分隔件及燃料电池的制作方法
【专利说明】分隔件及燃料电池
[0001 ] 本申请主张基于在2013年10月2日提出申请的申请编号2013-207072的日本专利申请的优先权，并将其全部的公开通过参照而援引于本申请。
技术领域
[0002]本发明涉及燃料电池所使用的分隔件。
【背景技术】
[0003]通常，燃料电池具有将多个单元单电池层叠而成的堆叠构造。各单元单电池具有如下构造:膜电极接合体与分隔件相对配置，在两者之间形成有用于沿着膜电极接合体的表面供给反应气体的气体流路。气体流路例如形成为从设置在分隔件的外缘部的反应气体的供给孔经由膜电极接合体的表面整体，朝向设置在与供给孔的外缘部相对的外缘部上的排出孔流动。例如，在专利文献I中公开了一种具有气体流路槽和将相邻的气体流路槽的部分彼此连通的连通槽且连通槽形成为比气体流路槽浅的分隔件。
[0004]在先技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:W02007/088832A
【发明内容】
[0007]发明要解决的课题
[0008]专利文献I的分隔件是抑制结露水引起的气体流路的闭塞的发明。然而，在该构造的情况下，可能难以满足能够从分隔件向膜电极接合体赋予的面压、向多个单元单电池的气体分配特性、气体流路的压损等各种要求性能。例如，关于面压，在专利文献I的构造中，分隔件的接触面积的降低成为主要原因，可能无法得到能够赋予的面压。而且，例如，关于气体分配特性或气体流路的压损，即使一部分的流路具有残留水，由于连通槽的存在而在残留水的两端也难以产生差压，因此会产生如下问题:难以确保排水性，对应的单元单电池的气体流路的压损变化，向层叠的多个单元单电池的气体分配特性恶化。而且，在燃料电池的高负荷运转时，难以以极限化学计量比附近的运转得到期望的发电性能，有时难以满足要求性能。需要说明的是，化学计量比是相对于燃料电池的发电力而最低限度需要的气体量(即用于电化学反应的气体量)与实际供给的气体量之比。即，专利文献I的分隔件的构造可能会损害上述的可赋予面压、气体分配特性、压损等性能。
[0009]而且，在以往的分隔件中，除了上述的气体流路槽的构造之外，有时也形成为在气体流路与反应气体的排出孔之间设有连接流路的构造。在这样的分隔件中，在燃料电池的运转停止状态下，气体流路内的残留水有时向连接流路移动而滞留，当在冰点下环境下使燃料电池起动时，可能滞留于连接流路的水冻结而连接流路闭塞。需要说明的是，在专利文献I中，对于具有上述的连接流路的构造没有任何记载和暗示。
[0010]这样，希望一种不过度损害能够向膜电极接合体赋予的面压、气体分配特性、压损等各种性能，且降低水滞留于连接流路并发生冻结而将连接流路闭塞的可能性的技术。
[0011]用于解决课题的手段
[0012]本发明为了解决上述的课题的至少一部分而作出，可以作为以下的方式实现。
[0013](I)本发明的一方式是使用于燃料电池的分隔件。该分隔件具备:气体流路，具有供反应气体流通的多个气体流路槽;气体排出孔，用于进行所述反应气体从所述气体流路的排出；及导出流路部，位于所述气体排出孔与所述气体流路之间，用于使从所述气体流路排出的所述反应气体向所述气体排出孔流动。所述多个气体流路槽具有与所述导出流路部连结的连结流路部;所述连结流路部具有相对于重力方向倾斜的倾斜气体流路槽;所述连结流路部的气体流路槽的槽宽以使基于水的表面张力而所述气体流路槽的壁面对所述水的进行保持力大于由于重力而向所述水施加的力的方式设定。根据该方式的分隔件，通过保持倾斜气体流路槽部的残留水以免向反应气体排出孔移动，能够满足其他的要求性能并抑制导出流路部中的水的残存。由此，在冰点下起动时，至少能够降低由导出流路部的冻结引起的闭塞的可能性。
[0014](2)在上述方式的分隔件中，可以的是，所述导出流路部的气体流路槽的槽宽以使基于水的表面张力而所述气体流路槽的壁面对所述水进行保持的力小于所述连结流路部的气体流路槽的壁面对所述水进行保持的力的方式设定。根据该方式的分隔件，能够利用毛细管现象而将残留水从导出流路部向连结流路部引导，能够降低由导出流路部中的残留水的冻结引起的闭塞的可能性。
[0015]本发明也能够以上述方式的分隔件以外的各种方式实现。例如，能够以具备上述方式的分隔件的燃料电池的单元单电池、具备该单元单电池的燃料电池、具备该燃料电池的燃料电池系统等方式实现。
【附图说明】
[0016]图1是表示第一实施方式的燃料电池的结构的概略立体图。
[0017]图2是将单元单电池的结构分解表示的概略立体图。
[0018]图3是表示阳极侧分隔件的结构的概略俯视图。
[0019]图4是将燃料气体流路的一部分放大表示的概略立体图。
[0020]图5是将燃料气体流路中与燃料气体排出孔相连的出口侧区域放大表示的概略俯视图。
[0021 ]图6是表示作为比较例的连结流路部的概略俯视图。
[0022]图7是将图6的连结流路部的一部分的从气体流通面侧观察到的状态放大表示的概略立体图。
[0023]图8是将作为实施方式的连结流路部中的第二连结流路部分的一部分的从气体流通面侧观察到的状态放大表示的概略立体图。
[0024]图9是关于第一导出流路部分、边界流路槽、第三连结流路部分的一部分，将第二实施方式中的气体流通面侧的构造放大表示的概略俯视图及概略立体图。
【具体实施方式】
[0025]A.第一实施方式:
[0026]图1是表示燃料电池10的结构的概略立体图。燃料电池10具有将多个单元单电池100沿着水平方向即Z方向(以下，也称为“层叠方向”)层叠并由一对端板170F、170E夹持的堆叠构造。在前端侧的端板170F与单元单电池100之间，隔着前端侧的绝缘板165F而设置前端侧的端子板160F。在后端侧的端板170E与单元单电池100之间，同样地隔着后端侧的绝缘板165E而设有后端侧的端子板160E。单元单电池100、端子板160F、160E、绝缘板165F、165E、端板170F、170E分别具有大致矩形形状的外形的板状构造，以长边沿着X方向(水平方向)且短边沿着Y方向(重力方向、铅垂方向)的方式配置。
[0027]在前端侧的端板170F、绝缘板165F、端子板160F设有燃料气体供给孔172in及燃料气体排出孔172out、多个氧化剂气体供给孔174in及氧化剂气体排出孔174out、多个冷却水供给孔176in及冷却水排出孔176out。上述的供给孔及排出孔与设置在各单元单电池100的对应的位置上的各个孔(未图示)连结，分别构成对应的气体或冷却水的供给歧管及排出歧管。另一方面，在后端侧的端板170E、绝缘板165E、端子板160E未设置这些供给孔、排出孔。这是由于是如下类型的燃料电池:将反应气体(燃料气体、氧化剂气体)及冷却水从前端侧的端板170F经由供给歧管向各个单元单电池100供给，并将来自各个单元单电池100的排出气体及排出水从前端侧的端板170经由排出歧管向外部排出。但是，没有限定于此，例如，也可以构成为从前端侧的端板170F供给反应气体及冷却水，从后端侧的端板170E将排出气体及排出水向外部排出的类型等各种类型的燃料电池。
[0028]多个氧化剂气体供给孔174in沿着X方向(长边方向)配置在前端侧的端板170F的下端的外缘部，多个氧化剂气体排出孔174out沿着X方向配置在上端的外缘部。燃料气体供给孔172in配置在前端侧的端板170F的右端的外缘部的Y方向(短边方向)的上端部，燃料气体排出孔172out配置在左端的外缘部的Y方向的下端部。多个冷却水供给孔176in沿着Y方向配置在燃料气体供给孔172in的下侧，多个冷却水排出孔176out沿着Y方向配置在燃料气体排出孔172out的上侧。
[0029 ]前端侧的端子板160F及后端侧的端子板160E是各单元单电池100的发电电力的集电板，用于将从未图不的端子收集的电力向外部输出。
[0030]图2是将单元单电池100的结构分解表示的概略立体图。单元单电池100具备膜电极气体扩散层接合体(MEGA:Membrane Electrode&Gas Diffus1n Layer Assembly) 11