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。该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8ocrc。因此，在将其中含有未
消耗的反应气体的反应后的燃料气体(下文也称为废气)排到燃料电池 组周围的区域并与含氧气体混合以引起燃烧时，燃料电池组的温度局部 变高。在这些情况下，燃料电池的耐用性降低，并且燃料电池组不能稳 定地工作。另外，由于燃烧后的排气的温度高于工作温度，所以在发电 反应之前供应到燃料电池组的含氧气体与排气之间的温差变得过大。因 此，在燃料电池组内产生明显不均匀的温度分布，从而不合期望地降低 了发电性能。
在这方面，公知一种如日本特幵专利公报No.2005-85520所公开的 固体氧化物燃料电池。如图23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用于从面向燃料电极 集电器2的隔板4a的表面的大致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用于从面向空气电极集电器3的隔板 4b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 中在该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，从而排气的温度变得非常 高。因而，在供应含氧气体的入口附近的区域与排出排气的出口附近的 区域之间的温差变大。因此，在隔板4a中产生明显不均匀的温度分布， 从而不合期望地降低了发电性能。

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排气温度的过度升高，防止燃 料电池组中不均匀的温度分布，并且有效地防止对电解质电极组件和隔 板的损坏，从而提高发电性能。
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。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。该燃料气体供应通道连接到用 作燃料气体在消耗之前的通路并沿堆叠方向延伸的燃料气体供应单元， 并连接到用于将燃料气体供应到所述燃料气体通道的燃料气体入口。含
氧气体供应单元用作含氧气体在消耗之前的通路并沿堆叠方向延伸，从 而将含氧气体供应到所述含氧气体通道。
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向外隔开的位置逸出到所述含氧气体供应单 元。
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，其中该通道单元从所述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一通孔形成，该通孔延伸穿过 所述隔板，并且在该隔板的另一表面上设置排放槽。该排放槽连接到所 述通孔，从所述电解质电极组件向外延伸，并朝向所述含氧气体供应单 元开口。
另外优选的是，所述燃料气体排放通道由设置在所述隔板的一个表 面上的排放槽形成，该排放槽连接到所述燃料气体通道的终点和所述含 氧气体供应单元。在所述隔板的一个表面上设置盖部件以覆盖所述排放 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。在该结构中，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、多个突起或布置成与所述阳极 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 并布置成与所述阴极紧密接触的可变形弹性通道部件形成。在该结构中， 所述阴极布置成适当与所述隔板紧密接触，从而可提高从燃料电池集电 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，借此可提高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，简化了结构并且降低了成本。
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。在该结构中，沿堆叠方向的载荷通过所述突起有效地 传递，借此可提高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 的多个固体部分限定。从而，所述突起的形状和位置可容易地进行任意 改变，借此可提高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 气体在所述电解质电极组件中的反应消耗之后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，所述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。从而可提高热效率。
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反应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，设置有含氧气体供应单元， 该含氧气体供应单元用作含氧气体在消耗之前的通路，以将含氧气体沿
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，所述燃料电池的结构紧凑，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。该 燃料气体供应通道连接到用作燃料气体在消耗之前的通路并沿堆叠方向 延伸的燃料气体供应单元，并连接到用于将燃料气体供应到所述燃料气 体通道的燃料气体入口 。用作含氧气体在消耗之前的通路的含氧气体供 应单元沿堆叠方向延伸，从而将含氧气体供应到所述含氧气体通道。
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向外隔开的位置逸出到所述含氧气体供应 单元。
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，当燃料气体在所述电解质电极组件中被消耗之后，废 气从与所述电解质电极组件的外周向外隔开的位置逸出。从而，可以减 小在排放排气的区域与供应含氧气体的区域之间的温差。
另外，由于废气逸出到所述含氧气体供应单元，通过废气与所述含 氧气体供应单元内的含氧气体的反应产生燃烧，借此废气被冲淡。从而， 供应到所述含氧气体供应单元的含氧气体在其即将被供应到所述电解质 电极组件之前被加热。因此，有利地提高了热效率。因此，可以防止排 气温度的过度升高，并防止隔板局部受热，从而保持所述隔板或所述燃 料电池组内的均匀温度分布。


图1是表示根据本发明第一实施方式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是表示隔板的局部放大图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的通过堆叠燃料电池 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； 图21是表示隔板的前视图22是表示沿图21中的线XXII-XXII剖取的表示燃料电池的剖视 图；并且
图23是表示在日本特开专利公报No.2005-85520中公开的燃料电池 的视图。
具体实施例方式
图1是表示根据本发明第一实施方式包括燃料电池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IO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所示的堆叠方向对燃料电池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包括由例如不锈合金制成的单个金属板 或碳板。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36 —体形成。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。
每个圆盘36在其接触阳极24的表面36a上包括燃料气体通道46， 以沿着阳极24的表面供应燃料气体。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所示方向的后端(隔板28的内 部)处连接到排放孔(通孔)54a、 54b。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54a、54b连接到燃料气体排放通道61 。 在各个圆盘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和图7所示，每个圆盘36具有与阴极22接触的大致平坦的 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。
板状延伸部57a、 57b与第一桥34—体形成。板状延伸部57a、 57b 从相应圆盘36的内端朝向隔板28的中心延伸。在板状延伸部57a、 57b 中形成排放槽59a、 59b。排放槽59a、 59b从圆盘36的表面36b连接到 排放孔54a、 54b。排放槽59a、 59b通过板状延伸部57a、 57b的侧部朝 向含氧气体供应单元74开口 (见图8)，如下所述。
排放孔54a、 54b和排放槽59a、 59b共同形成燃料气体排放通道61 。 燃料气体排放通道61的端部与电解质电极组件26的外周面之间的距离H 是预定的，从而可适当地避免隔板28和电解质电极组件26不受由废气 和含氧气体的混合物形成的燃烧气体的影响。
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具有平面形状，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。在各个第二桥64的中部在 与各个圆盘36—的板状延伸部57a、57b相对应的位置处设置较宽部分66a、 66b。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)。较宽部分66a、 66b固定到各个 圆盘36的板状延伸部57a、 57b。
在圆盘36的表面36b上设置可变形弹性通道部件，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，并且导电网状部件72保持与阴极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(SUS材料)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的空间的 切口 72a、 721 。
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单元74。
含氧气体经过电解质电极组件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。含氧气体供应单元74在各个圆盘36 和第一桥34中沿箭头A所示的堆叠方向延伸。
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大致具有圆盘形状。环形部 分82从端板80a的外周端突出，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。
端板80a在突起86周围的同一虚圆内形成有孔90和螺纹孔92。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 体供应单元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 一侧。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110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H4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T1，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 ll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单元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122b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 单元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128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)。
各个第二桥64的较宽部分66a、 66b固定到圆盘36的板状延伸部 57a、 57b。从而，在隔板28与通道部件60之间通过将排放孔54a、 54b
和排放槽59a、59b连接在一起而形成燃料气体排放通道6K见图5和8)。 在各个隔板28上在燃料气体供应通路30的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定位在各阳极24的大致中心位置。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 堆叠方向的相对端部处。如图1和图2所示，通过载荷施加机构21向燃 料电池11施加沿箭头A所示方向的期望的紧固载荷。
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之间形成通道部件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、乙垸、丙垸等)，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的中心区域沿着 燃料气体通道46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之后，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，燃料气体于是沿 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54a、 54b。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54a、 54b排放。
如图8所示，通过排放孔54a、54b排放的消耗的燃料气体朝表面36b 运动，并流入排放槽59a、 59b。从而，消耗的燃料气体在箭头C所示的 方向上(即，在与箭头B所示方向相反的方向上)沿着燃料气体排放通 道61流动。然后，消耗的燃料气体从燃料气体排放通道61的端部排放 到含氧气体供应单元74。
如图1所示，空气从空气供应管114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 供应至大致设置在燃料电池11的中心的含氧气体供应单元74。这时，在 热交换器14中，如稍后所述，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单元74的空气沿箭头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，然后流向由 网状部件72形成的含氧气体通道70。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，空气沿着阴极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。
作为排气排放至相应的电解质电极组件26的外侧的空气沿堆叠方 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处的 终点。在该终点处，燃料气体通道46连接到排放孔54a、 54b，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。
从排放孔54a、 54b排放的废气流入包括排放槽59a、 59b的燃料气 体排放通道61。废气在燃料气体排放通道61中沿箭头C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的外周部向外隔幵预定 距离H的位置处逸出(排放)到含氧气体供应单元74。
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与形成为废气和空气的混合物的燃烧气体直接接 触。
因此，在隔板28和电解质电极组件26中，可以降低在燃料气体入 口 38附近的区域与环形突起56附近的区域之间的温差，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，废气通过燃料气体排放通道61逸出到含氧气体 供应单元74。因此，由于废气与来自含氧气体供应单元74的含氧气体之 间的反应而产生燃烧，借此燃料气体被冲淡。结果，可以防止燃烧气体 在隔板28周围的局部燃烧，从而防止隔板28的局部加热。另外，可以 实现隔板28上的询匀温度分布。
因此，供应到含氧气体供应单元74的含氧气体在即将供应到电解质 电极组件26之前被加热，借此可收集来自废气中未消耗的燃料气体的废 热。从而有效地提高了热效率。
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ll的构件时可能产生的损坏。由于燃料电 池11的构件在许多位置彼此接触，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 气体供应单元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大致设置在圆盘36的中心， 或者设置在沿含氧气体流动方向偏离圆盘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 生顺利且均匀的反应，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U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。可以釆用各种其它的形状。例如，所 述槽可以具有螺旋形状。
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相同的构成元件也标有相同的附图标 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148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/或流体情况进行任意改 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，含氧气体排放通道 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166a、 166b，它们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166a、 166b。
设置排放槽166a、 166b来替代排放孔54a、 54b (在第三实施方式中 不需要)，排放槽166a、 166b位于沿着板状延伸部57a、57b与排放孔54a、 54b对应的位置，并且朝向含氧气体供应单元74开口。每个排放槽166a、 166b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166a、 166b，并 且在箭头C所示的方向上沿着燃料气体排放通道164排放(见图13)。
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的位置处逸出至含氧气体供应单元74中。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损坏或劣化。另外，含氧气体在消耗之前被适当加热。
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。这时，燃料气体在消耗之后逸 出至设在外侧上的含氧气体供应单元(未示出)中。
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212a和第二小 直径端部212b。用于沿箭头A所示的堆叠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212a。用于沿堆叠方向供应含氧气 体的含氧气体供应单元74延伸穿过第二小直径端部212b。第一小直径端 部212a和第二小直径端部212b通过窄桥214a、 214b与直径相对较大的 第一圆盘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，在其邻近外周区域的中 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中的表面中的多个凹部形成。
如图20所示，第三板210包括第三小直径端部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单元74延伸穿过第三小直径端 部228。第三小直径端部228通过窄桥230与直径相对较大的第二圆盘 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 中心区域供应含氧气体。
如图20所示，第二板208包括第四小直径端部238和第五小直径端 部240。燃料气体供应通路30延伸穿过第四小直径端部238，含氧气体 供应单元74延伸穿过第五小直径端部240。第四和第五小直径端部238、 240分别通过窄桥242、 244与直径相对较大的第三圆盘246 —体形成。 第一至第三圆盘216、 232、 246的直径相同。
在桥214a、 242之间形成燃料气体供应通道58。在桥214b、 244之 间形成连接到排放孔224并朝向含氧气体供应单元74开口的排放槽250 (见图22)。排放孔224和排放槽250形成燃料气体排放通道。在桥230、 244之间形成含氧气体供应通道252。含氧气体供应通道252连接到含氧 气体入口 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。在第三圆盘246的表面上在分隔件254内侧设置多个 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
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料气体供应通道58，燃料气体供应通道58连接到燃料气体供应通路30 以及与排放孔224相连的排放槽250。
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 氧气体供应单元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和含氧气体供应单元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 的含氧气体供应单元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 流至含氧气体供应单元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单元74之后，含氧气体流动通过隔板204 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 的中心位置相对应的位置。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的中心区域朝向阴极22的 外周区域流动。
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处 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 应的位置处的终点。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中的废气流入在桥214b、 244之间形成的排放槽 250。废气沿箭头B所示的方向通过排放槽250运动。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到含氧气体 供应单元74。
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的外周明显向外隔开。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周 围的区域没有被燃烧气体的局部燃烧局部加热，从而在整个隔板204中 保持均匀温度分布。
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)，其中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)，所述燃料电池包括燃料气体通道(46)，该燃料气体通道用于沿着所述阳极(24)的表面供应燃料气体，并形成在所述隔板(28)的一个表面上；含氧气体通道(70)，该含氧气体通道用于沿着所述阴极(22)的表面供应含氧气体，并形成在所述隔板(28)的另一个表面上；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并沿堆叠方向延伸的燃料气体供应单元(32)，并且还连接到用于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)；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并沿堆叠方向延伸，用于将含氧气体供应到所述含氧气体通道(70)，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，所述燃料气体通道(46)的该终点连接到燃料气体排放通道(61)，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该电解质电极组件(26)的外周向外隔开的位置逸出到所述含氧气体供应单元(74)。
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)的所述一个表面上的通道单元(48a)，该通 道单元(48a)从所述燃料气体入口 (38)连接到所述燃料气体排放通道(61)。
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(61)包括延伸穿过所述隔板(28)的通孔(54a)，以及设置在所 述隔板(28)的另一表面上的排放槽(59a)，所述排放槽(59a)连接到 所述通孔(54)，从所述电解质电极组件(26)向外延伸，并朝向所述含 氧气体供应单元(74)开口。
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(61)包括排放槽(166a)，该排放槽设置在所述隔板(162)的 所述一个表面上并连接到所述燃料气体通道(46)的终点和所述含氧气 体供应单元(74);以及盖部件(168)，该盖部件设置在所述隔板(162) 的所述一个表面上并覆盖所述排放槽(166a)。
5、 根据权利要求1所述的燃料电池，该燃料电池还包括设置在所述 隔板(28)的所述一个表面上并与所述阳极(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(72) 包括导电网状部件或毡部件。
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(70) 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1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气体在所述电解质电极组件 (26)中的反应消耗之后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，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。
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1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气体在所述电解质电极组件(26)中的反应消耗之后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，以将含氧气体沿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)，并且沿着隔板的表面布置从而与沿堆叠 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^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)，每个所述燃料电池包括燃料气体通道(46)，该燃料气体通道用于沿着所述阳极(24)的表 面供应燃料气体，并形成在所述隔板(28)的一个表面上；含氧气体通道(70)，该含氧气体通道用于沿着所述阴极(22)的表 面供应含氧气体，并形成在所述隔板(28)的另一个表面上；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 前的通路并沿堆叠方向延伸的燃料气体供应单元(32)，并且还连接到用 于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);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 之前的通路并沿堆叠方向延伸，用于将含氧气体供应到所述含氧气体通 道(70)，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，所述燃料气体通道(46)的该终点连接 到燃料气体排放通道(61)，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 向外隔开的位置逸出到所述含氧气体供应单元(74)。
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(61)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)的外周向外隔开的位置逸出到含氧气体供应单元(74)。
文档编号H01M8/04GK101351919SQ200680049820
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
发明者团功司 申请人:本田技研工业株式会社