專利名稱：燃料電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料電池，通過沿著堆疊方向堆疊多個(gè)發(fā)電單元(power generation cell)可以形成這種燃料電池。該發(fā)電單元包括薄膜電極組件和夾住該薄膜電極組件的一對金屬隔板。該薄膜電極組件包括一對電極和位于電極之間的電解質(zhì)薄膜。反應(yīng)氣體通道和冷卻劑通道沿著堆疊方向延伸穿過發(fā)電單元。另外，在相鄰發(fā)電單元的金屬隔板之間形成供應(yīng)冷卻劑的冷卻劑流動場。
背景技術(shù)：
例如，固體聚合物燃料電池使用薄膜電極組件(MEA)，其包括陽極、陰極以及位于陽極和陰極之間的電解質(zhì)薄膜。該電解質(zhì)薄膜為聚合物離子交換薄膜。該薄膜電極組件和夾住該薄膜電極組件的隔板構(gòu)成用于產(chǎn)生電力的一個(gè)發(fā)電單元。在使用中，通常將預(yù)定數(shù)量的發(fā)電單元堆積在一起從而形成燃料電池組。
在發(fā)電單元中，將諸如主要包含氫的氣體(下面也稱作含氫氣體)的燃料氣體供給陽極。陽極的催化劑引起燃料氣體的化學(xué)反應(yīng)，從而將氫分子分裂為氫離子和電子。氫離子穿過電解質(zhì)薄膜朝向陰極移動，而電子通過外部電路流向陰極，從而產(chǎn)生直流電流。將主要包括氧或者空氣的氣體(下面也稱作含氧氣體)供給陰極。在陰極，來自陽極的氫離子與電子和氧結(jié)合，從而生成水。
在發(fā)電單元中，燃料氣體流動場(反應(yīng)氣體流動場)和含氧氣體流動場(反應(yīng)氣體流動場)形成在隔板的表面上。燃料氣體流動場形成在隔板面對陽極的表面上，以將燃料氣體供給陽極，而含氧氣體流動場形成在隔板面對陰極的表面上，以將含氧氣體供給陰極。另外，冷卻劑流動場形成在發(fā)電單元之間，以允許冷卻劑沿著隔板的表面流動。
隔板可以由薄的金屬板制成，該金屬板具有通過加壓成型而制成的波紋狀表面，以降低制造成本和尺寸。在這種情況下，反應(yīng)氣體流動場和冷卻劑流動場就形成在隔板的兩面上。形成在隔板一個(gè)表面上的反應(yīng)氣體流動場的形狀約束了形成在隔板另一表面上的冷卻劑流動場的形狀。因此，不太可能制造出需要形狀的冷卻劑流動場。
特別是，在這樣一種的內(nèi)部歧管型燃料電池內(nèi)，其中反應(yīng)氣體通道和冷卻劑通道沿著堆疊方向延伸穿過金屬隔板的外部區(qū)域，冷卻劑不能在冷卻劑流動場和冷卻劑通道之間合適地流動。
為了解決該問題，如圖7所示，日本特開專利公報(bào)6-218275公開了一種燃料電池塊1，通過將薄膜電極組件2和隔板3交替堆疊來形成該燃料電池塊。薄膜電極組件2包括陰極5a、陽極5b和夾在陰極5a和陽極5b之間的電解質(zhì)薄膜4。每一薄膜電極組件2都夾在隔板3之間，并且接觸板6設(shè)置在薄膜電極組件2和隔板3之間。
每一隔板3都包括堆疊在一起的板件3a、3b。板件3a、3b的隆起彼此接觸，從而在板件3a、3b之間形成冷卻水腔7。
冷卻水通道8沿著箭頭X所示的堆疊方向穿過燃料電池塊1延伸。通過包裝材料9來密封通道8。通道8通過每一隔板3內(nèi)的開孔7a與腔7連接。因此，在每一隔板3內(nèi)，供給通道8的冷卻水從開孔7a流到腔7內(nèi)。當(dāng)冷卻水流過腔7時(shí)，冷卻水冷卻各個(gè)薄膜電極組件2。
在日本特開專利公報(bào)6-218275中，隔板3的板件3a、3b由薄板制成。與開孔7a連接的腔7形成在板件3a、3b之間。因此，當(dāng)緊固載荷(tightening load)沿著堆疊方向施加到燃料電池塊1上時(shí)，由于開孔7a的原因容易使板件3a、3b變形。這樣，難于適當(dāng)?shù)貙⒗鋮s水供給腔7，并且用于防止反應(yīng)氣體和冷卻水泄漏的密封性能會下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種具有簡單結(jié)構(gòu)的燃料電池，其可以平穩(wěn)地將冷卻劑供應(yīng)到金屬隔板之間以冷卻發(fā)電單元，而不會受到反應(yīng)氣體流動場形狀的任何限制，并且可以保持需要的發(fā)電性能。
根據(jù)本發(fā)明，通過沿著堆疊方向堆疊多個(gè)發(fā)電單元可以形成燃料電池。每一發(fā)電單元都包括薄膜電極組件和夾住該薄膜電極組件的一對金屬隔板。薄膜電極組件包括一對電極和夾設(shè)在電極之間的電解質(zhì)薄膜。反應(yīng)氣體通道和冷卻劑通道沿著堆疊方向穿過發(fā)電單元延伸，并且供應(yīng)冷卻劑的冷卻劑流動場形成在相鄰發(fā)電單元的金屬隔板之間。
至少一個(gè)金屬隔板具有隆起元件，其一體地形成在與薄膜電極組件相對的表面上，并且該隆起元件形成連接冷卻劑流動場和冷卻劑通道的連接通道。
連接通道優(yōu)選形成在隆起元件和平面密封件之間，該平面密封件一體地形成在面對至少一塊金屬隔板的金屬隔板上。此外，優(yōu)選地該至少一塊金屬隔板在與隆起元件相對的表面上包括有密封件，以防止在薄膜電極組件中的泄漏，形成連接通道的隆起元件的一部分沿著堆疊方向與至少一部分密封件重疊。另外，優(yōu)選地密封件一體地形成在至少一個(gè)金屬隔板上冷卻劑流動場的周圍，并且隆起元件形成密封件的一部分。
另外，優(yōu)選地發(fā)電單元沿著水平方向堆疊，反應(yīng)氣體通道包括燃料氣體供應(yīng)通道、含氧氣體供應(yīng)通道、燃料氣體排放通道和含氧氣體排放通道，冷卻劑通道包括冷卻劑供應(yīng)通道和冷卻劑排放通道，并且在包括燃料氣體供應(yīng)通道、含氧氣體供應(yīng)通道、冷卻劑供應(yīng)通道、燃料氣體排放通道、含氧氣體排放通道和冷卻劑排放通道的六個(gè)通道中，三個(gè)通道穿過發(fā)電單元的左端延伸，另外三個(gè)通道穿過發(fā)電單元的右端延伸，并且冷卻劑供應(yīng)通道和冷卻劑排放通道穿過發(fā)電單元相對的左右兩端的中間部分延伸。
另外，優(yōu)選地連接通道包括多個(gè)分支凹槽，它們在冷卻劑通道和冷卻劑流動場之間至少沿著兩個(gè)方向分叉。
根據(jù)本發(fā)明，一體形成在金屬隔板上的隆起元件形成連接通道。這樣就會減少燃料電池的部件數(shù)量。使用這種簡單的結(jié)構(gòu)，可以可靠地連接冷卻劑通道和冷卻劑流動場。因此，冷卻劑可以平穩(wěn)且合適地在冷卻劑通道和冷卻劑流動場之間流動，而不受反應(yīng)氣體流動場的形狀影響。
另外，連接通道形成在隆起元件和平面密封件之間，該平面密封件一體地形成在金屬隔板上。這樣，即使移動隆起元件的位置，也可以可靠地形成連接通道。
另外，隆起元件接觸另一金屬隔板的第一密封件。這樣，當(dāng)緊固載荷沿著堆疊方向施加到燃料電池上時(shí)，可以有效地冷卻發(fā)電單元，而連接通道不會變形。
另外，隆起元件與密封件的至少一部分重疊，以防止在薄膜電極組件中的泄漏。這樣，就產(chǎn)生與施加到薄膜電極組件上的密封載荷相反的反作用力，并且可以通過密封件合適地保持薄膜電極組件的密封特性。
另外，冷卻劑供應(yīng)通道和冷卻劑排放通道設(shè)置在發(fā)電單元相對的左右端的中間位置。連接通道的多個(gè)分支凹槽與冷卻劑供應(yīng)通道和冷卻劑排放通道連接。這樣，可以平穩(wěn)且可靠地將冷卻劑供給整個(gè)冷卻劑流動場。
根據(jù)下面結(jié)合附圖所進(jìn)行的描述，在附圖中通過示例說明了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚。


圖1是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池的發(fā)電單元主要部件的分解立體圖；圖2是表示沿著圖1中II-II線剖開的燃料電池的剖面圖；圖3是表示該發(fā)電單元的第一金屬隔板的前視圖；圖4是表示該發(fā)電單元的第二金屬隔板的一個(gè)表面的前視圖；圖5是表示該第二金屬隔板的另一表面的前視圖；圖6是表示形成在第一和第二金屬隔板之間的冷卻劑流動場的立體圖；圖7是表示在日本特開專利公報(bào)6-218275中公開的燃料電池塊的一部分的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池10的發(fā)電單元12的主要部件的分解立體圖。圖2是沿著圖1中的II-II線剖開的剖面圖，它表示通過沿著箭頭A所示方向水平地堆疊多個(gè)發(fā)電單元12而形成的燃料電池10。
如圖1所示，通過把薄膜電極組件14夾在第一和第二金屬隔板16、18之間就可以形成發(fā)電單元12。例如，第一和第二金屬隔板16、18為薄金屬板，例如是鋼板、不銹鋼板、鋁板或者鍍鋼板。
在圖1中箭頭B所示水平方向上的發(fā)電單元12的一端，沿著箭頭C所示的方向垂直布置有供應(yīng)含氧氣體的含氧氣體供應(yīng)通道20a、排放冷卻劑的冷卻劑排放通道22b以及排放諸如含氫氣體的燃料氣體的燃料氣體排放通道24b。含氧氣體供應(yīng)通道20a、冷卻劑排放通道22b和燃料氣體排放通道24b沿著箭頭A所示的堆疊方向延伸穿過發(fā)電單元12。
在箭頭B所示方向上的發(fā)電單元12的另一端，沿著箭頭C所示的方向布置有供應(yīng)燃料氣體的燃料氣體供應(yīng)通道24a、供應(yīng)冷卻劑的冷卻劑供應(yīng)通道22a以及排放含氧氣體的含氧氣體排放通道20b。燃料氣體供應(yīng)通道24a、冷卻劑供應(yīng)通道22a和含氧氣體排放通道20b沿著箭頭A所示的堆疊方向延伸穿過發(fā)電單元12。
第一金屬隔板16在其面對薄膜電極組件14的表面16a上具有含氧氣體流動場26。例如，含氧氣體流動場26具有蛇形形狀，其包括兩個(gè)拐彎區(qū)域和三個(gè)筆直區(qū)域，以允許含氧氣體沿著箭頭B所示的方向前后來回流動。含氧氣體流動場26包括多個(gè)凹槽28，通過使第一金屬隔板16形成波紋狀來形成這些凹槽。含氧氣體流動場26通過進(jìn)口緩沖部分32a與含氧氣體供應(yīng)通道20a連接，并且通過出口緩沖部分32b與含氧氣體排放通道20b連接。例如，通過在第一金屬隔板16內(nèi)制造凸起或者凹坑可以形成進(jìn)口緩沖部分32a和出口緩沖部分32b。
如圖3所示，第一金屬隔板16在另一表面16b上具有凹槽34a，作為與含氧氣體流動場26的形狀相對應(yīng)的部分冷卻劑流動場34。凹槽34a通過進(jìn)口緩沖部分36a和出口緩沖部分36b與冷卻劑供應(yīng)通道22a和冷卻劑排放通道22b連接，進(jìn)口緩沖部分36a和出口緩沖部分36b例如由凸起形成。
第一密封件40例如通過加熱處理或者注射成型一體地形成在第一金屬隔板16的表面16a和16b上，從而覆蓋(夾住)第一金屬隔板16的外邊緣。第一密封件40由密封材料、減震材料或者包裝材料制成，例如EPDM(三元乙丙橡膠)、NBR(丁晴橡膠)、氟橡膠、硅橡膠、氟硅橡膠、丁基橡膠(異丁烯-異戊二烯橡膠)、天然橡膠、苯乙烯橡膠、氯丁二烯橡膠或者丙烯酸橡膠。
第一密封件40具有平面形狀。第一密封件40包括在圖1所示的表面16a上的第一平面密封40a以及在圖3所示的表面16b上的第二平面密封40b。第一平面密封40a不形成在含氧氣體流動場26和含氧氣體供應(yīng)通道20a之間，也不形成在含氧氣體流動場26和含氧氣體排放通道20b之間。因此，含氧氣體流動場26與含氧氣體供應(yīng)通道20a和含氧氣體排放通道20b連接。第二平面密封40b不形成在冷卻劑流動場34和冷卻劑供應(yīng)通道22a之間，也不形成在冷卻劑流動場34和冷卻劑排放通道22b之間。因此，冷卻劑流動場34與冷卻劑供應(yīng)通道22a和冷卻劑排放通道22b連接。第二平面密封40b比第一平面密封40a要長(見圖2)。
如圖4所示，第二金屬隔板18在其面對薄膜電極組件14的表面18a上具有燃料氣體流動場50。例如，該燃料氣體流動場50具有蛇形形狀，其包括兩個(gè)拐彎區(qū)域和三個(gè)筆直區(qū)域，以允許燃料氣體沿著箭頭B所示的方向前后來回流動。燃料氣體流動場50包括多個(gè)凹槽52，通過使第二金屬隔板18形成波紋狀來形成這些凹槽。燃料氣體流動場50通過進(jìn)口緩沖部分54a和進(jìn)口通孔55a與燃料氣體供應(yīng)通道24a連接，并且通過出口緩沖部分54b和出口通孔55b與燃料氣體排放通道24b連接。進(jìn)口通孔55a與表面18b上的燃料氣體供應(yīng)通道24a連接，并且出口通孔與表面18b上的燃料氣體排放通道24b連接。
如圖1和5所示，第二金屬隔板18在其與表面18a相反的表面18b上具有凹槽34b，作為與燃料氣體流動場50的形狀相對應(yīng)的部分冷卻劑流動場34。凹槽34b通過進(jìn)口緩沖部分56a與冷卻劑供應(yīng)通道22a連接，并通過出口緩沖部分56b與冷卻劑排放通道22b連接。
第二密封件58一體地形成在第二金屬隔板18的表面18a和18b上，從而覆蓋(夾住)第二金屬隔板18的外邊緣。第二密封件58和第一密封件40由相同的材料制成。如圖4所示，第二密封件58包括外凸起60和內(nèi)凸起62，它們形成在第二金屬隔板18的表面18a上。內(nèi)凸起62在內(nèi)部與外凸起60隔開預(yù)定的距離。內(nèi)凸起62接觸下面將要描述的固體聚合物電解質(zhì)薄膜80的外邊緣，并且封閉燃料氣體流動場50(見圖2)。
如圖5所示，第二密封件58包括外凸起64和內(nèi)凸起66，它們形成在第二金屬隔板18的表面18b上。內(nèi)凸起66在內(nèi)部與外凸起64隔開，并且設(shè)置在冷卻劑流動場34的周圍。多個(gè)(例如，三個(gè))隆起元件68a和多個(gè)(例如，三個(gè))隆起元件68b一體形成在第二金屬隔板18的表面18b上。隆起元件68a設(shè)置在冷卻劑供應(yīng)通道22a和進(jìn)口緩沖部分56a之間，而隆起元件68b設(shè)置在冷卻劑排放通道22b和出口緩沖部分56b之間。
多個(gè)(例如，五個(gè))隆起元件70a和多個(gè)(例如，五個(gè))隆起元件70b一體形成在第二金屬隔板18的表面18b上。隆起元件70a設(shè)置在冷卻劑供應(yīng)通道22a和第一金屬隔板16的進(jìn)口緩沖部分36a之間，而隆起元件70b設(shè)置在冷卻劑排放通道22b和第一金屬隔板16的出口緩沖部分36b之間。隆起元件68a、68b、70a和70b形成第二密封件58的一部分，并且在壓力下接觸第一密封件40，從而形成進(jìn)口連接通道72a和出口連接通道72b。
冷卻劑供應(yīng)通道22a通過進(jìn)口連接通道72a與冷卻劑流動場34連接，而冷卻劑排放通道22b通過出口連接通道72b與冷卻劑流動場34連接。進(jìn)口連接通道72a包括形成在隆起元件68a之間的多個(gè)第一進(jìn)口分支凹槽74a以及形成在隆起元件70a之間的多個(gè)第二進(jìn)口分支凹槽76a。進(jìn)口連接通道72a沿至少兩個(gè)方向分叉。出口連接通道72b包括形成在隆起元件68b之間的多個(gè)第一出口分支凹槽74b以及形成在隆起元件70b之間的多個(gè)第二出口分支凹槽76b。出口連接通道72b沿至少兩個(gè)方向分叉。
如圖4和5所示，隆起元件68a沿著堆疊方向與作為密封件的外凸起60的至少一部分60a重疊，并且隆起元件68b沿著堆疊方向與外凸起60的至少一部分60b重疊。隆起元件70a沿著堆疊方向與外凸起60的至少一部分60c重疊，并且隆起元件70b沿著堆疊方向與外凸起60的至少一部分60d重疊。
如圖6所示，當(dāng)?shù)谝缓偷诙饘俑舭?6、18堆疊在一起時(shí)，凹槽34a和凹槽34b形成冷卻劑流動場34。冷卻劑流動場34從進(jìn)口緩沖部分36a、56a經(jīng)過進(jìn)口連接通道72a與冷卻劑供應(yīng)通道22a連接，并且冷卻劑流動場34從出口緩沖部分36b、56b經(jīng)過出口連接通道72b與冷卻劑排放通道22b連接。
如圖1所示，在薄膜電極組件14的相對兩端的中部沿著箭頭B所示的方向?qū)⑵淝虚_。如圖1和2所示，薄膜電極組件14包括陰極82、陽極84以及位于陰極82和陽極84之間的固體聚合物電解質(zhì)薄膜80。例如，通過用水浸漬全氟磺酸(perfluorosulfonic acid)薄膜可以制成固體聚合物電解質(zhì)薄膜80。陽極84的表面積小于陰極82的表面積。
每一陰極82和陽極84都具有諸如復(fù)寫紙的氣體擴(kuò)散層和支撐在多孔的碳顆粒上的鉑合金電極催化劑層。碳顆粒均勻地沉積在氣體擴(kuò)散層的表面上。陰極82的電極催化劑層和陽極84的電極催化劑層分別固定到固體聚合物電解質(zhì)薄膜80的兩面上。
接下來將描述燃料電池10的操作。
如圖1所示，將諸如含氫氣體的燃料氣體供給燃料氣體供應(yīng)通道24a，并且將含氧氣體供給含氧氣體供應(yīng)通道20a。另外，將諸如純凈水、乙二醇或者油的冷卻劑供給冷卻劑供應(yīng)通道22a。
因此，如圖1和4所示，來自燃料氣體供應(yīng)通道24a的燃料氣體從表面18b經(jīng)過進(jìn)口通孔55a流到表面18a。燃料氣體流過進(jìn)口緩沖部分54a，并流進(jìn)第二金屬隔板18的燃料氣體流動場50中。燃料氣體沿著箭頭B所示的方向沿薄膜電極組件14的陽極84前后流動，以引起在陽極84上的電化學(xué)反應(yīng)。
如圖1所示，來自含氧氣體供應(yīng)通道20a的含氧氣體流過進(jìn)口緩沖部分32a，并且流入第一金屬隔板16的含氧氣體流動場26中。含氧氣體沿著箭頭B所示的方向沿薄膜電極組件14的陰極82前后流動，以引起在陰極82上的電化學(xué)反應(yīng)。
因此，在薄膜電極組件14中，供給陽極84的燃料氣體和供給陰極82的含氧氣體消耗在陽極84和陰極82的催化劑層處的電化學(xué)反應(yīng)中，以產(chǎn)生電能。
然后，被供給且消耗在陽極84處的燃料氣體從出口緩沖部分54b流經(jīng)出口通孔55b，流向表面18b。沿著箭頭A所示的方向(見圖1和4)，將燃料氣體排放到燃料氣體排放通道24b中。相似地，被供給且消耗在陰極82處的含氧氣體流經(jīng)出口緩沖部分32b，并且沿著箭頭A所示的方向(見圖1)將含氧氣體排放到含氧氣體排放通道20b中。
另外，如圖6所示，供給冷卻劑供應(yīng)通道22a的冷卻劑從進(jìn)口連接通道72a開始流動。冷卻劑流經(jīng)進(jìn)口緩沖部分36a、56a，并且流入在第一和第二金屬隔板16、18之間的冷卻劑流動場34中。在該冷卻劑用來冷卻薄膜電極組件14之后，冷卻劑從出口連接通道72b開始流動，并且流經(jīng)出口緩沖部分36b、56b，而被排放到冷卻劑排放通道22b中。
在本發(fā)明的該實(shí)施例中，如圖5所示，隆起元件68a、68b、70a、70b一體形成在第二金屬隔板18上。這些隆起元件68a、68b、70a、70b在壓力下接觸第一金屬隔板16的第一密封件40，從而形成進(jìn)口連接通道72a和出口連接通道72b。這樣，用這種簡單的結(jié)構(gòu)就可以可靠地將冷卻劑供應(yīng)通道22a和冷卻劑排放通道22b連接到冷卻劑流動場34。
因此，冷卻劑可以在冷卻劑供應(yīng)通道22a和冷卻劑流動場34之間以及在冷卻劑流動場34和冷卻劑排放通道22b之間平穩(wěn)且適當(dāng)?shù)亓鲃?，而不受形成在第一和第二金屬隔?6、18上的含氧氣體流動場26和燃料氣體流動場50的形狀影響。
另外，隆起元件68a、68b、70a、70b接觸第一金屬隔板16的第一密封件40。這樣，當(dāng)緊固負(fù)載沿著箭頭A所示的堆疊方向施加到燃料電池10上時(shí)，可以有效地冷卻發(fā)電單元12，而不會使進(jìn)口連接通道72a和出口連接通道72b變形。
另外，隆起元件68a、68b、70a、70b與作為密封件的外凸起60的至少部分60a到60d重疊，以防在薄膜電極組件14內(nèi)的泄漏。這樣，就會產(chǎn)生與施加到薄膜電極組件14上的密封載荷相反的反作用力，并且可以通過外凸起60適當(dāng)?shù)乇３直∧る姌O組件14的密封特性。
另外，冷卻劑供應(yīng)通道22a和冷卻劑排放通道22b設(shè)置在發(fā)電單元12相對的左右兩端的中間位置處。進(jìn)口連接通道72a的第一和第二分支凹槽74a、76a與冷卻劑供應(yīng)通道22a連接，并且出口連接通道72b的第一和第二分支凹槽74b、76b與冷卻劑排放通道22b連接。這樣，可以平穩(wěn)且可靠地將冷卻劑供給整個(gè)冷卻劑流動場34，并且提高每一發(fā)電單元12的冷卻效率。
雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例具體地說明和描述了本發(fā)明，但是應(yīng)理解，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行各種變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池，其通過沿著堆疊方向堆疊多個(gè)發(fā)電單元(12)來形成，所述每一發(fā)電單元(12)都包括薄膜電極組件(14)和夾住所述薄膜電極組件(14)的一對金屬隔板(16，18)，所述薄膜電極組件(14)包括一對電極和夾設(shè)在所述電極之間的電解質(zhì)薄膜，其中，反應(yīng)氣體通道和冷卻劑通道沿著堆疊方向穿過所述發(fā)電單元(12)延伸，且用于供應(yīng)冷卻劑的冷卻劑流動場(34)形成在相鄰發(fā)電單元(12)的金屬隔板(16，18)之間，并且其中至少一個(gè)所述金屬隔板(18)具有隆起元件(68a)，其一體地形成在與所述薄膜電極組件(14)相對的表面上，并且所述隆起元件(68a)形成連接通道(72a)，該連接通道連接所述冷卻劑流動場(34)和所述冷卻劑通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于，所述連接通道(72b)形成在所述隆起元件(68a)和平面密封件(40b)之間，該平面密封件一體地形成在面對所述至少一個(gè)金屬隔板(18)的所述金屬隔板(16)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于，所述至少一個(gè)金屬隔板(18)包括在與所述隆起元件(68a)相對的表面上的密封件(58)，用于防止在所述薄膜電極組件(14)中的泄漏；和形成所述連接通道(72a)的所述隆起元件(68a)的一部分沿著堆疊方向與所述密封件(58)的至少一部分重疊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于，一密封件(58)一體形成在所述至少一塊金屬隔板(18)上冷卻劑流動場(34)的周圍；和所述隆起元件(68a)形成所述密封件(58)的一部分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于，所述發(fā)電單元(12)沿著水平方向堆疊；所述反應(yīng)氣體通道包括燃料氣體供應(yīng)通道(24a)、含氧氣體供應(yīng)通道(20a)、燃料氣體排放通道(24b)和含氧氣體排放通道(20b)所述冷卻劑通道包括冷卻劑供應(yīng)通道(22a)和冷卻劑排放通道(22b)；和在包括所述燃料氣體供應(yīng)通道(24a)、所述含氧氣體供應(yīng)通道(20a)、所述冷卻劑供應(yīng)通道(22a)、所述燃料氣體排放通道(24b)、所述含氧氣體排放通道(20b)和所述冷卻劑排放通道(22b)的六個(gè)通道中，三個(gè)通道穿過所述發(fā)電單元(12)的左端延伸，另外三個(gè)通道穿過所述發(fā)電單元(12)的右端延伸，并且所述冷卻劑供應(yīng)道(22a)和冷卻劑排放通道(22b)穿過所述發(fā)電單元(12)相對的左右兩端的中間部分延伸。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池，其特征在于，所述連接通道(72a)包括多個(gè)分支凹槽(74a)，它們在所述冷卻劑通道和冷卻劑流動場(34)之間至少沿著兩個(gè)方向分叉。
全文摘要
一種發(fā)電單元(12)，包括薄膜電極組件(14)和夾住該薄膜電極組件(14)的第一和第二金屬隔板(16，18)。隆起元件(68a、68b、70a、70b)一體地形成在第二金屬隔板(18)上，并且這些隆起元件(68a、68b、70a、70b)在壓力下接觸第一金屬隔板(16)的第一密封件(40)，從而形成進(jìn)口連接通道(72a)和出口連接通道(72b)。冷卻劑供應(yīng)通道(22a)和冷卻劑流動場(34)通過進(jìn)口連接通道(72a)連接，而冷卻劑排放通道(22b)和冷卻劑流動場(34)通過出口連接通道(72b)連接。
文檔編號H01M8/02GK1638178SQ20041010173
公開日2005年7月13日 申請日期2004年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月22日
發(fā)明者杉浦誠治, 后藤修平, 杉田成利, 田中廣行, 西山忠志 申請人:本田技研工業(yè)株式會社