燃料电池用隔板及燃料电池组的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃料电池用隔板及燃料电池组。
【背景技术】
[0002]燃料电池用隔板是构成层叠有多个单电池的燃料电池组的一个部件，具有:反应气体流路，供反应气体在单电池内流动;及冷却介质流路，供冷却介质在单电池内流动。另夕卜，燃料电池用隔板具有:反应气体歧管，用于将流体向反应气体流路分配;及冷却介质歧管，用于将冷却介质向冷却介质流路分配。这些歧管在燃料电池用隔板的外缘部设置开口，从而在层叠单电池及隔板时，形成为贯通燃料电池用隔板的厚度方向、即燃料电池组的层叠方向的流路。例如，如专利文献I所记载的那样，以往的燃料电池用隔板具有多个冷却介质歧管用开口。各歧管用开口在隔板的外缘部排成一列。
[0003]专利文献1:国际公开第2013/005300号
【发明内容】
[0004]然而，在组装有这样的燃料电池用隔板的燃料电池组以多个冷却介质歧管沿铅垂方向排列的状态被载置的情况下，向中央区域的上部侧供给的冷却介质的量有可能比下部侧少。其结果是，存在有无法在单电池的上下方向上进行均匀的冷却这样的问题。此外，对于以往的燃料电池用隔板，期望制造的容易化、省资源化等。
[0005]本发明就是为了解决上述问题的至少一部分而作成的，其能够作为以下技术方案而实现。
[0006](I)本发明的一技术方案为在燃料电池组中夹设于多个膜电极接合体之间的燃料电池用隔板。该燃料电池用隔板具备:中央区域;外缘部，是上述中央区域的外侧的区域，形成有多个歧管用开口；及肋，从对上述多个歧管用开口进行划分的梁部起跨及上述歧管用开口与上述中央区域之间的区域而形成。根据该技术方案的燃料电池用隔板，在以上述歧管用开口沿铅垂方向排列的方式被使用的情况下，在各歧管之间存在有肋，肋跨及歧管用开口与中央区域之间的区域而设置，因此能够抑制从多个冷却介质歧管中的上侧的冷却介质歧管供给的冷却介质在到达形成于隔板的中央区域的流路的过程中因重力而朝着单电池面内下侧流下。因此，根据该技术方案的燃料电池用隔板，起到能够抑制向中央区域的上部侧供给的冷却介质量的减少且能够在单电池的上下方向上使冷却的程度均匀这样的效果O
[0007](2)在上述技术方案的燃料电池用隔板中，也可以是，上述肋在上述歧管用开口与上述中央区域之间的区域斜向延伸。只要将该斜向延伸的部分设为相对于水平方向向上侧倾斜的结构，则即使冷却介质在从肋的前端到达中央区域的过程中因重力而流下，也能够对中央区域均匀地供给冷却介质，因此能够使冷却的程度在单电池的上下方向上进一步均匀。
[0008](3)在上述技术方案的燃料电池用隔板中，也可以是，上述歧管为用于对上述中央区域供给冷却介质的冷却介质供给歧管。根据该技术方案的燃料电池用隔板，能够使冷却介质朝着中央区域供给的流量均匀。
[0009](4)本发明的其他技术方案为将多个膜电极接合体之间隔着燃料电池用隔板而层叠多个所形成的燃料电池组。在该燃料电池组中，上述燃料电池用隔板为如下结构，即，上述燃料电池用隔板具备:中央区域，与上述膜电极接合体的发电区域相向；外缘部，是上述中央区域的外侧的区域，形成有冷却介质用的多个歧管用开口；及肋，从对上述多个歧管用开口进行划分的梁部起跨及上述歧管用开口与上述中央区域之间的区域而形成。根据该技术方案的燃料电池组，与上述技术方案的燃料电池用隔板相同，能够抑制向单电池上部供给的冷却介质量的减少。因此，该技术方案的燃料电池组起到能够使冷却的程度在单电池的上下方向上均匀且能够改善发电效率这样的效果。
[0010](5)在上述技术方案的燃料电池组中，也可以是，上述燃料电池用隔板构成为配置于膜电极接合体的阳极侧。根据该结构，能够在阳极侧形成冷却介质流路。
[0011]此外，本发明能够通过各种技术方案来实现。例如，能够通过具备上述技术方案的燃料电池组的燃料电池系统等技术方案来实现。
【附图说明】
[0012]图1是表示本发明的实施方式的燃料电池系统的概略结构的说明图。
[0013]图2是从阳极侧隔板侧观察层叠的单电池的俯视图。
[0014]图3是表示冷却介质供给歧管的周边的平面的说明图。
[0015]图4是表示比较例的冷却介质供给歧管的周边的平面的说明图。
【具体实施方式】
[0016]A.整体结构:
[0017]图1是表示本发明的实施方式的燃料电池系统10的概略结构的说明图。燃料电池系统10具备燃料电池组100。燃料电池组100具有依次层叠有端板110、绝缘板120、集电板130、多个单电池140、集电板130、绝缘板120、端板110的堆叠构造。该燃料电池组100以单电池140的层叠方向形成为水平方向X的方式被载置。
[0018]从储藏了高压氢的氢罐150起，经由截止阀151、调节器152、配管153向燃料电池组100供给有作为燃料气体的氢。在燃料电池组100中未被利用的燃料气体(阳极废气)经由排出配管163向燃料电池组100的外部排出。燃料电池系统10也可以具有使阳极废气在配管153侧再循环的再循环机构。另外，经由气栗160及配管161向燃料电池组100供给作为氧化剂气体的空气。在燃料电池组100中未被利用的氧化剂气体(阴极废气)经由排出配管154向燃料电池组100的外部排出。燃料气体及氧化剂气体也被称作反应气体。
[0019 ] 而且，为了冷却燃料电池组100，经由水栗171及配管172向燃料电池组100供给被散热器170冷却的冷却介质。从燃料电池组100排出的冷却介质经由配管173在散热器170内循环。作为冷却介质，例如，使用水、乙二醇等防冻液、空气等。
[0020]如示意性地放大图1的一部分所得的图所示的那样，燃料电池组100所具备的各单电池140形成为通过一对隔板、即阳极侧隔板50和阴极侧隔板40来夹持膜电极接合体(也被称作M E A) 3 O的结构。M E A 3 O在电解质膜的两面分别配置有阳极及阴极。阳极侧隔板5 O在MEA30侧的面上具备由条状的多个槽构成的燃料气体流路52，在与MEA30相反一侧的面上具备由条状的多个槽构成的冷却介质流路54。阴极侧隔板40在MEA30侧的面上具备配置有用于供空气流动的流路结构部件的氧化剂气体流路42。流路结构部件例如是膨胀合金(未图示)。另外，本实施方式的燃料电池组100是固体高分子型的燃料电池组，电解质膜通过由固体高分子材料、例如由氟类树脂形成的质子传导性的离子交换膜而构成。
[0021]B.隔板的结构:
[0022]图2是假设在层叠方向的中途分割燃料电池组100并从阳极侧隔板50侧观察层叠的单电池140的俯视图。在图2中，将表里方向设为与层叠方向X—致，将上下方向设为与作为燃料电池组100的大致铅垂方向Y—致。阳极侧隔板50及阴极侧隔板40由具有气体遮挡性及电子传导性的部件构成，例如，由通过压缩碳粒子而形成为不透气的致密质碳等碳制部件、压制成型的不锈钢、钛钢等金属部件形成。在本实施方式中，隔板40、50是通过对不锈钢进行压制成型而制成的。
[0023]阳极侧隔板50具有:隔板中央区域50A，与MEA30的发电区域相向；及平板状的外缘部50B，从隔板中央区域50A观察位于外缘。“发电区域”是指在MEA30中进行发电的区域，是在MEA30中供燃料气体流动的区域、即从层叠方向X俯视时存在有燃料气体流路52(图1)的大致四边形的区域。当从层叠方向X俯视时，隔板中央区域50A是与发电区域一致的区域。夕卜缘部50B是位于隔板中央区域50A的外侧的区域，具备至少能够形成有后述的冷却介质供给歧管82的大小。在本实施方式中，外缘部50B向铅垂方向Y的上侧、铅垂方向Y的下侧、铅垂方向Y及与层叠方向X垂直的图中的左右方向Z的一侧、左右方向Z的另一侧这四个方向延伸。
[0024]在外缘部50B设有用于分别形成燃料气体供给歧管62、氧化剂气体供给歧管72、燃料气体排出歧管64、氧化剂气体排出歧管74、冷却介质供给歧管82、冷却介质排出歧管84的开口。这些歧管通过层叠单电池140而形成，但是若被看作是单电池140、阳极侧隔板50单体，则是单纯的开口。在本说明书中，并未特别区分层叠的状态(作为歧管发挥功能的状态)和被看作单体的情况(仅作为开口而存在的情况)，以下，称作歧管。燃料气体供给歧管62是用于将作为被供给至燃料电池组100的燃料气体的氢向各单电池140的燃料气体流路52