CN119252959A

CN119252959A - 发电电池

Info

Publication number: CN119252959A
Application number: CN202410879218.2A
Authority: CN
Inventors: 大森优
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2023-07-03
Filing date: 2024-07-02
Publication date: 2025-01-03
Also published as: JP2025007604A; US20250015316A1

Abstract

本发明提供高效地限制以避开发电区域的方式流动的反应气体的旁通流且能够更加可靠地防止反应气体的泄漏的发电电池。本发明的发电电池(C)的特征在于，设有使反应气体从隔板(2)的一端侧朝向另一端侧沿着电解质膜/电极构造体流动的波线状的反应气体流路(21)，和以与电解质膜/电极构造体的树脂框部接触的状态包围反应气体流路(21)来防止反应气体泄漏的密封部(24)，密封部(24)具有朝向反应气体流路(21)侧鼓凸的多个顶部(21a1)，反应气体流路(21)的朝向密封部(24)侧鼓凸的顶部(21a1)位于将密封部(24)的相邻的两个顶部(24a1)之间连结的直线L上或越过直线L向密封部(24)侧突出。

Description

发电电池

技术领域

本发明涉及发电电池。

背景技术

近年来，为了确保更多的人获得经济实惠、值得信赖、可持续且先进的能量，进行了与有助于能量效率化的燃料电池相关的研究。

以往，已知具备沿着高分子电解膜的电化学活性区域排列有多个反应气体流路的通道构造的燃料电池的双极板(例如，参见专利文献1)。该双极板具有沿着周缘形成的边界壁(密封部)和由肋部构成的限制部件，其中，该肋部防止反应气体在该边界壁与通道构造之间的流通(旁通流)。

根据这样的燃料电池，由限制部件拦截为了避开发电区域而欲要在通道构造与边界壁之间流动的反应气体的旁通流。由此，燃料电池中的发电区域的反应气体的反应率提高。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利5239091号公报

发明内容

发明要解决的课题

通常，在对板体进行冲压成型来制作双极板时，双极板的反应气体流路在板面上形成为槽部(通道构造)。

近来的燃料电池存在发电区域变大且反应气体流路的间距也微细化的倾向。因此，双极板有时会由于冲压成型时的板体的余料而产生挠曲。

当使用这样的双极板、成现有的燃料电池组(例如参见专利文献1)时，发电区域中的双极板相对于高分子电解膜的面压产生偏差而反应气体容易从反应气体流路泄漏。另外，拦截旁通流的双极板的限制部件以将边界壁与通道构造的外周部连结的方式形成，因此，由于因双极板(隔板)的挠曲而产生的边界壁与通道构造的层差，也可能导致反应气体从边界壁(密封部)泄漏。

本发明的课题在于提供高效地限制以避开发电区域的方式流动的反应气体的旁通流且能够更加可靠地防止反应气体的泄漏的发电电池。并且，进而有助于能量的效率化。

用于解决课题的手段

达成上述课题的本发明的发电电池包括在电解质膜的两侧设有电极的电解质膜/电极构造体、在所述电解质膜/电极构造体的外周部设置的树脂框部以及配置在所述电解质膜/电极构造体的两侧的隔板，所述发电电池的特征在于，所述隔板是由金属构成的板状部件，设有：波线状的反应气体流路，其使反应气体从该隔板的一端朝向另一端沿着所述电解质膜/电极构造体流动；以及密封部，其以与所述树脂框部接触的状态包围所述反应气体流路，防止所述反应气体泄漏，所述密封部具有朝向所述反应气体流路侧鼓凸的多个顶部，所述反应气体流路的朝向所述密封部侧鼓凸的顶部位于将所述密封部的相邻的两个顶部之间连结的直线上或越过所述直线向所述密封部侧突出。

另外，本发明的发电电池包括在电解质膜的两侧设有电极的电解质膜/电极构造体、设置在所述电解质膜/电极构造体的外周部的树脂框部、以及配置在所述电解质膜/电极构造体的两侧的隔板，所述发电电池的特征在于，所述隔板是由金属构成的板状部件，设有：波线状的反应气体流路，其使反应气体从该隔板的一端朝向另一端沿着所述电解质膜/电极构造体流动；以及密封部，其以与所述树脂框部接触的状态包围所述反应气体流路，防止所述反应气体泄漏，所述密封部具有朝向所述反应气体流路侧鼓凸的顶部，所述反应气体流路的向所述密封部侧鼓凸的顶部形成在与所述密封部的向所述反应气体流路侧鼓凸的顶部相对的位置。

发明效果

根据本发明的发电电池，能够高效地限制以避开发电区域的方式流动的反应气体的旁通流且能够更加可靠地防止反应气体的泄漏。

附图说明

图1是本发明实施方式的发电电池的分解立体图。

图2是与图1的箭头II部的位置对应的发电电池的局部放大俯视图。

图3A是图2的IIIA-IIIA剖视图。

图3B是图2的IIIB-IIIB剖视图。

图4是图3B所示的电解质膜/电极构造体的变形例的剖视图。

图5是从电解质膜/电极构造体侧观察的隔板的俯视图。

图6A是图5的VIA部的局部放大图。

图6B是图5的VIB部的局部放大图。

图6C是示出隔板中的密封部的凹部与反应气体流路的凸部相对的情形的隔板的局部放大俯视图。

图7是其他实施方式的发电电池的局部放大俯视图。

附图标记说明

1 电解质膜/电极构造体

2 阴极侧隔板

3 阳极侧隔板

10a反应气体供给口

10e反应气体供给口

12a阴极

12b阳极

13树脂框部

21反应气体流路

21a反应气体流路的凸部

21a1反应气体流路的凸部中的顶部

21b反应气体流路的凹部

22第1反应气体流路

23第2反应气体流路

24密封部

24a密封部的相邻的两个凸部

24a1密封部的相邻的两个凸部中的顶部

24b密封部的凹部

25旁通流路

31反应气体流路

32第1反应气体流路

33第2反应气体流路

34密封部

35旁通流路

A1发电区域

A2非发电区域

C 发电电池

L 直线

具体实施方式

接下来，参照适当附图详细说明用于实施本发明的发电电池的方式(实施方式)。

本实施方式的发电电池的主要特征在于，以在电解质膜/电极构造体(MEA：Membrane Electrode Assemblies)的面上排列有多个朝向一个方向蛇行的波线状的反应气体流路的方式设置于隔板，并且，波线状的反应气体流路的凸部与沿着隔板的周缘设置的反应气体的密封部接近配置，形成反应气体的旁通流的限制部。

以下，在说明发电电池的整体构成后，说明电解质膜/电极构造体及隔板。

《发电电池的整体构成》

图1是发电电池C的分解立体图。需要说明的是，以下说明中的前后上下左右的方向以图1中箭头所示的前后上下左右的方向为基准。需要说明的是，图1所示的前后上下左右的方向是为了便于具体地说明发电电池C中的各部构成而设定的，并非表示发电电池C中的绝对方向。

如图1所示，发电电池C以电解质膜/电极构造体1和夹持该电解质膜/电极构造体1的一对隔板(阴极侧隔板2及阳极侧隔板3)为一组而构成单位电池。

燃料电池被用作具有这样的发电电池C(单位电池)在前后方向上重叠的电池单元(省略图示)的燃料电池组。顺带一提，本实施方式中的电池单元设想例如配置有以在图1所示的电解质膜/电极构造体1的阴极侧排列的方式配置的阴极侧隔板2、相对于该阴极侧隔板2背靠背配置的阳极侧隔板3以及阳极侧相对于该阳极侧隔板3相对配置的未图示的电解质膜/电极构造体。

另外，在配置于图1所示的电解质膜/电极构造体1的阳极侧的阳极侧隔板3，借助将其背靠背配置的阴极侧隔板2，以阴极侧与该阴极侧隔板2相对的方式配置未图示的电解质膜/电极构造体1。

在图1中，附图标记10a是供给含氧气体(氧化剂气体)的反应气体供给口，附图标记10b是将含氢气体(燃料气体)排出的反应气体排出口，附图标记10c是供给冷却介质(例如水、油等)的冷却介质供给口。

另外，在图1中，附图标记10d是将含氧气体(氧化剂气体)排出的反应气体排出口，附图标记10e是供给含氢气体(燃料气体)的反应气体供给口，附图标记10f是将冷却介质排出的冷却介质排出口。

上述反应气体供给口10a、10e、反应气体排出口10d、10b、冷却介质供给口10c及冷却介质排出口10f分别形成在电解质膜/电极构造体1以及阴极侧隔板2及阳极侧隔板3上。并且，反应气体供给口10a、10e、反应气体排出口10d、10b、冷却介质供给口10c及冷却介质排出口10f各自在多个发电电池C堆叠时成为一体，形成在前后方向上延伸的连通孔10。

这样的发电电池C(单位电池)的堆叠数能够根据所要求的燃料电池的发电容量而设定。顺带一提，本实施方式中的燃料电池设想将数百电池串联连接设置，但并非限定于此。

需要说明的是，本实施方式中的阴极侧隔板2与阳极侧隔板3预先背靠背地通过焊接等接合为一体。

使用这种发电电池C的燃料电池省略图示，但在由多个发电电池C(单位电池)构成的电池单元的两端部，从电池单元侧朝向外侧依次具备接线板、绝缘板、端板。并且，构成电池单元的多组发电电池在两端的端板彼此之间以规定载荷紧固为一体。

由此，阴极侧隔板2与阳极侧隔板3将各反应气体流路21(参见图3A)及反应气体流路31(参见图3A)设为内侧，并以规定的载荷夹持电解质膜/电极构造体1。

图2是与图1的箭头II部的位置对应的发电电池C(单位电池)的局部放大俯视图。具体来说，图2是发电电池C中的阴极侧隔板2的背面的局部放大俯视图。图3A是图2所示的发电电池C的IIIA-IIIA剖视图。该图3A是在发电电池C的正面观察(前面观察)时的后述的反应气体流路21的凸部21a的中心位置的剖视图。图3B是图2所示的发电电池C的IIIB-IIIB剖视图。该图3B是在发电电池C的正面观察(前面观察)时的后述的反应气体流路21的凹部21b的中心位置的剖视图。

如图2所示，构成发电电池C的前面的阴极侧隔板2的背面由后述详细说明的槽状的反应气体流路21(参见图3A)、筋状的密封部24(参见图3A)及槽状的旁通流路25(参见图3A)的翻转凹凸形状构成。

该翻转凹凸形状是在对由金属构成的板体进行冲压成型来制作阴极侧隔板2时，反应气体流路21(参见图3A)、密封部24(参见图3A)、旁通流路25(参见图3A)通过在阴极侧隔板2的表背(前后)使凹凸形状翻转而形成。

另外，如后详细说明，在形成发电电池C的后面的阳极侧隔板3(参见图1)的背面，也出现反应气体流路31(参见图3A)、密封部34(参见图3A)及旁通流路35(参见图3A)的翻转凹凸形状。

《电解质膜/电极构造体》

电解质膜/电极构造体1如图1所示，由左右方向上长的呈长方形的平面形状的薄板体形成。

在正面观察(前面观察)时，电解质膜/电极构造体1在中央部具有长方形的电解质膜/电极部5和以对该电解质膜/电极部5的周围进行镶边的方式构成电解质膜/电极构造体1的外周部的树脂框部13。

在本实施方式中的树脂框部13的左侧端部，形成有前述的反应气体供给口10a、反应气体供给口10b及冷却介质供给口10c。另外，在树脂框部13的右侧端部形成有反应气体排出口10d、反应气体排出口10e及冷却介质排出口10f。

这样的树脂框部13的材料没有特别限制，只要是质子非导电性树脂且具有规定的耐热性即可，优选聚苯硫醚(PPS)等工程塑料薄膜。

构成电解质膜/电极构造体1的电解质膜/电极部5(参见图1)如图3A及图3B所示，构成为具有电解质膜11、在该电解质膜11的一个面上形成的阴极12a(氧极)及在另一面上形成的阳极12b(燃料极)。

本实施方式中的电解质膜11设想由高分子固体电解质构成的质子交换膜。

虽省略图示，但上述阴极12a及阳极12b构成为，包括催化剂层和由碳纸等构成的气体扩散层，其中，该催化剂层在与电解质膜11相接一侧的气体扩散层的表面涂布包含白金等催化剂的离子导电性树脂组合物而形成。

另外，本实施方式中的阴极12a及阳极12b分别如图3A及图3B所示，与形成电解质膜/电极构造体1的外周部的树脂框部13局部重叠。

具体来说，本实施方式中的阴极12a和阳极12b的外缘部(图3A及图3B中的上缘部)以在前后方向上夹着树脂框部13的内缘部(图3A及图3B中的下缘部)的方式配置。

需要说明的是，在这样的电解质膜/电极构造体1中，如图3A及图3B所示，阴极12a和阳极12b夹着电解质膜11的区域形成电化学活性的发电区域A1。

顺带一提，从后述详细说明的第1反应气体流路32向构成该发电区域A1的阳极12b供给含氢气体(燃料气体)。经由阳极12b的气体扩散层(省略图示)到达催化剂层(省略图示)的氢分解为电子和质子。电子被取出到与阳极12b连接的外部电路，质子通过电解质膜11并到达构成发电区域A1的阴极12a的催化剂层(省略图示)。

另一方面，从后述详细说明的第1反应气体流路22向该阴极12a供给含氧气体(氧化剂气体)。氧经由阴极12a的气体扩散层到达催化剂层(省略图示)。

在阴极12a的催化剂层中，从电解质膜11侧到达的质子、氧及经由外部电路到达的电子结合而生成水。在该一连串的过程中，被取出到外部电路的电子的流动被用作发电电力。

并且，如图3A及图3B所示，在阴极12a与阳极12b之间配置有质子非传导性的树脂框部13的区域成为无助于发电的非发电区域A2。

图4是作为前述电解质膜/电极构造体1(参见图3A及图3B)的变形例的电解质膜/电极构造体1A的剖视图。图4与图3B对应。在图4中，对于与电解质膜/电极构造体1(参见图3B)相同的构成要素，标注相同的附图标记并省略其详细说明。需要说明的是，图4示意性地示出发电电池C(参见图1)堆叠而在阴极侧隔板2与阳极侧隔板3之间施加规定载荷的状态的电解质膜/电极构造体1A的情形。

如图4所示，构成电解质膜/电极构造体1A的外周部的树脂框部13由树脂框部13a和树脂框部13b构成。

具体来说，树脂框部13构成为，具有与阴极侧隔板2相邻配置的树脂框部13a和与阳极侧隔板3相邻配置的树脂框部13b。

另外，电解质膜/电极构造体1A的电解质膜11配置为，在阴极12a与阳极12b之间延伸至该阴极12a与阳极12b的端缘。即，阴极12a与阳极12b以与电解质膜11的膜面对应的方式形成、配置。

树脂框部13a以被夹持在阴极12a的端部与电解质膜11的端部之间的方式配置。该阴极12a与电解质膜11在夹着树脂框部13a的部分与树脂框部13a粘接。

另外，树脂框部13b以被夹持在阳极12b的端部与电解质膜11的端部之间的方式配置。该阳极12b和电解质膜11在夹着树脂框部13b的部分与树脂框部13b粘接。

另外，树脂框部13b被夹持在阳极12b与电解质膜11之间的长度比树脂框部13a被夹持在阴极12a与电解质膜11之间的长度长。

并且，树脂框部13a与树脂框部13b除了配置在阴极12a与阳极12b之间的部分以外相互粘接为一体。

在这样的电解质膜/电极构造体1A中，如图4所示，阴极12a与阳极12b夹持电解质膜11的区域形成电化学活性的发电区域A1。另外，在阴极12a与阳极12b之间配置有树脂框部13a及树脂框部13b中的至少一方(在图4中为树脂框部13b)的区域成为无助于发电的非发电区域A2。

根据这样的电解质膜/电极构造体1A，如图4所示，以树脂框部13a和树脂框部13b在阴极12a与阳极12b之间夹持电解质膜11的方式配置。由此，电解质膜/电极构造体1A中的树脂框部13的接合强度进一步提高。

另外，图4所示的变形例的电解质膜/电极构造体1A也设想在阴极12a与阳极12b之间具有树脂框部13a、13b的部分的堆叠方向的厚度比不具有树脂框部13a、13b的部分厚的情况而构成。具体来说，电解质膜/电极构造体1A在阴极12a与阳极12b之间的具有树脂框部13a、13b的部分与不具有树脂框部13a、13b的部分之间具有宽度D的层差。

即，电解质膜/电极构造体1A根据例如阴极12a和阳极12b中使用的气体扩散层具有的堆叠时的设计上的压缩余量而容许电解质膜/电极构造体1A的一些厚度变动。

在图4所示的电解质膜/电极构造体1A中，设想在从具有树脂框部13a、13b的部分演变到不具有树脂框部13a、13b的部分的区间产生坡度S的情况。该坡度S构成为，与阴极12a侧相比主要偏向阳极12b侧形成。

另外，在电解质膜/电极构造体1A中，从具有树脂框部13a、13b的部分向不具有树脂框部13a、13b的部分的演变变得平滑。具体来说，在阴极12a与阳极12b之间配置的树脂框部13b比树脂框部13a长。

另一方面，夹着这样的电解质膜/电极构造体1A的阴极侧隔板2与和阳极侧隔板3由于堆叠时的载荷而弹性变形，压接于电解质膜/电极构造体1A。

即，在阴极12a与阳极12b之间具有树脂框部13的部分，阳极侧隔板3由在反应气体流路31间形成的加强筋部B1压接于电解质膜/电极构造体1A。

另外，在阴极12a与阳极12b之间不具有树脂框部13的部分，阳极侧隔板3由在反应气体流路31间形成的加强筋部B2压接于电解质膜/电极构造体1A。

并且，加强筋部B1设计为，与加强筋部B2相比，相对于电解质膜/电极构造体1A的接触面与加强筋部B2处的接触面相比向远离电解质膜/电极构造体1A的方向位移，以将相对于电解质膜/电极构造体1A的面压设为相同程度。也就是说，阳极侧隔板3在加强筋部B1与加强筋部B2之间具有宽度D的层差。

另一方面，阴极侧隔板2的各加强筋不具有层差而配置为齐平面。

然而，如后详细说明，设想阳极侧隔板3设定为，与阴极侧隔板2的反应气体流路21相比，流路截面积大，反应气体流路31的间距长。由此，阳极侧隔板3与阴极侧隔板2相比，更富有相对于电解质膜/电极构造体1A的压接时的弹性变形能。

即，电解质膜/电极构造体1A通过在富有压接时的弹性变形能的阳极侧隔板3侧形成坡度S，从而担保邻接的反应气体流路31间的良好的密封性。

《隔板》

阴极侧隔板2的反应气体流路21如图2所示，从阴极侧隔板2的一端侧朝向另一端侧延伸。具体来说，反应气体流路21在图2所示的发电电池C的正面观察(前面观察)时，形成为一定波长且一定振幅的波线状。

本实施方式中的反应气体流路21的波形在波谷之间具有直线部这一点与正弦波不同。但是，反应气体流路21的波形也能够设为正弦波。

反应气体流路21配置为，在与蛇行方向(图2的左右方向)正交的方向上排列有多个。具体来说，反应气体流路21以反应气体流路21彼此使波形的相位一致并在图2的上下方向上密接的方式配置。

如图3A所示，反应气体流路21的截面形状呈等腰梯形形状。具体来说，反应气体流路21的截面形状呈在阴极12a侧具有比上底长的下底的等腰梯形形状。

这样的阴极侧隔板2的反应气体流路21如图2及图3A所示，具有向构成发电区域A1的阴极12a供给含氧气体(反应气体)的第1反应气体流路22和以与非发电区域A2对应的方式与第1反应气体流路22并列的第2反应气体流路23。

第1反应气体流路22如图2所示，将上端缘的位置P1配置为，至少一部分与由隐藏线(虚线)表示的电解质膜11接触。顺带一提，如图2所示，发电电池C以电解质膜11的端缘为边界划分前述的发电区域A1和非发电区域A2。

第2反应气体流路23如图2所示，将上端缘的位置P2配置为，至少一部分与由隐藏线(虚线)表示的阴极12a接触。具体来说，第2反应气体流路23配置为，至少一部分与阴极12a(参见图3A)的与质子非传导性的树脂框部13(参见图3A)重叠的气体扩散层(省略图示)接触。

并且，第2反应气体流路23如图2所示，以在接下来说明的密封部24与第1反应气体流路22之间与第1反应气体流路22并列的方式配置。

图5是从电解质膜/电极构造体1侧观察图1所示的阴极侧隔板2的俯视图(后视图)。需要说明的是，在图5中，为便于制图，在阴极侧隔板2的后表面沿上下方向排列多个的反应气体流路21被简化绘制。

如图5所示，阴极侧隔板2的密封部24形成为，在后面观察(平面观察)时，包围排列有多个的反应气体流路21。

另外，密封部24形成为环状，一体地包围：向反应气体流路21供给含氧气体(氧化剂气体)的反应气体供给口10a；从反应气体流路21排出含氧气体(氧化剂气体)的反应气体排出口10d；由从反应气体供给口10a向反应气体流路21引导含氧气体(氧化剂气体)的槽构成的导入路26；由从反应气体流路21向反应气体排出口10d引导含氧气体(氧化剂气体)的槽构成的排出路27；以及用于向阳极侧隔板3(参见图1)供排含氢气体(燃料气体)的反应气体排出口10d及反应气体供给口10e。

这样的密封部24如图3A及图3B所示，通过与电解质膜/电极构造体1的树脂框部13接触来防止发电电池C中的含氧气体(氧化剂气体)泄漏。具体来说，筋状的密封部24如前所述，由于阴极侧隔板2堆叠时的载荷而弹性变形，压接于电解质膜/电极构造体1而发挥含氧气体(氧化剂气体)的密封功能。

需要说明的是，在图5中，附图标记4是单独包围反应气体供给口10a及反应气体排出口10d的周围的开口密封部。该开口密封部4也设置于用于向阳极侧隔板3(参见图1)供排含氢气体(燃料气体)的连通孔10，和用于向阴极侧隔板2与阳极侧隔板3(参见图1)之间供排冷却介质的连通孔10。

返回图2，本实施方式中的密封部24在与反应气体流路21邻接的部分形成为一定波长且一定振幅的波线状。

具体来说，密封部24形成为，在发电电池C的上下宽度方向的两端部各自的第2反应气体流路23的外侧与该第2反应气体流路23并排。

即，本实施方式的发电电池C构成为，在以向发电区域A1供给反应气体的方式排列的多个第1反应气体流路22的外侧，以与非发电区域A2对应的方式形成有第2反应气体流路23，此外，在第2反应气体流路23的外侧隔着旁通流路25而具有密封部24。

如图2所示，密封部24的波形的波长形成为反应气体流路21的波形的波长的一半。并且，第2反应气体流路23的波线的凸部21a在上下方向上与密封部24的波线的凹部24b相对。另外，第2反应气体流路23的波线的凹部21b与密封部24的波线的凹部24b相对。

由此，密封部24的凹部24b与第2反应气体流路23的凸部21a相对的部分的旁通流路25的宽度比密封部24的凹部24b与第2反应气体流路23的凹部21b相对的部分的旁通流路25的宽度窄。

图6A是图5的VIA部的局部放大图。图6B是图5的VIB部的局部放大图。

如图6A所示，在本实施方式中的阴极侧隔板2中，在反应气体供给口10a侧的反应气体流路21、即，在作为最接近密封部24的反应气体流路21的第2反应气体流路23的上游部，第2反应气体流路23的凸部21a也与密封部24的凹部24b相对。

另外，图6B所示，阴极侧隔板2的下端侧最接近密封部24的反应气体流路21的第2反应气体流路23的上游部中第2反应气体流路23的凸部21a也与密封部24的凹部24b相对。

需要说明的是，在图6A及图6B中，附图标记F以箭头表示从反应气体供给口10a(参见图6A)经由导入路26朝向反应气体流路21及旁通流路25的反应气体的流动。附图标记P1是以假想线(双点划线)表示的电解质膜11(参见图3A)的外周缘的位置。附图标记P2是以假想线(双点划线)表示的阴极12a(参见图3A)的外周缘的位置。在图6A中，附图标记28是越过开口密封部4使反应气体供给口10a与导入路26连通的连通路。在图6B中，附图标记10是向阳极侧隔板3(参见图1)供给含氢气体(燃料气体)的连通孔。

图6C是示意性示出密封部24的凹部24b与反应气体流路21的凸部21a相对的情形的局部放大俯视图。

如图6C所示，反应气体流路21的凸部21a中的顶部21a1位于密封部24的相邻的两个凸部24a各自的顶部24a1之间。

并且，反应气体流路21中的凸部21a的顶部21a1设想位于将密封部24的相邻的两个凸部24a的顶部24a1之间连结的直线L上。

这样的密封部24的凸部24a和反应气体流路21的凸部21a形成限制反应气体(含氧气体)流入旁通流路25中的限制部。即，本实施方式中的限制部由在反应气体的流通方向上较长延伸的狭小区间构成。具体来说，限制部构成为凸部24a与凸部21a的斜面彼此接近。以像这样凸部24a与凸部21a的斜面彼此接近的方式形成的限制部与以凸部24a的顶部24a1与凸部21a的顶部21a1相对的方式配置的限制部相比，能够在反应气体的流通方向上确保限制部长。

另外，在图6C中，如以假想线(双点划线)表示，反应气体流路21中的凸部21a的顶部21a1也能够构成为越过直线L而向密封部24侧突出。由此，反应气体(含氧气体)向旁通流路25的流入被进一步有效限制。

接下来，对阳极侧隔板3(参见图1)进行说明。

如图1所示，在阳极侧隔板3的与电解质膜/电极构造体1相对的面上，以与阴极侧隔板2的反应气体流路21(参见图5)对应的方式具备反应气体流路31。

在该阳极侧隔板3中，从反应气体供给口10eb向导入路36供给的含氢气体(燃料气体)在反应气体流路31中流动，并且，经由排出路37向反应气体排出口10b排出。

这样的反应气体流路31与阴极侧隔板2的反应气体流路21(参见图5)同样地，从阳极侧隔板3的一端侧朝向另一端侧延伸。即，图1所示的反应气体流路31形成为从左侧向右侧而向一个方向蛇行的一定波长且一定振幅的波线状。

并且，反应气体流路31在与蛇行方向(图1的左右方向)正交的方向上排列配置，使得多个反应气体流路31彼此以使波形的相位一致的方式密接。

另外，如图3A及图3B所示，反应气体流路31的截面形状呈等腰梯形形状。

这样的反应气体流路31如图3A及图3B所示，具有向构成发电区域A1的阳极12b供给含氢气体(反应气体)的第1反应气体流路32和以与非发电区域A2对应的方式在第1反应气体流路32上排列的第2反应气体流路33。并且，第1反应气体流路32以至少一部分与电解质膜11接触的方式配置。另外，形成第2反应气体流路33的隔板部分与形成阴极侧隔板2的第2反应气体流路23的隔板部分一起隔着阴极12a及阳极12b夹持树脂框部13。

这样的阳极侧隔板3的反应气体流路31如图3A及图3B所示，设想设定为与阴极侧隔板2的反应气体流路21相比，流路截面积大，应气体流路31的间距长。另外，虽省略图示，但阳极侧隔板3的反应气体流路31中的波形的波长设定为与阴极侧隔板2的反应气体流路21的波长相同，但并非限定于此。顺带一提，在设定为反应气体流路31与反应气体流路21成为相同的波长的情况下，优选以相互的相位错开的方式配置的构成。

在图1中，附图标记34为阳极侧隔板3的密封部。该密封部34在图1所示的前面观察(平面观察)时，与阴极侧隔板2的密封部24(参见图5)同样地形成为环状。即，密封部34形成为，一体地包围反应气体流路31、反应气体供给口10e、反应气体排出口10b、导入路36、排出路37以及用于向阴极侧隔板2(参见图1)供排含氧气体(氧化剂气体)的反应气体供给口10a及反应气体排出口10d。

这样的密封部34如图3A及图3B所示，通过与电解质膜/电极构造体1的树脂框部13接触来防止发电电池C中的含氢气体(燃料气体)泄漏。具体来说，筋状的密封部34如前所述，由于阳极侧隔板3堆叠时的载荷而弹性变形，压接于电解质膜/电极构造体1，由此发挥含氢气体(燃料气体)的密封功能。

本实施方式中的密封部34如图1所示，在与反应气体流路31邻接的部分形成为一定波长且一定振幅的波线状。

另外，密封部34如图3A及图3B所示，形成为在发电电池C的上下宽度方向的第2反应气体流路33的外侧与该第2反应气体流路33并排。

即，本实施方式中的阳极侧隔板3构成为，在以向发电区域A1供给反应气体的方式排列的多个第1反应气体流路32的外侧，以与非发电区域A2对应的方式形成有第2反应气体流路33，此外，在第2反应气体流路33的外侧隔着旁通流路35具有密封部34。

虽省略图示，但这样的密封部34的波形的波长与阴极侧隔板2的密封部24(图6C)和反应气体流路21(图6C)的关系同样地，设想形成为反应气体流路31的波形的波长的一半。并且，如图6C中一并示出，设想反应气体流路31中的凸部31a的顶部31a1位于将密封部34的相邻的两个凸部34a的顶部34a1之间连结的直线L上或越过直线L向密封部34侧突出。这样的反应气体流路31的凸部31a和密封部34的凸部34a形成限制反应气体(含氢气体)向旁通流路35流入的限制部。

需要说明的是，在图1中，附图标记4是单独包围反应气体排出口10b及反应气体排出口10d的周围的开口密封部。该开口密封部4也设置在用于供排含氧气体(氧化剂气体)的连通孔10和用于供排冷却介质的连通孔10。

＜作用效果＞

接下来，说明本实施方式的发电电池C所具有的作用效果。

现有的发电电池(例如参见专利文献1)具有拦截反应气体的旁通流的限制部件。

这样的限制部件提高发电区域中的反应气体的反应率，而另一方面，可能产生基于隔板挠曲的面压偏差。即，在现有的具有限制部件的发电电池(例如，参见专利文献1)中，反应气体的反应率提高与隔板的面压偏差抑制具有二律背反的关系。特别是，由在与反应气体流路的延伸方向交叉的方向上延伸的肋部等构成限制部件的发电电池的该倾向表现显著。

与此相对，本实施方式的发电电池C的阴极侧隔板2使得反应气体流路21的凸部21a中的顶部21a1位于将密封部24的相邻的两个凸部24a的顶部24a1之间连结的直线L上或越过直线L向密封部24侧突出。

另外，发电电池C的旁通流路25由密封部24的凹部24b和与其相对的反应气体流路21的凸部21a形成在沿着反应气体的流通方向较长延伸的狭小区间中限制反应气体流入的限制部。

根据具有这样的阴极侧隔板2的发电电池C，利用由密封部24的凸部24a和反应气体流路21(第2反应气体流路23)的凸部21a形成的限制部，减少欲要绕过发电区域A1的反应气体的流量。由此，发电电池C能够提高发电区域A1的反应气体的反应率。

另外，在本实施方式的发电电池C中，在以规定载荷堆叠发电电池C时，即使阴极侧隔板2具有挠曲，在与旁通流路25对应的部分，也容许阴极侧隔板2向反应气体流路21的排列方向延伸并消除挠曲。由此，发电电池C能够更加可靠地防止阴极侧隔板2产生面压偏差。

另外，在本实施方式的发电电池C的阳极侧隔板3中，也设想反应气体流路31的凸部31a中的顶部31a1位于将密封部34的相邻的两个凸部34a的顶部34a1之间连结的直线L上或越过直线L向密封部24侧突出。

即，发电电池C与以往相比能够更有效地防止来自反应气体从气体流路21、31、密封部24、34泄漏。

另外，在本实施方式的发电电池C中，在反应气体供给口10a、10e侧的反应气体流路21、31、即最接近密封部24、34的反应气体流路21、31的上游部，反应气体流路21、31的凸部21a也与密封部24、34的凹部24b相对。

根据这样的发电电池C，能够更加可靠地减少欲要绕过发电区域A1的反应气体的流量。发电电池C能够更进一步提高发电区域A1的反应气体的反应率。

另外，在本实施方式的发电电池C的阴极侧隔板2中，包括以向发电区域A1供给反应气体的方式排列的多个第1反应气体流路22以及以与非发电区域A2对应的方式设置在密封部24与第1反应气体流路22之间的第2反应气体流路23。并且，多个第1反应气体流路22与第2反应气体流路23形成为，各自的波线状的相位相互一致。

另外，在阳极侧隔板3中，也包括以向发电区域A1供给反应气体的方式排列的多个第1反应气体流路32以及以与非发电区域A2对应的方式设置在密封部34与第1反应气体流路32之间的第2反应气体流路33。并且，发电电池C设想为，多个第1反应气体流路32与第2反应气体流路33形成为各自的波线状的相位相互一致。

在这样的发电电池C中，在发电电池C堆叠时，反应气体流路21、31的形成部分为了消除挠曲而欲要向与旁通流路25、35对应的部分延伸。此时，反应气体流路21、31由排列的多个第1反应气体流路22、32和第2反应气体流路23、33构成，并且，各自的波线状的相位相互一致，因此，反应气体流路21、31的形成部分在沿着阴极侧隔板2及阳极侧隔板3各自的面的方向上均匀扩展。因此，进一步可靠地防止阴极侧隔板2及阳极侧隔板3中产生面压偏差。

另外，在本实施方式的发电电池C的阴极侧隔板2中，第2反应气体流路23与延伸至非发电区域A2的阴极12a的气体扩散层相接。

根据这样的发电电池C，在发电区域A1的阴极12a生成的水由于毛细管现象而部分地向非发电区域A2的阴极12a的气体扩散层移动。

移动至非发电区域A2的阴极12a的生成水与在第2反应气体流路23中流通的反应气体(含氧气体)相伴而被排出。

根据这样的发电电池C，在阴极12a生成的水与反应气体相伴，在第1反应气体流路22和第2反应气体流路23二者中被排出。更加可靠地防止由发电生成的水引起的阴极12a的液泛。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限定于前述实施方式，能够以多种方式实施。

图7是其他实施方式的发电电池C中的阴极侧隔板2的局部放大俯视图，是与前述实施方式中的图6A对应的图。在图7中，对与前述实施方式相同的构成要素标注同一的附图标记并省略详细说明。

图7所示的发电电池C的阴极侧隔板2与图6A所示的阴极侧隔板2不同，反应气体流路21的凸部21a中的顶部21a1与密封部24的凸部24a的顶部24a1形成在相对的位置。

另外，在反应气体供给口10a侧的反应气体流路21、即最接近密封部24的反应气体流路21的上游部，反应气体流路21的凸部21a的顶部21a1与密封部24的凸部24a的顶部24a1也形成在相对的位置。

发电电池C由密封部24的凸部24a和反应气体流路21的凸部21a形成限制旁通流路25中的反应气体的流入的限制部。

另外，该构成并非限定于阴极侧隔板2，也能够应用于阳极侧隔板3。

根据这样的发电电池C，密封部24、34的凸部24a、34a与反应气体流路21、31的凸部21a、31a的间隔设定(对位)变得容易，限制部的设计自由度提高。

另外，在前述实施方式中，密封部24、34的波形的波长设定为反应气体流路21、31的波形的波长的一半，但并非限定于此，能够以在密封部24、34的凸部24a、34a与反应气体流路21、31的凸部21a、31a之间设置反应气体的限制部的方式适当设定。

另外，前述实施方式中的密封部24、34使用阴极侧隔板2及阳极侧隔板3的加强筋，但也可以将由弹性部件构成的密封部设为波线状。另外，该密封部也能够设为在阴极侧隔板2及阳极侧隔板3各自的加强筋的顶面设有弹性部件的构成。

Claims

1.一种发电电池，其包括：

电解质膜/电极构造体，其在电解质膜的两侧设有电极；

树脂框部，其设置于所述电解质膜/电极构造体的外周部；以及

隔板，其配置在所述电解质膜/电极构造体的两侧，

所述发电电池的特征在于，

所述隔板是由金属构成的板状部件，设有：波线状的反应气体流路，其使反应气体从该隔板的一端朝向另一端沿着所述电解质膜/电极构造体流动；以及密封部，其以与所述树脂框部接触的状态包围所述反应气体流路，防止所述反应气体泄漏，

所述密封部具有朝向所述反应气体流路侧鼓凸的多个顶部，所述反应气体流路的朝向所述密封部侧鼓凸的顶部位于将所述密封部的相邻的两个顶部之间连结的直线上或越过所述直线向所述密封部侧突出。

2.根据权利要求1所述的发电电池，其特征在于，

所述隔板设有向所述反应气体流路供给反应气体的反应气体供给口，

所述反应气体供给口侧的所述反应气体流路中向所述密封部侧鼓凸的顶部位于所述密封部的相邻的两个顶部之间，

由所述密封部的形成顶部的凸部分和所述反应气体流路的形成顶部的凸部分，形成限制反应气体流入所述反应气体流路所述密封部之间的限制部。

3.一种发电电池，其包括：

电解质膜/电极构造体，其在电解质膜的两侧设有电极；

隔板，其配置在所述电解质膜/电极构造体的两侧，

所述发电电池的特征在于，

所述隔板是由金属构成的板状部件，设有：波线状的反应气体流路，其使反应气体从该隔板的一端朝向另一端沿着所述电解质膜/电极构造体流动；密封部，其以与所述树脂框部接触的状态包围所述反应气体流路，防止所述反应气体泄漏，

所述密封部具有朝向所述反应气体流路侧鼓凸的顶部，所述反应气体流路的向所述密封部侧鼓凸的顶部形成在与所述密封部的向所述反应气体流路侧鼓凸的顶部相对的位置。

4.根据权利要求3所述的发电电池，其特征在于，

所述反应气体供给口侧的所述反应气体流路中向所述密封部侧鼓凸的顶部设置在与所述密封部的顶部相对的位置，

由所述密封部的形成顶部的凸部分和所述反应气体流路的形成顶部的凸部分形成限制反应气体流入所述反应气体流路所述密封部之间的限制部。

5.根据权利要求1或3所述的发电电池，其特征在于，

所述反应气体流路包括：

多个第1反应气体流路，其以向所述电解质膜/电极构造体的发电区域供给反应气体的方式排列；以及

第2反应气体流路，其以与所述电解质膜/电极构造体的非发电区域对应的方式，在所述密封部与所述第1反应气体流路之间与所述第1反应气体流路并列，

多个所述第1反应气体流路和所述第2反应气体流路形成为，各自的波线状的相位相互一致。

6.根据权利要求5所述的发电电池，其特征在于，

所述电解质膜/电极构造体的外周部具有所述电极与所述树脂框部局部重叠的非发电区域，

所述第2反应气体流路与所述电极的气体扩散层相接。