振幅a大。详细来说,波状部237a的振幅a越靠下游侧越大。波状部237a的振幅a按每1波而不同。另外,在波状部237a中,位于第3方向z上的一侧(图9的上下方向的下侧)的各谷部271位于沿第2方向y的轴线l上。此外,在本实施方式中,六个槽流路237分别具有波状部237a。各波状部237a具有彼此相同的形状。
157.如图10所示,各波状部237a由形成于分隔体230的第1面230a的多个凹部251构成。在凹部251彼此之间设有作为凸部的肋252。肋252的突出端抵接于与分隔体230相邻的mea210的gdl212。
158.如图9所示,将多个槽流路237中的在第3方向z上位于最外侧的槽流路237设为外侧槽流路237a。外侧槽流路237a具有在第3方向z上位于比抵接面230a的外缘靠外侧的位置的部分。
159.如图8所示,多个槽流路238是将贯通孔233与贯通孔234连通的槽。多个槽流路238设于第2面230b。在槽流路238内,冷却介质沿着与在槽流路237中流动的燃料气体相反的方向流动。
160.如图10所示,槽流路238具有波状部238a。波状部238a设于与抵接面230a相反的一侧的面230b,并且在面230b的面方向上呈波状延伸。各波状部238a由形成于分隔体230的第2面230b的多个凹部261构成。在凹部261彼此之间设有作为凸部的肋262。肋262的里侧是构成槽流路237的波状部237a的凹部251。同样地,肋252的里侧是构成槽流路238的波状部238a的凹部261。即,形成槽流路238的波状部238a的凹凸形状与形成槽流路237的波状部237a的凹凸形状为表里一体的关系。
161.《分隔体240》
162.如图8所示,分隔体240是在第2方向y上较长的俯视长方形板状。
163.分隔体240例如通过对钛、不锈钢等金属构件进行冲压成形而形成。
164.分隔体240设于mea210的阴极电极211a侧。分隔体240具有第1面240a和与第1面240a相反的一侧的第2面240b。第1面240a包含与mea210抵接的抵接面。
165.分隔体240具有构成孔291、292、293、294、295、296的贯通孔241、242、243、244、245、246。贯通孔241、244、246分别设于在第3方向z上与框构件220的贯通孔221、224、226对应的位置。另外,贯通孔242、243、245分别设于在第3方向z上与框构件220的贯通孔222、223、225对应的位置。
166.如图8所示,分隔体240具有供氧化剂气体流通的多个槽流路247和供冷却介质流通的多个槽流路248。此外,在图8中,分别简化地表示在分隔体240中形成有多个槽流路247的部分的外缘和形成有多个槽流路248的部分的外缘。
167.多个槽流路247是将贯通孔245与贯通孔246连通的槽。在槽流路247内,氧化剂气体沿着与在槽流路237中流动的燃料气体相反的方向流动。
168.多个槽流路248是将贯通孔243与贯通孔244连通的槽。在槽流路248内,冷却介质沿着与在槽流路247中流动的氧化剂气体相同的方向流动。
169.接着,对第2实施方式的作用进行说明。
170.在图10和图11中,用箭头表示从槽流路237向gdl212潜入的燃料气体的流动。
171.如图10所示,燃料气体在分隔体230的槽流路237中流动的过程中逐渐潜入与分隔体230相邻的mea210,更详细来说,逐渐潜入构成mea210的gdl212。在此,根据第2实施方式的结构,槽流路237的波状部237a的下游侧的振幅a比上游侧的振幅a大,因此槽流路237的下游侧的燃料气体的压力损失比上游侧的燃料气体的压力损失大。由此,与波状部237a的下游侧的振幅a和上游侧的振幅a相同的情况相比,促进燃料气体在槽流路237的下游侧向gdl212潜入。
172.接着,对第2实施方式的效果进行说明。
173.(6)槽流路237的波状部237a在抵接面230a的面方向上呈波状延伸。波状部237a的下游侧的振幅a比上游侧的振幅a大。
174.根据这样的结构,起到上述的作用。因此,能够抑制在槽流路237的下游侧潜入gdl212的燃料气体的流量减少。另外,由此,能够增大槽流路237的下游侧的发电量。因此,能够提高燃料电池的发电效率。
175.(7)波状部237a的振幅a越靠下游侧越大。
176.根据这样的结构,越靠槽流路237的下游侧,燃料气体的压力损失越大。由此,越靠在槽流路237中流动的燃料气体的流量变少的下游侧,越促进燃料气体向gdl212潜入。因此,能够有效地抑制潜入gdl212的燃料气体的流量减少。
177.(8)各槽流路237彼此独立。
178.例如,在相邻的槽流路237彼此连通的情况下,在各槽流路237中流动的燃料气体的流动压在连通部分均匀化。因此,难以通过使振幅a在各波状部237a的上游侧与下游侧不同而按每个槽流路237调整燃料气体的压力损失。在这一点上,根据上述结构,各槽流路237彼此独立。因此,通过使振幅a在各波状部237a的上游侧与下游侧不同,能够容易地按每个槽流路237调整燃料气体的压力损失。
179.(9)各槽流路237具有在抵接面230a的面方向上呈波状延伸的波状部237a。
180.根据这样的结构,在各个槽流路237中,下游侧的燃料气体的压力损失比上游侧的燃料气体的压力损失大。因此,能够进一步抑制在槽流路237的下游侧潜入gdl212的燃料气体的流量减少。
181.(10)作为在各槽流路237的排列方向即第3方向z上位于最外侧的槽流路237的外侧槽流路237a具有在第3方向z上位于比抵接面230a的外缘靠外侧的位置的部分。
182.如图11所示,在彼此相邻的槽流路237彼此之间燃料气体的压力损失的大小存在差异的情况下,有时在压力损失相对较大的槽流路237中流动的燃料气体的一部分潜入gdl212,并向压力损失相对较小的槽流路237流动。像这样,也能通过燃料气体潜入gdl212中的位于彼此相邻的槽流路237彼此之间的部分来进行发电。
183.不过,在外侧槽流路237a处,在比该外侧槽流路237a靠第3方向z的外侧的位置不存在槽流路237。因此,在外侧槽流路237a整体在第3方向z上位于比抵接面230a靠内侧的位置的情况下,燃料气体难以像上述那样利用燃料气体的压力损失的差异而潜入gdl212中的位于比外侧槽流路237a靠外侧的位置的部分。其结果为,成为降低发电效率的一个原因。
184.在这一点上,根据上述结构,gdl212中的位于比外侧槽流路237a靠外侧的位置的部分的比例减少。由此,能够使燃料气体向gdl212的更大范围内潜入。因此,能够提高发电
效率。
185.《变更例》
186.第2实施方式能够像以下那样变更地实施。第2实施方式以及以下的变更例能够在技术上不矛盾的范围内相互组合地实施。
187.·
导入孔291、293、295和导出孔292、294、296的形状不限定于第2实施方式所例示那样的俯视长方形状。例如,导入孔291、293、295和导出孔292、294、296的形状也可以是俯视正方形状、俯视长圆形状。
188.·
孔291、292、293、294、295、296中的反应气体的流动不限定于第2实施方式所例示的流动,例如,也可以将孔296作为氧化剂气体的导入孔,将孔295作为氧化剂气体的导出孔。另外,与此相伴,也可以将孔294作为冷却介质的导入孔,将孔293作为冷却介质的导出孔。即,也可以设为在槽流路247中流动的氧化剂气体和在槽流路238、248中流动的冷却介质沿着与在槽流路237中流动的燃料气体相同的方向流动。
189.·
槽流路237的数量不限定于第2实施方式所例示的六个,也可以是五个以下,还可以是七个以上。
190.·
分隔体230不限定于第2实施方式所例示那样的各波状部237a具有相同的形状。例如,如图12所示,分隔体230也可以是具有在抵接面230a的面方向上呈波状延伸的波状部237b的槽流路237与具有波状部237a的槽流路237在第3方向z上交替地排列的结构。在此,波状部237b的波长λ在波状部237b的整个延伸方向上一定。另外,波状部237b的振幅a越靠下游侧越小。波状部237b的上游侧的振幅a比波状部237a的上游侧的振幅a大。波状部237b的下游侧的振幅a比波状部237a的下游侧的振幅a小。
191.根据这样的结构,在彼此相邻的槽流路237彼此之间燃料气体的压力损失的大小产生差异。因此,在上游侧,在压力损失相对较大的槽流路237的波状部237b中流动的燃料气体的一部分潜入gdl212,并且朝向压力损失相对较小的槽流路237的波状部237a流动。另外,在下游侧,在压力损失相对较大的槽流路237的波状部237a中流动的燃料气体的一部分潜入gdl212,并且朝向压力损失相对较小的槽流路237的波状部237b流动。像这样,也能通过燃料气体潜入gdl212中的位于彼此相邻的槽流路237彼此之间的部分来进行发电。因此,能够提高燃料电池的发电效率。
192.·
槽流路237的槽宽、即流路截面面积只要起到本公开的作用效果,则也可以不设为在槽流路237的整个延伸方向上一定。
193.·
槽流路237也可以不设为波状部237a的波长λ在波状部237a的整个延伸方向上一定的结构。
194.·
槽流路237不限定于第2实施方式所例示那样的外侧槽流路237a具有在第3方向z上位于比抵接面230a的外缘靠外侧的位置的部分。例如,也可以是,外侧槽流路237a在第3方向z上位于与抵接面230a的外缘相同的位置,也可以是,外侧槽流路237a在第3方向z上位于比抵接面230a的外缘靠内侧的位置。
195.·
槽流路237不限定于分别在抵接面230a的面方向上呈波状延伸。即,也可以是,不是所有的槽流路237都具有呈波状延伸的波状部237a,只要至少一个槽流路237具有波状部237a即可。
196.·
槽流路237不限定于第2实施方式所例示那样的各槽流路237彼此独立,例如,也
可以是,相邻的槽流路237彼此借助在第3方向z上延伸的其他槽流路连通。
197.·
槽流路237的波状部237a不限定于第2实施方式所例示那样的振幅a按每1波而不同。例如,如图13所示,可以是振幅a按一定的偶数(在图13中为两个)递增,也可以是振幅a按一定的奇数递增。另外,也可以是组合偶数和奇数而使振幅a阶段性地增大。
198.·
槽流路237的波状部237a不限定于第2实施方式所例示那样的谷部271位于沿着第2方向y的轴线l上。例如,如图14所示,也可以是,波状部237a的山部272位于轴线l上。另外,如图15所示,波状部237a也可以将轴线l作为中心而呈波状延伸。
199.·
本公开的燃料电池用的分隔体不限定于第2实施方式所例示那样的与mea210的阳极电极211b侧接合的分隔体230,也能够适用于与阴极电极211a侧接合的分隔体240。
200.·
分隔体230、240不限定于通过对金属构件进行冲压成形而形成,例如,也能够通过切削加工、蚀刻加工而成形。
201.·
作为用于分隔体230、240的材料,不限定于钛、不锈钢,也能够使用铝、碳。
202.第3实施方式
203.以下,参照图16~图18,对燃料电池用的分隔体的第3实施方式进行说明。
204.《燃料电池堆的单电池的整体结构》
205.如图16所示,燃料电池堆的单电池具有膜电极接合体310(以下,称为mea310)、支承mea310的框构件320以及夹持mea310和框构件320的一对分隔体330、340。
206.单电池整体为长方形板状。
207.此外,以下,将分隔体330、mea310和框构件320、分隔体340的层叠方向作为第1方向x进行说明。
208.另外,将作为单电池的长度方向且与第1方向x正交的方向作为第2方向y进行说明。
209.另外,将与第1方向x和第2方向y这两者正交的方向作为第3方向z进行说明。
210.单电池具有用于将反应气体或冷却介质向单电池内导入的导入孔391、393、395和用于将单电池内的反应气体和冷却介质向外部导出的导出孔392、394、396。此外,在本实施方式中,导入孔391和导出孔392是供燃料气体流通的孔。另外,导入孔393和导出孔394是供冷却介质流通的孔。另外,导入孔395和导出孔396是供氧化剂气体流通的孔。在此,燃料气体是氢气。另外,冷却介质是冷却水。另外,氧化剂气体是空气。
211.导入孔391、393、395和导出孔392、394、396是在第2方向y上较长的俯视长方形状,沿第1方向x贯通单电池。导入孔391和导出孔394、396设于单电池的第2方向y上的一侧(图16的左右方向的左侧)。导入孔391和导出孔394、396相互隔开间隔地在第3方向z上排列。导出孔392和导入孔393、395设于单电池的第2方向y上的另一侧(图16的右侧)。导出孔392和导入孔393、395相互隔开间隔地在第3方向z上排列。
212.《mea310》
213.如图16所示,mea310是在第2方向y上较长的俯视长方形状。
214.mea310具有未图示的固体高分子电解质膜(以下,称为电解质膜)和设于电解质膜的两面的电极311a、311b。此外,在本实施方式中,与电解质膜(省略图示)的第1方向x上的一侧(图16的上下方向的上侧)的面接合的电极是阴极电极311a。另外,与电解质膜的第1方向x上的另一侧(图16的下侧)的面接合的电极是阳极电极311b。
215.电极311a、311b具有与电解质膜接合的催化剂层(省略图示)和与催化剂层接合的气体扩散层312(以下,称为gdl312)。
216.此外,mea310相当于本公开的燃料电池的发电部。
217.《框构件320》
218.如图16所示,框构件320是在第2方向y上较长的长方形框状。
219.框构件320例如由硬质树脂材料形成。
220.框构件320具有构成孔391、392、393、394、395、396的贯通孔321、322、323、324、325、326。
221.框构件320在中央具有在第2方向y上较长的俯视长方形状的开口部327。mea310从第1方向x的一侧(图16的上侧)与开口部327的缘部接合。
222.《分隔体330》
223.如图16所示,分隔体330是在第2方向y上较长的俯视长方形板状。
224.分隔体330例如通过对钛、不锈钢等金属构件进行冲压成形而形成。
225.分隔体330设于mea310的阳极电极311b侧。分隔体330具有第1面330a和与第1面330a相反的一侧的第2面330b。第1面330a包含与mea310抵接的抵接面330a(参照图17)。
226.分隔体330具有构成孔391、392、393、394、395、396的贯通孔331、332、333、334、335、336。贯通孔331、334、336分别设于在第3方向z上与框构件320的贯通孔321、324、326对应的位置。另外,贯通孔332、333、335分别设于在第3方向z上与框构件320的贯通孔322、323、325对应的位置。
227.分隔体330具有供燃料气体流通的多个槽流路337和供冷却介质流通的多个槽流路338。此外,在图16中,简化地表示在分隔体330中形成有多个槽流路337的部分的外缘和形成有多个槽流路338的部分的外缘。
228.《槽流路337、338》
229.如图17所示,多个槽流路337是将贯通孔331与贯通孔332连通的槽。多个槽流路337设于第1面330a。此外,在本实施方式中,四个槽流路337在第3方向z上相互隔开间隔s1地排列。即,四个槽流路337的每一个彼此独立。
230.槽流路337的槽宽、即流路截面面积在槽流路337的整个延伸方向上一定。各槽流路337的槽宽彼此相同。
231.多个槽流路337具有在第3方向z上彼此相邻的第1槽流路371和第2槽流路372。此外,在本实施方式中,第1槽流路371和第2槽流路372分别各设置两个。第1槽流路371和第2槽流路372在第3方向z上交替地排列。
232.此外,以下,将槽流路337中的燃料气体的流动方向的上游侧和下游侧简记为上游侧和下游侧进行说明。另外,将在第1槽流路371中第3方向z上的流路的条数作为第1流路数n1进行说明。另外,将在第2槽流路372中第3方向z上的流路的条数作为第2流路数n2进行说明。
233.第1槽流路371具有波状部373。波状部373设于抵接面330a并且在抵接面330a的面方向上呈波状延伸。
234.波状部373具有分支部373a、从各分支部373a向下游侧分支为多个的分支流路373b以及多个分支流路373b合流的合流部373c。
235.在波状部373分别各设置三个分支部373a和合流部373c。分支部373a和合流部373c在波状部373的延伸方向上交替地排列。此外,在本实施方式中,在波状部373的上游侧的端部设有三个分支部373a中的一个。另外,在波状部373的下游侧的端部设有三个合流部373c中的一个。
236.分支流路373b从各分支部373a朝向下游侧分支为两个而延伸。两个分支流路373b在各合流部373c合流。分支流路373b彼此在分支部373a和合流部373c以外的位置相互独立。详细来说,分支流路373b彼此隔开间隔s2地在第3方向z上排列。间隔s2的大小比间隔s1的大小小。
237.波状部373具有第1部分r1和第1流路数n1比第1部分r1少的第2部分r2。此外,在本实施方式中,第1部分r1位于分支部373a和在比分支部373a靠下游侧与该分支部373a相邻的合流部373c之间。另外,第2部分r2位于合流部373c和在比靠合流部373c靠下游侧与该合流部373c相邻的分支部373a之间。即,第2部分r2是在波状部373中除了第1部分r1、分支部373a以及合流部373c以外的部分。第1部分r1的第1流路数n1是两个,第2部分r2的第1流路数n1是一个。
238.第2槽流路372具有波状部374。波状部374设于抵接面330a并且在抵接面330a的面方向上呈波状延伸。
239.波状部374具有分支部374a、从各分支部374a向下游侧分支为多个的分支流路374b以及多个分支流路374b合流的合流部374c。
240.在波状部374分别各设置两个分支部374a和合流部374c。分支部374a和合流部374c在波状部374的延伸方向上交替地排列。
241.分支流路374b从各分支部374a朝向下游侧分支为两个而延伸。两个分支流路374b在各合流部374c合流。分支流路374b彼此在分支部374a和合流部374c以外的位置相互独立。详细来说,分支流路374b彼此隔开间隔s3而在第3方向z上排列。间隔s3的大小比间隔s1的大小小。此外,在本实施方式中,间隔s3的大小设定为与间隔s2的大小相同。
242.波状部374具有第3部分r3和第1流路数n1比第3部分r3少的第4部分r4。此外,在本实施方式中,第3部分r3位于分支部374a和在比分支部374a靠下游侧与该分支部374a相邻的合流部374c之间。另外,第4部分r4位于合流部374c和在比合流部374c靠下游侧与该合流部374c相邻的分支部374a之间。而且,第4部分r4位于比最靠上游侧的分支部374a靠上游侧的位置和比最靠下游侧的合流部374c靠下游侧的位置。即,第4部分r4是在波状部374中除了第3部分r3、分支部374a以及合流部374c以外的部分。第3部分r3的第2流路数n2是两个,第4部分r4的第2流路数n2是一个。
243.第2槽流路372的第3部分r3与第1槽流路371的第2部分r2在第3方向z上彼此相邻。更详细来说,第3部分r3整体与第2部分r2整体在第3方向z上彼此相邻。
244.第2槽流路372的第4部分r4与第1槽流路371的第1部分r1在第3方向z上彼此相邻。更详细来说,第4部分r4整体与第1部分r1整体在第3方向z上彼此相邻。
245.如图18所示,各波状部373、374由形成于分隔体330的第1面330a的多个凹部351构成。在凹部351彼此之间设有作为凸部的肋352。肋352的突出端抵接于与分隔体330相邻的mea310的gdl312。
246.如图17所示,将多个槽流路337中的在第3方向z上位于最外侧的槽流路337设为外
侧槽流路337a。外侧槽流路337a具有在第3方向z上位于比抵接面330a的外缘靠外侧的位置的部分。
247.如图16所示,多个槽流路338是将贯通孔333与贯通孔334连通的槽。多个槽流路338设于第2面330b。在槽流路338内,冷却介质沿着与在槽流路337中流动的燃料气体相反的方向流动。
248.如图18所示,槽流路338具有波状部338a。波状部338a设于与抵接面330a相反的一侧的面330b,并且在面330b的面方向上呈波状延伸。各波状部338a由形成于分隔体330的第2面330b的多个凹部361构成。在凹部361彼此之间设有作为凸部的肋362。肋362的里侧是构成槽流路337的波状部373、374的凹部351。同样地,肋352的里侧是构成槽流路338的波状部338a的凹部361。即,形成槽流路338的波状部338a的凹凸形状与形成槽流路337的波状部373、374的凹凸形状为表里一体的关系。
249.《分隔体340》
250.如图16所示,分隔体340是在第2方向y上较长的俯视长方形板状。
251.分隔体340例如通过对钛、不锈钢等金属构件进行冲压成形而形成。
252.分隔体340设于mea310的阴极电极311a侧。分隔体340具有第1面340a和与第1面340a相反的一侧的第2面340b。第1面340a包含与mea310抵接的抵接面。
253.分隔体340具有构成孔391、392、393、394、395、396的贯通孔341、342、343、344、345、346。贯通孔341、344、346分别设于在第3方向z上与框构件320的贯通孔321、324、326对应的位置。另外,贯通孔342、343、345分别设于在第3方向z上与框构件320的贯通孔322、323、325对应的位置。
254.如图16所示,分隔体340具有供氧化剂气体流通的多个槽流路347和供冷却介质流通的多个槽流路348。此外,在图16中,分别简化地表示在分隔体340中形成有多个槽流路347的部分的外缘和形成有多个槽流路348的部分的外缘。
255.多个槽流路347是将贯通孔345与贯通孔346连通的槽。在槽流路347内,氧化剂气体沿着与在槽流路337中流动的燃料气体相反的方向流动。
256.多个槽流路348是将贯通孔343与贯通孔344连通的槽。在槽流路348内,冷却介质沿着与在槽流路347中流动的氧化剂气体相同的方向流动。
257.接着,对第3实施方式的作用进行说明。
258.在图18中,用箭头表示从槽流路337向gdl312潜入的燃料气体的流动。
259.如图18所示,在槽流路337具有在第3方向z上排列的多个分支流路373b(374b)的情况下,在第3方向z上的流路的数量较少的部分流动的燃料气体的压力损失比在数量较多的部分流动的燃料气体的压力损失大。
260.根据第3实施方式的结构,在第1槽流路371的第1部分r1与在第2槽流路372中与第1部分r1相邻的第4部分r4之间,在燃料气体的压力损失的大小上产生差异。因此,在第1部分r1与第4部分r4中的压力损失相对较大的第4部分r4流动的燃料气体的一部分潜入gdl312,并且朝向压力损失相对较小的第1部分r1流动。
261.另外,在第1槽流路371的第2部分r2与在第2槽流路372中与第2部分r2相邻的第3部分r3之间,在燃料气体的压力损失的大小上产生差异。因此,在第2部分r2与第3部分r3中的压力损失相对较大的第2部分r2流动的燃料气体的一部分潜入gdl312,并且朝向压力损
失相对较小的第3部分r3流动。
262.接着,对第3实施方式的效果进行说明。
263.(11)多个槽流路337具有在抵接面330a的面方向上分别呈波状延伸并且在第3方向z上彼此相邻的第1槽流路371和第2槽流路372。第1槽流路371具有在第3方向z上排列的多个分支流路373b。第2槽流路372具有在第3方向z上排列的多个分支流路374b。第1槽流路371的第1部分r1的第1流路数n1与在第2槽流路372中与第1部分r1相邻的第4部分r4的第2流路数n2不同。另外,第1槽流路371的第2部分r2的第1流路数n1与在第2槽流路372中与第2部分r2相邻的第3部分r3的第2流路数n2不同。
264.根据这样的结构,起到上述的作用。因此,能够使燃料气体向gdl312的更大范围内潜入。另外,由此,能够在gdl312的更大范围内增大发电量。因此,能够提高燃料电池的发电效率。
265.(12)在第2槽流路372中与第1部分r1相邻的第4部分r4的第2流路数n2比第1部分r1的第1流路数n1少。在第2槽流路372中与第2部分r2相邻的第3部分r3的第2流路数n2比第2部分r2的第1流路数n1多。
266.例如,在波状部373的第1流路数n1在波状部373的整个延伸方向上比波状部374的第2流路数n2少的情况下,有可能产生以下的问题。即,在第1槽流路371中流动的燃料气体经由gdl312向第2槽流路372的流入会在上述整个延伸方向上产生。因此,在第1槽流路371中,在燃料气体的流动方向的下游侧潜入gdl312的燃料气体的流量减少。由此,在下游侧发电量有可能减少。
267.在这一点上,根据上述结构,在第2槽流路372中与第1部分r1相邻的第4部分r4中流动的燃料气体经由gdl312向第1部分r1流动。另一方面,针对在第2槽流路372中与第2部分r2相邻的第3部分r3,在第2部分r2中流动的燃料气体经由gdl312向第3部分r3流动。由此,抑制从槽流路337潜入gdl312的燃料气体的流动偏向第1槽流路371和第2槽流路372中的任一者。因此,能够抑制在第1槽流路371和第2槽流路372中的任一槽流路的下游侧潜入gdl312的燃料气体的流量减少。
268.(13)分支流路373b(374b)彼此之间在第3方向z上的间隔s2(s3)比第1槽流路371与第2槽流路372之间的间隔s1小。
269.即使在相邻的分支流路373b(374b)彼此之间,有时在一个分支流路373b(374b)中流动的燃料气体的一部分也会潜入gdl312,并且朝向另一个分支流路373b(374b)流动。在此,分支流路373b(374b)彼此之间的间隔s2(s3)越大,燃料气体越难以潜入gdl312中的位于分支流路373b(374b)彼此之间的部分。在这一点上,根据上述结构,能够使分支流路373b(374b)彼此之间的间隔s2(s3)相对减小。由此,燃料气体变得容易向gdl312的上述部分潜入。因此,能够抑制发电效率的降低。
270.(14)第1槽流路371与第2槽流路372相互独立。
271.例如,在第1槽流路371与第2槽流路372连通的情况下,在各槽流路371、372中流动的燃料气体的流动压在连通部分均匀化。因此,通过使规定部分的流路条数在第1槽流路371和第2槽流路372中不同来进行的燃料气体的压力损失的调整变得困难。在这一点上,根据上述结构,第1槽流路371与第2槽流路372相互独立。因此,第1槽流路371和第2槽流路372中的燃料气体的压力损失的调整变得容易。
272.(15)第1槽流路371与第2槽流路372在第3方向z上交替地设置。
273.根据该结构,在各个槽流路371、372中,在槽流路371(372)和与其相邻的槽流路372(371)之间产生经由gdl312的燃料气体的流动。因此,能够使燃料气体向gdl312的更大范围内潜入。
274.(16)作为在第3方向z上位于最外侧的槽流路337的外侧槽流路337a具有在第3方向z上位于比抵接面330a的外缘靠外侧的位置的部分。
275.在外侧槽流路337a处,在比该外侧槽流路337a靠第3方向z的外侧的位置不存在槽流路337。因此,在外侧槽流路337a整体在第3方向z上位于比抵接面330a靠内侧的位置的情况下,燃料气体难以像上述那样利用燃料气体的压力损失的差异而潜入gdl312中的位于比外侧槽流路337a靠外侧的位置的部分。其结果为,成为降低发电效率的一个原因。
276.在这一点上,根据上述结构,gdl312中的位于比外侧槽流路337a靠外侧的位置的部分的比例减少。由此,能够使燃料气体向gdl312的更大范围内潜入。因此,能够提高发电效率。
277.《变更例》
278.第3实施方式能够像以下那样变更地实施。第3实施方式以及以下的变更例能够在技术上不矛盾的范围内相互组合地实施。
279.·
导入孔391、393、395和导出孔392、394、396的形状并不限定于第3实施方式所例示那样的俯视长方形状。例如,导入孔391、393、395和导出孔392、394、396的形状也可以是俯视正方形状、俯视长圆形状。
280.·
孔391、392、393、394、395、396中的反应气体的流动不限定于第3实施方式所例示的流动,例如,也可以将孔396作为氧化剂气体的导入孔,将孔395作为氧化剂气体的导出孔。另外,与此相伴,也可以将孔394作为冷却介质的导入孔,将孔393作为冷却介质的导出孔。即,也可以设为在槽流路347中流动的氧化剂气体和在槽流路338、348中流动的冷却介质沿着与在槽流路337中流动的燃料气体相同的方向流动。
281.·
槽流路337的数量不限定于第3实施方式所例示的四个,也可以是三个以下,还可以是五个以上。
282.·
槽流路337的槽宽、即流路截面面积只要起到本公开的作用效果,则也可以不设为在槽流路337的整个延伸方向上一定。
283.·
槽流路337不限定于第3实施方式所例示那样的外侧槽流路337a具有在第3方向z上位于比抵接面330a的外缘靠外侧的位置的部分。例如,也可以是,外侧槽流路337a在第3方向z上位于与抵接面330a的外缘相同的位置,也可以是,外侧槽流路337a在第3方向z上位于比抵接面330a的外缘靠内侧的位置。
284.·
多个槽流路337不限定于第3实施方式所例示那样的第1槽流路371与第2槽流路372在第3方向z上交替地排列。例如,多个槽流路337也可以包含第1槽流路371和第2槽流路372各一个。
285.·
第1槽流路371和第2槽流路372不限定于第3实施方式所例示的那样相互独立。例如,也可以是,第1槽流路371和第2槽流路372借助在第3方向z上延伸的其他槽流路相互连通。
286.·
分支流路373b彼此的间隔s2和分支流路374b彼此的间隔s3不限定于第3实施方
式所例示的大小。例如,也可以是,间隔s2和间隔s3中的至少一者的大小与第1槽流路371和第2槽流路372彼此的间隔s1的大小相同,或者比该间隔s1的大小大。
287.·
两个分支流路373b不限定于第3实施方式所例示那样的在分支部373a和合流部373c以外的位置相互独立。例如,也可以是,分支流路373b彼此借助在第3方向z上延伸的其他槽流路而连通。
288.·
两个分支流路374b不限定于第3实施方式所例示那样的在分支部374a和合流部374c以外的位置相互独立。例如,也可以是,分支流路374b彼此借助在第3方向z上延伸的其他槽流路而连通。
289.·
第2槽流路372的第3部分r3的第2流路数n2不限定于第3实施方式所例示的数量。即,第3部分r3不限定于两个分支流路374b在第3方向z上排列,例如,也可以是三个以上的分支流路374b在第3方向z上排列。在该情况下,设为从分支部374a分支有三个以上的分支流路374b,并且各分支流路374b在合流部374c合流即可。另外,在该情况下,第1槽流路371的第2部分r2的第1流路数n1不限定于一个,只要比第3部分r3的第2流路数n2少,则也可以适当变更其数量。
290.·
第1槽流路371的第1部分r1的第1流路数n1不限定于第3实施方式所例示的数量。即,第1部分r1不限定于两个分支流路373b在第3方向z上排列,例如,也可以是三个以上的分支流路373b在第3方向z上排列。在该情况下,设为从分支部373a分支有三个以上的分支流路373b,并且各分支流路373b在合流部373c合流即可。另外,在该情况下,第2槽流路372的第4部分r4的第2流路数n2不限定于一个,只要比第1部分r1的第1流路数n1少,则也可以适当变更其数量。
291.·
也能够像以下那样变更第2槽流路372的波状部374的形状。即,只要在波状部374中,与第1部分r1相邻的部分的第2流路数n2比第1部分r1的第1流路数n1少,与第2部分r2相邻的部分的第2流路数n2比第2部分r2的第1流路数n1多,则也可以在起到第3实施方式的作用的范围内,适当变更其振幅、波长以及波数。例如,如图19所示,也可以将第3部分r3和第4部分r4各自的波数设为多个。另外,伴随着这样的变更,也可以适当变更分支部374a和合流部374c的配置和数量。例如,也能够省略合流部374c。
292.·
也可以从第2槽流路372省略分支部374a和分支流路374b。
293.·
也能够像以下那样变更第1槽流路371的波状部373的形状。即,也可以在起到第3实施方式的作用的范围内,适当变更波状部373的振幅、波长以及波数。例如,如图19所示,也可以将第1部分r1和第2部分r2各自的波数设为多个。另外,伴随着这样的变更,也可以适当变更分支部373a和合流部373c的配置和数量。例如,也能够省略合流部373c。即使在这样的情况下,只要第1槽流路371的波状部373的规定部分的第1流路数n1与在第2槽流路372的波状部374中与该规定部分相邻的部分的第2流路数n2不同即可。
294.·
本公开的燃料电池用的分隔体不限定于第3实施方式所例示那样的与mea310的阳极电极311b侧接合的分隔体330,也能够适用于与阴极电极311a侧接合的分隔体340。
295.·
分隔体330、340不限定于通过对金属构件进行冲压成形而形成,例如,也能够通过切削加工、蚀刻加工而成形。
296.·
作为用于分隔体330、340的材料,不限定于钛、不锈钢,也能够使用铝、碳。
297.第4实施方式
298.以下,参照图20~图25,对燃料电池用的分隔体的第4实施方式进行说明。
299.《燃料电池堆的单电池的整体结构》
300.如图20所示,燃料电池堆的单电池具有膜电极接合体410(以下,称为mea410)、支承mea410的框构件420以及夹持mea410和框构件420的一对分隔体430、440。
301.单电池整体为长方形板状。
302.此外,以下,将分隔体430、mea410和框构件420、分隔体440的层叠方向作为第1方向x进行说明。
303.另外,将作为单电池的长度方向且与第1方向x正交的方向作为第2方向y进行说明。
304.另外,将与第1方向x和第2方向y这两者正交的方向作为第3方向z进行说明。
305.单电池具有用于将反应气体或冷却介质向单电池内导入的导入孔491、493、495和用于将单电池内的反应气体和冷却介质向外部导出的导出孔492、494、496。此外,在本实施方式中,导入孔491和导出孔492是供燃料气体流通的孔。另外,导入孔493和导出孔494是供冷却介质流通的孔。另外,导入孔495和导出孔496是供氧化剂气体流通的孔。在此,燃料气体是氢气。另外,冷却介质是冷却水。另外,氧化剂气体是空气。
306.导入孔491、493、495和导出孔492、494、496是在第2方向y上较长的俯视长方形状,沿第1方向x贯通单电池。导入孔491和导出孔494、496设于单电池的第2方向y上的一侧(图20的左右方向的左侧)。导入孔491和导出孔494、496相互隔开间隔地在第3方向z上排列。导出孔492和导入孔493、495设于单电池的第2方向y上的另一侧(图20的右侧)。导出孔492和导入孔493、495相互隔开间隔地在第3方向z上排列。
307.《mea410》
308.如图20所示,mea410是在第2方向y上较长的俯视长方形状。
309.mea410具有未图示的固体高分子电解质膜(以下,称为电解质膜)和设于电解质膜的两面的电极411a、411b。此外,在本实施方式中,与电解质膜(省略图示)的第1方向x上的一侧(图20的上下方向的上侧)的面接合的电极是阴极电极411a。另外,与电解质膜的第1方向x上的另一侧(图20的下侧)的面接合的电极是阳极电极411b。
310.电极411a、411b具有与电解质膜接合的催化剂层(省略图示)和与催化剂层接合的气体扩散层412(以下,称为gdl412)。
311.此外,mea410相当于本公开的燃料电池的发电部。
312.《框构件420》
313.如图20所示,框构件420是在第2方向y上较长的长方形框状。
314.框构件420例如由硬质树脂材料形成。
315.框构件420具有构成孔491、492、493、494、495、496的贯通孔421、422、423、424、425、426。
316.框构件420在中央具有在第2方向y上较长的俯视长方形状的开口部427。mea410从第1方向x的一侧(图20的上侧)与开口部427的缘部接合。
317.《分隔体430》
318.如图20所示,分隔体430是在第2方向y上较长的俯视长方形板状。
319.分隔体430例如通过对钛、不锈钢等金属构件进行冲压成形而形成。
320.分隔体430设于mea410的阳极电极411b侧。分隔体430具有第1面430a和与第1面430a相反的一侧的第2面430b。第1面430a包含与mea410抵接的抵接面430a(参照图21)。
321.分隔体430具有构成孔491、492、493、494、495、496的贯通孔431、432、433、434、435、436。贯通孔431、434、436分别设于在第3方向z上与框构件420的贯通孔421、424、426对应的位置。另外,贯通孔432、433、435分别设于在第3方向z上与框构件420的贯通孔422、423、425对应的位置。
322.分隔体430具有供燃料气体流通的多个槽流路437和供冷却介质流通的多个槽流路438。此外,在图20中,简化地表示在分隔体430中形成有多个槽流路437的部分的外缘和形成有多个槽流路438的部分的外缘。
323.《槽流路437、438》
324.如图21所示,多个槽流路437是将贯通孔431与贯通孔432连通的槽。多个槽流路437设于第1面430a。此外,在本实施方式中,四个槽流路437在第3方向z上相互隔开间隔地排列。即,四个槽流路437的每一个彼此独立。
325.此外,以下,将槽流路437中的燃料气体的流动方向的上游侧和下游侧简记为上游侧和下游侧进行说明。
326.槽流路437的槽宽、即流路截面面积在槽流路437的整个延伸方向上一定。各槽流路437的槽宽彼此相同。
327.如图21所示,槽流路437具有波状部470。波状部470设于抵接面430a,并且在抵接面430a的面方向上呈波状延伸。波状部470的下游侧的振幅a比上游侧的振幅a大。详细来说,波状部470的振幅a越靠下游侧越大。
328.波状部470具有合流部471a、471b、471c。
329.另外,波状部470具有位于波状部470的下游侧的主流路472、向主流路472合流的多个第1支流路473以及向各第1支流路473合流的多个第2支流路474。
330.另外,波状部470具有在波状部470的上游侧与各第2支流路474连接的连接流路475。
331.合流部471a设于主流路472的上游侧的端部。
332.多个第1支流路473从上游侧朝向合流部471a延伸。详细来说,两个第1支流路473在合流部471a合流。
333.第1支流路473彼此在合流部471a以外的位置相互独立。详细来说,第1支流路473彼此隔开间隔s1地在第3方向z上排列。第1支流路473彼此具有相互平行地延伸的部分。
334.合流部471b、471c分别设于两个第1支流路473的上游侧的端部。合流部471b和合流部471c位于沿着第3方向z的同一轴线上。
335.多个第2支流路474从上游侧朝向合流部471b、471c延伸。详细来说,彼此相邻的两个第2支流路474相对于各合流部471b、471c合流。
336.如图21和图22所示,四个第2支流路474在合流部471b、471c以外分别独立。详细来说,第2支流路474彼此相互隔开间隔s2地在第3方向z上排列。第2支流路474彼此具有相互平行地延伸的部分。
337.四个槽流路437分别具有波状部470。各槽流路437的波状部470具有彼此相同的形状。各槽流路437的波状部470彼此具有相互平行地延伸的部分。
338.如图21~图23所示,针对各波状部470彼此的间隔s3的大小,下游侧的大小比上游侧的大小大。详细来说,间隔s3的大小越靠下游侧越大。此外,在本实施方式中,在相邻的槽流路437彼此之间,一个槽流路437的第1支流路473与另一个槽流路437的第1支流路473的间隔s3的大小在两个第1支流路473平行地延伸的部分与间隔s1的大小相同。另外,在相邻的槽流路437彼此之间,一个槽流路437的第2支流路474与另一个槽流路437的第2支流路474的间隔s3的大小在两个第2支流路474平行地延伸的部分与间隔s2的大小相同(参照图22)。
339.如图24所示,各波状部470由形成于分隔体430的第1面430a的多个凹部451构成。在凹部451彼此之间设有作为凸部的肋452。肋452的突出端抵接于与分隔体430相邻的mea410的gdl412。
340.如图21所示,将多个槽流路437中的在第3方向z上位于最外侧的槽流路437设为外侧槽流路437a。外侧槽流路437a具有在第3方向z上位于比抵接面430a的外缘靠外侧的位置的部分。
341.如图20所示,多个槽流路438是将贯通孔433与贯通孔434连通的槽。多个槽流路438设于第2面430b。在槽流路438内,冷却介质沿着与在槽流路437中流动的燃料气体相反的方向流动。
342.如图24所示,槽流路438具有波状部480。波状部480设于与抵接面430a相反的一侧的面430b,并且在面430b的面方向上呈波状延伸。各波状部480由形成于分隔体430的第2面430b的多个凹部461构成。在凹部461彼此之间设有作为凸部的肋462。肋462的里侧是构成槽流路437的波状部470的凹部451。同样地,肋452的里侧是构成槽流路438的波状部480的凹部461。即,形成槽流路438的波状部480的凹凸形状与形成槽流路437的波状部470的凹凸形状为表里一体的关系。
343.《分隔体440》
344.如图20所示,分隔体440是在第2方向y上较长的俯视长方形板状。
345.分隔体440例如通过对钛、不锈钢等金属构件进行冲压成形而形成。
346.分隔体440设于mea410的阴极电极411a侧。分隔体440具有第1面440a和与第1面440a相反的一侧的第2面440b。第1面440a包含与mea410抵接的抵接面。
347.分隔体440具有构成孔491、492、493、494、495、496的贯通孔441、442、443、444、445、446。贯通孔441、444、446分别设于在第3方向z上与框构件420的贯通孔421、424、426对应的位置。另外,贯通孔442、443、445分别设于在第3方向z上与框构件420的贯通孔422、423、425对应的位置。
348.如图20所示,分隔体440具有供氧化剂气体流通的多个槽流路447和供冷却介质流通的多个槽流路448。此外,在图20中,分别简化地表示在分隔体440中形成有多个槽流路447的部分的外缘和形成有多个槽流路448的部分的外缘。
349.多个槽流路447是将贯通孔445与贯通孔446连通的槽。在槽流路447内,氧化剂气体沿着与在槽流路437中流动的燃料气体相反的方向流动。
350.多个槽流路448是将贯通孔443与贯通孔444连通的槽。在槽流路448内,冷却介质沿着与在槽流路447中流动的氧化剂气体相同的方向流动。
351.接着,对第4实施方式的作用进行说明。
352.在图24和图25中,用箭头表示从槽流路437向gdl412潜入的燃料气体的流动。
353.如图24所示,燃料气体在分隔体430的槽流路437中流动的过程中,逐渐潜入与分隔体430相邻的mea410,更详细来说,逐渐潜入构成mea410的gdl412。在此,根据第4实施方式的结构,如图21所示,在槽流路437中,从贯通孔431向连接流路475流动的燃料气体向四个第2支流路474分支而流动,并且在第2支流路474中朝向下游侧流动。并且,在第2支流路474中流动的燃料气体在各合流部471b、471c合流并且向第1支流路473流动。并且,在第1支流路473中流动的燃料气体在合流部471a合流并且向主流路472流动。在此,在槽流路437中比合流部471a(471b、471c)靠下游侧的燃料气体的压力损失大于比合流部471a(471b、471c)靠上游侧的燃料气体的压力损失。由此,在槽流路437中,促进燃料气体向比合流部471a(471b、471c)靠下游侧的gdl412潜入。
354.接着,对第4实施方式的效果进行说明。
355.(17)槽流路437的波状部470在抵接面430a的面方向上呈波状延伸。波状部470具有多个支流路473(474)和使多个支流路473(474)从上游侧朝向下游侧合流的合流部471a(471b、471c)。
356.根据这样的结构,起到上述的作用。因此,在槽流路437的下游侧能够抑制潜入gdl412的燃料气体的流量减少。另外,由此,能够增大槽流路437的下游侧的发电量。因此,能够提高燃料电池的发电效率。
357.另外,根据上述结构,在将单电池彼此层叠时,在一个单电池中构成分隔体440的多个槽流路447的肋与在另一个单电池中构成分隔体430的多个槽流路437的肋462的接触部分较多。因此,相邻的分隔体430、440彼此的接触构造的稳定性以及单电池彼此的接触构造的稳定性提高。
358.(18)波状部470具有合流部471a、471b、471c。
359.根据这样的结构,在波状部470越靠上游侧,支流路的数量越多。因此,越靠槽流路437的下游侧,燃料气体的压力损失越大。由此,越靠在槽流路437中流动的燃料气体的流量变少的下游侧,越促进燃料气体向gdl412潜入。因此,能够有效地抑制潜入gdl412的燃料气体的流量减少。
360.(19)波状部470的下游侧的振幅a比上游侧的振幅a大。
361.根据这样的结构,槽流路437的下游侧的燃料气体的压力损失比上游侧的燃料气体的压力损失大。由此,与波状部470的下游侧的振幅a与上游侧的振幅a相同的情况相比,促进燃料气体在槽流路437的下游侧向gdl412潜入。因此,能够进一步有效地抑制潜入gdl412的燃料气体的流量减少。
362.(20)各个槽流路437具有在抵接面430a的面方向上呈波状延伸的波状部470。各个波状部470具有多个支流路473、474和合流部471a、471b、471c。各波状部470彼此的间隔s3的大小越靠下游侧越大。
363.根据这样的结构,在各个槽流路437中,比合流部471a、471b、471c靠下游侧的燃料气体的压力损失大于比合流部471a、471b、471c靠上游侧的燃料气体的压力损失。因此,能够进一步抑制在槽流路437的下游侧潜入gdl412的燃料气体的流量减少。
364.在槽流路447中,氧化剂气体沿着与燃料气体相反的方向流动。因此,在槽流路447的上游侧、即在槽流路437的下游侧,mea410容易变为高温。在这一点上,根据上述结构,各
波状部470彼此的间隔s3的大小越靠下游侧越大。因此,在槽流路437的下游侧、即在槽流路438的上游侧,在槽流路438中流动的冷却介质的流量增大。由此,能够抑制在槽流路437的下游侧,mea410变为高温。因此,能够进一步提高燃料电池的发电效率。
365.(21)在波状部470中,在合流部471a合流的多个第1支流路473在合流部471a以外的位置相互独立。另外,在波状部470中,在合流部471b、471c合流的多个第2支流路474在合流部471b、471c以外的位置相互独立。
366.例如,在第2支流路474彼此连通的情况下,在各第2支流路474中流动的燃料气体的流动压在连通部分均匀化。在该情况下,第2支流路474中的燃料气体的压力损失与比合流部471b、471c靠下游侧的燃料气体的压力损失之间的差异有可能变小。在这一点上,根据上述结构,第1支流路473彼此和第2支流路474彼此在合流部471a、471b、471c以外的位置相互独立。因此,能够抑制比合流部471a、471b、471c靠上游侧的燃料气体的压力损失与比合流部471a、471b、471c靠下游侧的燃料气体的压力损失之间的差异变小。
367.(22)作为在各槽流路437的排列方向即第3方向z上位于最外侧的槽流路437的外侧槽流路437a具有在第3方向z上位于比抵接面430a的外缘靠外侧的位置的部分。
368.如图25所示,在彼此相邻的槽流路437彼此之间燃料气体的压力损失的大小存在差异的情况下,有时在压力损失相对较大的槽流路437中流动的燃料气体的一部分潜入gdl412,并向压力损失相对较小的槽流路437流动。像这样,也能通过燃料气体潜入gdl412中的位于彼此相邻的槽流路437彼此之间的部分来进行发电。
369.不过,在外侧槽流路437a处,在比该外侧槽流路437a靠第3方向z的外侧不存在槽流路437。因此,在外侧槽流路437a整体在第3方向z上位于比抵接面430a靠内侧的位置的情况下,燃料气体难以像上述那样利用燃料气体的压力损失的差异而潜入gdl412中的位于比外侧槽流路437a靠外侧的位置的部分。其结果为,成为降低发电效率的一个原因。
370.在这一点上,根据上述结构,gdl412中的位于比外侧槽流路437a靠外侧的位置的部分的比例减少。由此,能够使燃料气体向gdl412的更大范围内潜入。因此,能够提高发电效率。
371.《变更例》
372.第4实施方式能够像以下那样变更地实施。第4实施方式以及以下的变更例能够在技术上不矛盾的范围内相互组合地实施。
373.·
导入孔491、493、495和导出孔492、494、496的形状不限定于第4实施方式所例示那样的俯视长方形状。例如,导入孔491、493、495和导出孔492、494、496的形状也可以是俯视正方形状、俯视长圆形状。
374.·
孔491、492、493、494、495、496中的反应气体的流动不限定于第4实施方式所例示的流动,例如,也可以将孔496作为氧化剂气体的导入孔,将孔495作为氧化剂气体的导出孔。另外,与此相伴,也可以将孔494作为冷却介质的导入孔,将孔493作为冷却介质的导出孔。即,在槽流路447中流动的氧化剂气体和在槽流路438、448中流动的冷却介质沿着与在槽流路437中流动的燃料气体相同的方向流动。
375.·
槽流路437的数量不限定于第4实施方式所例示的四个,也可以是三个以下,还可以是五个以上。
376.·
分隔体430不限定于第4实施方式所例示那样的各波状部470具有相同的形状,
例如,也可以按每个槽流路437适当变更波状部470的波长和振幅a。
377.·
槽流路437的槽宽、即流路截面面积只要起到本公开的作用效果,则也可以不设为在槽流路437的整个延伸方向上一定。
378.·
槽流路437不限定于第4实施方式所例示那样的外侧槽流路437a具有在第3方向z上位于比抵接面430a的外缘靠外侧的位置的部分。例如,也可以是,外侧槽流路437a在第3方向z上位于与抵接面430a的外缘相同的位置,也可以是,外侧槽流路437a在第3方向z上位于比抵接面430a的外缘靠内侧的位置。
379.·
槽流路437不限定于分别在抵接面430a的面方向上呈波状延伸。即,也可以是,不是所有的槽流路437都具有呈波状延伸的波状部470,只要至少一个槽流路437具有波状部470即可。
380.·
槽流路437不限定于第4实施方式所例示那样的各槽流路437彼此独立,例如,也可以是,相邻的槽流路437彼此借助在第3方向z上延伸的其他槽流路连通。
381.·
两个第1支流路473不限定于第4实施方式所例示那样的在合流部471a以外的位置相互独立。例如,也可以是,第1支流路473彼此借助在第3方向z上延伸的其他槽流路连通。
382.·
两个第2支流路474不限定于第4实施方式所例示那样的在合流部471b(471c)以外的位置相互独立。例如,也可以是,第2支流路474彼此借助在第3方向z上延伸的其他槽流路连通。
383.·
波状部470不限定于第4实施方式所例示那样的越靠下游侧,振幅a越大。例如,波状部470的振幅a也可以在波状部470的整个延伸方向上一定。
384.·
在第4实施方式中,例示了主流路472和支流路473、474的波数分别为一个的情况,但波状部470的形状不限定于此。例如,也能够如图26所示,如第2支流路474的波数为三个、第1支流路473的波数为两个、主流路472的波数为一个那样,越靠下游侧的流路,越使波数阶段性地减少。
385.·
连接流路475能够省略。在该情况下,将各第2支流路474的上游侧的端部延长至贯通孔431即可。
386.·
合流部的数量和配置不限定于第4实施方式所例示的数量和配置,也可以适当变更。与此相伴,支流路的数量和配置也适当变更即可。
387.·
本公开的燃料电池用的分隔体不限定于第4实施方式所例示那样的与mea410的阳极电极411b侧接合的分隔体430,也能够适用于与阴极电极411a侧接合的分隔体440。
388.·
分隔体430、440不限定于通过对金属构件进行冲压成形而形成,例如,也能够通过切削加工、蚀刻加工而成形。
389.·
作为用于分隔体430、440的材料,不限定于钛、不锈钢,也能够使用铝、碳。
390.第5实施方式
391.以下,参照图27~图29,对燃料电池用的分隔体的第5实施方式进行说明。
392.《燃料电池堆的单电池的整体结构》
393.如图27所示,燃料电池堆的单电池具有膜电极接合体510(以下,称为mea510)、支承mea510的框构件520以及夹持mea510和框构件520的一对分隔体530、540。
394.单电池整体为长方形板状。
395.此外,以下,将分隔体530、mea510和框构件520、分隔体540的层叠方向作为第1方向x进行说明。
396.另外,将作为单电池的长度方向且与第1方向x正交的方向作为第2方向y进行说明。
397.另外,将与第1方向x和第2方向y这两者正交的方向作为第3方向z进行说明。
398.单电池具有用于将反应气体或冷却介质向单电池内导入的导入孔591、593、595和用于将单电池内的反应气体和冷却介质向外部导出的导出孔592、594、596。此外,在本实施方式中,导入孔591和导出孔592是供燃料气体流通的孔。另外,导入孔593和导出孔594是供冷却介质流通的孔。另外,导入孔595和导出孔596是供氧化剂气体流通的孔。在此,燃料气体是氢气。另外,冷却介质是冷却水。另外,氧化剂气体是空气。
399.导入孔591、593、595和导出孔592、594、596是在第2方向y上较长的俯视长方形状,沿第1方向x贯通单电池。导入孔591和导出孔594、596设于单电池的第2方向y上的一侧(图27的左右方向的左侧)。导入孔591和导出孔594、596相互隔开间隔地在第3方向z上排列。导出孔592和导入孔593、595设于单电池的第2方向y上的另一侧(图27的右侧)。导出孔592和导入孔593、595相互隔开间隔地在第3方向z上排列。
400.《mea510》
401.如图27所示,mea510是在第2方向y上较长的俯视长方形状。
402.mea510具有未图示的固体高分子电解质膜(以下,称为电解质膜)和设于电解质膜的两面的电极511a、511b。此外,在本实施方式中,与电解质膜(省略图示)的第1方向x上的一侧(图27的上下方向的上侧)的面接合的电极是阴极电极511a。另外,与电解质膜的第1方向x上的另一侧(图27的下侧)的面接合的电极是阳极电极511b。
403.电极511a、511b具有与电解质膜接合的催化剂层(省略图示)和与催化剂层接合的气体扩散层512(以下,称为gdl512)。
404.此外,mea510相当于本公开的燃料电池的发电部。
405.《框构件520》
406.如图27所示,框构件520是在第2方向y上较长的长方形框状。
407.框构件520例如由硬质树脂材料形成。
408.框构件520具有构成孔591、592、593、594、595、596的贯通孔521、522、523、524、525、526。
409.框构件520在中央具有在第2方向y上较长的俯视长方形状的开口部527。mea510从第1方向x的一侧(图27的上侧)与开口部527的缘部接合。
410.《分隔体530》
411.如图27所示,分隔体530是在第2方向y上较长的俯视长方形板状。
412.分隔体530例如通过对钛、不锈钢等金属构件进行冲压成形而形成。
413.分隔体530设于mea510的阳极电极511b侧。分隔体530具有第1面530a和与第1面530a相反的一侧的第2面530b。第1面530a包含与mea510抵接的抵接面530a(参照图28)。
414.分隔体530具有构成孔591、592、593、594、595、596的贯通孔531、532、533、534、535、536。贯通孔531、534、536分别设于在第3方向z上与框构件520的贯通孔521、524、526对应的位置。另外,贯通孔532、533、535分别设于在第3方向z上与框构件520的贯通孔522、
523、525对应的位置。
415.分隔体530具有供燃料气体流通的多个槽流路537和供冷却介质流通的多个槽流路538。此外,在图27中,简化地表示在分隔体530形成有多个槽流路537的部分的外缘和形成有多个槽流路538的部分的外缘。
416.《槽流路537、538》
417.如图28所示,多个槽流路537是将贯通孔531与贯通孔532连通的槽。多个槽流路537设于第1面530a。此外,在本实施方式中,六个槽流路537在第3方向z上相互隔开间隔地排列。即,六个槽流路537的每一个彼此独立。
418.槽流路537的槽宽、即流路截面面积在槽流路537的整个延伸方向上一定。各槽流路537的槽宽彼此相同。
419.多个槽流路537具有在第3方向z上彼此相邻的第1槽流路571和第2槽流路572。此外,在本实施方式中,第1槽流路571和第2槽流路572分别各设置三个。第1槽流路571和第2槽流路572在第3方向z上交替地排列。
420.第1槽流路571具有波状部573。波状部573设于抵接面530a,并且在抵接面530a的面方向上呈波状延伸。
421.波状部573具有两个第1部分573a和两个波长λ比第1部分573a小的第2部分573b。第1部分573a和第2部分573b在波状部573的延伸方向上交替地排列。此外,在本实施方式中,第1部分573a的波数是一个。第2部分573b的波数是两个。第1部分573a的波长λ是第2部分573b的波长λ的2倍的大小。波状部573的振幅a在波状部573的整个延伸方向上一定。
422.第2槽流路572具有波状部574。波状部574设于抵接面530a,并且在抵接面530a的面方向上呈波状延伸。
423.波状部574具有两个第1部分574a和两个波长λ比第1部分574a小的第2部分574b。第1部分574a和第2部分574b在波状部574的延伸方向上交替地排列。此外,在本实施方式中,第1部分574a具有与第1部分573a相同的形状。第2部分574b具有与第2部分573b相同的形状。第1部分574a与第1槽流路571的第2部分573b在第3方向z上彼此相邻。第2部分574b与第1槽流路571的第1部分573a在第3方向z上彼此相邻。
424.如图29所示,各波状部573、574由形成于分隔体530的第1面530a的多个凹部551构成。在凹部551彼此之间设有作为凸部的肋552。肋552的突出端抵接于与分隔体530相邻的mea510的gdl512。
425.如图28所示,将多个槽流路537中的在第3方向z上位于最外侧的槽流路537设为外侧槽流路537a。外侧槽流路537a具有在第3方向z上位于比抵接面530a的外缘靠外侧的位置的部分。
426.如图27所示,多个槽流路538是将贯通孔533与贯通孔534连通的槽。多个槽流路538设于第2面530b。在槽流路538内,冷却介质沿着与在槽流路537中流动的燃料气体相反的方向流动。
427.如图29所示,槽流路538具有波状部538a。波状部538a设于与抵接面530a相反的一侧的面530b,并且在面530b的面方向上呈波状延伸。各波状部538a由形成于分隔体530的第2面530b的多个凹部561构成。在凹部561彼此之间设有作为凸部的肋562。肋562的里侧是构成槽流路537的波状部573、574的凹部551。同样地,肋552的里侧是构成槽流路538的波状部
538a的凹部561。即,形成槽流路538的波状部538a的凹凸形状与形成槽流路537的波状部573、574的凹凸形状为表里一体的关系。
428.《分隔体540》
429.如图27所示,分隔体540是在第2方向y上较长的俯视长方形板状。
430.分隔体540例如通过对钛、不锈钢等金属构件进行冲压成形而形成。
431.分隔体540设于mea510的阴极电极511a侧。分隔体540具有第1面540a和与第1面540a相反的一侧的第2面540b。第1面540a包含与mea510抵接的抵接面。
432.分隔体540具有构成孔591、592、593、594、595、596的贯通孔541、542、543、544、545、546。贯通孔541、544、546分别设于在第3方向z上与框构件520的贯通孔521、524、526对应的位置。另外,贯通孔542、543、545分别设于在第3方向z上与框构件520的贯通孔522、523、525对应的位置。
433.如图27所示,分隔体540具有供氧化剂气体流通的多个槽流路547和供冷却介质流通的多个槽流路548。此外,在图27中,分别简化地表示在分隔体540形成有多个槽流路547的部分的外缘和形成有多个槽流路548的部分的外缘。
434.多个槽流路547是将贯通孔545与贯通孔546连通的槽。在槽流路547内,氧化剂气体沿着与在槽流路537中流动的燃料气体相反的方向流动。
435.多个槽流路548是将贯通孔543与贯通孔544连通的槽。在槽流路548内,冷却介质沿着与在槽流路547中流动的氧化剂气体相同的方向流动。
436.接着,对第5实施方式的作用进行说明。
437.在图29中,用箭头表示从槽流路537向gdl512潜入的燃料气体的流动。
438.如图29所示,在呈波状延伸的槽流路537的波状部573、574中,与波长λ较大的部分相比,在波长λ较小的部分流动的燃料气体的压力损失较大。
439.根据第5实施方式的结构,在第1槽流路571的第1部分573a与在第2槽流路572中与第1部分573a相邻的第2部分574b之间,在燃料气体的压力损失的大小上产生差异。因此,在第1部分573a和第2部分574b中的压力损失相对较大的第2部分574b流动的燃料气体的一部分潜入gdl512,并且朝向压力损失相对较小的第1部分573a流动。
440.另外,在第1槽流路571的第2部分573b与在第2槽流路572中与第2部分573b相邻的第1部分574a之间,在燃料气体的压力损失的大小上产生差异。因此,在第2部分573b和第1部分574a中的压力损失相对较大的第2部分573b流动的燃料气体的一部分潜入gdl512,并且朝向压力损失相对较小的第1部分574a流动。
441.接着,对第5实施方式的效果进行说明。
442.(23)多个槽流路537具有在抵接面530a的面方向上分别呈波状延伸并且在第3方向z上彼此相邻的第1槽流路571和第2槽流路572。第1槽流路571的第1部分573a的波长λ与在第2槽流路572中与第1部分573a相邻的第2部分574b的波长λ不同。另外,第1槽流路571的第2部分573b的波长λ与在第2槽流路572中与第2部分573b相邻的第1部分574a的波长λ不同。
443.根据这样的结构,起到上述的作用。因此,能够使燃料气体向gdl512的更大范围内潜入。另外,由此,能够在gdl512的更大范围内增大发电量。因此,能够提高燃料电池的发电效率。
444.(24)第1槽流路571的波状部573具有第1部分573a和波长λ比第1部分573a小的第2部分573b。在第2槽流路572中与第1部分573a相邻的第2部分574b的波长λ比第1部分573a的波长λ小。在第2槽流路572中与第2部分573b相邻的第1部分574a的波长λ比第2部分573b的波长λ大。
445.例如,在第1槽流路571的波状部573的波长λ在波状部573的整个延伸方向上比第2槽流路572的波状部574的波长λ小的情况下,有可能产生以下的问题。即,在第1槽流路571中流动的燃料气体在上述整个延伸方向上经由gdl512向第2槽流路572流入。因此,在第1槽流路571中,在燃料气体的流动方向的下游侧潜入gdl512的燃料气体的流量减少。由此,在下游侧发电量有可能减少。
446.在这一点上,根据上述结构,在第2槽流路572中与第1部分573a相邻的第2部分574b中流动的燃料气体经由gdl512向第1部分573a流动。另一方面,对于在第2槽流路572中与第2部分573b相邻的第1部分574a,在第2部分573b中流动的燃料气体经由gdl512向第1部分574a流动。由此,抑制从槽流路537潜入gdl512的燃料气体的流动偏向第1槽流路571和第2槽流路572中的任一者。因此,能够抑制在第1槽流路571和第2槽流路572中的任一槽流路的下游侧潜入gdl512的燃料气体的流量减少。
447.(25)第1槽流路571与第2槽流路572相互独立。
448.例如,在第1槽流路571与第2槽流路572连通的情况下,在各槽流路571、572中流动的燃料气体的流动压在连通部分均匀化。因此,通过使波长λ在第1槽流路571和第2槽流路572不同来进行的燃料气体的压力损失的调整变得困难。在这一点上,根据上述结构,第1槽流路571与第2槽流路572相互独立。因此,第1槽流路571和第2槽流路572中的燃料气体的压力损失的调整变得容易。
449.(26)第1槽流路571和第2槽流路572在第3方向z上交替地设置。
450.根据该结构,在各个槽流路571、572中,在槽流路571(572)和与其相邻的槽流路572(571)之间燃料气体经由gdl512而流动。因此,能够使燃料气体向gdl512的更大范围内潜入。
451.(27)作为在第3方向z上位于最外侧的槽流路537的外侧槽流路537a具有在第3方向z上位于比抵接面530a的外缘靠外侧的位置的部分。
452.在外侧槽流路537a处,在比该外侧槽流路537a靠第3方向z的外侧不存在槽流路537。因此,在外侧槽流路537a整体在第3方向z上位于比抵接面530a靠内侧的位置的情况下,燃料气体难以像上述那样利用燃料气体的压力损失的差异而潜入gdl512中的位于比外侧槽流路537a靠外侧的位置的部分。其结果为,成为降低发电效率的一个原因。
453.在这一点上,根据上述结构,gdl512中的位于比外侧槽流路537a靠外侧的位置的部分的比例减少。由此,能够使燃料气体向gdl512的更大范围内潜入。因此,能够提高发电效率。
454.第6实施方式
455.以下,参照图30,针对燃料电池用的分隔体的第6实施方式,以与第5实施方式的不同点为中心而进行说明。
456.此外,在第6实施方式中,通过对与第5实施方式相同或对应的结构标注相同的附图标记来省略重复的说明。
457.如图30所示,分隔体530具有供燃料气体流通的多个槽流路537。多个槽流路537是将贯通孔531与贯通孔532连通的槽。多个槽流路537设于第1面530a。此外,在本实施方式中,六个槽流路537在第3方向z上相互隔开间隔地排列。
458.槽流路537的槽宽、即流路截面面积在槽流路537的整个延伸方向上一定。各槽流路537的槽宽彼此相同。
459.多个槽流路537包含在第3方向z上彼此相邻的第1槽流路571和第2槽流路572。此外,在本实施方式中,第1槽流路571和第2槽流路572分别各设置三个。第1槽流路571和第2槽流路572在第3方向z上交替地排列。
460.第1槽流路571具有波状部575。波状部575设于抵接面530a,并且在抵接面530a的面方向上呈波状延伸。
461.波状部575具有两个第1部分575a和振幅a比第1部分575a小的两个第2部分575b。第1部分575a和第2部分575b在波状部575的延伸方向上交替地排列。此外,在本实施方式中,第1部分575a和第2部分575b的波数分别是一个。波状部575的波长λ在波状部575的整个延伸方向上一定。
462.第2槽流路572具有波状部576。波状部576设于抵接面530a,并且在抵接面530a的面方向上呈波状延伸。
463.波状部576具有两个第1部分576a和振幅a比第1部分576a小的两个第2部分576b。第1部分576a和第2部分576b在波状部576的延伸方向上交替地排列。此外,在本实施方式中,第1部分576a具有与第1部分575a相同的形状。第2部分576b具有与第2部分575b相同的形状。第1部分576a与第1槽流路571的第2部分575b在第3方向z上彼此相邻。第2部分576b与第1槽流路571的第1部分575a在第3方向z上彼此相邻。
464.接着,对第6实施方式的作用进行说明。
465.在呈波状延伸的槽流路537的波状部575、576中,与振幅a较小的部分相比,在振幅a较大的部分流动的燃料气体的压力损失变大。根据第6实施方式的结构,在第1槽流路571的第1部分575a与在第2槽流路572中与第1部分575a相邻的第2部分576b之间,在燃料气体的压力损失的大小上产生差异。因此,在第1部分575a和第2部分576b中的压力损失相对较大的第1部分575a流动的燃料气体的一部分潜入gdl512,并且朝向压力损失相对较小的第2部分576b流动。
466.另外,在第1槽流路571的第2部分575b与在第2槽流路572中与第2部分575b相邻的第1部分576a之间,在燃料气体的压力损失的大小上产生差异。因此,在第2部分575b和第1部分576a中的压力损失相对较大的第1部分576a流动的燃料气体的一部分潜入gdl512,并且朝向压力损失相对较小的第2部分575b流动。
467.接着,对第6实施方式的效果进行说明。
468.(28)多个槽流路537包含在抵接面530a的面方向上分别呈波状延伸并且在第3方向z上彼此相邻的第1槽流路571和第2槽流路572。第1槽流路571的规定部分的振幅a与在第2槽流路572中相邻于该规定部分的部分的振幅a不同。
469.根据这样的结构,起到上述的作用。因此,能够使燃料气体向gdl512的更大范围内潜入。另外,由此,能够在gdl512的更大范围内增大发电量。因此,能够提高燃料电池的发电效率。
470.(29)第1槽流路571的波状部575具有第1部分575a和振幅a比第1部分575a小的第2部分575b。在第2槽流路572中与第1部分575a相邻的第2部分576b的振幅a比第1部分575a的振幅a小。在第2槽流路572中与第2部分575b相邻的第1部分576a的振幅a比第2部分575b的振幅a大。
471.例如,在第1槽流路571的波状部575的振幅a在波状部575的整个延伸方向上比第2槽流路572的波状部576的振幅a大的情况下,有可能产生以下的问题。即,在第1槽流路571中流动的燃料气体在上述整个延伸方向上经由gdl512向第2槽流路572流入。因此,在第1槽流路571中,在燃料气体的流动方向的下游侧潜入gdl512的燃料气体的流量减少。由此,在下游侧发电量有可能减少。
472.在这一点上,根据上述结构,在第2槽流路572中与第2部分575b相邻的第1部分576a中流动的燃料气体经由gdl512向第1槽流路571流动。另一方面,对于在第2槽流路572中与第1部分575a相邻的第2部分576b,在第1部分575a中流动的燃料气体经由gdl512向第2部分576b流动。由此,抑制从槽流路潜入gdl512的燃料气体的流动偏向第1槽流路571和第2槽流路572中的任一者。因此,能够抑制在第1槽流路571和第2槽流路572中的任一槽流路537的下游侧潜入gdl512的燃料气体的流量减少。
473.(30)第1槽流路571与第2槽流路572相互独立。
474.例如,在第1槽流路571与第2槽流路572连通的情况下,在各槽流路571、572中流动的燃料气体的流动压在连通部分均匀化。因此,通过使振幅a在第1槽流路571和第2槽流路572中不同来进行的燃料气体的压力损失的调整变得困难。在这一点上,根据上述结构,第1槽流路571与第2槽流路572相互独立。因此,第1槽流路571和第2槽流路572中的燃料气体的压力损失的调整变得容易。
475.《变更例》
476.上述第5和第6实施方式能够像以下那样变更地实施。上述第5和第6实施方式以及以下的变更例能够在技术上不矛盾的范围内相互组合地实施。
477.·
导入孔591、593、595和导出孔592、594、596的形状不限定于上述第5和第6实施方式所例示那样的俯视长方形状。例如,导入孔591、593、595和导出孔592、594、596的形状也可以是俯视正方形状、俯视长圆形状。
478.·
孔591、592、593、594、595、596中的反应气体的流动不限定于上述第5和第6实施方式所例示的流动,例如,也可以将孔596作为氧化剂气体的导入孔,将孔595作为氧化剂气体的导出孔。另外,与此相伴,也可以将孔594作为冷却介质的导入孔,将孔593作为冷却介质的导出孔。即,也可以设为在槽流路547中流动的氧化剂气体与在槽流路538、548中流动的冷却介质沿着与在槽流路537中流动的燃料气体相同的方向流动。
479.·
槽流路537的数量不限定于上述第5和第6实施方式所例示的六个,也可以是五个以下,还可以是七个以上。
480.·
槽流路537的槽宽、即流路截面面积只要起到本公开的作用效果,则也可以不设为在槽流路537的整个延伸方向上一定。
481.·
槽流路537不限定于上述第5和第6实施方式所例示那样的外侧槽流路537a具有在第3方向z上位于比抵接面530a的外缘靠外侧的位置的部分。例如,也可以是,外侧槽流路537a在第3方向z上位于与抵接面530a的外缘相同的位置,也可以是,外侧槽流路537a在第3
方向z上位于比抵接面530a的外缘靠内侧的位置。
482.·
多个槽流路537不限定于上述第5和第6实施方式所例示那样的第1槽流路571和第2槽流路572在第3方向z上交替地排列。例如,多个槽流路537也可以包含第1槽流路571和第2槽流路572各一个。
483.·
第1槽流路571和第2槽流路572不限定于上述第5和第6实施方式所例示那样的相互独立。例如,也可以是,第1槽流路571和第2槽流路572借助在第3方向z上延伸的其他槽流路相互连通。
484.·
也能够像以下那样变更第5实施方式的第2槽流路572的波状部574的形状。即,只要在波状部574中,与第1部分573a相邻的部分的波长λ比第1部分573a的波长λ小,与第2部分573b相邻的部分的波长λ比第2部分573b的波长λ大,则也可以适当变更其振幅a、波长λ以及波数。
485.·
也能够像以下那样变更第5实施方式的第1槽流路571的波状部573的形状。即,波状部573的振幅a也可以不设为在波状部573的整个延伸方向上一定。另外,也可以是,波状部573的波长λ在波状部573的整个延伸方向上一定。另外,波状部573的波数不限定于第5实施方式所例示的数量,也能够适当变更。即使在这样的情况下,只要第1槽流路571的波状部573的规定部分的波长λ与在第2槽流路572的波状部574中与该规定部分相邻的部分的波长λ不同即可。
486.·
也能够像以下那样变更第6实施方式的第2槽流路572的波状部576的形状。即,只要在波状部576中,与第1部分575a相邻的部分的振幅a比第1部分575a的振幅a小,与第2部分575b相邻的部分的振幅a比第2部分575b的振幅a大,则也可以适当变更其振幅a、波长λ以及波数。
487.·
也能够像以下那样变更第6实施方式的第1槽流路571的波状部575的形状。即,波状部575的振幅a也可以在波状部575的整个延伸方向上一定。另外,波状部575的波长λ也可以不设为在波状部575的整个延伸方向上一定。另外,波状部575的波数不限定于第6实施方式所例示的四个,也可以是五个以上,还可以是三个以下。即使在这样的情况下,只要第1槽流路571的波状部575的规定部分的振幅a与在第2槽流路572的波状部576中与该规定部分相邻的部分的振幅a不同即可。
488.·
本公开的燃料电池用的分隔体不限定于第5和第6实施方式所例示那样的与mea510的阳极电极511b侧接合的分隔体530,也能够适用于与阴极电极511a侧接合的分隔体540。
489.·
分隔体530、540不限定于通过对金属构件进行冲压成形而形成,例如,也能够通过切削加工、蚀刻加工而成形。
490.·
作为用于分隔体530、540的材料,不限定于钛、不锈钢,也能够使用铝、碳。

技术特征:


1.一种燃料电池用的分隔体,其具有构成为与燃料电池的发电部抵接的抵接面,在所述抵接面排列地设有供反应气体流通的多个槽流路,其中,所述多个槽流路中的至少一个包含在所述抵接面的面方向上呈波状延伸的波状部,在将所述槽流路中的所述反应气体的流动方向的上游侧和下游侧分别设为上游侧和下游侧时,所述波状部的下游侧的波长比上游侧的波长小。2.根据权利要求1所述的燃料电池用的分隔体,其中,所述波状部的波长越靠下游侧越小。3.根据权利要求1所述的燃料电池用的分隔体,其中,各所述槽流路彼此独立。4.根据权利要求1所述的燃料电池用的分隔体,其中,各所述槽流路都包含所述波状部。5.根据权利要求1~4中任一项所述的燃料电池用的分隔体,其中,在所述多个槽流路中,在各所述槽流路的排列方向上位于最外侧的槽流路是外侧槽流路,所述外侧槽流路具有在所述排列方向上位于与所述抵接面的外缘相同的位置或位于比所述外缘靠外侧的位置的部分。6.一种燃料电池用的分隔体,其具有构成为与燃料电池的发电部抵接的抵接面,在所述抵接面排列地设有供反应气体流通的多个槽流路,其中,所述多个槽流路中的至少一个包含在所述抵接面的面方向上呈波状延伸的波状部,在将所述槽流路中的所述反应气体的流动方向的上游侧和下游侧分别设为上游侧和下游侧时,所述波状部的下游侧的振幅比上游侧的振幅大。7.根据权利要求6所述的燃料电池用的分隔体,其中,所述波状部的振幅越靠下游侧越大。8.根据权利要求6所述的燃料电池用的分隔体,其中,各所述槽流路彼此独立。9.根据权利要求6所述的燃料电池用的分隔体,其中,各所述槽流路都包含所述波状部。10.根据权利要求6~9中任一项所述的燃料电池用的分隔体,其中,在所述多个槽流路中,在各所述槽流路的排列方向上位于最外侧的槽流路是外侧槽流路,所述外侧槽流路具有在所述排列方向上位于与所述抵接面的外缘相同的位置或位于比所述外缘靠外侧的位置的部分。11.一种燃料电池用的分隔体,其具有构成为与燃料电池的发电部抵接的抵接面,在所述抵接面排列地设有供反应气体流通的多个槽流路,其中,在将各所述槽流路排列的方向设为排列方向时,多个所述槽流路包含在所述抵接面的面方向上分别呈波状延伸并且在所述排列方向上彼此相邻的第1槽流路和第2槽流路,
所述第1槽流路和所述第2槽流路中的至少一者具有在所述排列方向上排列的多个分支流路,在将所述第1槽流路中在所述排列方向上的流路的数量设为第1流路数,将所述第2槽流路中在所述排列方向上的流路的数量设为第2流路数时,所述第1槽流路的规定部分的所述第1流路数与所述第2槽流路中与该规定部分相邻的部分的所述第2流路数不同。12.根据权利要求11所述的燃料电池用的分隔体,其中,所述第1槽流路和所述第2槽流路这两者都具有在所述排列方向上排列的多个所述分支流路,所述第1槽流路具有第1部分和所述第1流路数比所述第1部分少的第2部分,在所述第2槽流路中,与所述第1部分相邻的部分的所述第2流路数比所述第1部分的所述第1流路数少,在所述第2槽流路中,与所述第2部分相邻的部分的所述第2流路数比所述第2部分的所述第1流路数多。13.根据权利要求11所述的燃料电池用的分隔体,其中,所述分支流路彼此之间在所述排列方向上的间隔比所述第1槽流路与所述第2槽流路之间的间隔小。14.根据权利要求11所述的燃料电池用的分隔体,其中,所述第1槽流路与所述第2槽流路相互独立。15.根据权利要求11所述的燃料电池用的分隔体,其中,所述第1槽流路和所述第2槽流路在所述排列方向上交替地设置。16.根据权利要求11~15中任一项所述的燃料电池用的分隔体,其中,在所述多个槽流路中,在所述排列方向上位于最外侧的槽流路是外侧槽流路,所述外侧槽流路具有在所述排列方向上位于与所述抵接面的外缘相同的位置或位于比所述外缘靠外侧的位置的部分。17.一种燃料电池用的分隔体,其具有构成为与燃料电池的发电部抵接的抵接面,在所述抵接面排列地设有供反应气体流通的多个槽流路,其中,在将所述槽流路中的所述反应气体的流动方向的上游侧和下游侧分别设为上游侧和下游侧时,所述多个槽流路中的至少一个包含在所述抵接面的面方向上呈波状延伸的波状部,该波状部具有多个支流路和多个所述支流路从上游侧朝向下游侧合流的合流部。18.根据权利要求17所述的燃料电池用的分隔体,其中,所述波状部具有多个所述合流部。19.根据权利要求17所述的燃料电池用的分隔体,其中,所述波状部的下游侧的振幅比上游侧的振幅大。20.根据权利要求17所述的燃料电池用的分隔体,其中,各所述槽流路都包含所述波状部。21.根据权利要求17所述的燃料电池用的分隔体,其中,在所述波状部,在所述合流部合流的多个所述支流路在所述合流部以外的位置相互独
立。22.根据权利要求17~21中任一项所述的燃料电池用的分隔体,其中,在所述多个槽流路中,在各所述槽流路的排列方向上位于最外侧的槽流路是外侧槽流路,所述外侧槽流路具有在所述排列方向上位于与所述抵接面的外缘相同的位置或位于比所述外缘靠外侧的位置的部分。23.一种燃料电池用的分隔体,其具有构成为与燃料电池的发电部抵接的抵接面,在所述抵接面排列地设有供反应气体流通的多个槽流路,其中,在将各所述槽流路排列的方向设为排列方向时,多个所述槽流路包含在所述抵接面的面方向上分别呈波状延伸并且在所述排列方向上彼此相邻的第1槽流路和第2槽流路,所述第1槽流路的规定部分的波长与所述第2槽流路中与该规定部分相邻的部分的波长不同。24.根据权利要求23所述的燃料电池用的分隔体,其中,所述第1槽流路具有第1部分和波长比所述第1部分小的第2部分,在所述第2槽流路中与所述第1部分相邻的部分的波长比所述第1部分的波长小,在所述第2槽流路中与所述第2部分相邻的部分的波长比所述第2部分的波长大。25.根据权利要求23所述的燃料电池用的分隔体,其中,所述第1槽流路与所述第2槽流路相互独立。26.根据权利要求23所述的燃料电池用的分隔体,其中,所述第1槽流路和所述第2槽流路在所述排列方向上交替地设置。27.根据权利要求23~26中任一项所述的燃料电池用的分隔体,其中,在所述多个槽流路中,在所述排列方向上位于最外侧的槽流路是外侧槽流路,所述外侧槽流路具有在所述排列方向上位于与所述抵接面的外缘相同的位置或位于比所述外缘靠外侧的位置的部分。28.一种燃料电池用的分隔体,其具有构成为与燃料电池的发电部抵接的抵接面,在所述抵接面排列地设有供反应气体流通的多个槽流路,其中,在将各所述槽流路排列的方向设为排列方向时,多个所述槽流路包含在所述抵接面的面方向上分别呈波状延伸并且在所述排列方向上彼此相邻的第1槽流路和第2槽流路,所述第1槽流路的规定部分的振幅与在所述第2槽流路中与该规定部分相邻的部分的振幅不同。29.根据权利要求28所述的燃料电池用的分隔体,其中,所述第1槽流路具有第1部分和振幅比所述第1部分小的第2部分,在所述第2槽流路中,与所述第1部分相邻的部分的振幅比所述第1部分的振幅小,在所述第2槽流路中,与所述第2部分相邻的部分的振幅比所述第2部分的振幅大。30.根据权利要求28所述的燃料电池用的分隔体,其中,所述第1槽流路与所述第2槽流路相互独立。31.根据权利要求28所述的燃料电池用的分隔体,其中,
所述第1槽流路和所述第2槽流路在所述排列方向上交替地设置。32.根据权利要求28~31中任一项所述的燃料电池用的分隔体,其中,在所述多个槽流路中,在所述排列方向上位于最外侧的槽流路是外侧槽流路,所述外侧槽流路具有在所述排列方向上位于与所述抵接面的外缘相同的位置或位于比所述外缘靠外侧的位置的部分。

技术总结


本发明涉及一种燃料电池用的分隔体。燃料电池用的分隔体具有构成为与燃料电池的发电部抵接的抵接面。在抵接面排列地设有供反应气体流通的多个槽流路。多个槽流路中的至少一个包含在抵接面的面方向上呈波状延伸的波状部。在将槽流路中的所述反应气体的流动方向的上游侧和下游侧分别设为上游侧和下游侧时,波状部的下游侧的波长比上游侧的波长小。部的下游侧的波长比上游侧的波长小。部的下游侧的波长比上游侧的波长小。


技术研发人员:

青野晴之 河边聪

受保护的技术使用者:

丰田纺织株式会社

技术研发日:

2022.05.24

技术公布日:

2022/11/29

本文发布于:2024-09-21 20:28:17,感谢您对本站的认可!

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