燃料电池用分隔件和燃料电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及燃料电池用分隔件和燃料电池。
【背景技术】
[0002]燃料电池被设为层叠有多个作为发电单位的燃料电池单体而成的堆叠构造，各个燃料电池单体利用相向的分隔件夹持膜电极接合体。近年来，例如在国际公开公报W02012/160607号中提出了如下方法:在与膜电极接合体的发电区域相对的分隔件中央区域中，通过冲压成型的多根的凹凸条或设置多个凸部来在分隔件的表背面形成燃料气体的气体流路、冷却水流路。
【发明内容】
[0003 ]在上述的专利文献中提出的冷却水流路通过凸部、凹槽底部的高低来改变冷却水的流向而使冷却水通过，所以能够提高冷却水的扩散性、分配性。另外，在冷却水一边改变其流向一边在凸部、凹槽底部的具有高低的部位通过时，有可能在冷却水的水流中产生淤水。若是在燃料电池的运用开始后，则冷却水流路已经遍及有冷却水，流路被冷却水充满，所以即使冷却水的水流产生淤水，也不存在特别的障碍。然而，因为在燃料电池组装时在冷却水流路残存有空气，所以结果被指出会产生如下那样的新的问题。
[0004]在燃料电池的组装完成最初的冷却水供给时，冷却水以混有空气的状态一边改变其流向一边通过。因而，根据冷却水的流动的淤水的状况，有可能空气不被冷却水推出而残留于流路，这样的空气有时上升到分隔件中央区域的铅垂方向的上端而产生空气积留。这样产生的空气积留有可能通过燃料电池的运用开始后的冷却水供给而被推出，但如果保持残留在分隔件中央区域的上端的状态，则空气积留处的冷却无法进展。在上述的专利文献中，完全没有想到有可能产生空气积留这样的状况，结果就要求避免在分隔件中央区域的上端侧的空气积留。除此之外，也要求能够实现具备冷却水流路的凹槽的分隔件、燃料电池的制造成本的降低等。
[0005]为了解决上述的问题的至少一部分，本发明能够以以下方式实施。
[0006]在第一实施方式中，提供一种燃料电池用分隔件。第一实施方式的燃料电池用分隔件组装于膜电极接合体，具有第一面和形成第一面的背面的第二面，其中，具备:中央区域，与所述膜电极接合体的可发电区域相对;外缘部，从所述中央区域向周围缘部延伸;第一面侧凹槽部，形成于所述第一面的所述中央区域，包含多个槽;第二面侧凹槽部，形成于所述第二面的所述中央区域，包含多个槽；以及空气排出部，设置在所述第一面侧凹槽部的所述中央区域的上端侧，用于将所述中央区域和所述外缘部连通，将所述第二面侧凹槽部的槽内的空气与所述冷却水一起从所述中央区域向所述外缘部排出。该空气排出部形成于如下部位:因通过所述第二面侧凹槽部的冷却水的流向改变，而所述第二面侧凹槽部的所述槽内的空气在所述中央区域的上端侧可能会积留的部位。根据第一实施方式的燃料电池用分隔件，即使第二面侧凹槽部的槽内的空气在分隔件中央区域的上端侧积留，利用设置于可能会产生该空气积留的部位的空气排出部，也能够将空气向外缘部排出，能够避免在分隔件中央区域的上端侧的空气积留。
[0007]也可以是，在第一实施方式的燃料电池用分隔件中，进而，在所述中央区域的水平方向的一侧的所述外缘部具有冷却水供给侧歧管，所述燃料电池用分隔件具备冷却水导入部，所述冷却水导入部将从所述冷却水供给侧歧管供给的冷却水改变冷却水的流向而向所述第二面侧凹槽部的各个所述槽内扩散导入，所述空气排出部形成于位于所述中央区域的上端侧且所述冷却水导入部侧的中央区域角部。在冷却水导入部，冷却水改变其流向而通过，所以在该冷却水导入部的上方侧可能会产生空气积留，但根据第一实施方式的燃料电池用分隔件，能够利用位于分隔件中央区域角部的空气排出部进一步避免该空气积留。
[0008]也可以是，在第一实施方式的燃料电池用分隔件中，进而，在所述外缘部，在所述冷却水供给侧歧管的上方侧具有向所述第一面侧凹槽部的槽内供给燃料气体的燃料气体供给侧歧管。在燃料气体供给侧歧管侧，燃料气体保持未消耗的状态被始终向第一面侧凹槽部的槽内供给，所以在具有第一实施方式的燃料电池用分隔件的燃料电池的实施方式中，可促进为了发电而进行的电化学反应，由该电化学反应实现的发热活跃化。根据第一实施方式的燃料电池用分隔件，通过避免在作为冷却水导入部的上方侧的分隔件中央区域角部处的空气积留，能够对接近该分隔件中央区域角部的燃料气体供给侧歧管侧进行充分冷却。
[0009]也可以是，在第一实施方式的燃料电池用分隔件中，通过利用对所述中央区域的冲压成型而形成多个凹凸条，所述第一面侧凹槽部的槽和所述第二面侧凹槽部的槽在所述中央区域交替排列于所述第一面和第二面，所述空气排出部是使位于所述中央区域的上端的所述第一面侧凹槽部的底部壁凹陷而成的底部壁凹部。于是，针对作为空气排出部的底部壁凹部，也能够利用针对分隔件中央区域的冲压成型而同时形成第一面侧凹槽部和第二面侧凹槽部，所以能够减少制造成本。
[0010]也可以是，在第一实施方式的燃料电池用分隔件中，所述冷却水导入部沿所述第一面侧凹槽部所延伸的路径散布地具备浅槽部，所述浅槽部是相对于所述第二面侧凹槽部在所述第一面和第二面交替排列的所述第一面侧凹槽部的槽的深度局部较浅的槽部。于是，通过第一面侧凹槽部的浅槽部而冷却水在相邻的第二面侧凹槽部之间通过，从而冷却水的朝向改变，冷却水导入部能够将冷却水扩散导入各个第二面侧凹槽部的槽内。而且，针对第一面侧凹槽部的浅槽部，也能够利用针对分隔件中央区域的冲压成型而同时形成第一面侧凹槽部和第二面侧凹槽部，所以能够减少制造成本。
[0011]在第二实施方式中，提供一种燃料电池。第二实施方式的燃料电池层叠有多个由第一分隔件和第二分隔件夹持膜电极接合体的燃料电池单体，所述燃料电池单体分别具备上述第一实施方式中的燃料电池用分隔件的任一个作为所述第一分隔件，在相邻地层叠的所述燃料电池单体中，一个所述燃料电池单体的所述第一分隔件所具有的所述第一面侧凹槽部的底部壁与其他的所述燃料电池单体的所述第二分隔件接触。
[0012]根据第二实施方式的燃料电池，能够利用夹持膜电极接合体的第一分隔件在各个燃料电池单体中避免在分隔件中央区域的上端侧处的空气积留，所以能够抑制因存在空气积留而引起的冷却不良。另外，根据第二实施方式的燃料电池，只要将具有空气排出部的第一分隔件在现有的燃料电池单体中进行置换即可，所以能够减少其制造成本，另外还能够容易消除或抑制因存在空气积留而引起的冷却不良。此外，在第二实施方式的燃料电池中，能够使第一分隔件的分隔件中央区域中的第一面侧凹槽部为向膜电极接合体供给的气体的流路。另外，通过使相邻地层叠的一方的燃料电池单体的第一分隔件所具有的第一面侧凹槽部的底部壁与另一方的燃料电池单体的第二分隔件接触，能够对第二面侧凹槽部进行封闭，并将该封闭了的第二面侧凹槽部设为供冷却水通过的冷却水流路。
[0013]此外，本发明能够以各种实施方式实现，例如能够以燃料电池的制造方法、燃料电池单体的方式实现。
【附图说明】
[0014]图1是示出作为本发明的实施方式的燃料电池10的结构的概略立体图。
[0015]图2是将单元电池100的结构分解地示出的概略立体图。
[0016]图3是示出阳极侧分隔件120的结构的概略俯视图。
[0017]图4是将图3所示的转换区域A所包含的冷却水供给孔周边区域B的流路槽的形成状况放大而示出的概略立体图。
[0018]图5从冷却面侧俯视图3所示的转换区域A所包含的燃料气体供给孔周边区域D的流路槽的形成状况并将其放大示出的说明图。
[0019]图6是示意性示出阳极侧分隔件120中的冷却面侧的冷却水的流动的情形的说明图。
[0020]图7是从冷却面侧俯视图5所示的燃料气体供给孔122IN侧的分隔件中央区域121的角部DC的流路槽的形成状况并进而将其放大示出的说明图。
[0021]图8是从冷却面侧观察分隔件中央区域121的角部DC的流路槽的形成状况并将其放大示出的概略立体图。
[0022 ]图9是沿着图3的C部放大部位中的9-9线的燃料电池1的概略截面。
[0023]图10是从冷却面侧俯视对比例的阳极侧分隔件120H中的分隔件中央区域121的角部DC的流路槽的形成状况并进而将其放大示出的说明图。
【具体实施方式】
[0024]以下，基于附图对本发明的实施方式进行说明。图1是示出作为本发明的实施方式的燃料电池10的结构的概略立体图。燃料电池10具有在Z方向(以下，也称作“层叠方向”)上层叠多个作为燃料电池单体的单元电池100、且由一对端板170F、170E夹持而成的堆叠构造。燃料电池1中，在前端侧的端板170F与单元电池100之间隔着前端侧的绝缘板165F地具有前端侧的接线板160F。燃料电池1在后端侧的端板170E与单元电池100之间也同样隔着后端侧的绝缘板165E地具有后端侧的接线板160E。单元电池100、接线板160F、160E、绝缘板165F、165E以及端板170F、170E分别具有具备大致矩形状的外形的板构造，配置成长边沿X方向(水平方向)且短边沿y方向(垂直方向、铅垂方向)。
[0025]前端侧的端板170F、绝缘板165F以及接线板160F具有燃料气体供给孔172IN以及燃料气体排出孔1720T、多个氧化剂气体供给孔174IN以及氧化剂气体排出孔1740T、多个冷却水供给孔176IN以及冷却水排出孔1760T。这些供给排出孔分别与设置于