燃料电池和燃料电池组的制作方法

专利名称：燃料电池和燃料电池组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种通过堆叠电解质电极组件和隔板而形成的燃料电 池。电解质电极组件包括阳极、阴极和插设在阳极与阴极之间的电解质。 另外，本发明涉及一种通过堆叠多个燃料电池形成的燃料电池组。
背景技术：
通常，具有无密封件(无密封)结构的固体氧化物燃料电池(SOFC) 采用由诸如稳定氧化锆的离子导电固体氧化物构成的电解质。电解质插 设在阳极和阴极之间以形成电解质电极组件。电解质电极组件插设在隔 板(双极板)之间。在使用中，将预定数量的电解质电极组件和隔板堆 叠在一起以形成燃料电池组。
燃料电池的工作温度较高，大约为S0(TC。因此，在将消耗的燃料 气体(下文也称为废气，废气中含有未消耗的反应气体)排到燃料电池 组周围的区域并与含氧气体混合而引起燃烧时，燃料电池组的温度局部 较高。在这些情况下，燃料电池组不能稳定地工作。另外，在燃烧期间 产生的水与被加热的隔板局部接触，导致隔板腐蚀。结果，隔板的耐用 性降低。而且，在电解质电极组件中，具体是局部加热的阳极被氧化。 从而在电解质电极组件中发生破裂，并且性能不合期望地劣化。
在这方面，公知一种如日本特开专利公报No.2005-85520所公开的 固体氧化物燃料电池。如图24所示，该燃料电池通过堆叠发电电池1、 燃料电极集电器2、空气电极集电器3以及隔板4a、 4b而形成。发电电 池1包括燃料电极层lb、空气电极层lc和插设在燃料电极层lb与空气 电极层lc之间的固体电解质层la。燃料电极集电器2设置在燃料电极层 lb的外侧，空气电极集电器3设置在空气电极层lc的外侧。
隔板4a包括燃料气体通道5，燃料气体通道5用于大致从面向燃料
电极集电器2的隔板4a的表面的中心部分供应燃料气体。隔板4b具有 含氧气体通道6，含氧气体通道6用于大致从面向空气电极集电器3的隔 板4b的中心部分供应含氧气体。
虽然未示出，但一环形金属盖覆盖了圆形多孔金属体的外周部，其 中在盖的整个侧部上设有大量的排气孔7。
在该结构中，气体从燃料电极集电器2的外周部仅通过排气孔7排 出。从而，燃料气体扩散到多孔金属体中并且未从燃料电极集电器2的 整个外周部逸出。根据该公开，抑制了在发电期间没有使用并从外周部 排出的燃料气体的量，从而可以防止空气朝向燃料电极反向扩散。
然而，在以上传统技术中，隔板4a堆叠在燃料电极集电器2上，借 此从排气孔7排出的排气在隔板4a附近燃烧，从而产生水。因而，隔板 4a和发电电池1局部受热，并趋于由于蒸汽氧化而容易损坏。还可能发 生腐蚀，这会不经济地使燃料电池的性能劣化。

发明内容
为了处理并解决上述问题，本发明的目的在于提供结构简单的燃料 电池和燃料电池组，其中可以可靠地防止电解质电极组件和隔板与在反 应期间产生的水蒸汽接触，从而有效地防止对电解质电极组件和隔板的 损坏。
本发明涉及一种通过堆叠电解质电极组件和隔板而形成的燃料电 池。该电解质电极组件包括阳极、阴极和插设在所述阳极和阴极之间的 电解质。在所述隔板的一个表面上形成用于沿着所述阳极的表面供应燃 料气体的燃料气体通道，并且在所述隔板的另一个表面上形成用于沿着 所述阴极的表面供应含氧气体的含氧气体通道。
所述燃料气体通道具有位于与所述电解质电极组件的外周部对应的 位置处的终点，其中所述燃料气体通道的该终点连接到燃料气体排放通 道，该燃料气体排放通道使在所述电解质电极组件中消耗的燃料气体从 与该电解质电极组件的外周部向外隔开的位置逸出。
优选的是，所述燃料气体通道包括设置在所述隔板的一个表面上的
通道单元，其中该通道单元从燃料气体入口连接到所述燃料气体排放通 道。
优选的是，所述燃料气体排放通道由贯通所述隔板延伸的通孔以及 在该隔板的另一表面上设置的排放槽部件形成，其中该排放槽部件连接 到所述通孔并从所述电解质电极组件向外延伸。
另外优选的是，所述燃料气体排放通道由排放槽和盖部件形成，所 述排放槽设置在所述隔板的一个表面上并连接到所述燃料气体通道，所 述盖部件设置在所述隔板的一个表面上以覆盖所述排放槽。
另外优选的是，在所述隔板的一个表面上设置与所述阳极的外周部 紧密接触的环形突起。通过该结构，可以防止排气(包含消耗的燃料气 体和消耗的含氧气体)进入所述阳极的外周部，借此可以防止所述阳极 由于氧化而劣化。
另外优选的是，所述通道单元由槽、多个突起或与所述阳极紧密接 触的可变形弹性通道部件形成。
另外优选的是，所述含氧气体通道由设置在所述隔板的另一表面上 并与所述阴极紧密接触的可变形弹性通道部件形成。通过该结构，所述 阴极适当与所述隔板紧密接触，从而提高了从燃料电池集电的性能。
另外优选的是，布置所述弹性通道部件的区域小于所述阳极的发电 区域。在该结构中，即使排气环流至所述电解质电极组件的阳极，在所 述阴极的与所述阳极的外周边缘相对的外周边缘中也不存在发电区域。 从而可防止集电损失，借此提高了从燃料电池集电的性能。
另外优选的是，所述弹性通道部件是导电网状部件或毡部件。在这 种情况下，可提供简化且经济的结构。
另外优选的是，所述含氧气体通道由设置在所述隔板的另一表面上 的多个突起形成。沿堆叠方向施加的载荷通过所述突起有效地传递，借 此提高了从燃料电池集电的性能。
另外优选的是，所述突起由在所述隔板的一个表面上通过蚀刻形成 的多个固体部分构成。从而，所述突起的形状和位置可容易地进行任意 改变，借此提高了从燃料电池集电的性能。
优选的是，所述燃料电池还包括排气通道，该排气通道用于将反应 期间在所述电解质电极组件中消耗的燃料气体和含氧气体作为排气沿所 述电解质电极组件和所述隔板的堆叠方向排放。另外，设置含氧气体供 应单元作为含氧气体在消耗之前的通路，用于将含氧气体沿堆叠方向供 应到含氧气体通道。燃料气体供应单元相对于所述含氧气体供应单元气 密地设置，其中燃料气体供应通道连接所述燃料气体通道和所述燃料气 体供应单元，并且沿着所述隔板的表面布置从而与沿堆叠方向延伸的含 氧气体供应单元相交。在该结构中，燃料气体在消耗之前被排气的热预 先加热。从而提高了热效率。
另外优选的是，所述排气通道设置在所述隔板周围。在该结构中， 在燃料电池周围提供绝热，借此提高了热效率。
优选的是，所述燃料气体供应单元气密地设置在所述隔板的中心部 分，并且所述含氧气体供应单元设置在所述隔板的内部区域。在该结构 中，含氧气体从所述隔板的内部区域向外流动。因此，排气被适当地排 放到所述隔板的外侧。另外优选的是，所述燃料气体入口设置在所述电 解质电极组件的中心。
优选的是，所述燃料电池还包括排气通道，该排气通道用于将反应 期间在所述电解质电极组件中消耗的燃料气体和含氧气体作为排气沿所 述电解质电极组件和所述隔板的堆叠方向排放。另外，设置含氧气体供 应单元，该含氧气体供应单元作为含氧气体在消耗之前的通路，用于将 含氧气体沿堆叠方向供应到含氧气体通道。所述燃料气体供应单元和所 述含氧气体供应单元气密地设置在所述排气通道内，其中所述燃料气体 供应通道连接所述燃料气体通道和所述燃料气体供应单元，并且沿着所 述隔板的表面布置从而与沿堆叠方向延伸的排气通道相交，并且其中所 述含氧气体供应通道连接所述含氧气体通道和所述含氧气体供应单元， 并且沿着所述隔板的表面布置从而与所述排气通道相交。
另外优选的是，所述燃料气体通道形成燃料气体压力腔室，使得在 燃料气体供应到所述燃料气体通道时挤压所述阳极，并且所述含氧气体 通道形成含氧气体压力腔室，使得在含氧气体供应到所述含氧气体通道
时挤压所述阴极。
另外优选的是，多个电解质电极组件围绕所述隔板的中心同心布置。 从而，所述燃料电池具有紧凑的结构，借此可避免其上的热变形的影响。
另外，本发明涉及一种通过堆叠多个燃料电池而形成的燃料电池组， 每个燃料电池通过堆叠电解质电极组件和隔板而形成。该电解质电极组 件包括阳极、阴极和插设在所述阳极和阴极之间的电解质。在所述隔板 的一个表面上形成用于沿着所述阳极的表面供应燃料气体的燃料气体通 道，并且在所述隔板的另一个表面上形成用于沿着所述阴极的表面供应 含氧气体的含氧气体通道。在所述隔板的一个表面或另一个表面上设置 燃料气体供应通道，其中该燃料气体供应通道连接到为燃料气体在消耗 之前提供通路的燃料气体供应单元，并设置用于将燃料气体供应到所述 燃料气体通道中的燃料气体入口 。
所述燃料气体通道具有布置在与所述电解质电极组件的外周部对应 的位置处的终点，其中所述燃料气体通道的终点连接到燃料气体排放通 道，该燃料气体排放通道使在所述电解质电极组件中消耗的燃料气体从 与该电解质电极组件的外周部向外隔开的位置逸出。
在燃料气体供应到所述阳极以进行发电反应之后，当燃料气体从所 述阳极作为排气排放时，排气中包含未消耗的气体。包含这种未消耗气 体的排气称为废气。
根据本发明，在燃料气体在所述电解质电极组件中消耗之后，废气 从与所述电解质电极组件的外周部向外隔开的位置逸出。从而，可以防 止所述电解质电极组件和所述隔板由于废气和含氧气体的反应而被局部 加热到高温。另外，所述电解质电极组件和所述隔板不会与在反应期间 与水产生接触。
从而，可以可靠地防止由于蒸汽氧化导致的腐蚀，从而可提高所述 隔板的耐用性。另外，可以防止所述电解质电极组件的氧化，特别是所 述阳极的氧化。所以，可以防止所述电解质电极组件的性能受损或劣化。


图1是表示包括根据本发明第一实施方式的燃料电池的燃料电池系
统的局部剖视图2是示意性表示燃料电池系统的燃料电池组的立体图3是表示燃料电池组的燃料电池的分解立体图4是表示燃料电池中的气体流动的局部分解立体图
图5是表示隔板的一个表面的局部放大图6是表示隔板的另一个表面的视图7是示意性表示燃料电池的操作的剖视图8是表示燃料气体排放通道的另一结构的视图9是表示根据本发明第二实施方式的燃料电池的分解立体图IO是表示燃料电池的隔板的前视图11是示意性表示燃料电池的操作的剖视图12是表示根据本发明第三实施方式的燃料电池的分解立体图13是表示隔板的一个表面的局部放大图14是示意性表示燃料电池的操作的剖视图15是表示根据本发明第四实施方式的燃料电池的分解立体图16是示意性表示燃料电池的操作的剖视图17是表示根据本发明第五实施方式的燃料电池的分解立体图18是示意性表示燃料电池的操作的剖视图19是示意性表示根据本发明第六实施方式通过堆叠燃料电池而 形成的燃料电池组的立体图20是表示燃料电池的分解立体图21是表示燃料电池的前视图22是沿图21中的线XXII-XXII剖取的剖视图23是表示根据本发明第七实施方式的燃料电池的分解立体图；并
且
图24是表示传统燃料电池的视图。
具体实施例方式
图1是表示包括根据本发明第一实施方式的燃料电池11的燃料电池
系统10的局部剖视图。图2是示意性表示通过沿箭头A所示方向堆叠多 个燃料电池11而形成的燃料电池组12的立体图。
燃料电池系统10用在各种应用中，包括固定应用和移动应用。例如， 燃料电池系统10可安装在车辆上。如图1所示，燃料电池系统10包括 燃料电池组12、热交换器14、重整器16、以及壳体18。在含氧气体供 应至燃料电池组12之前，热交换器14加热该含氧气体。重整器16重整 燃料以产生燃料气体。燃料电池组12、热交换器14和重整器16布置在 壳体18中。
在壳体18中，在燃料电池组12的一侧上布置至少包括热交换器14 和重整器16的流体单元19，并且在燃料电池组12的另一侧上布置用于 沿着箭头A所示的堆叠方向向燃料电池11施加紧固载荷的载荷施加机构 21。流体单元19和载荷施加机构21关于燃料电池组12的中心轴线对称 地设置。
燃料电池ll是固体氧化物燃料电池(SOFC)。如图3和图4所示， 燃料电池11包括电解质电极组件26。每个电解质电极组件26均包括阴 极22、阳极24和插设在阴极22与阳极24之间的电解质(电解质板)20。 例如，电解质20由诸如稳定氧化锆的离子导电固体氧化物制成。电解质 电极组件26具有圆盘形状。至少在电解质电极组件26的外周边缘上设 置阻挡层(未示出)，用于防止含氧气体和燃料气体进出。
在一对隔板28之间插设多个(例如八个)电解质电极组件26以形 成燃料电池11。这八个电解质电极组件26与穿过隔板28的中心延伸的 燃料气体供应通路30同心。
例如在图3中，每个隔板28包括碳板或由例如不锈钢合金制成的单 个金属板。隔板28具有第一小直径端部(反应气体供应单元)32。燃料 气体供应通路30穿过第一小直径端部32的中心延伸。第一小直径端部 32通过多个第一桥34与圆盘(夹持部件)36—体形成。这些第一桥34 从第一小直径端部32以等角度(间隔)径向向外延伸。
圆盘36和电解质电极组件26具有大致相同的尺寸。在圆盘36的中
心或者在含氧气体流动方向上偏离圆盘36中心的上游位置形成用于供应 燃料气体的燃料气体入口 38。在圆盘36的外端(在隔板28的外周部中) 设置板状延伸部40。板状延伸部40沿箭头B所示的方向向外突出。
每个圆盘36在其接触阳极24的表面36a上包括用于沿着阳极24的 表面供应燃料气体的燃料气体通道46。如图5所示，燃料气体通道46包 括在圆盘36上围绕燃料气体入口 38同心形成的多个环形槽(通道单元) 48a至48f。直径最小的环形槽48a通过直槽50连接到燃料气体入口 38。 环形槽的直径从环形槽48a到环形槽48f向外变大。环形槽48a至48f通 过沿箭头B所示方向交替布置在前侧和后侧上的连接槽52连接在一起。
直径最大的环形槽48f在其沿箭头B所示方向的前端处连接到排放 孔(通孔)54。如下所述，燃料气体入口 38借助于环形槽48a至48f通 过排放孔54连接到燃料气体排放通道68。在各个圆盘36的外周区域中 设置环形突起56。环形突起56与电解质电极组件26的阳极24的外周部 紧密接触。
如图6所示，每个圆盘36具有与阴极22接触的平坦表面36b。燃 料气体供应通道58从第一小直径端部32延伸到第一桥34。燃料气体供 应通道58将燃料气体供应通路30连接到燃料气体入口 38。例如，燃料 气体供应通道58可通过蚀刻形成。
如图3所示，通道部件60例如通过钎焊或激光焊而固定在隔板28 面向阴极32的表面上。通道部件60具有扁平形状，并包括第二小直径 端部62。燃料气体供应通路30穿过第二小直径端部62的中心延伸。八 个第二桥64从第二小直径端部62径向延伸。各个第二桥64固定至隔板 28，从第一桥34延伸到圆盘36的表面36b，并覆盖燃料气体入口 38 (见 图7)。
如图3和图7所示，排放槽部件66固定到圆盘36的表面36b。排 放槽部件66覆盖排放孔54和板状延伸部40。在排放槽部件66中形成连 接到排放孔54的排放槽66a。通过排放孔54和排放槽66a形成燃料气体 排放通道68。
燃料气体排放通道68在排放槽部件66的端部处向外开口 。排放槽
部件66的端部与电解质电极组件26的外周面之间的距离H确定为使得 可适当地避免隔板28和电解质电极组件26受到由废气和含氧气体的混 合物形成的燃烧气体的影响，而且避免它们受到水的影响。
在圆盘36的表面36b上设置可变形的弹性通道部件，例如导电网状 部件72。导电网状部件72形成用于沿着阴极22的表面供应含氧气体的 含氧气体通道70，其中导电网状部件72布置为与阴极22紧密接触。还 可以使用例如毡部件来代替网状部件72。
例如，网状部件72可由不锈钢盘条制成并具有圆盘形状。网状部件 72的厚度确定为使得在向网状部件72施加沿堆叠方向(箭头A所示方 向)的载荷时，网状部件72可以弹性变形。网状部件72与圆盘36的表 面36b直接接触，并且具有用作设置通道部件60和排放槽部件66的空 间的切口 72a、 72b。
如图7所示，布置有网状部件72的区域小于阳极24的发电区域。 形成在网状部件72中的含氧气体通道70连接到含氧气体供应通路(含 氧气体供应单元)74。含氧气体通过电解质电极组件26的内周边缘与圆 盘36的内周边缘之间的空间沿箭头B所示的方向供应。含氧气体供应通 路74在各个圆盘36和第一桥34中沿堆叠方向延伸。
在隔板28之间设置用于密封燃料气体供应通路30的绝缘密封件76。 例如，绝缘密封件76可由云母材料或陶瓷材料制成。用于燃料电池11 的排气通道78形成在圆盘36的外侧。
如图1和图2所示，燃料电池组12包括沿堆叠方向设置在燃料电池 11的相对端部处的端板80a、 80b。端板80a具有大致圆盘形状。环形部 分82从端板80a的外周端部突出，在环形部分82周围形成槽84。在环 形部分82的中心形成柱形突起86。柱形突起86沿着与环形部分82相同 的方向突出。在突起86中形成台阶孔88。
孔90和螺纹孔92形成为位于突起86周围的同一虚圆内。孔90和 螺纹孔92交替布置在与形成在第一桥34和第二桥64之间的含氧气体供 应通路74的相应空间对应的位置处，同时彼此隔开预定角度(间隔)。 端板80b的直径大于端板80a的直径。另外，端板80a是导电薄板。
壳体18包括容纳载荷施加机构21的第一壳体单元96a和容纳燃料 电池组12的第二壳体单元96b。端板80b和一绝缘部件夹在第一壳体单 元96a与第二壳体单元96b之间。该绝缘部件设置在第二壳体单元96b 的侧部上。在第一壳体单元96a与第二壳体单元96b之间的接合部分通 过螺栓98和螺母100紧固。端板80b起到气体屏障的作用，其防止了来 自流体单元19的热排气或热空气进入载荷施加机构21。
环形壁板102的一端接合到第二壳体单元96b，顶板104固定至壁 板102的另一端。流体单元19关于燃料电池组12的中心轴线对称设置。 特别的是，大致柱形的重整器16在大致环形的热交换器14内同轴设置。
壁板106固定至端板80a周围的槽84,从而形成通道部件108。热 交换器14和重整器16直接连接到通道部件108。在通道部件108中形成 腔室108a，其中腔室108a临时填充有由热交换器14加热的空气。孔90 形成开口，用于将临时填充腔室108a的空气供应到燃料电池组12。
燃料气体供应管IIO和重整气体供应管112连接到重整器16。燃料 气体供应管110从顶板104延伸到外部。重整气体供应管112插入端板 80a的台阶孔88中，并连接到燃料气体供应通路30 。
空气供应管114和排气管116连接到顶板104。在壳体18中设置有 从空气供应管114延伸并通过热交换器14向通道部件108直接开口的通 道118，以及从燃料电池组12的排气通道78经过热交换器14延伸到排 气管116的另一通道120。
载荷施加机构21包括第一紧固单元122a和第二紧固单元122b，第 -一紧固单元122a用于向燃料气体供应通路30周围(或附近)的区域施 加第一紧固载荷Tl ，第二紧固单元122b用于向电解质电极组件26施加 第二紧固载荷T2。第二紧固载荷T2小于第一紧固载荷T1 (T1〉T2)。
第一紧固单元122a包括拧入沿着端板80a的一个对角线形成的螺纹 孔92中的较短的第一紧固螺栓124a。第一紧固螺栓124a沿着燃料电池 11的堆叠方向延伸，并与第一压板126a接合。第一紧固螺栓124a还设 置在穿过隔板28延伸的含氧气体供应通路74中。第一压板126a由窄板 形成，并与隔板28的中心位置接合以覆盖燃料气体供应通路30。
第二紧固单元U2b包括拧入沿着端板80a的另一个对角线形成的螺 纹孔92中的较长的第二紧固螺栓124b。第二紧固螺栓124b的端部延伸 穿过具有弯曲外部的第二压板126b。螺母127装配到第二紧固螺栓124b 的端部。第二紧固螺栓124b还设置在穿过隔板28延伸的含氧气体供应 通路74中。在第二压板126b的相应的圆形部分中，在与燃料电池ll的 圆盘36上的电解质电极组件26对应的位置处设置弹簧128和弹簧座129。 弹簧118例如是陶瓷弹簧。
下面将描述燃料电池系统10的操作。
如图3所示，在组装燃料电池系统10时，首先，将通道部件60接 合到隔板28的面向阴极22的表面上。因此，在隔板28与通道部件60 之间形成与燃料气体供应通路30相连接的燃料气体供应通道58。燃料气 体供应通道58通过燃料气体入口 38连接到燃料气体通道46 (见图7)。
排放槽部件66接合到各个圆盘36的表面36b上。因此，排放孔54 和排放槽66a连接在一起而形成燃料气体排放通道68。在各个隔板28上 在燃料气体供应通路30周围设置环形绝缘密封件76。
按以下方式制造隔板28。具体地说，在一对隔板28之间插设八个 电解质电极组件26以形成燃料电池11。如图3和图4所示，电解质电极 组件26插设在一个隔板28的表面36a与另一隔板28的表面36b之间。 燃料气体入口 38大致定位在各阳极24的中心位置。在隔板28的表面36b 与电解质电极组件26之间设置网状部件72。网状部件72的两个切口 72a、 72b设置在与通道部件60和排放槽部件66相对应的位置。
沿箭头A所示的方向堆叠多个燃料电池11，端板80a、 80b设在沿 堆叠方向的相对端处。如图1和图2所示，第一紧固单元122a的第一压 板126a设置在燃料电池11的中心。
在该状态下，将较短的第一紧固螺栓124a朝着端板80a插入穿过第 一压板126a和端板80b。第一紧固螺栓124a的前端被拧入并装配到沿着 端板80a的一个对角线形成的螺纹孔92中。第一紧固螺栓124a的头部 与第一压板126a接合。第一紧固螺栓124a在螺纹孔92内旋转以调节第 一压板126a的表面压力。这样，在燃料电池组12中，向燃料气体供应
通路30附近的区域施加第一紧固载荷Tl 。
然后，将弹簧128和弹簧座129与电解质电极组件26在圆盘36的 相应位置同轴地对准。第二紧固单元122b的第二压板126b与设置在弹 簧128的一端的弹簧座129接合。
然后，将较长的第二紧固螺栓124b朝着端板80a插入穿过第二压板 126b和端板80b。第二紧固螺栓124b的前端被拧入并装配到沿着端板80a 的另一个对角线形成的螺纹孔92中。将螺母127装配到第二紧固螺栓 124b的头部。因此，通过调节螺母127与第二紧固螺栓124b之间的螺纹 接合状态，通过相应弹簧128的弹力向电解质电极组件26施加第二紧固 载荷T2。
燃料电池组12的端板80b夹在壳体18的第一壳体单元96a与第二 壳体单元96b之间。第一壳体单元96a和第二壳体单元96b通过螺栓98 和螺母100而固定在一起。流体单元19安装在第二壳体单元96b中。流 体单元19的壁板106附接于端板80a周围的槽84。因此，在端板80a与 壁板106之间设置通道部件108。
如图1所示，在燃料电池系统10中，从燃料气体供应管110供应燃 料(甲垸、乙烷、丙烷等)，在需要时供应水，并从空气供应管114供应 含氧气体(下文简称为"空气")。
燃料在经过重整器16时被重整从而产生燃料气体(含氢气体)。燃 料气体供应至燃料电池组12的燃料气体供应通路30。燃料气体沿箭头A 所示的堆叠方向运动，通过各个燃料电池11的隔板28流入燃料气体供 应通道58 (见图7)。
燃料气体沿着在第一和第二桥34、 64之间的燃料气体供应通道58 流动，并流入圆盘36的燃料气体入口 38。从而将燃料气体供应至各个圆 盘36上的燃料气体通道46。燃料气体入口 38形成在与电解质电极组件 26的阳极24的大致中心位置对应的位置处。因此，燃料气体从燃料气体 入口 38供应至阳极24的大致中心区域，并且从阳极24的中心区域向外 流动。
具体地说，如图5所示，燃料气体通道46包括多个环形槽48a至48f。 首先，燃料气体通过连接到燃料气体入口 38的直槽50供应至环形槽48a。 在燃料气体流动通过环形槽48a时，燃料气体临时通过连接槽52向外流 动，然后供应至环形槽48a外侧的环形槽48b。从而，燃料气体然后沿着 环形槽48b流动。
另外，通过连接槽52供应到环形槽48b外侧的环形槽48c的燃料气 体通过连接槽52沿着其它环形槽48d至48f流动，直到燃料气体到达排 放孔54。因此，燃料气体从阳极24的大致中心区域向外供应。在消耗之 后，燃料气体通过排放孔54排放。
如图7所示，通过排放孔54排放的消耗的燃料气体朝表面36b运动, 并流入排放槽66a。从而，消耗的燃料气体在箭头B所示的方向上沿着燃 料气体排放通道68流动。然后，消耗的燃料气体从排放槽部件66的外 端排放到外部。
如图1所示，来自空气供应管114的空气流动通过热交换器14的通 道118，并临时流入腔室108a。空气流动通过连接到腔室108a的孔90， 并供应至设置在燃料电池11的大致中心的含氧气体供应通路74。这时， 在热交换器14中，如后所述，因为排放到排气通道78的排气流动通过 通道120，所以在空气供应到燃料电池11之前在空气与排气之间进行热 交换。因此，空气被预先加热到期望的燃料电池工作温度。
供应至含氧气体供应通路74的含氧气体沿箭头B所示的方向流入电 解质电极组件26的内周边缘与圆盘36的内周边缘之间的空间，然后朝 由网状部件72形成的含氧气体通道70流动。如图7所示，在含氧气体 通道70中，含氧气体从内周边缘(隔板28的中心区域)流向外周边缘 (隔板28的外区域)，更具体地说，从电解质电极组件26的阴极22的 外周区域的一端流向另一端。
因此，在电解质电极组件26中，燃料气体从阳极24的中心区域流 向外周区域，含氧气体沿着阴极22的电极表面在箭头B所示的一个方向 上流动。这时，氧离子通过电解质20流向阳极24，以在其间的电化学反 应作用下发电。
排至相应的电解质电极组件26外侧的排气(废气)沿堆叠方向流动
通过排气通道78。当排气流动通过热交换器14的通道120时，在排气与 空气之间进行热交换。然后将排气排至排气管116中(见图l)。
在第一实施方式中，如图5所示，燃料气体通道46具有位于燃料气 体入口 38并向电解质电极组件26的中心位置开口的起点。另外，燃料 气体通道46具有位于与电解质电极组件26的外周边缘对应的位置的终 点。在该终点处，燃料气体通道46连接到排放孔54，从而将在电解质电 极组件26中消耗的燃料气体从燃料气体通道46排放。
如图7所示，从排放孔54排放的废气流入包括设置在排放槽部件 66中的排放槽66a的燃料气体排放通道68。废气在燃料气体排放通道68 中沿箭头B所示的方向运动，并且废气在与隔板28和电解质电极组件 26的外周部向外隔开预定距离H的位置处逸出(排放)到外侧。
因此，废气和反应后的含氧气体混合在一起的区域(反应区域)与 电解质电极组件26和隔板28的外周部明显隔开。从而，防止了电解质 电极组件26和隔板28由于形成为废气和空气混合物的热燃烧气体或者 由于燃烧气体的任何反应而被局部加热至高温。另外，电解质电极组件 26和隔板28不会与在反应期间与水产生接触。
因此，可以可靠地防止由于蒸汽氧化导致的腐蚀，从而可提高隔板 28的耐用性。另外，可以防止电解质电极组件26的氧化，特别是阳极 24的氧化。所以，可以防止电解质电极组件26的性能受损或劣化。
在第一实施方式中，如图3和图7所示，在各个圆盘36的表面36a 上设置环形突起56。环形突起56与阳极24的外周部紧密接触。因此， 排气不会进入阳极24的外周部。从而，可以利用无密封件(无密封)结 构可靠地防止阳极24由于氧化而劣化。
电解质电极组件26的阴极22与网状部件72接触。在这种状态下， 向燃料电池11的构件施加沿箭头A所示的堆叠方向的载荷。由于网状部 件72可变形，因此网状部件72保持与阴极22紧密接触。
在该结构中，可通过网状部件72的弹性变形适当地吸收在制造电解 质电极组件26或隔板28时可能产生的尺寸误差或变形。从而在第一实 施方式中，防止了在堆叠燃料电池11的构件时可能产生的损坏。由于燃
料电池11的构件在多个位置彼此接触，所以可以提高在从燃料电池11 集电时的性能。
另外，在第一实施方式中，燃料气体供应通路30气密地设置在含氧 气体供应通路74内，而且沿着隔板表面设置燃料气体供应通道58。因此， 燃料气体在消耗之前被已经在热交换器14中通过热交换而加热的热含氧 气体加热。从而可提高热效率。
另外，排气通道78设置在隔板28的周围。排气通道78用于防止来 自隔板28的热辐射。另外，燃料气体入口 38设置在圆盘36的大致中心， 或者设置在沿含氧气体流动方向且偏离圆盘36的中心的上游位置。因此， 从燃料气体入口 38供应的燃料气体从阳极24的中心径向扩散。从而发 生顺利均匀的反应，借此可提高燃料利用率。
另外，网状部件72占据的区域比阳极24的发电区域小(见图6)。 因此，即使排气从电解质电极组件26的外侧环流至阳极24，沿着阴极 22的与阳极24的外周边缘相对的外周边缘也不存在发电区域。这样，环 流的燃料消耗不会明显增加，并且可容易地收集较大的电动势。因此提 高了集电性能，并可实现有利的燃料利用率。另外，本发明可以仅通过 使用网状部件72作为弹性通道部件而容易地实施。这样，本发明的结构 既简单又节省成本。
具体地说，即使在使用强度较小的具有薄电解质20和薄阴极22的 电解质电极组件26 (即，所谓的支撑膜式MEA)时，由网状部件72施 加到电解质20和阴极22的应力也是适度的，从而有利地减少了对电解 质电极组件26的损坏。
另夕卜，八个电解质电极组件26围绕隔板28的中心同心布置。因此， 由于燃料电池ll的整体尺寸较小，所以可避免热变形的影响。
在第一实施方式中，燃料气体通道46包括多个彼此同心布置的环形 槽48a至48f，其中连接槽52在相应的对角位置连接环形槽48a至48f。 然而，本发明在这方面不受限制。可以采用各种其它的形状。例如，所 述槽可以具有螺旋形状。
可使用燃料气体通道46a代替燃料气体通道46,如图8所示。燃料
气体通道46a包括以与燃料气体通道46相同的方式彼此同心布置的多个 环形槽48a至48f。另外，环形槽48f具有作为其端部的分割部49。连接 到燃料气体排放通道68的排放孔54a、54b分别形成在环形槽48f的两端。
图9是表示根据本发明第二实施方式的燃料电池140的分解立体图。 与根据第一实施方式的燃料电池11相同的构成元件标有相同的附图标 记，并将省略对这些特征的详细描述。而且在后述的第三至第六实施方 式中，与根据第一实施方式的燃料电池11相同的构成元件标有相同的附 图标记，并将省略对这些特征的详细描述。
燃料电池140具有隔板142，其中在隔板142的面对阴极22的表面 上形成含氧气体通道144。含氧气体通道144由形成在各个圆盘36的表 面36b上的多个突起146形成(见图10和11)。
突起146是例如通过在表面36b上蚀刻形成的固体部分。突起146 的截面形状可采用各种形状，例如矩形、圆形或三角形。这些突起146 的位置或密度可根据含氧气体等的流动状态和/或流体情况任意改变。
在第二实施方式中，沿堆叠方向的载荷通过圆盘36的突起146有效 传递。因此，燃料电池140可利用较小载荷堆叠在一起，从而减小电解 质电极组件26和隔板142的变形。
圆盘36的表面36b上的突起146通过蚀刻等而形成为固体部分。因 此，这些突起146的形状、位置和密度可根据含氧气体的流动状态和/或 流体情况容易地进行任意改变，借此可实现燃料气体的期望流动。另外， 由于突起146形成为固体部分，所以突起146不能变形，从而载荷可靠 地通过突起146传递，因此通过突起146有效地集电。
图12是表示根据本发明第三实施方式的燃料电池160的分解立体图。
燃料电池160具有隔板162，其中在隔板162的面对阳极24的表面 上形成燃料气体排放通道164。如图12和13所示，燃料气体排放通道 164形成在各个圆盘36的表面36a上。燃料气体排放通道164包括排 放槽166，其连接到燃料气体通道46;以及盖部件168，其设置在表面 36a上从而关闭排放槽166。
设置排放槽166取代排放孔54，设置在沿着板状延伸部40与排放 孔54对应的位置。排放槽166包括台阶(未示出)，其中盖部件168设 置在该台阶上。从而，盖部件168的表面和环形突起56的表面都布置在 同一平面中。
在第三实施方式中，如图14所示，燃料气体流动通过燃料气体通道 46，并供应至电解质电极组件26的阳极24。在燃料气体已经在反应期间 消耗之后，燃料气体流入在阳极24外周端附近的排放槽166，并且在箭 头B所示的方向上沿着燃料气体排放通道164排放。
因此，燃料气体在已经消耗之后在与电解质电极组件26的外周部向 外隔开预定距离H的位置处逸出。从而可获得与第一和第二实施方式相 同的优点。例如，可防止隔板162或电解质电极组件26的损坏或劣化。
在第一至第三实施方式中，用作含氧气体的空气从隔板28、 142、 162的中心向外供应。然而，本发明在这方面不受限制。可选的是，空气 可从隔板28、 142、 162的外侧向内供应。
图15是表示根据本发明第四实施方式的燃料电池180的分解立体图。
燃料电池180包括隔板182，其中在隔板182的面对阳极24的表面 上形成燃料气体通道46。燃料气体通道46由设置在各个圆盘36的表面 36a上的多个突起186形成(见图15和16)。突起186是例如通过蚀刻 形成在表面36a上的固体部分。
图17是表示根据本发明第五实施方式的燃料电池190的分解立体图。
燃料电池190具有隔板192,其中在隔板192的圆盘36的表面36a 上设置诸如导电网状部件196的可变形的弹性通道部件。导电网状部件 196形成燃料气体通道46，燃料气体通过燃料气体通道46沿着阳极24 的表面供应，其中导电网状部件196与阳极24紧密接触(见图17和18)。
图19是示意性表示根据本发明第六实施方式的燃料电池组202的立 体图，燃料电池组202通过沿箭头A所示的方向堆叠燃料电池200而形 成。
如图20所示，燃料电池200通过在一对隔板204之间夹设电解质电 极组件26而形成。每个隔板204包括第一板206、第二板208和第三板 210。例如，第一至第三板206、 208、 210是例如由不锈合金形成的金属 板。第一板206和第三板210例如通过钎焊而接合到第二板208的两个 表面上。
如图20和21所示，第一板206具有第一小直径端部(反应气体供 应单元)212。用于沿箭头A所示的方向供应燃料气体的燃料气体供应通 路30延伸穿过第一小直径端部212。第一小直径端部212通过窄桥214 与直径相对较大的第一圆盘(夹持部件)216—体形成。电解质电极组件 26的第一圆盘216和阳极24的尺寸大致相同。
在第一圆盘216的与阳极24接触的表面上，在邻近外周区域的中心 区域中形成大量的第一突起220。在第一圆盘216的外周区域上设置大致 环形的突起222。第一突起220与电解质电极组件26的阳极24接触，从 而在第一突起220与阳极24之间形成用于将燃料气体供应到阳极24的 燃料气体通道46。第一突起220和大致环形突起222共同形成集电器。
燃料气体入口 38设置在第一圆盘216的中心，用于朝向阳极24的 大致中心区域供应燃料气体。在第一圆盘216的大致环形突起222中形 成多个排放孔(通孔)224。第一突起220可由设置在与大致环形突起222 的表面位于同一平面的表面中的多个凹部形成。多个板状延伸部226以 预定角度(间隔)设置在第一圆盘216的外周部中。
如图20所示，第三板210包括第二小直径端部(反应气体供应单元) 228。用于沿箭头A所示的方向供应含氧气体的含氧气体供应通路74延 伸穿过第二小直径端部228。第二小直径端部228通过窄桥230与直径相 对较大的第二圆盘(夹持部件)232 —体形成。
如图22所示，在第二圆盘232的与电解质电极组件26的阴极22接 触的整个表面上形成多个第二突起234。第二突起234与电解质电极组件 26的阴极22接触，从而在第二突起234与阴极22之间形成用于将含氧 气体供应到阴极22的含氧气体通道70。第二突起234起到集电器的作用。 含氧气体入口 236设置在第二圆盘232的中心，用于朝向阴极22的大致200680049783.6
说明书第19/21页
中心区域供应含氧气体。
如图20所示，第二板208包括第三小直径端部(反应气体供应单元) 238和第四小直径端部(反应气体供应单元)240。燃料气体供应通路30 延伸穿过第三小直径端部238，含氧气体供应通路74延伸穿过第四小直 径端部240。第三和第四小直径端部238、 240分别通过窄桥242、 244与 直径相对较大的第三圆盘(夹持部件)246 —体形成。第一至第三圆盘 216、 232、 246的直径相同。
沿着第三圆盘246的外周部以预定角度(间隔)设置多个板状延伸 部248。当第一和第三圆盘216、 246堆叠在一起时，板状延伸部226、 248形成大致矩形的管状，其中连接到排放孔224的燃料气体排放通道 250形成在板状延伸部226、 248之间(见图22)。
燃料气体供应通道58形成在桥214、 242之间，含氧气体供应通道 252形成在桥230、 244之间。含氧气体供应通道252连接到含氧气体入 CI 236。
在第三圆盘246面对第一板206的表面中设置分隔件254。分隔件 254相对于第三圆盘246的中心同轴布置。分隔件254由大致环形突起形 成，其中燃料气体供应通道58被分隔件254分为第一和第二燃料气体通 道单元58a、 58b。在分隔件254内侧在第三圆盘246的表面上设置多个 第三突起256。
如图22所示，第一板206通过钎焊接合到第二板208，从而形成燃 料气体供应通道58，燃料气体供应通道58在第一和第二板206、 208之 间连接到燃料气体供应通路30和燃料气体入口 38。
当燃料气体供应到第一燃料气体通道单元58a时，第一圆盘216在 压力下与阳极24接触。具体地说，第一燃料气体通道单元58a形成第一 燃料气体压力腔室258a。在第一燃料气体压力腔室258a周围设置第二燃 料气体通道单元58b。当燃料气体供应到第二燃料气体通道单元58b时， 第一圆盘216在压力下挤压阳极24。具体地说，第二燃料气体通道单元 58b形成第二燃料气体压力腔室258b。
第二板208通过钎焊接合到第三板210,从而形成含氧气体供应通
道252，含氧气体供应通道252在第二板208与第三板210之间连接到含 氧气体供应通路74以及含氧气体入口 236。当含氧气体供应到含氧气体 供应通道252时，第二圆盘232在压力下与阴极22接触。具体地说，含 氧气体供应通道252形成含氧气体压力腔室260。如图20所示，在隔板 204之间围绕燃料气体供应通路30和含氧气体供应通路74插设绝缘密封 件76a、 76b。
如图19所示，燃料电池组202包括沿堆叠方向设置在燃料电池200 的相对端部处的端板270a、 270b。端板270a或端板270b与紧固螺栓272 电绝缘。第一管274和第二管276延伸穿过端板270a。第一管274连接 到燃料电池200的燃料气体供应通路30，第二管276连接到燃料电池200 的含氧气体供应通路74。
在燃料电池组202中，燃料气体供应到与端板270a相连的第一管 274，并且燃料气体从第一管274流入燃料气体供应通路30。含氧气体(下 文简称为空气)供应到与端板270a相连的第二管276，空气从第二管276 流至含氧气体供应通路74。
如图22所示，在燃料气体流入燃料气体供应通路30之后，燃料气 体沿箭头A所示的堆叠方向流动，并供应到各个燃料电池200的隔板204 中的燃料气体供应通道58。燃料气体沿着燃料气体供应通道58流动，然 后流入第一燃料气体通道单元58a。燃料气体入口 38形成在第一燃料气 体通道单元58a的中心。燃料气体流入燃料气体入口 38并流向燃料气体 通道46。
在空气流入含氧气体供应通路74之后，含氧气体流动通过隔板28 中的含氧气体供应通道252，并供应到含氧气体压力腔室260。空气大致 在第二圆盘232的中心流入含氧气体入口 236。
在各个电解质电极组件26中，含氧气体入口 236设置在与阴极22 的中心位置对应的位置处。因此，如图22所示，来自含氧气体入口236 的空气供应到含氧气体通道70，并从阴极22的中心区域流向阴极22的 外周区域。
从而，在各个电解质电极组件26中，燃料气体从阳极24的中心区
域供应到阳极24的外周区域，而空气从阴极22的中心区域供应到阴极 22的外周区域，从而发电。在燃料气体和空气已经由于发电而消耗之后, 燃料气体和空气作为排气排入排气通道78中。
在第六实施方式中，燃料气体通道46具有位于燃料气体入口 38并 在电解质电极组件26的中心开口的起点，另外，燃料气体通道46具有 定位在大致环形突起222处、位于与电解质电极组件26的外周区域对应 的位置的终点。燃料气体通道46的终点连接到排放孔224，从而将在电 解质电极组件26中消耗的燃料气体从燃料气体通道46排放。
排放至排放孔224中的废气流入在板状延伸部226、 248之间形成的 燃料气体排放通道250。废气沿箭头B所示的方向运动通过排放通道250。 废气从与隔板204和电解质电极组件26的外周部向外隔开预定距离的位 置逸出。
因此，废气和反应后的含氧气体混合在一起的区域(反应区域)与 电解质电极组件26和隔板204的外周部明显向外隔幵。从而，可获得与 第一至第五实施方式相同的优点。例如，电解质电极组件26和隔板204 不会由于构成废气和空气的混合气体的燃烧气体或者由于燃烧气体的任 何反应而被局部加热至高温。从而可提高隔板204的耐用性。
图23是表示根据本发明第七实施方式的燃料电池280的分解立体 图。与根据第六实施方式的燃料电池200相同的构成元件标有相同的附 图标记，从而将省略对它们的描述。
燃料电池280具有包括第一至第三板284、 286、 210的隔板282。 第一板284和第二板286具有环形裙部288、 290，代替在第六实施方式 中设置的板状延伸部226、 248。
裙部288、 2卯从第一和第三圆盘216、 246的外端向外突出预定距 离，并且在裙部288、 290之间形成燃料气体排放通道292。从而在第七 实施方式中，可获得与第六实施方式相同的优点。
权利要求
1、一种通过堆叠电解质电极组件(26)和隔板(28)而形成的燃料电池(11)，所述电解质电极组件(26)包括阳极(24)、阴极(22)和插设在所述阳极(24)和所述阴极(22)之间的电解质(20)，所述燃料电池(11)包括燃料气体通道(46)，该燃料气体通道形成在所述隔板(28)的一个表面上，并用于沿着所述阳极(24)的表面供应燃料气体；以及含氧气体通道(70)，该含氧气体通道形成在所述隔板(28)的另一个表面上，并用于沿着所述阴极(22)的表面供应含氧气体；其中所述燃料气体通道(46)具有位于与所述电解质电极组件(26)的外周部对应的位置处的终点，并且其中所述燃料气体通道(46)的该终点连接到燃料气体排放通道(68)，该燃料气体排放通道用于使在所述电解质电极组件(26)中消耗的燃料气体从与所述电解质电极组件(26)的外周部向外隔开的位置逸出。
2、 根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述燃料气体通道(46) 包括设置在所述隔板(28)的一个表面上的通道单元(48a)，该通道单 元(48a)从向所述燃料气体通道(46)供应燃料气体的燃料气体入口 (38) 连接到所述燃料气体排放通道(68)。
3、 根据权利要求1或2所述的燃料电池，其中，所述燃料气体排放 通道(68)包括贯通所述隔板(28)延伸的通孔(54)，以及设置在所述 隔板(28)的另一表面上的排放槽部件(66)，所述排放槽部件(66)连 接到所述通孔(54)并从所述电解质电极组件(26)向外延伸。
4、 根据权利要求1或2所述的燃料电池，其中，所述燃料气体排放 通道(164)包括排放槽(166)，该排放槽设置在所述隔板(162)的 一个表面上并连接到所述燃料气体通道(46);以及盖部件(168),该盖 部件设置在所述隔板(162)的一个表面上以覆盖所述排放槽(166)。
5、 根据权利要求1所述的燃料电池，其中，在所述隔板(28)的一 个表面上设置与所述阳极(24)的外周部紧密接触的环形突起(56)。
6、 根据权利要求2所述的燃料电池，其中，所述通道单元包括一槽 (48a)。
7、 根据权利要求2所述的燃料电池，其中，所述通道单元包括多个 突起(186)。
8、 根据权利要求2所述的燃料电池，其中，所述通道单元包括与所 述阳极(24)紧密接触地布置的可变形弹性通道部件(196)。
9、 根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述含氧气体通道(70) 包括设置在所述隔板(28)的另一表面上并与所述阴极(22)紧密接触 的可变形弹性通道部件(72)。
10、 根据权利要求9所述的燃料电池，其中，布置所述弹性通道部 件(72)的区域小于所述阳极(24)的发电区域。
11、 根据权利要求10所述的燃料电池，其中，所述弹性通道部件包 括导电网状部件(72)和毡部件中的一个。
12、 根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述含氧气体通道(144) 包括设置在所述隔板(142)的另一表面上的多个突起(146)。
13、 根据权利要求12所述的燃料电池，其中，所述突起(146)包 括在所述隔板(142)的一个表面上通过蚀刻形成的多个固体部分。
14、 根据权利要求2所述的燃料电池，该燃料电池还包括 排气通道(78)，该排气通道用于将反应期间在所述电解质电极组件(26)中消耗的燃料气体和含氧气体作为排气沿所述电解质电极组件 (26)和所述隔板(28)的堆叠方向排放；含氧气体供应单元(74)，该含氧气体供应单元用作含氧气体在消耗 之前的通路，用于将含氧气体沿所述堆叠方向供应到所述含氧气体通道 (70);以及在所述隔板(28)的一个表面或另一个表面上设置的燃料气体供应 通道(58)，所述燃料气体供应通道(58)连接到用作燃料气体在消耗之 前的通路的燃料气体供应单元(32)，并且连接到所述燃料气体入口 (38)，其中所述燃料气体供应单元(32)气密地设置在所述含氧气体供应 单元(74)内，并且其中所述燃料气体供应通道(58)连接所述燃料气体通道(46)和 所述燃料气体供应单元(32)，并且沿着所述隔板的表面布置从而与沿所 述堆叠方向延伸的所述含氧气体供应单元(74)相交。
15、 根据权利要求14所述的燃料电池，其中，所述排气通道(78) 设置在所述隔板(28)周围。
16、 根据权利要求14所述的燃料电池，其中，所述燃料气体供应单 元(32)气密地设置在所述隔板(28)的中心部分，并且所述含氧气体 供应单元(74)设置在所述隔板(28)的内部区域中。
17、 根据权利要求14所述的燃料电池，其中，所述燃料气体入口(38) 设置在所述电解质电极组件(26)的中心部分。
18、 根据权利要求2所述的燃料电池，该燃料电池还包括 排气通道(78)，该排气通道用于将反应期间在所述电解质电极组件(26)中消耗的燃料气体和含氧气体作为排气沿所述电解质电极组件(26)和所述隔板(204)的堆叠方向排放；以及含氧气体供应单元(240)，该含氧气体供应单元用作含氧气体在消 耗之前的通路，用于将含氧气体沿所述堆叠方向供应到所述含氧气体通 道(70)，其中所述燃料气体供应单元(238)和所述含氧气体供应单元(240) 气密地设置在所述排气通道(78)内，其中所述燃料气体供应通道(58)连接所述燃料气体通道(46)和 所述燃料气体供应单元(238)，并且沿着所述隔板的表面布置从而与沿 所述堆叠方向延伸的所述排气通道(78)相交，并且其中所述含氧气体供应通道(252)连接所述含氧气体通道(70)和 所述含氧气体供应单元(240)，并且沿着所述隔板的表面布置从而与所 述排气通道(78)相交。
19、 根据权利要求18所述的燃料电池，其中，所述燃料气体通道(46) 形成燃料气体压力腔室(258a)，使得在燃料气体供应到所述燃料气体通 道(46)时挤压所述阳极(24)，并且所述含氧气体通道(70)形成含氧气体压力腔室(260)，使得在所述含氧气体供应到所述含氧气体通道(70)时挤压所述阴极(22)。
20、 根据权利要求1所述的燃料电池，其中，所述电解质电极组件 (26)包括围绕所述隔板(28)的中心同心布置的多个电解质电极组件。
21、 一种通过堆叠电解质电极组件(26)和隔板(28)而形成的燃 料电池(11)，所述电解质电极组件(26)包括阳极(24)、阴极(22) 和插设在所述阳极(24)和所述阴极(22)之间的电解质(20)，所述隔板(28)包括夹持部件(36)，该夹持部件夹持所述电解质电极组件(26)，并具 有用于沿着所述阳极(24)的表面供应燃料气体的燃料气体入口 (38) 或者用于沿着所述阴极(22)的表面供应含氧气体的含氧气体入口；桥(34)，该桥连接到所述夹持部件(36)，并在其中具有反应气体 供应通道(58)，用于将燃料气体供应到所述燃料气体入口 (38),或者 用于将含氧气体供应到所述含氧气体入口；以及反应气体供应单元(32)，该反应气体供应单元一体连接到所述桥 (34)，并在其中具有反应气体供应通路(30)，用于将燃料气体或含氧 气体供应到所述反应气体供应通道(58)，其中在所述夹持部件(36)中布置燃料气体排放通道(68)，该燃料 气体排放通道(68)连接到所述燃料气体通道(46)，用于使在所述电解 质电极组件(26)中消耗的燃料气体从与该电解质电极组件(26)的外 周部向外隔开的位置逸出。
22、 一种通过堆叠多个燃料电池(11)而形成的燃料电池组，所述 燃料电池(11)均通过堆叠电解质电极组件(26)和隔板(28)而形成， 所述电解质电极组件(26)包括阳极(24)、阴极(22)和插设在所述阳 极(24)和所述阴极(22)之间的电解质(20)，所述燃料电池组包括燃料气体通道(46)，该燃料气体通道形成在所述隔板(28)的一个 表面上，并用于沿着所述阳极(24)的表面供应燃料气体；以及含氧气体通道(70)，该含氧气体通道形成在所述隔板(28)的另一 个表面上，并用于沿着所述阴极(22)的表面供应含氧气体；其中所述燃料气体通道(46)具有布置在与所述电解质电极组件(26)的外周部对应的位置处的终点，所述燃料气体通道(46)的终点连接到 燃料气体排放通道(68)，该燃料气体排放通道使在所述电解质电极组件 (26)中消耗的燃料气体从与所述电解质电极组件(26)的外周部向外 隔开的位置逸出。
23、根据权利要求22所述的燃料电池组，其中，在所述隔板(28) 的一个表面或另一个表面上设置燃料气体供应通道(58)，所述燃料气体 供应通道(58)连接到用作燃料气体在消耗之前的通路的燃料气体供应 单元(32)，并且连接到将燃料气体供应到所述燃料气体通道(46)中的 燃料气体入口 (38)。
全文摘要
燃料电池(11)包括具有圆盘(36)的隔板(28)。在圆盘(36)的一个表面(36a)上设置用于将燃料气体供应到阳极(24)的燃料气体通道(46)，在圆盘(36)的另一个表面(36b)上设置用于将空气供应到阴极(22)的含氧气体通道(70)。燃料气体通道(46)具有位于所述阳极(24)的外周端的终点。燃料气体排放通道(68)连接到燃料气体通道(46)的终点，从而使消耗的燃料气体从与电解质电极组件(26)的外周部向外隔开的位置逸出。
文档编号H01M8/02GK101351917SQ20068004978
公开日2009年1月21日 申请日期2006年12月11日 优先权日2005年12月28日
发明者锺尾幸久 申请人:本田技研工业株式会社