通道204中流动的冷却剂的流量，且因此增强了最下游侧通道部分Srd的冷却效果。
[0062]如至此所述，在本实施例的燃料电池100中，在阴极侧分离器130的气体通道构件150中，从氧化气体供给孔104IN延伸到氧化气体排出孔1040T的用于氧化气体的阴极通道152形成为孔眼通道(图8、图9)，且在氧化气体供给孔104IN侧上的上游侧通道区域Ru中氧化气体的流动方向返回到原始方向的转弯间隔T和在氧化气体排出孔1040T侧上的下游侧通道区域Rd中氧化气体的流动方向返回到原始方向的转弯间隔T被设定为使得在上游侧通道区域Ru中的转弯间隔Tu大于在下游侧通道区域Rd中的转弯间隔Td。以此构造，在作为氧化气体供给侧的上游侧通道区域Ru中，可降低氧化气体的流动方向改变的转弯位置的数目，以抑制气体的压力损失。此外，在本实施例的燃料电池100中，通过基于在图10中获得的性能比较将上游侧通道区域Ru中的转弯间隔Tu与下游侧通道区域Rd中的转弯间隔Td的比值Tu:Td设定为1.1:1至3:1，与在下游侧通道区域Rd中的转弯位置的数目相比，在上游侧通道区域Ru中的转弯位置的数目不过度地降低，或与在上游侧通道区域Ru中的转弯位置的数目相比，在下游侧通道区域Rd中的转弯位置的数目不过度地增加，且以良好平衡的方式设置在上游侧通道区域Ru和下游侧通道区域Rd中转弯位置。以此构造，可抑制水到MEGA 110中的浸透，所述浸透趋向于在其中设置了许多转弯位置的下游侧通道区域Rd中发生。作为结果，在本实施例的燃料电池100中，可抑制在作为氧化气体供给侧的上游侧通道区域Ru中的氧化气体的压力损失，且抑制浸没。
[0063]除此之外，在本实施例的燃料电池100中，由阳极侧分离器120形成的用作曲折通道的燃料气体通道200的最下游侧通道部分Srd的相对湿度以如下方式增加。用作曲折通道的燃料气体通道200的最下游侧通道部分Srd与气体通道构件150的上游侧通道区域Ru重叠，使得MEGA 110介于其间，且因此由于由氧化气体去除水或供给干氧化气体而导致相对湿度趋向于在最下游侧通道部分Srd中降低(见图13)。然而，在本实施例的燃料电池100中，通过降低上游侧通道区域Ru中的转弯位置的数目(见图8)而抑制了从MEGA 110的水的蒸发，且因此可将被包含在MEGA 110中的水送到燃料气体通道200的最下游侧通道部分Srd。基于此，在本实施例的燃料电池100中，如在图14A中所示，可增加用作曲折通道的燃料气体通道200的最下游侧通道部分Srd的相对湿度。
[0064]在本实施例的燃料电池100中，沿Y方向从氧化气体供给孔104IN向氧化气体排出孔1040T延伸的上游侧通道区域Ru的通道宽度Rw形成为等于用作曲折通道的燃料气体通道200的最下游侧通道部分Srd的通道宽度(图11、图12:见测试燃料电池TP6)。因此，在本实施例的燃料电池100中，通过导致可抑制水的蒸发的上游侧通道区域Ru与具有相同的通道宽度的最下游侧通道部分Srd重叠，可更可靠地增加最下游侧通道部分Srd的相对湿度。
[0065]在本实施例的燃料电池100中，沿Y方向从氧化气体供给孔104IN向氧化气体排出孔1040T延伸的上游侧通道区域Ru的通道宽度Rw设定为沿Y方向的气体通道构件150的整个通道宽度的50%或更小(图11、图12:见测试燃料电池TP6至TP7)。以此构造，在本实施例的燃料电池100中，可确保如下的上游侧通道区域Ru，其中转弯位置的数目降低使得抑制了水从MEGA 110的蒸发，且来自MEGA 110的水可被送到燃料气体通道200的最下游侧通道部分Srd。因此，可更可靠地增加具有曲折通道的形状的燃料气体通道200的最下游侧通道部分Srd的相对湿度。
[0066]在本实施例的燃料电池100中，通过使得在用作曲折通道的燃料气体通道200的最下游侧通道部分Srd中的冷却剂通道204的通道宽度大于在燃料气体通道200中的最下游侧通道部分Srd上游部分中的冷却剂通道204的通道宽度(见图15)，增强了冷却剂对于最下游侧通道部分Srd的冷却效果。因此，在本实施例的燃料电池100中，可通过有效率地冷却燃料气体通道200中的最下游侧通道部分Srd(所述最下游侧通道部分Srd趋向于由于相对湿度的降低而被干燥)来抑制水的蒸发，且因此可抑制干燥。
[0067]本发明不限制于以上所述的实施例，且本发明可在多种构造中实施，而不偏离本发明的范围。例如，实施例中的技术特征可合适地被替换或组合，以解决以上所述的问题中的部分或全部，或实现以上效果中的部分或全部。另外，任何技术特征如果不解释为在本说明书中是必须的，则可适当地删除。
[0068]在本实施例的燃料电池100中，限定了上游侧通道区域Ru中的转弯间隔Tu的通道形成元件列40的数目设定为19，且限定了下游侧通道区域Rd中的转弯间隔Td的通道形成元件列40的数目设定为9，但通道形成元件列40可连续地在Y方向上设置，使得在上游侧通道区域Ru中和在下游侧通道区域Rd中的通道形成元件列40的数目是与以上所述的数目不同的数目。另外，也可将上游侧通道区域Ru中和下游侧通道区域Rd中的通道形成元件列40的数目设定为偶数。
[0069]在本实施例的燃料电池100中，沿Y方向从氧化气体供给孔104IN向氧化气体排出孔1040T延伸的上游侧通道区域Ru与燃料气体通道200的最下游侧通道部分Srd重叠，使得MEGA 110介于其间，且上游侧通道区域Ru的通道宽度Rw设定为沿Y方向的气体通道构件150的整个通道宽度的50%或更小。即使如在图8中所示在其中具有大的转弯间隔T的上游侧通道区域Ru的通道宽度Rw设定为沿Y方向的气体通道构件150的整个通道宽度的50%或更小的构造中，也可实现通过将上游侧通道区域Ru的转弯间隔T设定为大转弯间隔所获得的效果。
[0070]注意，本发明可以多种方式实施。例如，本发明可实施为燃料电池组堆或其中多个燃料电池堆叠的燃料电池组，且可实施为制造燃料电池的方法。
【主权项】
1.一种燃料电池，其特征在于包括: 膜电极组件，所述膜电极组件包括电解质膜和电极，所述电极被结合到所述电解质膜的膜表面； 阳极侧通道形成部分，所述阳极侧通道形成部分具有燃料气体供给孔和燃料气体排出孔，并且所述阳极侧通道形成部分形成了作为曲折通道的阳极通道，所述阳极通道将燃料气体供给到所述膜电极组件的电极中的一个电极，在所述曲折通道中所述燃料气体的流动方向反转多次，所述阳极通道从所述燃料气体供给孔延伸到所述燃料气体排出孔；和 阴极侧通道形成部分，所述阴极侧通道形成部分具有氧化气体供给孔和氧化气体排出孔，并且所述阴极侧通道形成部分形成了作为网格状通道的阴极通道，所述阴极通道将氧化气体扩散且将所述氧化气体供给到所述膜电极组件的另一个电极，所述阴极通道从所述氧化气体供给孔延伸到所述氧化气体排出孔，其中: 所述阴极侧通道形成部分包括多个通道形成元件列，所述多个通道形成元件列从所述氧化气体供给孔到所述氧化气体排出孔沿从所述氧化气体供给孔延伸到所述氧化气体排出孔的第一方向连续地设置； 通过沿与所述第一方向相交的第二方向连续地设置多个通道形成元件，来形成所述通道形成元件列中的每个通道形成元件列； 所述多个通道形成元件列被连续地设置，使得在用作所述网格状通道的所述阴极通道中流动的所述氧化气体的流动方向每隔预定数目个通道形成元件列在第一倾斜方向和第二倾斜方向上延伸，所述预定数目是2或更大的整数； 所述第一倾斜方向相对于所述第一方向向一侧倾斜，所述第二倾斜方向相对于所述第一方向向另一侧倾斜，并且所述第一倾斜方向和所述第二倾斜方向相对于所述第一方向对称； 通过使在所述氧化气体供给孔侧上的上游侧通道区域中的所述预定数目与在所述氧化气体排出孔侧上的下游侧通道区域中的所述预定数目不同，来使在所述上游侧通道区域中所述氧化气体的流动方向返回到原始方向的转弯间隔与在所述下游侧通道区域中的所述转弯间隔不同； 在所述上游侧通道区域中的所述转弯间隔和在所述下游侧通道区域中的所述转弯间隔之间的比值被设定为1.1:1至3:1 ;并且 所述上游侧通道区域与由所述阳极侧通道形成部分形成的用作所述曲折通道的所述阳极通道的最下游侧通道部分在所述膜电极组件介于所述上游侧通道区域和所述最下游侧通道部分之间的情况下重叠。2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，沿所述第一方向的所述上游侧通道区域的通道宽度等于用作所述曲折通道的所述阳极通道的所述最下游侧通道部分的通道宽度。3.根据权利要求1或2所述的燃料电池，其中，沿所述第一方向的所述上游侧通道区域的通道宽度被设定为沿所述第一方向的所述阴极通道的整个通道宽度的50%或更小。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的燃料电池，其中: 所述阳极通道作为所述曲折通道被形成在所述阳极侧通道形成部分的表面中的一个表面上，所述阳极通道由沟槽形成，所述沟槽在所述电极中的一个电极侧上开口 ； 所述阳极侧通道形成部分具有冷却剂供给孔和冷却剂排出孔，并且所述阳极侧通道形成部分包括多个冷却剂通道，在所述多个冷却剂通道中冷却剂从所述冷却剂供给孔流向所述冷却剂排出孔，所述多个冷却剂通道被形成在与所述阳极通道相反的表面上；并且 所述多个冷却剂通道被形成为使得所述冷却剂的第一流量大于所述冷却剂的第二流量，其中，所述冷却剂的所述第一流量是经过用作所述曲折通道的所述阳极通道的所述最下游侧通道部分的背侧在从所述冷却剂供给孔延伸到所述冷却剂排出孔的所述冷却剂通道中流动的所述冷却剂的流量，并且所述冷却剂的所述第二流量是经过用作所述曲折通道的所述阳极通道中的所述最下游侧通道部分的上游的部分的背侧在从所述冷却剂供给孔延伸到所述冷却剂排出孔的所述冷却剂通道中流动的所述冷却剂的流量。
【专利摘要】本发明涉及燃料电池。在燃料电池中，阴极通道从氧化气体供给孔延伸到氧化气体排出孔。在上游侧通道区域中氧化气体的流动方向返回到原始方向的转弯间隔与在下游侧通道区域中的转弯间隔不同。上游侧通道区域中的转弯间隔和下游侧通道区域中的转弯间隔的比值设定为1.1:1至3:1。上游侧通道区域与阳极通道的最下游侧通道部分在膜电极组件介于上游侧通道区域和最下游侧通道部分之间的情况下重叠。
【IPC分类】H01M8/04089, H01M8/1004, H01M8/0258, H01M8/0263
【公开号】CN105609805
【申请号】CN201510770584
【发明人】中路宏弥, 竹下直宏, 窪英树, 近藤考司, 水野诚司, 绀野周重
【申请人】丰田自动车株式会社
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年11月12日
【公告号】CA2911890A1, DE102015119236A1, US20160141639