專(zhuān)利名稱(chēng)：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。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及將單電池平面排列而成的燃 料電池。
背景技術(shù)：
燃料電池為利用氫和氧生成電能的裝置，能夠得到高的發(fā)電效率。作為燃料電池 的主要特征為，像以往的發(fā)電方式那樣是不經(jīng)過(guò)熱能或動(dòng)能的過(guò)程的直接發(fā)電，因此可以 列舉以下優(yōu)點(diǎn)，能夠期待小規(guī)模且高的發(fā)電效率，氮化物等的排出少，噪音或振動(dòng)也小，故 環(huán)保性良好等。這樣，燃料電池能夠有效利用燃料所具有的化學(xué)能，且具有利于環(huán)境的特 性，故期待作為承擔(dān)21世紀(jì)的能量供給系統(tǒng)，作為能夠用于從宇宙用到汽車(chē)用、攜帶設(shè)備 用，從大規(guī)模發(fā)電到小規(guī)模發(fā)電的各種各樣的用途的將來(lái)希望的新的發(fā)電體系備受關(guān)注， 正向?qū)嵱没⒁?guī)范化進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)。其中，固體高分子型燃料電池與其它種類(lèi)的燃料電池相比，工作溫度低，具有高的 輸出密度的特征，尤其是近年來(lái)，期待作為攜帶設(shè)備(手機(jī)、筆記本電腦、PDA、MP3唱機(jī)、數(shù) 碼照相機(jī)或電子詞典(書(shū)籍))等的電源利用。作為攜帶設(shè)備用的固體高分子型燃料電池， 公知的是將多個(gè)單電池排列成平面狀的平面排列型的燃料電池(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2)。作為 燃料，除專(zhuān)利文獻(xiàn)1所述的甲醇外，正在研究利用容納于貯氫合金或氫貯氣瓶中的氫的技 術(shù)(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2006-244715號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2008-243696號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)2006-59830號(hào)公報(bào)目前的平面排列型的燃料電池中，當(dāng)氫和氧反應(yīng)生成的生成水或從燃料電池的外 部浸入的生活水遍及相鄰的單電池而滯留時(shí)，相鄰的單電池的電極有可能發(fā)生短路。另外，作為生成水帶導(dǎo)電性的原因，可以舉出以下的事項(xiàng)。二氧化碳溶解于生成水，燃料電池的部件溶出到生成水，附著在燃料電池的部件表面的雜質(zhì)混入生成水。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于所述問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的，其目的在于提供一種燃料電池，其為平面排列 型，抑制在相鄰的單電池間發(fā)生短路。本發(fā)明的某方式，具備多個(gè)單電池，其排列成平面狀，包括含有離子交換體的電 解質(zhì)膜、設(shè)于電解質(zhì)膜一面的陽(yáng)極、設(shè)于電解質(zhì)膜另一面的陰極；絕緣層，其在多個(gè)單電池 中的相鄰的單電池中設(shè)置于相鄰的陽(yáng)極及相鄰的陰極中的至少一方的相鄰的電極之間。其 中，絕緣層的與電解質(zhì)膜呈相反側(cè)的表面相對(duì)于相鄰的電極的表面凸起。根據(jù)所述方式，通過(guò)凸設(shè)于相鄰的電極間(相鄰的陽(yáng)極間或/及相鄰的陰極間)的絕緣層，能夠抑制水在相鄰的電極間漫延而滯留。其結(jié)果是，能夠抑制在相鄰的電極間發(fā)生短路，進(jìn)而能夠提高燃料電池的工作穩(wěn)定性。所述方式中，絕緣層也可以具有防水性。另外，所述燃料電池還具備沿相鄰的電極 間設(shè)置，且將相鄰的單電池串聯(lián)連接的電連接部件。絕緣層設(shè)置于電連接部件的兩側(cè)，電連 接部件的一側(cè)的絕緣層形成于非連續(xù)的區(qū)域，以將位于電連接部件的一側(cè)的電極和電連接 部件連接。另外，所述燃料電池還具備與電極對(duì)置，且形成面向電極的反應(yīng)氣體室的板狀部 件，其中，絕緣層的與電解質(zhì)膜呈相反側(cè)的表面的至少一部分與板狀部件接觸。該情況下， 所述燃料電池還具備沿相鄰的電極之間設(shè)置，且將相鄰的單電池串聯(lián)連接的電連接部件， 其中，絕緣層也可以設(shè)置于電連接部件的兩側(cè)，電連接部件的一側(cè)的絕緣層形成于非連續(xù) 的區(qū)域，以使位于電連接部件的一側(cè)的電極和電連接部件連接，另外，形成在非連續(xù)區(qū)域的 絕緣層可以與板狀部件接觸。根據(jù)本發(fā)明，平面排列型的燃料電池能夠抑制在相鄰的單電池間發(fā)生短路。


圖1是表示實(shí)施方式1的燃料電池的構(gòu)成的分解立體圖；圖2是沿圖1的A-A線的剖視圖；圖3是表示實(shí)施方式2的燃料電池的構(gòu)成的分解立體圖；
圖4是沿圖3的A-A線的剖視圖；圖5是沿圖3的B-B線的剖視圖；圖6是沿圖3的C-C線的剖視圖；圖7是表示實(shí)施方式3的燃料電池的構(gòu)成的分解立體圖；圖8是沿圖7的A-A線的剖視圖；圖9是沿圖7的B-B線的剖視圖；圖10是沿圖7的C-C線的剖視圖；圖11是表示變形例的燃料電池的構(gòu)成的剖視圖。符號(hào)說(shuō)明10燃料電池20膜電極接合體22電解質(zhì)膜24陰極催化劑層26陽(yáng)極催化劑層30連接件40陰極側(cè)絕緣層42陽(yáng)極側(cè)絕緣層50陰極用罩52陽(yáng)極用罩60空氣室62燃料氣體室
80 基材
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，在全部的附圖中，相同的構(gòu) 成要素使用相同的符號(hào)，適當(dāng)省略說(shuō)明。(實(shí)施方式1)圖1是表示實(shí)施方式1的燃料電池的構(gòu)成的分解立體圖。圖2是沿圖1的A-A線 的剖視圖。如圖1及圖2所示，燃料電池10具備膜電極接合體(MEA)20、陰極用罩50及陽(yáng) 極用罩52。膜電極接合體20具備電解質(zhì)膜22、陰極催化劑層24a_d (以下，有時(shí)總稱(chēng)為陰極催 化劑層24a-d，或不加以區(qū)別而稱(chēng)作陰極催化劑層24)、以及經(jīng)由電解質(zhì)膜22分別與陰極催 化劑層24a_d對(duì)置的陽(yáng)極催化劑層26a_d，(以下，有時(shí)總稱(chēng)為陽(yáng)極催化劑層26a_d，或不加 以區(qū)別而稱(chēng)作陽(yáng)極催化劑層26)。另外，陰極催化劑層24及陽(yáng)極催化劑層26為燃料電池 10的“電極”的一例。優(yōu)選電解質(zhì)膜22在濕潤(rùn)的狀態(tài)下顯示良好的離子傳導(dǎo)性，作為使質(zhì)子在陰極催 化劑層24及陽(yáng)極催化劑層26之間移動(dòng)的離子交換膜起作用。電解質(zhì)膜22由含氟聚合物 或非氟聚合物等固體高分子材料形成，例如，可以使磺酸型全氟化碳聚合物、聚砜樹(shù)脂、具 有膦酸基或羧酸基的全氟化碳聚合物等。作為磺酸型全氟化碳聚合物的例子，可以舉出少 ^ ^ > (杜邦公司制注冊(cè)商標(biāo))112等。另外，作為非氟聚合物的例子，可以舉出磺化的 芳香族聚醚醚酮、聚砜等。電解質(zhì)膜22的厚度，例如為10 200 ym。陰極催化劑層24a_d在各自分開(kāi)的狀態(tài)下形成于電解質(zhì)膜22的一面。向陰極催 化劑層24a_d供給空氣作為氧化劑。另外，陽(yáng)極催化劑層26a_d在各自分開(kāi)的狀態(tài)下形成 于電解質(zhì)膜22的另一面。向陽(yáng)極催化劑層26a-d供給氫作為燃料氣體。將電解質(zhì)膜22夾 持在一對(duì)陰極催化劑層24和陽(yáng)極催化劑層26之間，由此構(gòu)成單電池，各單電池通過(guò)氫和空 氣中的氧的電化學(xué)反應(yīng)而發(fā)電。陰極催化劑層24和陽(yáng)極催化劑層26具有離子交換樹(shù)脂及催化劑粒子，根據(jù)情況 具有碳粒子。陰極催化劑層24和陽(yáng)極催化劑層26所具有的離子交換樹(shù)脂將催化劑粒子和電解 質(zhì)膜22進(jìn)行連接，具有在兩者間傳遞質(zhì)子的作用。該離子交換樹(shù)脂最好由與電解質(zhì)膜22相 同的高分子材料形成。作為催化劑金屬，可以舉出選自Sc、Y、Ti、Zr、V、Nb、Fe、C0、Ni、Ru、 Rh、Pd、Pt、0s、Ir、鑭系元素及錒系元素中的合金或單體。另外，在擔(dān)待催化劑的情況下，作 為碳粒子，也可以使用爐法炭黑、乙炔黑、科琴黑、碳納米管等。另外，陰極催化劑層24及陽(yáng) 極催化劑層26的厚度，例如分別為10 40 y m。這樣，本實(shí)施方式的燃料電池中，陰極催化劑層24a_d與陽(yáng)極催化劑層26a_d分別 成對(duì)，多個(gè)單電池形成為平面狀。在相鄰的單電池之間設(shè)置有貫通電解質(zhì)膜22的連接件 (電連接部件)30a-c (以下，有時(shí)總稱(chēng)為連接件30a_c，或不加以區(qū)別而稱(chēng)作連接件30)。具 體地說(shuō)，通過(guò)連接件30a將陰極催化劑層24a和陽(yáng)極催化劑層26b電連接。另外，通過(guò)連接 件30b將陰極催化劑層24b和陽(yáng)極催化劑層26c電連接。另外，通過(guò)連接件30c將陰極催 化劑層24c和陽(yáng)極催化劑層26d電連接。由此，相鄰的單電池彼此串聯(lián)連接。作為承擔(dān)連接件30a_c的導(dǎo)電性的材料，可以舉出碳纖維、石墨板、碳紙、碳粉末等碳系材料、鉬、金、不 銹鋼、鈦、鎳等金屬系材料。連接件30的寬度例如為30 300 μ m。
本實(shí)施方式的燃料電池10中，在相鄰的陰極催化劑層24之間設(shè)有陰極側(cè)絕緣層 40a-c(以下，有時(shí)總稱(chēng)為陰極側(cè)絕緣層40a_d，或不加以區(qū)別而稱(chēng)作陰極側(cè)絕緣層40)。更 具體地說(shuō)，陰極側(cè)絕緣層40a設(shè)于連接件30a和陰極催化劑層24b之間的電解質(zhì)膜22上。 陰極側(cè)絕緣層40b設(shè)于連接件30b和陰極催化劑層24c之間的電解質(zhì)膜22上。另外，陰極 側(cè)絕緣層40c設(shè)于連接件30c和陰極催化劑層24d之間的電解質(zhì)膜22上。陰極側(cè)絕緣層40的與電解質(zhì)膜22呈相反側(cè)的表面相對(duì)于相鄰的陰極催化劑層 24的表面凸起。換言之，陰極側(cè)絕緣層40的厚度比相鄰的陰極催化劑層24的厚度大。作 為典型，陰極側(cè)絕緣層40的突出高度為陰極催化劑層24的厚度的1. 1倍以上或在陰極催 化劑層24的厚度上再加4μπι以上的值。優(yōu)選陰極側(cè)絕緣層40具有防水性。在此，以固 體表面水滴的接觸角θ為指標(biāo)定義防水性，通常，設(shè)θ為90度以上的情況為具有防水性 (疏水性)，當(dāng)為110度 140度時(shí)為高防水性，當(dāng)為140度以上時(shí)為超防水性。作為用于 陰極側(cè)絕緣層40的防水性材料，例如可以舉出氟樹(shù)脂(接觸角100度 120度)。作為 氟樹(shù)脂，可以舉出聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙 烯_六氟丙烯共聚物(FEP)、四氟乙烯-乙烯共聚物(ETFE)、聚偏氟乙稀(PVDF)、聚氯三氟 乙烯(PCTFE)、氯三氟乙烯-乙烯共聚物(E/CTFE)、聚氟乙烯(PVF)、全氟環(huán)狀聚合物等。陰極側(cè)絕緣層40，例如利用注射器狀的噴嘴涂覆軟化后的氟樹(shù)脂，由此形成于在 連接件30和陰極催化劑層24之間露出的電解質(zhì)膜22上。另一方面，在相鄰的陽(yáng)極催化劑層26之間設(shè)有陽(yáng)極側(cè)絕緣層42a_c (以下，有時(shí)總 稱(chēng)為陽(yáng)極側(cè)絕緣層42a-c，或不加以區(qū)別而稱(chēng)作陽(yáng)極側(cè)絕緣層42)。更具體地說(shuō)，陽(yáng)極側(cè)絕 緣層42a設(shè)于連接件30a和陽(yáng)極催化劑層26a之間的電解質(zhì)膜22上。陽(yáng)極側(cè)絕緣層42b 設(shè)于連接件30b和陽(yáng)極催化劑層26b之間的電解質(zhì)膜22上。另外，陽(yáng)極側(cè)絕緣層42c設(shè)于 連接件30c和陽(yáng)極催化劑層26c之間的電解質(zhì)膜22上。陽(yáng)極側(cè)絕緣層42的與電解質(zhì)膜22呈相反側(cè)的表面相對(duì)于相鄰的陽(yáng)極催化劑層26 的表面凸起。換言之，陽(yáng)極側(cè)絕緣層42的厚度比相鄰的陽(yáng)極催化劑層26的厚度大。作為 典型，陽(yáng)極側(cè)絕緣層42的突出高度為陽(yáng)極催化劑層26的厚度的1. 1倍以上或在陽(yáng)極催化 劑層26的厚度上再加4μπι以上的值。優(yōu)選陽(yáng)極側(cè)絕緣層42具有防水性。作為用于陽(yáng)極 側(cè)絕緣層42的防水性材料，例如可以舉出氟樹(shù)脂(接觸角100 120°C )。氟樹(shù)脂的具體 例與在陰極側(cè)絕緣層40的說(shuō)明中例示的材料相同。陽(yáng)極側(cè)絕緣層42，例如利用注射器狀的噴嘴涂覆軟化后的氟樹(shù)脂，由此形成于在 連接件30和陽(yáng)極催化劑層26之間露出的電解質(zhì)膜22上。陰極用罩50為與陰極催化劑層24對(duì)置的板狀部件。在陰極用罩50設(shè)有用于從 外部取入空氣的空氣取入口 51。在陰極用罩50和陰極催化劑層24之間形成有空氣流通的 空氣室60。另一方面，陽(yáng)極用罩52為與陽(yáng)極催化劑層26對(duì)置的板狀部件。在陽(yáng)極用罩52和 陽(yáng)極催化劑層26之間形成有燃料貯藏用的燃料氣體室62。另外，通過(guò)在陽(yáng)極用罩52設(shè)置 燃料供給口(未圖示)，能夠從燃料筒適宜補(bǔ)充燃料。作為用于陰極用罩50及陽(yáng)極用罩52的材料，可以舉出酚醛樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂、聚乙烯樹(shù)脂、聚丙烯樹(shù)脂、聚苯乙烯樹(shù)脂、尿素樹(shù)脂、氟樹(shù)脂等通常的塑料樹(shù)脂。墊片56設(shè)于電解質(zhì)膜22的外周部和陰極用罩50之間。通過(guò)墊片56提高燃料氣 體室62的密封性，抑制燃料泄漏。另外，墊片57設(shè)于電解質(zhì)膜22的外周部和陰極用罩50之間。通過(guò)墊片57提高 空氣室60的密封性。根據(jù)以上說(shuō)明的燃料電池10，在相鄰的陰極催化劑層24，換言之在相鄰的陰極側(cè) 電極之間凸設(shè)有陰極側(cè)絕緣層40，因此，能夠抑制水遍及相鄰的陰極催化劑層24之間(在 本實(shí)施方式中，為與一方的單電池的陰極催化劑層24和另一方的單電池的陰極催化劑層 24連接的連接件30之間)滯留。其結(jié)果是，能夠抑制在相鄰的陰極催化劑層24發(fā)生短路， 進(jìn)而能夠提高燃料電池的工作穩(wěn)定性。另外，通過(guò)使陰極側(cè)絕緣層40具有防水性，水在陰 極側(cè)絕緣層40的表面不滲透，因此更難以在相鄰的陰極催化劑層24之間發(fā)生短路。其結(jié) 果是，能夠提高燃料電池10的工作穩(wěn)定性或輸出穩(wěn)定性。同樣，在相鄰的陽(yáng)極催化劑層26，換言之，在相鄰的陽(yáng)極側(cè)電極之間凸設(shè)有陽(yáng)極側(cè) 絕緣層42，因此能夠抑制水遍及相鄰的陽(yáng)極催化劑層26之間(在本實(shí)施方式中，為與一方 的單電池的陽(yáng)極催化劑層26和另一方的單電池的陽(yáng)極催化劑層26連接的連接件30之間) 滯留。其結(jié)果是，能夠抑制在相鄰的陽(yáng)極催化劑層26發(fā)生短路，進(jìn)而能夠提高燃料電池的 工作穩(wěn)定性。另外，通過(guò)使陽(yáng)極側(cè)絕緣層42具有防水性，水在陽(yáng)極側(cè)絕緣層42的表面不滲 透，因此更難以在相鄰的陽(yáng)極催化劑層26之間發(fā)生短路。其結(jié)果是，能夠提高燃料電池10 的工作穩(wěn)定性或輸出穩(wěn)定性。(實(shí)施方式2)圖3是表示實(shí)施方式2的燃料電池的構(gòu)成的分解立體圖；圖4是沿圖3的A_A線 的剖視圖；圖5是沿圖3的B-B線的剖視圖；圖6是沿圖3的C-C線的剖視圖。實(shí)施方式2 的燃料電池10的基本構(gòu)成與實(shí)施方式1相同。以下，以與實(shí)施方式1不同的構(gòu)成為中心， 對(duì)實(shí)施方式2的燃料電池10進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式中，陰極側(cè)絕緣層40與陰極用罩50的內(nèi)面部分接觸。具體地說(shuō)，如圖 5所示，在陰極側(cè)絕緣層40分開(kāi)設(shè)置有達(dá)到陰極用罩50的內(nèi)面的高度的多個(gè)突出部46。相 鄰的突出部46之間形成開(kāi)口 47，通過(guò)開(kāi)口 47，與相鄰的單電池相對(duì)應(yīng)的空氣室60得以連通.另一方面，陽(yáng)極側(cè)絕緣層42與陽(yáng)極用罩52的內(nèi)面部分接觸。具體地說(shuō)，如圖6所 示，在陽(yáng)極側(cè)絕緣層42分開(kāi)設(shè)置有達(dá)到陽(yáng)極用罩52的內(nèi)面的高度的多個(gè)突出部48。相鄰 的突出部48之間形成開(kāi)口 49，通過(guò)開(kāi)口 49，與相鄰的單電池相對(duì)應(yīng)的燃料氣體室62得以 連通。根據(jù)以上說(shuō)明的燃料電池10，能夠確保空氣室60的空氣的擴(kuò)散性，且通過(guò)與陰極 用罩50的內(nèi)面接觸的突出部46，物理地遮斷水在相鄰的單電池的陰極間滯留。其結(jié)果是， 能夠進(jìn)一步提高燃料電池10的工作穩(wěn)定性或輸出穩(wěn)定性。另外，能夠確保燃料氣體室62的燃料的擴(kuò)散性，且通過(guò)與陽(yáng)極用罩52的內(nèi)面接觸 的突出部48，物理地遮斷水在相鄰的單電池的陽(yáng)極間滯留。其結(jié)果是，能夠進(jìn)一步提高燃料 電池10的工作穩(wěn)定性或輸出穩(wěn)定性。(實(shí)施方式3)
圖7是表示實(shí)施方式3的燃料電池的構(gòu)成的分解立體圖；圖8是沿圖7的A-A線的剖視圖；圖9是沿圖7的B-B線的剖視圖；圖10是沿圖7的C-C線的剖視圖。實(shí)施方式 3的燃料電池10的基本構(gòu)成與實(shí)施方式1相同。以下，以與實(shí)施方式1不同的構(gòu)成為中心， 對(duì)實(shí)施方式3的燃料電池10進(jìn)行說(shuō)明。在本實(shí)施方式中，陰極側(cè)絕緣層40設(shè)于連接件30的兩側(cè)。連接件30 —側(cè)的陰極 催化劑層24形成于非連續(xù)的區(qū)域，以將位于連接件30 —側(cè)的陰極催化劑層24和連接件30 連接。更具體地，以連接件30a為例進(jìn)行說(shuō)明。在連接件30a和陰極催化劑層24b之間設(shè) 有陰極側(cè)絕緣層40a，這一點(diǎn)與實(shí)施方式1相同。另一方面，在連接件30a和陰極催化劑層 24a之間，多個(gè)陰極側(cè)絕緣層40a'形成于非連續(xù)的區(qū)域。換言之，多個(gè)陰極側(cè)絕緣層40a' 沿連接件30a側(cè)的陰極催化劑層24a的邊分開(kāi)設(shè)置。連接件30a在相鄰的陰極側(cè)絕緣層 40a‘之間延伸形成為梳子狀，在相鄰的陰極側(cè)絕緣層40a'之間，連接件30a和陰極催化 劑層24a進(jìn)行電連接。如圖9所示，陰極側(cè)絕緣層40a'分別與陰極用罩50的內(nèi)面接觸。相鄰的陰極側(cè) 絕緣層40a'之間形成開(kāi)口 70，通過(guò)開(kāi)口 70，與相鄰的單電池相對(duì)應(yīng)的空氣室60得以連通。另一方面，陽(yáng)極側(cè)絕緣層42設(shè)于連接件30的兩側(cè)。連接件30 —側(cè)的陽(yáng)極催化劑 層26形成于非連續(xù)的區(qū)域，以將位于連接件30 —側(cè)的陽(yáng)極催化劑層26和連接件30連接。 更具體地，以連接件30a為例進(jìn)行說(shuō)明。在連接件30a和陽(yáng)極催化劑層26a之間設(shè)有陽(yáng)極側(cè) 絕緣層42a，這一點(diǎn)與實(shí)施方式1相同。另一方面，在連接件30a和陽(yáng)極催化劑層26b之間， 多個(gè)陽(yáng)極側(cè)絕緣層42a'形成于非連續(xù)的區(qū)域。換言之，多個(gè)陽(yáng)極側(cè)絕緣層42a'沿連接件 30a側(cè)的陽(yáng)極催化劑層26b的邊分開(kāi)設(shè)置。連接件30a在相鄰的陽(yáng)極側(cè)絕緣層42a'之間 延伸形成為梳子狀，在相鄰的陽(yáng)極側(cè)絕緣層42a'之間，連接件30a和陽(yáng)極催化劑層26b進(jìn) 行電連接。如圖10所示，陽(yáng)極側(cè)絕緣層42a'分別與陽(yáng)極用罩52的內(nèi)面接觸。相鄰的陽(yáng)極側(cè) 絕緣層42a'之間形成開(kāi)口 72，通過(guò)開(kāi)口 72，與相鄰的單電池相對(duì)應(yīng)的燃料氣體室62得以 連通。根據(jù)以上說(shuō)明的燃料電池10，能夠確?？諝馐?0的空氣的擴(kuò)散性，且通過(guò)與陰極 用罩50的內(nèi)面接觸的陰極側(cè)絕緣層40a'，物理地遮斷水在相鄰的單電池的陰極間的滯 留。其結(jié)果是，能夠進(jìn)一步提高燃料電池10的工作穩(wěn)定性或輸出穩(wěn)定性。另外，能夠確保燃料氣體室62的燃料的擴(kuò)散性，且通過(guò)與陽(yáng)極用罩52的內(nèi)面接觸 的陽(yáng)極側(cè)絕緣層42a'，物理地遮斷水在相鄰的單電池的陽(yáng)極間滯留。其結(jié)果是，能夠進(jìn)一 步提高燃料電池10的工作穩(wěn)定性或輸出穩(wěn)定性。本發(fā)明并不僅限于上述的各實(shí)施方式，也可以基于本技術(shù)領(lǐng)域工作者的知識(shí)，施 加各種設(shè)計(jì)變更等變形，施加了這樣的變形的實(shí)施方式也包含于本發(fā)明的范圍。例如，上述的各實(shí)施方式的燃料電池10中，設(shè)置有陰極側(cè)絕緣層40及陽(yáng)極側(cè)絕緣 層42雙方，但也可以只形成任一方。實(shí)施方式3中，陰極側(cè)絕緣層40a'及陽(yáng)極側(cè)絕緣層42a'分別與陰極用罩50、陽(yáng) 極用罩52的內(nèi)面接觸，但陰極側(cè)絕緣層40a'及陽(yáng)極側(cè)絕緣層42a'也可以分別與陰極側(cè) 絕緣層40a及陽(yáng)極側(cè)絕緣層42a的突出高度相等。由此，在由陰極側(cè)絕緣層40a及陽(yáng)極側(cè) 絕緣層42a產(chǎn)生的效果的基礎(chǔ)上，通過(guò)陰極側(cè)絕緣層40a'及陽(yáng)極側(cè)絕緣層42a'能夠防止水的滯留，因此更能夠抑制在相鄰的電極間發(fā)生短路。
圖11是表示實(shí)施方式1的燃料電池的變形例的剖視圖。在變形例的燃料電池10 中，電解質(zhì)膜22按膜電極接合體20，換言之，按單電池被分離，在各電解質(zhì)膜22的周?chē)O(shè)有 絕緣性的基材80。換言之，基材80作為用于保持各電解質(zhì)膜22的框架材料使用。作為基 材80，可以使用酚醛樹(shù)脂、乙烯基樹(shù)脂、聚乙烯樹(shù)脂、聚丙烯樹(shù)脂、聚苯乙烯樹(shù)脂、尿素樹(shù)脂、 氟樹(shù)脂等通常的塑料樹(shù)脂。在實(shí)施方式1中，陰極側(cè)絕緣層40及陽(yáng)極側(cè)絕緣層42設(shè)于電解質(zhì)膜22上，但在 本變形例中，陰極側(cè)絕緣層40設(shè)在位于連接件30和陰極催化劑層24之間的基材80之上。 另外，陽(yáng)極側(cè)絕緣層42設(shè)在位于連接件30和陽(yáng)極催化劑層26之間的基材80上。變形例的燃料電池10也與實(shí)施方式1 一樣，能夠抑制水在相鄰的陰極催化劑層24 之間(在本實(shí)施方式中，為與一方的單電池的陰極催化劑層24和另一方的單電池的陰極催 化劑層24連接的連接件30之間)漫延而滯留。其結(jié)果是，能夠抑制在相鄰的陰極催化劑 層24發(fā)生短路，進(jìn)而能夠提高燃料電池的工作穩(wěn)定性。同樣，能夠抑制水在相鄰的陽(yáng)極催化劑層26之間(在本實(shí)施實(shí)施方式中，為與一 方的單電池的陽(yáng)極催化劑層26和另一方的單電池的陽(yáng)極催化劑層26連接的連接件30之 間)漫延而滯留。其結(jié)果是，能夠抑制在相鄰的陽(yáng)極催化劑層26發(fā)生短路，進(jìn)而能夠提高 燃料電池的動(dòng)作穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
一種燃料電池，其特征在于，具備多個(gè)單電池，其排列成平面狀，并且包括含有離子交換體的電解質(zhì)膜、設(shè)置于所述電解質(zhì)膜一面的陽(yáng)極和設(shè)置于所述電解質(zhì)膜的另一面的陰極；絕緣層，其在所述多個(gè)單電池中的相鄰的單電池中，設(shè)置在相鄰的陽(yáng)極及/或相鄰的陰極中的相鄰的電極之間，其中，所述絕緣層相對(duì)于所述相鄰的電極表面凸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池，其中， 所述絕緣層具有防水性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池，其中，還具備與所述電極對(duì)置，且形成面向所述電極的反應(yīng)氣體室的板狀部件， 其中，所述絕緣層的與所述電解質(zhì)膜呈相反側(cè)的表面的至少一部分與所述板狀部件接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池，其中，還具備沿相鄰的電極之間設(shè)置，且將相鄰的單電池串聯(lián)連接的電連接部件， 其中，所述絕緣層設(shè)置于所述電連接部件的兩側(cè)，所述電連接部件的一側(cè)的絕緣層形成于非連續(xù)的區(qū)域，以使位于所述電連接部件的一 側(cè)的電極與所述電連接部件連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料電池，其中，還具備沿相鄰的電極之間設(shè)置，且將相鄰的單電池串聯(lián)連接的電連接部件， 其中，所述絕緣層設(shè)置于所述電連接部件的兩側(cè)，所述電連接部件的一側(cè)的絕緣層形成于非連續(xù)的區(qū)域，以使位于所述電連接部件的一 側(cè)的電極與所述電連接部件連接，形成于所述非連續(xù)的區(qū)域的絕緣層與所述板狀部件接觸。
全文摘要
本發(fā)明的燃料電池為平面排列型的燃料電池，其能夠抑制在相鄰的單電池間發(fā)生短路。該燃料電池(10)具備膜電極接合體(20)。膜電極接合體(20)具有電解質(zhì)膜(22)、陰極催化劑層(24a-d)、經(jīng)由電解質(zhì)膜(22)分別與陰極催化劑層(24a-d)對(duì)置的陽(yáng)極催化劑層(26a-d)。在相鄰的陰極催化劑層(24)之間設(shè)有防水性的陰極側(cè)絕緣層(40a-c)。陰極側(cè)絕緣層(40)的與電解質(zhì)膜(22)呈相反側(cè)的表面相對(duì)于相鄰的陰極催化劑層(24)的表面凸出。另一方面，在相鄰的陽(yáng)極催化劑層(26)之間設(shè)有防水性的陽(yáng)極側(cè)絕緣層(42a-c)。陽(yáng)極側(cè)絕緣層(42)的與電解質(zhì)膜(22)呈相反側(cè)的表面相對(duì)于相鄰的陽(yáng)極催化劑層(26)的表面凸出。
文檔編號(hào)H01M8/24GK101847735SQ201010129389
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月25日
發(fā)明者安尾耕司, 株本浩揮 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社