燃料电池的制作方法

专利名称：燃料电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及从分流器向电池组的各单电池供给阳极流体的燃料电
池o
背景技术：
近年来，能源问题日渐严重，为此，要求具有高能量密度、排放 物清洁的电源。燃料电池是具有现有电池的数倍能量密度的发电机， 其特征在于能量效率高，而且排出气体中不含有或含有很少的氮氧化 物、硫氧化物。因此，是符合新生代电源设备要求的极有效的设备。
燃料电池的电池元件，在作为电解质膜的固体高分子电解质膜的 两面侧备有阳极侧催化剂体(阳极)和阴极侧催化剂体(阴极)。阳极 流体通路和阴极流体通路以背靠背的状态形成的隔板和电池元件交替 配置而形成单电池，将若干个单电池叠置而构成电池组。在该组结构 的燃料电池中，为了把燃料均匀地分配给各单电池、在电池组中均匀 地进行燃料的供给，备有分流器，将来自分流器的燃料供给各单电池。
如果不能均匀地对电池组的各单电池供给燃料，则各单电池的输 出产生偏差，发电效率降低，电池组整体的输出受到低输出的单电池 输出的影响。为此，对电池组的各单电池供给燃料时，对分流器要求 具有多维的均匀分配性能。
基于该状况，提出了各种对电池组的各单电池均匀地供给燃料的 技术(例如下述专利文献l)。在专利文献l中，用与电池组相邻的扩
散用空间(第2空间)、和被供给燃料即富氢气体的第1空间，构成供 给燃料用的分流器。供给到第1空间的富氢气体从贯通孔被送到第2 空间，在第2空间扩散后，被供给到各单电池。
由于富氢气体在第2空间扩散，所以，对离贯通孔近的单电池的 供给量、和对离贯通孔远的单电池的供给量的不均匀性减小，对于整个电池组的单电池，能均匀地供给富氬气体。
但是，在已往的技术中，由于在第2空间必须使富氢气体扩散， 所以，相对于第1空间和第2空间的总容积，第2空间容积的比例必 须大。为此，若不能在一定程度上确保从贯通孔到单电池的距离，则 由贯通孔和各单电池的位置关系而产生了供给量的不均匀，为了将富 氢气体均匀地供给各单电池，分流器不得不大型化。
专利文献1:日本特开平9-161828号公报

发明内容
本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的是提供即使分流器小型 化也能对各单电池均勻地供给阳极流体的燃料电池。
为了实现上述目的，技术方案1记载的本发明燃料电池，备有电 池元件、电池组和分流器；在上述电池元件中，阳极和阴极通过电解 质膜而接合；上述电池组是若千个备有带阳极流体通路的隔板和上述 电池元件的单电池叠置而成的；上述分流器用于将阳极流体供给到面 临上述单电池的上述阳极流体通路的位置；其特征在于，上述分流器 由顶板和底板构成，上述顶板备有用于导入上述阳极流体的导入孔； 上述底板备有若干个面临上述阳极流体通路的微小开口，在与上述顶 板的内面之间、在上面形成了上述阳极流体的流通空间；在上述导入 孔的投影部与上述微小开口之间的上述底板的上面备有块体群，该块 体群形成流路，该流路用于把从上述导入孔供给来的上述阳极流体分 散到上述微小开口；使从上述导入孔供给来的上述阳极流体与上述底 板上面的上述投影部接触而降低流速，使流速降低了的上述阳极流体 流过上述块体群的上述流路、分散到上述微小开口。
因此，由于使从导入孔供给来的阳极流体与底板上面的投影部接 触而降低流速，使流速降低了的阳极流体流过块体群的流路、分散到 上述微小开口，所以，可用有限的空间，使阳极流体分散到若干个微 小开口，即使分流器小型化，也能对各单电池均匀地供给阳极流体。
技术方案2的本发明燃料电池，是在技术方案1记栽的燃料电池 中，上述块体群形成的流路有若干个，远离上述投影部的上述流路的
6宽度比靠近上述投影部的上述流路的宽度宽。
因此，由于远离阳极流体被送到的投影部的流路的宽度宽，所以， 该远离的流路的流通阻力降低，容易流通，从而无论离开投影部的距 离如何，都能把阳极流体从若干个流路均匀地送到微小开口 。
技术方案3的本发明燃料电池，是在技术方案1或2记载的燃料 电池中，上述块体群形成的流路有若干个，远离上述投影部的上述流 路的长度比靠近上述投影部的上述流路的长度短。
因此，由于远离阳极流体被送到的投影部的流路的长度短，所以， 远离的流路的流通压力损失减小，容易流通，从而无论离开投影部的 距离如何，都能把阳极流体从若干个流路均匀地送到微小开口 。
技术方案4的本发明燃料电池，是在技术方案l至3中任一项记 载的燃料电池中，备有分离板，该分离板将与上述微小开口之间夹着 上述块体群的上述微小开口相反侧的上述流通空间，沿上述微小开口 的排列方向分离成若干个空间，并且，把上述阳极流体分配到上述若 干个空间。
因此，由于用分离板把阳极流体分配到若干个空间，所以，能以 均匀的状态，将阳极流体分散到若干个微小开口。
技术方案5的本发明燃料电池，是在技术方案1至3中任一项记 载的燃料电池中，在上述顶板上，沿着上述微小开口的排列方向，备 有若干个导入孔。
因此，由于阳极流体从若干个导入孔被送出，所以，可切实地将 阳极流体分散到若干个微小开口 。
技术方案6的本发明燃料电池，是在技术方案5记载的燃料电池 中，备有把上述流通空间与上述若干个导入孔对应地、沿上述微小开 口的排列方向分离为若干个空间的分离壁。
因此，由于阳极流体从若干个导入孔被送到若干个空间，所以， 能切实而均匀地将阳极流体分散到若干个微小开口 。
技术方案7的本发明燃料电池，是在技术方案l至6中任一项记 载的燃料电池中，在与上述块体群之间夹着上述微小开口的上述块体群相反侧的上述流通空间，备有流体阻止壁。
因此，由于流过块体群的阳极流体，在与流体阻止壁之间的狭小 空间即流通空间内被送到若干个微小开口，所以，充分确保供给压力， 可切实地将阳极流体供给到微小开口。
技术方案8的本发明燃料电池，是在技术方案1至7中任一项记 栽的燃料电池中，从上述块体群到上述导入孔的距离，是夹着上述导 入孔、从上述块体群到上述流通空间的端部的距离的一半以上。
因此，由于在有限的流通空间内可充分确保从块体群到导入孔的 距离，所以，可使阳极流体充分地扩散。
为了实现上述目的，技术方案9记载的本发明燃料电池，备有电 池元件、电池组和分流器；在上述电池元件中，阳极和阴极通过电解 质膜接合；上述电池组是若干个备有带阳极流体通路的隔板和上述电 池元件的单电池叠置而成的；上述分流器用于将阳极流体供给到面临 上述单电池的上述阳极流体通路的位置；其特征在于，上述分流器由 顶板、底板和分隔板构成；上述顶板备有用于导入上述阳极流体的导 入孔；上述底板备有若干个面临上述阳极流体通路的微小开口，在与 上述顶板的内面之间、在上面形成了上述阳极流体的流通空间；上述 分隔板将上述流通空间划分为上述顶板侧的第1空间和上述底板侧的 第2空间，并且，在与上述导入孔的投影部不同的位置备有第2导入 孔；在上述第2导入孔的第2投影部与上述微小开口之间的上述底板 的上面备有块体群，该块体群形成流路，该流路用于把从上述第2导 入孔供给来的上述阳极流体分散到上述微小开口 ；使从上述导入孔供 给来的上述阳极流体的流速在上述第1空间降低，使流速降低了的上 述阳极流体从上迷笫2导入孔与上述底板的上面的第2投影部接触而 降低流速，使流速降低了的上述阳极流体流过上述块体群的上述流路、 分散到上述微小开口。
因此，由于使从导入孔供给来的阳极流体的流速在第1空间降低， 使流速降低了的阳极流体从第2导入孔与底板的上面的第2投影部接 触而进一 步降低流速，使流速充分降低了的阳极流体流过块体群的流
8路、分散到上述微小开口，所以，可以用有限的空间，使阳极流体分 散到若干个微小开口，即使分流器小型化，也能将阳极流体均勻地供 给到由电池元件和隔板构成的各单电池内。
技术方案IO的本发明燃料电池，是在技术方案9记载的燃料电池 中，上述第2导入孔的流路面积比上述导入孔的流路面积大。
因此，阳极流体通过流路面积大的第2导入孔时减速被促进。
技术方案11的本发明燃料电池，是在技术方案9或IO记载的燃 料电池中，上述块体群形成的流路有若干个，远离上述第2投影部的 上述流路的宽度比靠近上述第2投影部的上述流路的宽度宽。
因此，由于远离充分减速了的阳极流体被送到的第2投影部的流 路的宽度宽，所以，该远离的流路的流通阻力降低，容易流通，从而 无论离开第2投影部的距离如何，都能把阳极流体从若千个流路均匀 地送到微小开口。
技术方案12的本发明燃料电池，是在技术方案9至11中任一项 记载的燃料电池中，上述块体群形成的流路有若干个，远离上述第2 投影部的上述流路的长度比靠近上述第2投影部的上迷流路的长度 短。
因此，由于远离充分减速了的阳极流体被送到的第2投影部的流 路的长度短，所以，远离的流路的流通压力损失减小，容易流通，无 论离开第2投影部的距离如何，都能把阳极流体从若干个流路均匀地 送到微小开口。
技术方案13的本发明燃料电池，是在技术方案9至12中任一项 记载的燃料电池中，备有分离板，该分离板将与上述微小开口之间夹 着上述块体群的上述微小开口相反侧的上述第2空间，沿上述微小开 口的排列方向分离成若千个空间，并且，把上述阳极流体分配到上述 若干个空间。
因此，由于用分离板把阳极流体分配到若干个空间，所以，可用 均匀的状态，将阳极流体分散到若干个微小开口。
技术方案14的本发明燃料电池，是在技术方案9至12中任一项记载的燃料电池中，在上迷分隔板上，沿上迷微小开口的排列方向，
备有若干个第2导入孔。
因此，由于阳极流体从若干个第2导入孔送出，所以，可切实地 将阳极流体分散到若干个微小开口 。
技术方案15的本发明燃料电池，是在技术方案13记载的燃料电 池中，备有将上述第2空间与上述第2导入孔对应地、沿上述微小开 口的排列方向分离为若干个空间的分离壁。
因此，由于阳极流体从若干个第2导入孔被送到若干个空间，所 以，能切实而均匀地将阳极流体分散到若干个微小开口 。
技术方案16的本发明燃料电池，是在技术方案9至15中任一项 记载的燃料电池中，在与上述块体群之间夹着上迷微小开口的上述块 体群相反侧的上述第2空间，备有流体阻止壁。
因此，流过块体群的阳极流体，由于在与流体阻止壁之间的狭小 空间即第2空间内被送到若千个微小开口，所以，充分确保供给压力， 可切实地将阳极流体供给到微小开口 。
技术方案17的本发明燃料电池，是在技术方案9至16中任一项 记载的燃料电池中，从上述块体群到上述笫2导入孔的距离，是夹着 上述第2导入孔、从上述块体群到上述第2空间的端部的距离的一半 以上。
因此，在有限的第2空间内，可充分确保从块体群到导入孔的距 离，所以，可以使阳极流体充分扩散。
技术方案18的本发明燃料电池，是在技术方案1至17中任一项 记载的燃料电池中，从上述微小开口送出的上述阳极流体朝向与流过 上述块体群的流路的方向交叉的方向。
因此，改变流过块体群的流路的阳极流体的供给方向，可以从微 小开口供给单电池。
本发明的燃料电池，即使分流器小型化，也能对各单电池均匀地 供给阳极流体。


图l是本发明第1实施方式例的燃料电池的外观图。
图2是外部分流器的分解立体图。
图3是顶板的外观图。
图4是分隔板的外观图。
图5是底板内侧面的外观图。
图6是图1中的VI-VI线^L图。
图7是图6中的箭头VE部的详图。
图8是图1中的VIII-VflI线视图。
图9是表示在底板流动的燃料的状况的底板内侧面的外观图。 图10是本发明第2实施方式例的燃料电池的外部分流器的分解立 体图。
图11是底板内侧面的外观图。 图12是流过微小开口的氢流出量的分布图。 图13是本发明第3实施方式例的燃料电池的外部分流器的底板内 侧面的外观图。
图14是本发明第4实施方式例的燃料电池的外部分流器的底板内 侧面的外观图。
图15是本发明第5实施方式例的燃料电池的外部分流器的分解立 体图。
图16是分隔板的外观图。
图17是底板内侧面的外观图。
图18是表示在底板流动的燃料的状况的底板内侧面的外观图。 图19是本发明第6实施方式例的燃料电池的外部分流器的底板内 侧面的外)J见图。
图20是本发明第7实施方式例的燃料电池的外部分流器的底板内 侧面的外观图。
具体实施例方式
参照图1~图9来说明本发明的第1实施方式例。
图l表示本发明第1实施方式例的燃料电池的外观。图2是外部
ii分流器的分解立体图。图3表示顶板的外观，图3(a)是顶板的俯视
图，图3 (b)是图3 (a)中的m-m线视图。图4表示分隔板的外观。
图5表示底板内侧面的外观。图6是图1中的VI-VI线视图。图7是图 6中的箭头W部的详图。图8是图1中的VflMl线视图。图9表示在底 板流动的燃料的状况。
如图所示，本实施方式例的燃料电池1备有作为分流器的外部分 流器2，作为阳极流体的燃料(氢)被送到该外部分流器2。氢从外部 分流器2被供给到电池组3。在外部分流器2上连接着图未示的燃料 供给部，该燃料供给部供给例如从氢吸藏合金等到的氢。在电池組3 的发电部连接着图未示的控制电路。
电池组3的电池元件4，是在作为电解质膜的固体高分子电解质
接合体。阳极流体通路6 (后述图8所示)和阴极流体通路7以背靠 背的状态形成的隔板5和电池元件4交替叠置，形成了单电池ll，通 过将若千个单电池11叠置来构成电池组3。在该组结构的燃料电池1 中，为了将氢均匀分配给叠置在各单电池ll上的隔板5的阳极流体通 路6(后述图8所示)、在电池组3中均匀地进行氢的供给，备有外部 分流器2。另外，隔板5并不限定是阳极流体通路6 (后述图8所示) 和阴极流体通路7以背靠背状态形成的形状，只要是能将阳极流体供 给到阳极并将阴极流体供给到阴极的形状即可。 下面，参照图2~图5，说明外部分流器2。
如图2所示，外部分流器2具有顶板12和底板13。在顶板12的 内面与底板13的上面之间，形成了氢的流通空间。在顶板12与底板 13之间设有分隔板14，氢的流通空间被分隔板14分隔为顶板12侧的 第1空间15、和底板13侧的第2空间16。
如图2、图3所示，在顶板12的内面具有用于形成流通空间的凹 部21，在顶板12上设有用于导入氢的导入孔22。导入孔22与图未示 的燃料供给部连接着。如图2、图4所示，在分隔板14上设有作为第 2导入孔的连通孔23,连通孔23的位置设在与叠置方向的导入孔22的投影部22a不同的位置。另外，导入孔22的位置优选设在投影部 22a最远离连通孔23的位置。
如图2、图5所示，氢通过分隔板14的连通孔23被供给到底板 13的上面，被供给的氢与叠置方向的连通孔23的投影部23a (第2 投影部)的底板13的上面接触后、被供给到第2空间16。在底板13 的上面设有若干个(图示例中是12个)微小开口 24，这些微小开口 24面临着单电池11 (见图1)的阳极流体通路。例如，相对于一个单 电池ll (见图1)形成1个或若干个该微小开口 24。
另外，在图示例中，以形成了一列共12个微小开口 24为例进行 了说明，但也可以通过将12个形成为三列等形成多个微小开口 24。
在投影部23a与微小开口 24之间的底板13的上面，形成了块体 群25，由块体群25形成流路26，该流路26使从连通孔23供给来的 氢分散到微小开口24。由底板13和分隔板14形成的第2空间16,以 块体群25为界被划分为投影部23a侧的第1凹部30和微小开口 24 侧的第2凹部28。
连通孔23的位置、即图5所示的投影部23a的位置这样设定从 块体群25到投影部23a的距离Ll，与夹着投影部23a地从块体群25 到第2空间的端部即第1凹部30的端部的距离L2相近。即，从块体 群25到投影部23a的距离Ll被设定为到第1凹部30端部的距离L2 的一半以上。
从块体群25到投影部23a的距离Ll设定为到第1凹部30端部 的距离L2的一半以上，这样，可以充分确保从连通孔23供给来的氢 被导引到块体群25的各流路26的距离，可在有限的空间即第1凹部 30内切实地进行氢的分散。
如图5所示，块体群25并排设置着若干个块体27，块体27之间 成为流路26。靠近投影部23a的块体27的宽度(图中左右方向)比 远离投影部23a的块体27的宽度大。即，远离投影部23a的流路26 的宽度H比靠近投影部23a的流路26的宽度h大，减小远离投影部 23a的流路26的压力损失。另外，也可以把块体群25的若干个块体27做成相同的宽度，将 流路的宽度构成为等间隔。另外，在图示例中，微小开口 24与流路 26是1对1的对应状态，但也不一定要对应地设置。
这样，无论离开投影部23a的距离如何，从流路26流到微小开口 24的氢的量总能均匀地分配。均匀分配到微小开口 24的氢从微小开 口 24朝下(与流过流路26的方向交叉的方向)流，供给到各单电池 11 (见图1)的阳极流体通路6 (后述图8所示)。
在上述实施方式例中，设置了分隔板14,把由顶板12和底板13 形成的氢的流通空间划分为第1空间15和第2空间16。但是，也可 以不设置分隔板14，而把氬的流通空间划为第1凹部30和第2凹部 28。此时，导入孔22的位置是与第1凹部30对应的位置，从导入孔 22进来的氢与导入孔22的投影部接触而流速变慢，从第1凹部30流 过块体群25的流路26、被送到微小开口 24。这时，也可以加大导入 孔22的流通面积。另外，考虑到与连接到外部的连接机器的关系，导 入孔22优选小一些，所以，也可以把导入孔22 4故成为沿导入孔22 的路径方向、流路面积从入口朝着出口渐增的形状。另外，氢的导入 方向并不限定从顶板12上方导入，也可以从横方向等其它方向导入。
另外，不设置分隔板的构造，可适用于以下所示的全部实施方式例。
下面，参照图6 图9，说明氢的流通状况。
如图6、图7所示，氢从导入孔22被送到第1空间15，在第1 空间15朝平面方向(图中箭头W方向)扩散(第l緩沖部)。在第1 空间15扩散并减速的氢，如图8、图9所示，从流路面积大的连通孔 23出来、碰到底板13的上面(投影部23a:见图2、图5)后，被送 到第2空间16的第1凹部30，在第1凹部30朝水平方向(图中箭头 X方向)扩散(第2緩冲部)。
来自连通孔23的氢碰到底板13的上面，从而很容易沿水平方向 (图中箭头X方向)扩散。另外，由于连通孔23的流路面积大，所 以，流到第2緩冲部的氢比供给到第l緩冲部的氢更容易扩散。在第1凹部30扩散并减速的氢，如图8、图9所示，被分配地流 到块体群25的若干个流路26。若干个流路26如前所述(如图5所示)， 远离投影部23a的流路26的宽度H比靠近投影部23a的流路26的宽 度h大，所以，无论离投影部23a的距离如何，都能均匀地分配到流 路26 (图9箭头Y方向)。均匀分配到流路26的氩，如图7、图8所 示，从微小开口 24朝下(与通过流路26的方向交叉的方向图中箭 头Z方向)流，被供给到单电池11 (见图8)的阳极流体通路6 (见 图8)。
因此，在通过外部分流器2把氢供给电池组3的燃料电池1中， 从导入孔22供给来的氢在第l緩沖部扩散后，再在第2緩沖部扩散， 均匀分散到块体群25的流路26，流过流路26的氢的量均匀化、被送 到微小开口 24。因此，不必设置大的扩散空间等而导致分流器大型化， 即，即使将分流器小型化，也能对各单电池ll均匀地供给氢。
下面，参照图10、图ll说明第2实施方式例。
图10是本发明第2实施方式例的燃料电池的外部分流器的分解立 体图。图ll表示底板内侧面的外观。第2实施方式例的燃料电池的形 成在外部分流器的底板上的块体群的形状与第1实施方式例中的不 同。因此，对于与图1~图9所示部件相同的部件，注以相同标记，
其重复说明从略。
如图所示，在底板13上，在连通孔23的投影部23a与微小开口 24之间的上面形成块体群32。借助块体群32而形成流路33，该流路 33使得从连通孔23供给来的氢分散到微小开口 24。与第1实施方式 例同样地，由底板13和分隔板14形成的第2空间16,以块体群32 为界，被划分为投影部23a侧的第l凹部30和微小开口 24侧的第2 凹部28。
如图11所示，块体群32并排设置着若干个块体34，块体34之 间成为流路33。靠近投影部23a的块体34的宽度(图中左右方向) 比远离投影部23a的块体34的宽度大。即，远离投影部23a的流路 33的宽度H比靠近投影部23a的流路33的宽度h大，减小远离投影
15部23a的流路33的压力损失。
另外，靠近投影部23a的块体34的长度(图中上下方向)比远离 投影部23a的块体34的长度长。即，远离投影部23a的流路33的长 度1比靠近投影部23a的流路33的长度L短，减小远离投影部23a 的流路33的压力损失。
另外，也可以把块体群32的若千个块体34做成为相同宽度，使 流路的宽度为等间隔，只改变流路的长度。
通过改变流路33的宽度和长度，无论离投影部23a的距离如何， 从流路33流到微小开口 24的氢的量都被均匀分配。均匀地分配到微 小开口 24的氩从微小开口 24朝下(与流过流路33的方向交叉的方向) 流，被供给到各单电池ll (见图1)的阳极流体通路6 (见图8)。
因此，在通过外部分流器31把氢供给电池组3的燃料电池中，从 导入孔22供给来的氢在第l緩沖部扩散后，再在第2緩沖部扩散，均 匀分散到块体群32的流路33,流过流路33的氢的量均匀化、被送到 微小开口24。因此，不必设置大的扩散空间等而导致分流器大型化， 即，即使将分流器小型化，也能对各单电池ll均匀地供给氢。
下面，参照图12说明氢的流出量状况。图12表示流过微小开口 的氢流出量的分布。即，纵轴表示氢的流出量(kg/s),横轴表示微小 开口的对应位置(开口号)。
粗实线A (□)表示的流量，是第1实施方式例的外部分流器的 流出量分布。
点划线B (▲)表示的流量，是相对于第1实施方式例的外部分 流器、没有分隔板并且流路宽度不相等时的流出量分布。
细实线C (o)表示的流量，是相对于第1实施方式例的外部分 流器、没有分隔板并且流路宽度相同时的流出量分布。
虚线D ( )表示的流量，是在顶板与底板间只设置分隔板的外 部分流器(比较例)的流出量分布。
设比较例(虛线D)的标准偏差为100时，粗实线A (第1实施 方式例)的标准偏差约为6,09，点划线B的标准偏差约为6.75，细实线C的标准偏差约为13.60。
另外，设比较例(虚线D)的、从微小开口出来的流量的最大值 与最小值的差为100时，粗实线A (第1实施方式例)为5.23,点划 线B为5.50，细实线C为10.10。
因此，由此可知，采用第1实施方式例的外部分流器、相对于第 1实施方式例的外部分流器没有分隔板并且流路宽度不相等的分流 器，能够均匀地供给氢。另外，即使采用流路宽度均等的分流器，与 比较例相比，也可将不均匀抑制到接近10分之一，能以大致均匀的状 态供给氢。
从图12的结果可知，采用第1实施方式例和第2实施方式例的外 部分流器，可以对各单电池ll (见图1)均等地供给氢。 下面，参照图13说明笫3实施方式例。
图13表示本发明第3实施方式例的燃料电池的外部分流器的底板 内侧面的外观。与图5所示底板13 (第1实施方式例)的部件相同的 部件，注以相同标记，其重复it明从略。
设置了分离板36，该分离板36把与微小开口 24之间夹着块体群 25的微小开口 24相反侧的第2空间即第1凹部30，沿微小开口 24 的排列方向(图中左右方向)，分离成2个空间30a、 30b。分离板36 配置成将投影部23a—分为二的状态。即，分离板36把从连通孔23 (见图2)供给来的氢分配给2个空间30a、 30b。因此，由于氢被分 离板36分配到2个空间30a、 30b，所以，能以均匀的状态将氢分散 到若干个微小开口24。
另外，也可以将分离板36设在图11所示的第2实施方式例的底 板13上。
下面，参照图14说明第4实施方式例。
图14表示本发明第4实施方式例的燃料电池的外部分流器的底板 内侧面的外观。与图5所示底板13 (第1实施方式例)的部件相同的 部件，注以相同标记，其重复说明从略。
在与块体群25之间夹着微小开口 24的块体群25相反侧的第2空间即第2凹部28，设置了沿着微小开口 24的排列方向延伸的流体 阻止壁37。流过块体群25的流路26的氢，在流体阻止壁37与块体 群25之间的狭小空间即第2凹部28，被送到若干个微小开口。因此， 可确保对微小开口 24的氢的供给压力，可切实地把氢供给到微小开 口 。
另外，也可以将流体阻止壁37设在图11所示的第2实施方式例 的底板13上和图13所示的第3实施方式例的底板13上。 下面，参照图15~图18，说明第5实施方式例。 图15是本发明第5实施方式例的燃料电池的外部分流器的分解立 体图。图16表示分隔板的外观。图17表示底板内侧面的外观。图18 表示在底板上流动的燃料的状况。图示的外部分流器设在图l所示的 电池组3上。
如图15所示，外部分流器41具有顶板42和底板43,在顶板42 的内面与底板4 3的上面之间形成了氢的流通空间。在顶板4 2与底板 43之间设有分隔板44,氢的流通空间被分隔板44分隔成为顶板42 侧的第1空间45和底板43侧的第2空间66。
在顶板42的内面形成有用于形成流通空间的凹部，在顶板42上 设有用于导入氢的导入孔47。导入孔47与图未示的燃料供给部连接。 如图15、图16所示，在分隔板44上设有作为第2导入孔的连通孔48、 49,连通孔48、 49沿着后述微小开口 50的排列方向并排设置着。
如图15、图17所示，氢通过分隔板44的连通孔48、 49被供给 到底板43的上面。被供给来的氢与叠置方向的连通孔48、 49的投影 部48a、 49a (第2投影部)的底板43的上面接触后、被供给到第2 空间46。在底板43的上面设有若干个(图示例中是12个)微小开口 50，这些微小开口 50面临着单电池11 (见图1)的阳极流体通路。例 如，相对于一个单电池ll(见图l)形成1个或若千个该微小开口 50。
另外，在图示例中，以形成了一排共12个微小开口 50为例进行 了说明，但也可以通过将12个形成为三排等形成多个微小开口 50。
在投影部48a、49a与微小开口 50之间的底板43的上面形成了块
18体群51，由块体群51形成流路52，该流路52把从连通孔48、 49供 给来的氢分散到微小开口 50。由底板43和分隔板44形成的第2空间 46,以块体群51为界被划分为投影部48a、 49a侧的第1凹部53和微 小开口 50侧的第2凹部54。
连通孔48、 49的位置、即图17所示的投影部48a、 49a的位置这 样设定从块体群51到投影部48a、 49a的距离Ll，与夹着投影部 48a、 49a地从块体群51到第2空间的端部即第1凹部53的端部的距 离L2相近。即，从块体群51到投影部48a、 49a的距离Ll被设定为 到第1凹部53端部的距离L2的一半以上。
从块体群51到投影部48a、 49a的距离Ll设定为到第1凹部53 端部的距离L2的一半以上，这样，可以充分确保从连通孔48、 49供 给来的氢被导引到块体群51的各流路52的距离，可在有限的空间即 笫1凹部53内切实地进行氢的分散。
另外，连通孔48、 49彼此的位置、即图17所示的投影部48a、 49a彼此的位置，设定在相对于中心线O线对称、并离开中心线O的 距离为X的位置。由于从2个连通孔48、 49供给氢，所以，可以在 减少了不均匀的状态下将氢供给到若干个流路52 (微小开口 50)。
如图17所示，块体群51并排设置着若干个块体55，块体55之 间成为流路52。靠近投影部48a、 49a的块体55的宽度(图中左右方 向)比远离投影部48a、 49a的块体55的宽度大。即，远离投影部48a、 49a的流路52的宽度H比靠近投影部48a、 49a的流路52的宽度h 大，减小远离投影部48a、 49a的流路52的压力损失。
这样，如图18所示，无论离开投影部48a、 49a的距离如何，从 流路52流到微小开口 50的氢的量总能均匀地分配。均匀分配到微小 开口 50的氢从微小开口 50朝下(与通过流路52的方向交叉的方向) 流，供给到各单电池ll (见图1)的阳极流体通路6 (见图8)。
另外，也可以把块体群51的若干个块体55做成相同的宽度，将 流路的宽度做成为等间隔。
下面，参照图19说明第6实施方式例。图19表示本发明第6实施方式例的燃料电池的外部分流器的底板 内侧面的外观。第6实施方式例的燃料电池的形成在外部分流器的底 板上的块体群的形状与第5实施方式例中的不同。因此，与图17所示 部件相同的部件，注以相同标记，其重复说明从略。
如图所示，在底板43上，在连通孔48、 49的投影部48a、 49a 与微小开口 50之间的上面，形成了块体群57。由块体群57形成了流 路58,该流路58把从连通孔48、 49供给来的氬分散到微小开口 50。 与第5实施方式例同样地，由底板43和分隔板44形成的第2空间46， 以块体群57为界被划分为投影部48a、 49a侧的第1凹部53、和微小 开口 50侧的第2凹部54。
块体群57并排设置着若干个块体59，块体59之间成为流路58。 靠近投影部48a、 49a的块体59的宽度(图中左右方向)比远离投影 部48a、 49a的块体59的宽度大。即，远离投影部48a、 49a的流路 58的宽度H比靠近投影部48a、 49a的流路58的宽度h大，减小远离 投影部48a、 49a的流路58的压力损失。
另外，靠近投影部48a、 49a的块体59的长度(图中上下方向) 比远离投影部48a、 49a的块体59的长度长。即，远离投影部48a、 49a的流路58的长度1比靠近投影部48a、49a的流路58的长度L短， 减小远离投影部48a、 49a的流路58的压力损失。通过改变流路58 的宽度和长度，无论离开投影部48a、 49a的距离如何，从流路58流 到微小开口 50的氢的量总能均匀地分配。
另外，也可以把块体群57的若干个块体59做成相同的宽度，使 流路58的宽度为等间隔，只改变流路长度。
下面，参照图20说明第7实施方式例。
图20表示本发明第7实施方式例的燃料电池的外部分流器的底板 内侧面的外观。与图17所示的底板43 (第5实施方式例)的部件相 同的部件，注以相同标记，其重复说明从略。
设置了分离壁61，该分离壁61把与微小开口 50之间夹着块体群 51的微小开口 50相反侧的第2空间即第1凹部53,沿着微小开口 50的排列方向(图中左右方向)，分离成2个空间53a、 53b。分离壁61 把第1凹部53与投影部48a、 49a对应地分离成2个空间53a、 53b。 因此，借助分离壁61，氢被送到2个空间53a、 53b，所以，能切实而 均匀地将氢分散到若干个微小开口 50。
另外，在与块体群51之间夹着微小开口 50的块体群51相反側的 第2空间即第2凹部54,设置了沿微小开口 50的排列方向延伸的流 体阻止壁62。流过块体群51的流路52的氢，在流体阻止壁62与块 体群51之间的狭小空间即第2凹部54，被送到若干个微小开口 50。 因此，可确保对微小开口 50的氢的供给压力，可切实地把氢供给到微 小开口 50。
另夕卜，也可以设置分离壁61和流体阻止壁62中的任一方。另夕卜， 也可以把分离壁61和(或)流体阻止壁62设置在图19所示的第6 实施方式例的底板43上。
在上述各实施方式例中，是将氢作为阳极流体说明的，但也适用 于以甲醇为首的其它燃料的供给。
本发明适用于从分流器向电池组的各单电池供给阳极流体的燃料 电池的产业领域。
2权利要求
1.燃料电池，备有电池元件、电池组和分流器；在上述电池元件中，阳极和阴极通过电解质膜而接合；上述电池组是若干个备有带阳极流体通路的隔板和上述电池元件的单电池叠置而成的；上述分流器用于将阳极流体供给到面临上述单电池的上述阳极流体通路的位置；其特征在于，上述分流器由顶板和底板构成，上述顶板备有用于导入上述阳极流体的导入孔；上述底板备有若干个面临上述阳极流体通路的微小开口，在与上述顶板的内面之间、在上面形成了上述阳极流体的流通空间；在上述导入孔的投影部与上述微小开口之间的上述底板的上面备有块体群，该块体群形成流路，该流路用于把从上述导入孔供给来的上述阳极流体分散到上述微小开口；使从上述导入孔供给来的上述阳极流体与上述底板上面的上述投影部接触而降低流速，使流速降低了的上述阳极流体流过上述块体群的上述流路、分散到上述微小开口。
2. 如权利要求1所述的燃料电池，其特征在于，上述块体群形成 的流路有若干个，远离上述投影部的上述流路的宽度比靠近上迷投影 部的上述流路的宽度宽。
3. 如权利要求1或2所述的燃料电池，其特征在于，上述块体群 形成的流路有若干个，远离上述投影部的上述流路的长度比靠近上述 投影部的上述流路的长度短。
4. 如权利要求1至3中任一项所述的燃料电池，其特征在于，备 有分离板，该分离板将与上述微小开口之间夹着上述块体群的上述微 小开口相反侧的上述流通空间，沿上述微小开口的排列方向分离成若 干个空间，并且，把上述阳极流体分配到上述若干个空间。
5. 如权利要求1至3中任一项所述的燃料电池，其特征在于，在 上述顶板上，沿着上述微小开口的排列方向，备有若干个导入孔。
6. 如权利要求5所述的燃料电池，其特征在于，备有把上述流通 空间与上述若干个导入孔对应地、沿上述微小开口的排列方向分离为 若干个空间的分离壁。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的燃料电池，其特征在于，在 与上述块体群之间夹着上迷微小开口的上述块体群相反侧的上述流通 空间，备有流体阻止壁。
8. 如权利要求1至7中任一项所述的燃料电池，其特征在于，从 上述块体群到上述导入孔的距离，是夹着上述导入孔、从上述块体群 到上述流通空间的端部的距离的一半以上。
9. 燃料电池，备有电池元件、电池组和分流器；在上述电池元件 中，阳极和阴极通过电解质膜接合；上述电池组是若干个备有带阳极 流体通路的隔板和上述电池元件的单电池叠置而成的；上述分流器用 于将阳极流体供给到面临上述单电池的上迷阳极流体通路的位置；其 特征在于，上述分流器由顶板、底板和分隔板构成；上述顶板备有用于导入 上述阳极流体的导入孔；上述底板备有若干个面临上述阳极流体通路 的微小开口，在与上述顶板的内面之间、在上面形成了上述阳极流体 的流通空间；上述分隔板将上述流通空间划分为上述顶板侧的第1空 间和上述底板侧的笫2空间，并且，在与上述导入孔的投影部不同的 位置备有第2导入孔；在上述第2导入孔的第2投影部与上述微小开口之间的上述底板 的上面备有块体群，该块体群形成流路，该流路用于把从上述第2导 入孔供给来的上述阳极流体分散到上述微小开口 ；使从上述导入孔供给来的上述阳极流体的流速在上述第1空间降 低，使流速降低了的上述阳极流体从上述第2导入孔与上述底板的上 面的第2投影部接触而降低流速，使流速降低了的上述阳极流体流过 上述块体群的上述流路、分散到上述微小开口。
10. 如权利要求9所述的燃料电池，其特征在于，上述第2导入孔 的流路面积比上述导入孔的流路面积大。
11. 如权利要求9或IO所述的燃料电池，其特征在于，上迷块体 群形成的流路有若千个，远离上述第2投影部的上述流路的宽度比靠 近上述第2投影部的上述流路的宽度宽。
12. 如权利要求9至11中任一项所述的燃料电池，其特征在于， 上述块体群形成的流路有若干个，远离上述第2投影部的上述流路的 长度比靠近上述第2投影部的上述流路的长度短。
13. 如权利要求9至12中任一项所迷的燃料电池，其特征在于， 备有分离板，该分离板将与上述微小开口之间夹着上述块体群的上述 微小开口相反侧的上述第2空间，沿上述微小开口的排列方向分离成 若干个空间，并且，把上述阳极流体分配到上述若干个空间。
14. 如权利要求9至12中任一项所述的燃料电池，其特征在于， 在上述分隔板上，沿上述微小开口的排列方向，备有若干个第2导入 孔。
15. 如权利要求13所述的燃料电池，其特征在于，备有将上述第 2空间与上述第2导入孔对应地、沿上述微小开口的排列方向分离为 若干个空间的分离壁。
16. 如权利要求9至15中任一项所述的燃料电池，其特征在于， 在与上述块体群之间夹着上述微小开口的上迷块体群相反侧的上述第 2空间，备有流体阻止壁。
17. 如权利要求9至16中任一项所述的燃料电池，其特征在于， 从上述块体群到上述第2导入孔的距离，是夹着上述第2导入孔、从 上述块体群到上述第2空间的端部的距离的一半以上。
18. 如权利要求1至17中任一项所述的燃料电池，其特征在于， 从上述微小开口送出的上迷阳极流体朝向与流过上述块体群的流路的 方向交叉的方向。
全文摘要
从导入孔(22)供给来的氢，在作为第1缓冲部的第1空间(15)扩散后，再在作为第2缓冲部的第1凹部(30)扩散，均匀分散到块体群(25)的流路(26)，流过流路(26)的氢的量均匀化、被送到微小开口(24)，对各电池均匀地供给氢。
文档编号H01M8/10GK101584073SQ200780049558
公开日2009年11月18日 申请日期2007年12月21日 优先权日2007年2月16日
发明者尾崎彻, 岩崎文晴, 柳濑考应, 玉地恒昭, 皿田孝史, 石曾根升, 让原一贵 申请人:精工电子有限公司