燃料电池以及制造金属网的方法
【专利摘要】形成燃料电池的一部分的电池的阴极侧气体流路由设置在气体入口侧的第一金属网（20）和设置在下游侧的第二金属网（22）形成。所述第一金属网（20）是这样的：在直线上设置网孔，并且在气体扩散层侧流动的气体与在隔板侧流动的气体分隔开。气体入口侧的气体流量减小，因此被带走的生成水的量减少。结果，抑制了在高温下气体入口侧变得干燥。
【专利说明】燃料电池以及制造金属网的方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及燃料电池，更具体地，涉及燃料电池的气体流路结构。本发明也涉及在燃料电池中使用的金属网(expanded metal)的制造方法。
【背景技术】
[0002]燃料电池被形成为堆叠的结构，在所述堆叠结构中多个单电池堆叠在一起，并且板状隔板(seperator)用作位于每个电池最外层上的部件并且将堆叠中的电池彼此分隔开。隔板用于向阳极侧提供燃料气体并且向阴极侧提供氧化剂，以及用于释放在电池内产生的生成水。
[0003]聚合物电解质燃料电池中的每个电池是这样的结构:其中，气体扩散层、气体流路和隔板分别设置在膜电极组件(MEA)两侧。其中气体流路形成不同于隔板的结构的每个电池具有金属网作为形成气体流路的结构。
[0004]金属网是其中六角形网孔(mesh)交错设置的连续结构。所述网孔被设置为在气体扩散层与隔板之间形成倾斜表面，使得气体流路在交错的网孔、气体扩散层表面以及隔板表面之间交错设置。对于所述金属网，通过在平板部件前进时使用模具在该平板部件中每次一段(strand)地制造切口，来形成网孔。
[0005]日本专利申请公开N0.2010-170984 (JP2010-170984A)描述了这样的结构:其中，为了降低电池的气体流路中的气压损失，将金属网网孔接合在一起的接合部在接合长度部分地减小并且形成段部(strand portion)的一部分的位置处上升。此外，在金属网制造设备中，通过在上刀片方向上改变移动控制逻辑为金属网的每个适当位置或区域改变当在上刀片方向上连续馈送材料时的连续次数，大致形成该上升部，所述上刀片方向即为与材料的馈送方向垂直的方向。
[0006]使用其中网孔交错设置的金属网，气体流路被设置在气体扩散层表面与隔板表面之间，因此在气体扩散层侧流动的气体与在隔板侧流动的气体之间的气体交换是可能的。
[0007]然而,在阴极侧的诸如空气的氧化气体的入口附近,氧气尚未被消耗。因此,存在相对大量的气体，因此被带走的生成水的量大，结果氧化气体入口附近的区域趋于变得干燥。特别地，当以非加湿状态(non-humidified state)供给诸如空气的氧化气体时有这样的显著趋势:氧化气体入口附近的区域变得干燥。因此，在高温下，氧化气体入口侧的发电性能降低，并且发电变得集中在气体出口侧，使得发电表面中发电分布变得不均匀。
[0008]通过增加金属网与气体扩散层之间的接触率或接触面积，有可能抑制生成水从气体扩散层蒸发。然而，尽管这将使得能够在高温下保持发电能力，但是输出电压在常温下可能会以降低告终，这是因为氧缺乏所导致的浓度过电位(concentration overpotential)增加。
【发明内容】
[0009]因此，本发明提供了一种燃料电池，该燃料电池既能够抑制由于气体入口处的干燥引起的输出降低，也能够在常温和高温下都确保必要输出电压。本发明也提供了在该燃料电池中使用的金属网的制造方法。
[0010]本发明的第一方面涉及一种燃料电池，该燃料电池包括气体扩散层、隔板以及氧化气体流路，所述氧化气体流路被设置在所述气体扩散层与所述隔板之间并由金属网形成。所述金属网包括上游第一金属网和下游第二金属网，所述上游第一金属网不使在所述气体扩散层侧流动的氧化气体与在所述隔板侧流动的氧化气体连通，所述下游第二金属网具有使在所述气体扩散层侧流动的氧化气体与在所述隔板侧流动的氧化气体连通的开口。
[0011]本发明的第二方面涉及一种燃料电池，该燃料电池包括气体扩散层、隔板以及氧化气体流路，所述氧化气体流路被设置在所述气体扩散层与所述隔板之间并由金属网形成。所述金属网包括上游第一金属网和下游第二金属网，所述上游第一金属网具有使在所述气体扩散层侧流动的氧化气体与在所述隔板侧流动的氧化气体连通的第一开口，所述下游第二金属网具有第二开口，所述第二开口大于所述第一开口且使在所述气体扩散层侧流动的氧化气体与在所述隔板侧流动的氧化气体连通。
[0012]在所述第一和第二方面中，所述第一金属网对所述氧化气体流路的比率可以不小于1/3并且可以不大于1/2。
[0013]在所述第一和第二方面中，所述第一金属网对所述氧化气体流路的比率可以基本上为0.3。
[0014]在所述第一和第二方面中，所述燃料电池还可以包括:阴极歧管，其向所述氧化气体流路供应氧化气体；以及气体扩散部件，其被设置在所述阴极歧管与所述第一金属网之间，扩散来自所述阴极歧管的氧化气体，并且使得所扩散的氧化气体流入所述第一金属网。
[0015]在所述第一和第二方面中，所述气体扩散部件可以由与所述第二金属网类似的金属网形成。
[0016]在所述第一和第二方面中，所述气体扩散部件可以是通过将所述第二金属网设置在所述第一金属网与所述阴极歧管之间而形成的。
[0017]在所述第二方面中，所述第一金属网可以是其中在直线上(in a straight line)设置相邻网孔的金属网；并且所述第二金属网可以是其中交错设置相邻网孔的金属网。
[0018]本发明的第三方面涉及一种燃料电池，该燃料电池包括气体扩散层、隔板以及氧化气体流路，所述氧化气体流路被设置在所述气体扩散层与所述隔板之间并由金属网形成。所述金属网被形成为使得:在上游侧，通过在与平板的馈送方向垂直的方向上剪切而不振动剪切刀片，在直线上设置相邻网孔，并且在下游侧，通过在与所述馈送方向垂直的方向上剪切振动所述剪切刀片，交错设置相邻网孔。
[0019]在该第三方面中，所述下游侧可以被形成为使得:通过固定上刀片的位置、形成用于两段的连续缝、然后在与所述馈送方向垂直的方向上振动所述上刀片并且再次形成用于两段的连续缝，交错设置相邻网孔。
[0020]因此，本发明可以抑制由气体入口处的干燥引起的输出降低，并且在常温和高温下都确保必要输出电压。
[0021 ] 本发明的第四方面涉及一种金属网的制造方法，所述金属网形成氧化气体流路，所述氧化气体流路被设置在形成燃料电池的气体扩散层与隔板之间。该制造方法包括:在上游侧，通过在与平板的馈送方向垂直的方向上剪切而不振动剪切刀片，在直线上设置相邻网孔；以及在下游侧，通过在与所述馈送方向垂直的方向上剪切振动所述剪切刀片，交错设置相邻网孔。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]下面将参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业重要性，在附图中相似的附图标记表示相似的部件，并且在附图中:
[0023]图1A-1C是根据本发明第一示例性实施例的电池的平面视图；
[0024]图2A和2B是第二金属网的框图；
[0025]图3A和3B是第一金属网的框图；
[0026]图4是示出根据第一示例性实施例的气体的流动的视图；
[0027]图5是典型电池的平面视图；
[0028]图6是示出典型电池中的气体的流动的视图；
[0029]图7是曲线图，示出了根据第一示例性实施例的输出电压特性与第一金属网区域的百分比之间的关系；
[0030]图8是根据本发明第二示例性实施例的金属网的框图；
[0031]图9是示出了根据第一示例性实施例的其中存在第一金属网的发电效率的降低的区域的视图；
[0032]图10是根据本发明第三示例性实施例的电池的平面视图；
[0033]图11是示出了第四金属网的振动量的视图；
[0034]图12是根据本发明第四示例性实施例的第四金属网的框图；
[0035]图13是示出输出电压特性与振动量变化之间的关系的曲线图；以及
[0036]图14是根据第一到第四示例性实施例的制造设备的框图。
【具体实施方式】
[0037]下文中，将参考附图描述本发明的示例性实施例。然后，前述示例性实施例仅仅是例子。本发明不限于这些示例性实施例。
[0038]示例性实施例中的聚合物电解质燃料电池是与典型燃料电池类似的堆叠结构，在该堆叠结构中多个单电池堆叠。每个电池都具有气体扩散层、气体流路和隔板，气体扩散层、气体流路和隔板中的每一者都设置在膜电极组件(MEA)两侧上，并且阴极侧的气体流路是由金属网制成的筛体(madreporic body)形成的。
[0039]典型的金属网是通过在平板前进的同时用上刀片和下刀片剪切该平板而被形成为网孔。平板馈送方向上的相邻网孔交错布置，使得存在这样的开口:这些开口使在气体扩散层侧流动的气体与在隔板侧流动的气体连通。因此，在气体上游侧，存在相对大量的气体，因此由发电反应产生的大量生成水被带走。因此，当以非加湿状态提供气体时，尤其是在高温下操作期间，气体上游侧趋于变得干燥。
[0040]这样,气体上游侧的气体流量(flowrate)相对较大，因此被带走的生成水的量变大，导致气体上游侧变得干燥。一种抑制或消除这一点的方式是减小气体上游侧的气体流量。
[0041]然而，简单地减小气体流量将导致由于氧缺乏引起的输出电压降低，在气体下游侧和常温下尤其如此。
[0042]因此，在这些示例性实施例中，改变金属网的开口量，使得其在气体上游侧不同于气体下游侧，其中气体上游侧的开口量相对较小并且气体下游侧的开口量相对较大。通过使气体上游侧的开口量相对较小，在气体扩散层侧流动的气体与在隔板侧流动的气体分隔开，使得在气体扩散层侧流动的气体显著减少，因此可以抑制气体上游侧的生成水被带走。即，供给到气体流路的气体的总流量并不改变，但是在气体上游侧，在气体扩散层侧流动的气体的流量减小，因此较少的生成水被带走。因此，能够抑制或防止气体上游侧的干燥，并且尤其是能够使高温下的发电分布均匀化。此外，使气体下游侧的开口量相对较大，这能够使在气体扩散层侧流动的气体能够与在隔板侧流动的气体连通，因此可以抑制由于氧缺乏导致的输出电压降低。
[0043]在这些示例性实施例中形成气体流路的金属网的开口量在气体上游侧不同于气体下游侧，如上文所述。开口量可以从气体上游侧沿着气体下游侧以连续方式或以非连续或步进方式变化。
[0044]当以非连续或步进方式改变开口量时，考虑到电池结构的简单化和制造的容易性，开口量可以以约两步或三步变化。例如，当使开口量以两步变化时，气体上游侧的金属网的开口量被设定为恒定值SI，并且气体下游侧的金属网的开口量被设定为恒定值S2，其中 SI 小于 S2 (gp, S1〈S2)。
[0045]开口量SI的一个例子是零，即Sl=O。这意味着在气体扩散层侧流动的气体与在隔板侧流动的气体完全分隔开。
[0046]在这些示例性实施例中，基本原理是通过使气体上游侧的气体流量相对于气体下游侧的气体流量减小，来减少被带走的生成水的量。因此，可以在该基本原理的范围内适当地设定气体上游侧的开口量。
[0047]<第一示例性实施例>
[0048]图1A是根据第一示例性实施例的电池10的平面视图。在形成电池10的一部分的隔板的右端部和左端部上形成阳极歧管12，并且向其供给氢气作为燃料气体。此外，在形成电池10的一部分的隔板的上端部和下端部上形成阴极歧管。在该图中，阴极歧管被示出为阴极歧管入口 14和阴极歧管出口 16。作为氧化气体的空气从位于图中下部的阴极歧管入口 14被供给，并且从位于图中上部的阴极歧管出口 16被释放。即，作为燃料气体的氢气在图中的横向方向上流动，并且作为氧化气体的空气在与氢气的流动相垂直的垂直方向上流动。此外，在隔板的左端部和右端部上形成冷却剂歧管18，并且向该冷却剂歧管18供给冷却剂。
[0049]另一方面，形成阴极侧气体流路的金属网并不是单一的结构，而是由两部分形成，即，形成在阴极歧管入口 14侧的第一金属网20、以及另一第二金属网22。第一金属网20和第二金属网22中的每一者都被形成为六角形网孔，其中一个网孔具有与其它网孔不同的设置。
[0050]图1B是第二金属网22的结构的视图。第二金属网22形成连续结构，在该连续结构中，与典型燃料电池相似，六角形网孔交错设置。
[0051]图1C是第一金属网20的结构的视图。与第二金属网22相对照，第一金属网20使得六角形网孔对准(align)。[0052]图2A是第二金属网22的部分放大图。此外，图2B是示出其中第二金属网22被设置在气体扩散层30与隔板32之间的状态的截面视图。在图2B中，作为氧化气体的空气在与图2B所被绘制于的纸的表面垂直的方向上流动。对于第二金属网22，交错设置网孔，因此气体在图2B的阴影部分23处连通。S卩，气体扩散层30侧的气体通过该阴影部分23而流到隔板32侧，并且隔板32侧的气体通过隔板32而流到气体扩散层30侧。在该示例性实施例中，阴影部分23对应于开口。
[0053]此外，图3A是第一金属网20的部分放大图。并且图3B是示出其中第一金属网20被设置在气体扩散层30与隔板32之间的状态的截面视图。在图3B中，作为氧化气体的空气在与图3B所被绘制于的纸的表面垂直的方向上流动。对于第一金属网20，在直线上设置网孔，因此气体流路被分隔。即，在气体扩散层30侧的气体继续在气体扩散层30侧流动，并且在隔板32侧的气体继续在隔板32侧流动，而不像第二金属网22的阴影部分23处那样存在气体之间的连通。
[0054]因此，第一金属网20被设置在阴极歧管入口 14侧。如果第二金属网22被设置在除该位置之外的位置处，则气体在设置有第一金属网20的区域中将以分隔开的状态在气体扩散层30侧和隔板32侧流动，并且在设置有第二金属网22的区域中交错流动，其中气体在连通的同时在气体扩散层30侧和隔板32侧流动。
[0055]在阴极歧管入口 14侧，气体通过第一金属网20而在气体扩散层30侧和隔板32侧分隔开地流动，因此在阴极侧气体入口侧，流到气体扩散层30侧的气体的流量基本减半。因此，由于阴极侧气体入口侧气体流量相对较大而被带走的生成水的量能够减少。另一方面，在阴极侧气体出口侧，气体扩散层30侧的气体能够通过第二金属网22而与隔板32侧的气体连通，因此可以抑制由于浓度过电位导致的输出电压降低。
[0056]为了与示例性实施例进行比较，图5是典型电池结构的视图。与该示例性实施例类似地，电池10具有阳极歧管12和冷却剂歧管18，并且阴极歧管出口 16形成在上端上，阴极歧管入口 14形成在下端上。同时，在该典型的电池结构中，气体流路仅由一个金属网形成，即，仅由示例性实施例的第二金属网22形成。
[0057]因此，如图6所示，已经从阴极歧管入口14流入的气体交错流动，并且气体扩散侧的气体和隔板侧的气体彼此连通而使得发生气体交换。在阴极侧气体入口处，气体流量相对较大，因此被带走的生成水的量大，结果，阴极侧气体入口趋于变得干燥。特别地，当在高温下或在没有加湿的情况下供给气体时，这种趋势变得显著。通过比较图4和6，该示例性实施例与典型技术的气流的差别显而易见。
[0058]在该示例性实施例中，气体流路由第一金属网20和第二金属网22形成，如图1A-1C中所示。可以根据输出电压特性，将被第一金属网占据的区域的百分比、或者该区域的在沿着气体流路的方向上的长度设定在最佳范围内。
[0059]S卩，如果第一金属网20的区域太小，则与其中气体流路仅由第二金属网22形成的典型电池结构没有太大区别，因此在防止阴极侧气体入口处干燥方面不能预期太多效果。即，不能防止高温下输出电压的降低。另一方面，如果第一金属网20的区域太大，则气体扩散层侧的气体与隔板侧的气体之间的气体连通的百分比变小，因此气体流量变小，结果，在常温下输出可能由于浓度过电位而降低。
[0060]这样，在高温下的输出电压特性与常温下的输出电压特性之间一般存在折衷。因此，考虑到高温下的输出电压和常温下的输出电压，将第一金属网20的区域的百分比、或者沿着气体流路的方向上的长度设定在使得能够在二者之间实现平衡的区域中。
[0061]图7的视图示出了当改变第一金属网20的区域(该区域将被称为“直线区域”，因为在图中网孔被设置在直线上)的在沿着气体流路的方向上的长度时高温下和低温下的输出电压特性。在该图中，水平轴代表当气体流路的整个长度被指定为I时第一金属网20的区域的长度的比率。此外，垂直轴代表输出电压(V)。此外，在该图中，实线表示常温性能，并且虚线表示高温性能。
[0062]看高温性能，如果所述比率增加，则输出电压增加。当所述比率接近0.5时，所述输出电压达到峰值，之后如果该比率增加，则输出电压趋于逆向减小。另一方面，看正常温度性能，如果该比率增加，则输出电压保持几乎恒定或者略微增加。当所述比率接近0.3时，所述输出电压最大，之后如果该比率增加，则输出电压趋于逆向减小。与在高温下相比，在常温下，当所述比率超过0.5时的输出电压的减小更显著。此现象的原因被认为是浓度过电位。
[0063]从图7显而易见的是，在所述比率小于1/3的范围内，高温性能增加，但是并非真正足够地增加，并且也难以确保输出电压的足够值。此外，在所述比率大于1/2的范围内，高温下的输出电压是足够的，但是常温下的输出电压以显著减小告终。
[0064]因此，第一金属网20的区域相对于整个气体流路的比率被设定在1/3到1/2的范围内，包含1/3和1/2，这使得在常温和高温下都能确保足够的输出电压。
[0065]<第二示例性实施例>
[0066]在上述第一示例性实施例中，第一金属网20被设置在阴极歧管入口 14附近，但是也可以设置第三金属网来替代第一金属网20。
[0067]图8是替代第一金属网20使用的第三金属网24的视图。对于该第三金属网24，不像第一金属网20那样在直线上设置网孔。替代地，在直线上成对地设置在馈送方向上的两段相邻的网孔(两个相邻网孔)，并且成对的段被交错设置。对于所述金属网，如上所述，通过在平板部件前进时使用模具在该平板部件中每次一段地制作切口，形成网孔。然而，第三金属网24是通过重复包含如下步骤的工艺形成的:固定上刀片的位置、形成用于两段的连续缝(consecutive si it)、然后在与所述馈送方向垂直的方向上振动上刀片并且再次形成用于两段的连续缝。
[0068]这样，第三金属网24是这样的:用于两个相邻段(两个相邻网孔)的缝被设置在直线上，因此，在该部分，气体扩散层侧的气体与隔板侧的气体分隔开，从而不会发生气体交换。结果，气体流量显著降低，因此使得可以抑制气体入口侧在高温下变得干燥，类似于第一金属网20。此外，当看与气体扩散层的接触率或接触面积时，与第二金属网22相比，在第三金属网24的情况下，接触率或接触面积增加，因此也可以抑制生成水从气体扩散层的蒸发。
[0069]第三金属网24是其中用于两段的缝被设置在直线上的结构，因此与典型结构相t匕,馈送速率能够增加到两倍。
[0070]<第三示例性实施例>
[0071]在第一示例性实施例中，第一金属网20被设置在阴极歧管入口 14附近，但是在第一金属网20的区域中，气体成直线地流动，因此依赖于阴极歧管入口 14形成的位置，存在气体不容易流动的区域。
[0072]例如，如图9所示，在第一示例性实施例中，当多个阴极歧管入口 14形成在隔板下端、并且阴极歧管入口 14之间的间隔在中心部分比在其它部分相对较大时，由于已经流入阴极歧管入口 14中的气体成直线地流过第一金属网20，因此气体在没有阴极歧管入口 14的中心部分处，即在图中的区域40处，不容易流动，因此在该部分处发电性能可能低。
[0073]因此，如图10所示，可以在第一金属网20与阴极歧管入口 14之间形成扩散部件，用于扩散已从阴极歧管入口 14流入的气体。更具体地，第二金属网22可被设置在第一金属网20与阴极歧管入口 14之间。在第二金属网22处，气体交错流动，因此已从阴极歧管入口 14流入的气体也将流入区域40中。位于第一金属网20与阴极歧管入口 14之间的第二金属网可被设置在非发电表面上，即在没有膜电极组件(MEA)的区域中。
[0074]设置在第一金属网20与阴极歧管入口 14之间的扩散部件可以是除了第二金属网22之外的某种部件。例如，可以设置烧结的筛体或扩散层，或者可以在隔板侧形成陷窝(dimple)。
[0075]〈第四示例性实施例>
[0076]例如，前述第一到第三不例性实施例描述了第一金属网20和第三金属网24,在第一金属网20中在直线上设置诸如图1所示的网孔，在第三金属网24中在直线上成对地设置两段网孔，如图8所示。然而，如图11所示，当网孔形成位置的偏移被指定(designate)振动量Yw时，可以在阴极歧管入口 14附近设置其中该振动量Yw以各种方式变化的金属网。在这种情况下，第一金属网20相当于其中振动量Yw为O的情况，第二金属网22相当于其中振动量为最大值或接近最大值的值的情况。例如，当金属网的一个波长为0.8_时，振动量的最大值为0.4_，并且在这种情况下，网孔，即开口，处于其最偏移状态。对于第二金属网22，振动量可以不仅仅是最大值0.4_，也可以是小于该最大值的0.2_。此外，替代第一金属网20,振动量Yw可以是接近O的值,例如0.05mm或0.1mm。图12是当振动量Yw为0.1mm时的第四金属网的结构视图，该振动量Yw在第一金属网20的振动量(Omm)与第二金属网22的振动量(0.2mm)之间。该第四金属网显示出介于第一金属网20的特性与第二金属网22的特性之间的特性。
[0077]图13是当使用第一金属网20时(在图中用“1ST”表示)、当替代第一金属网20使用图12所示的第四金属网时(在图中用“4TH”表示)、以及当使用第二金属网22时(在图中用“2ND”表示)的输出电压特性的视图。第四金属网显示出常温特性和高温特性，并且具有基本上介于第一金属网20的特性与第二金属网22的特性之间的特性。因此，对于高温特性，当不需要接近第一金属网20的输出电压的输出电压时，可以使用第四金属网来替代第一金属网20。
[0078]在第一到第四示例性实施例中，在阴极侧气体的上游侧可以使用与在阴极侧气体的下游侧使用的金属网不同的金属网。在气体上游侧，可以使用这样的金属网:在该金属网中，网孔的振动量与在下游侧的网孔的振动量相比相对较小。网孔的振动量与使气体扩散层侧与隔板侧连通的气体开口量成比例。因此，可以使气体开口量在气体上游侧比在下游侧相对较小。然而，在金属网的制造工艺中，逐渐改变网孔的振动量相对麻烦，并且能够获得高输出电压，因此零振动量(即第一金属网20)与具有预定值的振动量(即，第二金属网22)的组合是可能的。[0079]<根据第一到第四示例性实施例的金属网的制造方法>
[0080]图14是用于制造根据第一到第四示例性实施例的第一金属网20和第二金属网22的设备的例子的框图。该制造设备包括模具(mold)和在FD方向上馈送平板部件150的辊，该模具包括压模(die)200、上刀片202和下刀片204。上刀片202能够在与FD方向垂直的TD方向上振动，并且在作为上下方向(vertical direction)的WD方向上上升和下降。在上刀片202的下表面上在TD方向上以规则间隔形成梯形突起206。
[0081]平板部件150被所述辊以预定馈送速率馈送(即，前进)到模具中，被梯形突起206和压模200部分地剪切，并且被夹在上刀片202和下刀片204之间，使得形成梯形抬高的凸出部(tab)。此时，通过将TD方向上的振动量设定为零，形成将变成第一金属网20的板条切割金属160，并且通过在每次上刀片202上升时使上刀片202在TD方向上振动预定量，形成将变成第二金属网22的板条切割金属160。通过不是在每次上刀片202上升时而是以上刀片202每上升两次进行一次的比率使上刀片202在TD方向上振动预定量，形成将变成图8所示的金属网24的板条切割金属160。这样，通过首先形成具有台阶形网孔的板条切割金属160并且然后用压辊对其进行滚压，制成第一金属网20和第二金属网22。可以通过以步进的方式改变振动量来连续地制造第一金属网20和第二金属网22。这意味着能够高效地制造具有图1所示的电池的燃料电池。
[0082]对于第一金属网20，振动量为零，但是其并不总是必须为严格意义上的零。S卩，振动量基本为零的情况，即存在容差范围内的极小振动量的情况，也包含在第一金属网20的范围内。
[0083]此外，在该示例性实施例中，阴极侧的气体流路由金属网形成，但是阳极侧的气体流路可以由凹槽或金属网形成。即，本发明可应用于适当的燃料电池，在该燃料电池中至少阴极侧的气体流路由金属网形成。
【权利要求】
1.一种燃料电池，其包括气体扩散层(30)、隔板(32)以及氧化气体流路，所述氧化气体流路被设置在所述气体扩散层(30)与所述隔板(32)之间并由金属网形成，该燃料电池的特征在于: 所述金属网包括上游第一金属网(20)和下游第二金属网(22)，所述上游第一金属网(20)不使在所述气体扩散层(30)侧流动的氧化气体与在所述隔板(32)侧流动的氧化气体连通，所述下游第二金属网(22)具有使在所述气体扩散层(30)侧流动的氧化气体与在所述隔板(32)侧流动的氧化气体连通的开口。
2.一种燃料电池，其包括气体扩散层(30)、隔板(32)以及氧化气体流路，所述氧化气体流路被设置在所述气体扩散层(30)与所述隔板(32)之间并由金属网形成，该燃料电池的特征在于: 所述金属网包括上游第一金属网(20)和下游第二金属网(22)，所述上游第一金属网(20)具有使在所述气体扩散层(30)侧流动的氧化气体与在所述隔板(32)侧流动的氧化气体连通的第一开口，所述下游第二金属网(22)具有第二开口，所述第二开口大于所述第一开口且使在所述气体扩散层(30)侧流动的氧化气体与在所述隔板(32)侧流动的氧化气体连通。
3.根据权利要求1或2的燃料电池，其中，所述第一金属网(20)对所述氧化气体流路的比率不小于1/3并且不大于1/2。
4.根据权利要求3的燃料电池，其中，所述第一金属网(20)对所述氧化气体流路的比率基本上为0.3。
5.根据权利要求1或2的燃料电池，还包括: 阴极歧管，其向所述氧化气体 流路供应氧化气体；以及 气体扩散部件，其被设置在所述阴极歧管与所述第一金属网(20)之间，扩散来自所述阴极歧管的氧化气体，并且使得所扩散的氧化气体流入所述第一金属网(20)。
6.根据权利要求5的燃料电池，其中，所述气体扩散部件由与所述第二金属网(22)类似的金属网形成。
7.根据权利要求5的燃料电池，其中，所述气体扩散部件是通过将所述第二金属网(22)设置在所述第一金属网(20)与所述阴极歧管之间而形成的。
8.根据权利要求2的燃料电池，其中， 所述第一金属网(20)是其中在直线上设置相邻网孔的金属网；并且 所述第二金属网(22)是其中交错设置相邻网孔的金属网。
9.一种燃料电池，其包括气体扩散层(30)、隔板(32)以及氧化气体流路，所述氧化气体流路被设置在所述气体扩散层(30)与所述隔板(32)之间并由金属网形成，该燃料电池的特征在于: 所述金属网被形成为使得:在上游侧，通过在与平板的馈送方向垂直的方向上剪切而不振动剪切刀片，在直线上设置相邻网孔，并且在下游侧，通过在与所述馈送方向垂直的方向上剪切振动所述剪切刀片，交错设置相邻网孔。
10.根据权利要求9的燃料电池，其中，所述下游侧被形成为使得:通过固定上刀片的位置、形成用于两段的连续缝、然后在与所述馈送方向垂直的方向上振动所述上刀片并且再次形成用于两段的连续缝，交错设置相邻网孔。
11.一种金属网的制造方法，所述金属网形成氧化气体流路，所述氧化气体流路被设置在形成燃料电池的气体扩散层(30)与隔板(32)之间，该制造方法的特征在于包括: 在上游侧，通过在与平板的馈送方向垂直的方向上剪切而不振动剪切刀片，在直线上设置相邻网孔；以及 在下游侧，通过在 与所述馈送方向垂直的方向上剪切振动所述剪切刀片，交错设置相邻网孔。
【文档编号】H01M8/02GK103503213SQ201280019368
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2012年4月18日 优先权日:2011年4月20日
【发明者】前田笃志, 杉田一美, 井田敦巳, 森川真伍, 桥本圭二, 二见谕 申请人:丰田自动车株式会社, 丰田车体株式会社