專(zhuān)利名稱(chēng)：燃料電池堆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具備發(fā)電單元且將多個(gè)所述發(fā)電單元相互層疊而成的燃料電池堆，該發(fā)電單元中層疊有在電解質(zhì)的兩側(cè)設(shè)有一對(duì)電極的電解質(zhì)-電極結(jié)構(gòu)體和隔板。
背景技術(shù)：
例如，固體高分子型燃料電池具備通過(guò)一對(duì)隔板夾持電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體 (MEA)而成的發(fā)電單元，該電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體(MEA)在由高分子離子交換膜構(gòu)成的電解質(zhì)膜的兩側(cè)分別配設(shè)有陽(yáng)極側(cè)電極及陰極側(cè)電極。此種燃料電池通常通過(guò)層疊規(guī)定的數(shù)目的發(fā)電單元而作為燃料電池堆使用。在上述的燃料電池中，在一方的隔板的面內(nèi)設(shè)有與陽(yáng)極側(cè)電極對(duì)置且用于使燃料氣體流動(dòng)的燃料氣體流路，并且在另一方的隔板的面內(nèi)設(shè)有與陰極側(cè)電極對(duì)置且用于使氧化劑氣體流動(dòng)的氧化劑氣體流路。而且，在彼此相鄰的隔板之間沿所述隔板的面方向設(shè)有用于使冷卻介質(zhì)流動(dòng)的冷卻介質(zhì)流路。此外，在此種燃料電池中，大多構(gòu)成所謂內(nèi)部分流器(manifold)型燃料電池，該種燃料電池中，在內(nèi)部具備沿發(fā)電單元的層疊方向貫通而用于使燃料氣體流動(dòng)的燃料氣體入口連通孔及燃料氣體出口連通孔、用于使氧化劑氣體流動(dòng)的氧化劑氣體入口連通孔及氧化劑氣體出口連通孔、用于使冷卻介質(zhì)流動(dòng)的冷卻介質(zhì)入口連通孔及冷卻介質(zhì)出口連通孔。作為內(nèi)部分流器型燃料電池，例如，已知有日本特表2008-536258號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的流場(chǎng)極板(日語(yǔ)流Λ場(chǎng)極板)。如圖19所示，在陽(yáng)極流場(chǎng)極板Ia的面內(nèi)形成有氫流場(chǎng)加。在該陽(yáng)極流場(chǎng)極板Ia的長(zhǎng)度方向(箭頭X方向)一端部形成有陽(yáng)極空氣入口分流器開(kāi)口部3a、陽(yáng)極冷卻劑入口分流器開(kāi)口部如及陽(yáng)極氫入口分流器開(kāi)口部fe。在陽(yáng)極流場(chǎng)極板Ia的長(zhǎng)度方向另一端部形成有陽(yáng)極空氣出口分流器開(kāi)口部北、陽(yáng)極冷卻劑出口分流器開(kāi)口部4b及陽(yáng)極氫出口分流器開(kāi)口部恥。另外，如圖20所示，日本特開(kāi)平9-161819號(hào)公報(bào)所公開(kāi)的燃料電池具備與氧化劑極相接配置的隔板lb。在隔板Ib的氧化劑極側(cè)的主面上形成有多個(gè)氧化劑氣體流通槽2b， 氧化劑氣體入口 6a、6a與所述氧化劑氣體流通槽2b的上游側(cè)連通。另一方面，氧化劑氣體出口 ebjb與氧化劑氣體通流槽沘的下游側(cè)連通。在隔板bl的上部，在一對(duì)氧化劑氣體入口 6a、6a之間形成有一個(gè)冷卻水入口 7a， 并且在一對(duì)氧化劑氣體出口 6b、6b之間形成有一個(gè)冷卻水出口 7b。在隔板Ib的上部?jī)蓚?cè)設(shè)有一對(duì)燃料氣體入口連通孔8a、8a，并且在所述隔板Ib的下部?jī)蓚?cè)設(shè)有一對(duì)燃料氣體出口連通孔8b、8b。然而，在日本特表2008-536258號(hào)公報(bào)的陽(yáng)極流場(chǎng)極板Ia中，在長(zhǎng)度方向兩端部沿箭頭Y方向分別形成有三個(gè)入口及三個(gè)出口。因此，陽(yáng)極流場(chǎng)極板Ia的箭頭Y方向(寬度方向)的尺寸相當(dāng)長(zhǎng)，從而存在不容易實(shí)現(xiàn)寬度尺寸縮短的問(wèn)題。另外，在日本特開(kāi)平9-161819號(hào)公報(bào)中，在隔板Ib的上部隔著冷卻水入口 7a而設(shè)有一對(duì)氧化劑氣體入口 6a、6a及一對(duì)燃料氣體入口連通孔8a、8a。另一方面，在隔板bl 的下部隔著冷卻水出口 7b而分別設(shè)有一對(duì)氧化劑氣體出口 6b、6b和燃料氣體出口連通孔 8b>8b0因此，隔板Ib的寬度方向(箭頭H方向)的尺寸相應(yīng)長(zhǎng)，從而存在裝入了所述隔板Ib的單體電池整體大型化的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決此種問(wèn)題，其目的在于提供一種能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)盡可能地縮短寬度尺寸，并確保所期望的冷卻性能的燃料電池堆。本發(fā)明涉及一種燃料電池堆，其具備發(fā)電單元，該發(fā)電單元層疊有在電解質(zhì)的兩側(cè)設(shè)有一對(duì)電極的電解質(zhì)-電極結(jié)構(gòu)體和平面為矩形形狀的金屬隔板，且在所述金屬隔板的電極對(duì)置面上設(shè)有沿所述電極供給作為燃料氣體或氧化劑氣體的反應(yīng)氣體的波形氣體流路，所述燃料電池堆中，所述發(fā)電單元相互層疊且在該發(fā)電單元之間形成作為所述波形氣體流路的背面形狀的冷卻介質(zhì)流路。在金屬隔板的相互對(duì)置的一方的兩邊設(shè)有沿層疊方向貫通且用于使反應(yīng)氣體流動(dòng)的反應(yīng)氣體入口連通孔及反應(yīng)氣體出口連通孔，在所述金屬隔板的相互對(duì)置的另一方的兩邊設(shè)有一對(duì)冷卻介質(zhì)入口連通孔及一對(duì)冷卻介質(zhì)出口連通孔，所述一對(duì)冷卻介質(zhì)入口連通孔及一對(duì)冷卻介質(zhì)出口連通孔沿所述層疊方向貫通，至少接近所述反應(yīng)氣體入口連通孔或所述反應(yīng)氣體出口連通孔，且分別向各邊分開(kāi)而用于使冷卻介質(zhì)流動(dòng)。另外，本發(fā)明涉及一種燃料電池堆，其具備發(fā)電單元，該發(fā)電單元層疊有在電解質(zhì)的兩側(cè)設(shè)有一對(duì)電極的電解質(zhì)-電極結(jié)構(gòu)體和平面為矩形形狀的金屬隔板，且在所述金屬隔板的電極對(duì)置面上設(shè)有沿所述電極供給作為燃料氣體或氧化劑氣體的反應(yīng)氣體的氣體流路，所述燃料電池堆中，在所述發(fā)電單元之間形成冷卻介質(zhì)流路且該發(fā)電單元相互層疊。在隔板的相互對(duì)置的一方的兩邊設(shè)有沿層疊方向貫通且用于使反應(yīng)氣體流動(dòng)的反應(yīng)氣體入口連通孔及反應(yīng)氣體出口連通孔，在所述隔板的相互對(duì)置的另一方的兩邊設(shè)有一對(duì)冷卻介質(zhì)入口連通孔及一對(duì)冷卻介質(zhì)出口連通孔，所述一對(duì)冷卻介質(zhì)入口連通孔及一對(duì)冷卻介質(zhì)出口連通孔沿所述層疊方向貫通，至少接近所述反應(yīng)氣體入口連通孔或所述反應(yīng)氣體出口連通孔，且分別向各邊分開(kāi)而用于使冷卻介質(zhì)流動(dòng)。此外，本發(fā)明涉及一種燃料電池堆，其具備多個(gè)發(fā)電單元，所述發(fā)電單元層疊有在電解質(zhì)的兩側(cè)設(shè)有一對(duì)電極的電解質(zhì)-電極結(jié)構(gòu)體和平面為矩形形狀的金屬隔板，在所述發(fā)電單元的相互對(duì)置的一方的兩邊設(shè)有沿層疊方向貫通的反應(yīng)氣體入口連通孔及反應(yīng)氣體出口連通孔，并且在所述發(fā)電單元的相互對(duì)置的另一方的兩邊設(shè)有沿所述層疊方向貫通且接近所述反應(yīng)氣體入口連通孔的冷卻介質(zhì)入口連通孔以及接近所述反應(yīng)氣體出口連通孔的冷卻介質(zhì)出口連通孔。該燃料電池堆在一方的金屬隔板的電極對(duì)置面上設(shè)有沿電極供給作為一方的反應(yīng)氣體的氧化劑氣體的波形氧化劑氣體流路槽，并且在另一方的金屬隔板的電極對(duì)置面上設(shè)有沿所述電極供給作為另一方的反應(yīng)氣體的燃料氣體的波形燃料氣體流路槽。并且，在彼此相鄰的發(fā)電單元之間，通過(guò)波形氧化劑氣體流路槽的背面凸形狀和波形燃料氣體流路槽的背面凸形狀形成冷卻介質(zhì)流路。此時(shí)，各背面凸形狀在冷卻介質(zhì)入口連通孔側(cè)的上游區(qū)域及冷卻介質(zhì)出口連通孔側(cè)的下游區(qū)域被設(shè)定成相位彼此不同，且在冷卻介質(zhì)的流動(dòng)方向至少與氧化劑氣體或燃料氣體的流動(dòng)方向相同的中游區(qū)域設(shè)定成相位彼此相同。根據(jù)本發(fā)明，未沿金屬隔板或碳隔板等隔板的一邊排列設(shè)置反應(yīng)氣體入口連通孔及冷卻介質(zhì)入口連通孔。因此，能夠阻止隔板的寬度方向的尺寸及長(zhǎng)度方向的尺寸變長(zhǎng)，尤其是能夠盡可能地縮短寬度尺寸，從而良好地提高燃料電池堆的設(shè)置性。而且，一對(duì)冷卻介質(zhì)入口連通孔及一對(duì)冷卻介質(zhì)出口連通孔分別分開(kāi)設(shè)置，因此能夠均勻且可靠地對(duì)冷卻介質(zhì)流路整個(gè)區(qū)域供給冷卻介質(zhì)。因而，能夠使發(fā)電區(qū)域整體的濕度環(huán)境均勻，從而良好地實(shí)現(xiàn)高效率的發(fā)電。另外，根據(jù)本發(fā)明，形成冷卻介質(zhì)流路的各背面凸形狀在冷卻介質(zhì)入口連通孔側(cè)的上游區(qū)域及冷卻介質(zhì)出口連通孔側(cè)的下游區(qū)域被設(shè)定成相位彼此不同。而且，各背面凸形狀在中游區(qū)域設(shè)定成相位彼此相同。因此，在冷卻介質(zhì)流路的中游區(qū)域中，冷卻介質(zhì)的流動(dòng)方向設(shè)定成至少與氧化劑氣體或燃料氣體的氣體流動(dòng)方向相同，而在冷卻介質(zhì)入口連通孔及冷卻介質(zhì)出口連通孔的附近，所述冷卻介質(zhì)的流動(dòng)方向變更成與所述氣體流動(dòng)方向交叉的方向。因此，冷卻介質(zhì)入口連通孔及冷卻介質(zhì)出口連通孔可以設(shè)定在與設(shè)有氧化劑氣體入口連通孔及燃料氣體入口連通孔和氧化劑氣體出口連通孔及燃料氣體出口連通孔的發(fā)電單元的一方的兩邊不同的兩邊上。由此，能夠提供一種無(wú)需沿發(fā)電單元的寬度方向配設(shè)各連通孔，而能夠以簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)盡可能地縮短寬度尺寸的內(nèi)部分流器型的燃料電池堆。而且，各背面凸形狀在中游區(qū)域被設(shè)定成相位彼此相同。因此，冷卻介質(zhì)至少能夠沿與氧化劑氣體或燃料氣體的流動(dòng)方向相同的方向順暢且可靠地流通，從而良好地提高發(fā)電單元的冷卻效率。


圖1是構(gòu)成本發(fā)明的第一實(shí)施方式的燃料電池堆的發(fā)電單元的主要部分分解立體說(shuō)明圖。圖2是所述燃料電池堆的圖1中的II-II線(xiàn)剖視說(shuō)明圖。圖3是構(gòu)成所述發(fā)電單元的第三金屬隔板的主視說(shuō)明圖。圖4是所述燃料電池堆的局部剖視說(shuō)明圖。圖5是形成在所述發(fā)電單元之間的冷卻介質(zhì)流路的立體說(shuō)明圖。圖6是構(gòu)成本發(fā)明的第二實(shí)施方式的燃料電池堆的發(fā)電單元的主要部分分解立體說(shuō)明圖。圖7是構(gòu)成本發(fā)明的第三實(shí)施方式的燃料電池堆的發(fā)電單元的主要部分分解立體說(shuō)明圖。圖8是構(gòu)成本發(fā)明的第四實(shí)施方式的燃料電池堆的發(fā)電單元的主要部分分解立體說(shuō)明圖。圖9是構(gòu)成本發(fā)明的第五實(shí)施方式的燃料電池堆的發(fā)電單元的主要部分分解立體說(shuō)明圖。
圖10是構(gòu)成所述發(fā)電單元的第一金屬隔板的主視說(shuō)明圖。圖11是形成在所述發(fā)電單元之間的冷卻介質(zhì)流路的說(shuō)明圖。圖12是構(gòu)成所述發(fā)電單元的第一燃料氣體流路及第一氧化劑氣體流路的透視說(shuō)明圖。圖13是構(gòu)成所述冷卻介質(zhì)流路的接觸部的說(shuō)明圖。圖14是構(gòu)成本發(fā)明的第六實(shí)施方式的燃料電池堆的發(fā)電單元的主要部分分解立體說(shuō)明圖。圖15是構(gòu)成本發(fā)明的第七實(shí)施方式的燃料電池堆的發(fā)電單元的主要部分分解立體說(shuō)明圖。圖16是構(gòu)成所述發(fā)電單元的第一金屬隔板的主視說(shuō)明圖。圖17是形成在所述發(fā)電單元之間的冷卻介質(zhì)流路的說(shuō)明圖。圖18是構(gòu)成所述冷卻介質(zhì)流路的接觸部的說(shuō)明圖。圖19是日本特表2008-536258號(hào)公報(bào)的陽(yáng)極流場(chǎng)極板的說(shuō)明圖。圖20是日本特開(kāi)平9-161819號(hào)公報(bào)的構(gòu)成燃料電池的隔板的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的第一實(shí)施方式的燃料電池堆10具備發(fā)電單元12，且多個(gè)所述發(fā)電單元12沿水平方向(箭頭A方向)相互層疊。如圖1及圖2所示，發(fā)電單元12設(shè)有第一金屬隔板14、第一電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體(電解質(zhì)-電極結(jié)構(gòu)體)16a、第二金屬隔板18、第二電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體16b及第三金屬隔板20。第一金屬隔板14、第二金屬隔板18及第三金屬隔板20例如由鋼板、不銹鋼板、鋁板、鍍敷處理鋼板或?qū)ζ浣饘俦砻鎸?shí)施了防蝕用的表面處理的縱長(zhǎng)形狀的金屬板構(gòu)成。第一金屬隔板14、第二金屬隔板18及第三金屬隔板20的平面具有矩形形狀，且通過(guò)將金屬制薄板沖壓加工成波形形狀而成形為截面凹凸形狀。如圖2所示，第一電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體16a設(shè)定為比第二電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體16b小的表面積。第一及第二電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體16a、16b例如具備水浸漬于全氟磺酸的薄膜的固體高分子電解質(zhì)膜22、夾持所述固體高分子電解質(zhì)膜22的陽(yáng)極側(cè)電極M及陰極側(cè)電極26。構(gòu)成陽(yáng)極側(cè)電極M具有比陰極側(cè)電極沈小的表面積的階梯型MEA。陽(yáng)極側(cè)電極M及陰極側(cè)電極沈具有由碳素紙等構(gòu)成的氣體擴(kuò)散層(未圖示)和將在表面擔(dān)載有鉬合金的多孔質(zhì)碳粒子一樣地涂敷于所述氣體擴(kuò)散層的表面上而形成的電極催化劑層(未圖示)。電極催化劑層形成在固體高分子電解質(zhì)膜22的兩面。如圖1所示，在發(fā)電單元12的長(zhǎng)邊方向的(箭頭C方向)上端緣部(短邊側(cè))設(shè)有沿箭頭A方向相互連通的用于供給氧化劑氣體例如含氧氣體的氧化劑氣體入口連通孔 30a及用于供給燃料氣體例如含氫氣體的燃料氣體入口連通孔32a。在發(fā)電單元12的長(zhǎng)邊方向的(箭頭C方向)下端緣部(短邊側(cè))設(shè)有沿箭頭A 方向相互連通的用于排出燃料氣體的燃料氣體出口連通孔32b及用于排出氧化劑氣體的氧化劑氣體出口連通孔30b。在發(fā)電單元12的短邊方向(箭頭B方向)的兩端緣部(長(zhǎng)邊側(cè))上方設(shè)有沿箭頭A方向相互連通的用于供給冷卻介質(zhì)的一對(duì)冷卻介質(zhì)入口連通孔34a，并且在所述發(fā)電單元12的短邊方向的兩端緣部下方設(shè)有用于排出所述冷卻介質(zhì)的一對(duì)冷卻介質(zhì)出口連通孔34b。冷卻介質(zhì)入口連通孔3 及冷卻介質(zhì)出口連通孔34b具有沿長(zhǎng)邊方向延伸的縱長(zhǎng)形狀。各冷卻介質(zhì)入口連通孔!Ma、!Ma接近氧化劑氣體入口連通孔30a及燃料氣體入口連通孔32a，且分別向箭頭B方向兩側(cè)的各邊分開(kāi)。各冷卻介質(zhì)出口連通孔34b、34b分別接近氧化劑氣體出口連通孔30b及燃料氣體出口連通孔32b，且分別向箭頭B方向兩側(cè)的各邊分開(kāi)。如圖3所示，設(shè)定氧化劑氣體入口連通孔30a的開(kāi)口外側(cè)端部與燃料氣體入口連通孔3 的開(kāi)口外側(cè)端部的沿水平方向的分離間隔H，并設(shè)定氧化劑氣體出口連通孔30b的開(kāi)口外側(cè)端部與燃料氣體出口連通孔32b的開(kāi)口外側(cè)端部的沿水平方向的分離間隔H。一對(duì)冷卻介質(zhì)入口連通孔3 及一對(duì)冷卻介質(zhì)出口連通孔34b優(yōu)選在上述的分離間隔H內(nèi)分別分開(kāi)配置，但實(shí)際上可以與該分離間隔H為大致相同程度。如圖1所示，在第一金屬隔板14的朝向第一電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體16a的面1 上形成有將燃料氣體入口連通孔3 和燃料氣體出口連通孔32b連通的第一燃料氣體流路 36。第一燃料氣體流路36具有沿箭頭C方向延伸的多個(gè)波狀流路槽部36a，并且在所述第一燃料氣體流路36的入口附近及出口附近分別設(shè)有具有多個(gè)壓花的入口緩沖部38及出口緩沖部40。在第一金屬隔板14的面14b上形成有將冷卻介質(zhì)入口連通孔3 和冷卻介質(zhì)出口連通孔34b連通的冷卻介質(zhì)流路44的一部分。在面14b上形成有作為構(gòu)成第一燃料氣體流路36的多個(gè)波狀流路槽部36a的背面形狀的多個(gè)波狀流路槽部44a。在第二金屬隔板18的朝向第一電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體16a的面18a上形成有將氧化劑氣體入口連通孔30a和氧化劑氣體出口連通孔30b連通的第一氧化劑氣體流路50。 第一氧化劑氣體流路50具有沿箭頭C方向延伸的多個(gè)波狀流路槽部50a。在第一氧化劑氣體流路50的入口附近及出口附近設(shè)有入口緩沖部52及出口緩沖部M。在第二金屬隔板18的朝向第二電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體16b的面18b上形成有將燃料氣體入口連通孔3 和燃料氣體出口連通孔32b連通的第二燃料氣體流路58。第二燃料氣體流路58具有沿箭頭C方向延伸的多個(gè)波狀流路槽部58a，并且在所述第二燃料氣體流路58的入口附近及出口附近設(shè)有入口緩沖部60及出口緩沖部62。第二燃料氣體流路58為第一氧化劑氣體流路50的背面形狀，而入口緩沖部60及出口緩沖部62為入口緩沖部52及出口緩沖部M的背面形狀。在第三金屬隔板20的朝向第二電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體16b的面20a上形成有將氧化劑氣體入口連通孔30a和氧化劑氣體出口連通孔30b連通的第二氧化劑氣體流路66。 第二氧化劑氣體流路66具有沿箭頭C方向延伸的多個(gè)波狀流路槽部66a。在第二氧化劑氣體流路66的入口附近及出口附近設(shè)有入口緩沖部68及出口緩沖部70。在第三金屬隔板20的面20b上形成有冷卻介質(zhì)流路44的一部分。在面20b上形成有作為構(gòu)成第二氧化劑氣體流路66的多個(gè)波狀流路槽部66a的背面形狀的多個(gè)波狀流路槽部44b。在發(fā)電單元12中，第一金屬隔板14的第一燃料氣體流路36、第二金屬隔板18的第一氧化劑氣體流路50及所述第二金屬隔板18的第二燃料氣體流路58的波形形狀被設(shè)定成沿層疊方向相位彼此相同，且波的間距、振幅也設(shè)定成相同。配置在發(fā)電單元12的層疊方向(箭頭A方向)一方的端部上的第三金屬隔板20的第二氧化劑氣體流路66與第一燃料氣體流路36、第一氧化劑氣體流路50及第二燃料氣體流路58的波形形狀被設(shè)定成沿層疊方向相位彼此不同，而波的間距、振幅設(shè)定成相同。如圖1及圖2所示，在第一金屬隔板14的面14a、14b上繞該第一金屬隔板14的外周端緣部而一體成形有第一密封部件74。在第二金屬隔板18的面18a、18b上繞該第二金屬隔板18的外周端緣部而一體成形有第二密封部件76，并且在第三金屬隔板20的面20a、 20b上繞該第三金屬隔板20的外周端緣部而一體成形有第三密封部件78。第一金屬隔板14具有將燃料氣體入口連通孔3 和第一燃料氣體流路36連通的多個(gè)外側(cè)供給孔部80a及內(nèi)側(cè)供給孔部80b、以及將燃料氣體出口連通孔32b和所述第一燃料氣體流路36連通的多個(gè)外側(cè)排出孔部8 及內(nèi)側(cè)排出孔部82b。第二金屬隔板18具有將燃料氣體入口連通孔3 和第二燃料氣體流路58連通的多個(gè)供給孔部84、以及將燃料氣體出口連通孔32b和所述第二燃料氣體流路58連通的多個(gè)排出孔部86。通過(guò)將發(fā)電單元12彼此相互層疊，而在構(gòu)成一方的發(fā)電單元12的第一金屬隔板 14與構(gòu)成另一方的發(fā)電單元12的第三金屬隔板20之間形成沿箭頭B方向延伸的冷卻介質(zhì)流路44。在冷卻介質(zhì)流路44中，多個(gè)波狀流路槽部4 和44b設(shè)定成相位不同。通過(guò)使波狀流路槽部4 和44b相互重合，在它們之間形成沿水平方向(箭頭B方向)連通的多個(gè)流路槽部44c (參照?qǐng)D4及圖幻。冷卻介質(zhì)流路44構(gòu)成為使冷卻介質(zhì)流過(guò)入口緩沖部38 及出口緩沖部40和入口緩沖部68及出口緩沖部70的整個(gè)緩沖背面形狀部分。以下，對(duì)該燃料電池堆10的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。首先，如圖1所示，向氧化劑氣體入口連通孔30a供給含氧氣體等氧化劑氣體，并向燃料氣體入口連通孔3 供給含氫氣體等燃料氣體。而且，向冷卻介質(zhì)入口連通孔34a 供給純水、乙二醇、油等冷卻介質(zhì)。因此，氧化劑氣體被從氧化劑氣體入口連通孔30a向第二金屬隔板18的第一氧化劑氣體流路50及第三金屬隔板20的第二氧化劑氣體流路66導(dǎo)入。該氧化劑氣體沿著第一氧化劑氣體流路50向箭頭C方向(重力方向)移動(dòng)，而向第一電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體16a 的陰極側(cè)電極26供給，并沿著第二氧化劑氣體流路66向箭頭C方向移動(dòng)，而向第二電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體16b的陰極側(cè)電極沈供給。另一方面，如圖2所示，燃料氣體從燃料氣體入口連通孔3 通過(guò)外側(cè)供給孔部 80a而向第一金屬隔板14的面14b側(cè)移動(dòng)。而且，燃料氣體在從內(nèi)側(cè)供給孔部80b被導(dǎo)入面Ha側(cè)后，沿著第一燃料氣體流路36向重力方向(箭頭C方向)移動(dòng)，而向第一電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體16a的陽(yáng)極側(cè)電極M供給(參照?qǐng)D1)。另外，如圖2所示，燃料氣體通過(guò)供給孔部84向第二金屬隔板18的面18b側(cè)移動(dòng)。 因此，如圖1所示，燃料氣體在面18b側(cè)沿著第二燃料氣體流路58向箭頭C方向移動(dòng)，而向第二電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體16b的陽(yáng)極側(cè)電極M供給。因此，在第一及第二電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體16a、16b中，向陰極側(cè)電極沈供給的氧化劑氣體和向陽(yáng)極側(cè)電極M供給的燃料氣體在電極催化劑層內(nèi)通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)被消耗而進(jìn)行發(fā)電。接著，向第一及第二電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體16a、16b的各陰極側(cè)電極沈供給而被消耗的氧化劑氣體沿著氧化劑氣體出口連通孔30b向箭頭A方向排出。向第一電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體16a的陽(yáng)極側(cè)電極M供給而被消耗的燃料氣體通過(guò)內(nèi)側(cè)排出孔部82b被向第一金屬隔板14的面14b側(cè)導(dǎo)出。被導(dǎo)出到面14b側(cè)的燃料氣體通過(guò)外側(cè)排出孔部82a，再次向面14a側(cè)移動(dòng)，被向燃料氣體出口連通孔32b排出。另外，向第二電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體16b的陽(yáng)極側(cè)電極M供給而被消耗的燃料氣體通過(guò)排出孔部86向面18a側(cè)移動(dòng)。該燃料氣體被向燃料氣體出口連通孔32b排出。另一方面，如圖3所示，向左右一對(duì)的冷卻介質(zhì)入口連通孔3 供給的冷卻介質(zhì)被導(dǎo)入到冷卻介質(zhì)流路44，該冷卻介質(zhì)流路44形成在構(gòu)成一方的發(fā)電單元12的第一金屬隔板14與構(gòu)成另一方的發(fā)電單元12的第三金屬隔板20之間。一對(duì)冷卻介質(zhì)入口連通孔3 分開(kāi)設(shè)置在發(fā)電單元12的上部側(cè)左右兩端的接近氧化劑氣體入口連通孔30a及燃料氣體入口連通孔32a的位置。因此，從各冷卻介質(zhì)入口連通孔34a、3 向冷卻介質(zhì)流路44分別供給大致相同量的冷卻介質(zhì)向箭頭B方向且向相互接近的方向供給。并且，相互接近的冷卻介質(zhì)在冷卻介質(zhì)流路44的箭頭B方向中央部側(cè)相碰撞，而向重力方向(箭頭C方向下方)移動(dòng)，之后，從分開(kāi)設(shè)置在發(fā)電單元12的下部側(cè)兩側(cè)部的各冷卻介質(zhì)出口連通孔34b、34b分別排出大致
相同量。如此，在第一實(shí)施方式中，在發(fā)電單元12的上部側(cè)設(shè)有左右一對(duì)的冷卻介質(zhì)入口連通孔34a，并且在所述發(fā)電單元12的下部側(cè)部設(shè)有左右一對(duì)的冷卻介質(zhì)出口連通孔34b。 因此，冷卻介質(zhì)能夠在冷卻介質(zhì)流路44的整個(gè)區(qū)域沿著朝向大致鉛垂下方的流動(dòng)而進(jìn)行移動(dòng)。由此，能夠在冷卻介質(zhì)流路44內(nèi)利用溫度梯度形成溫度分布，從而能夠維持均勻的冷卻效率。而且，在第一實(shí)施方式中，在發(fā)電單元12的上下兩邊設(shè)有氧化劑氣體入口連通孔 30a及燃料氣體入口連通孔32a、和氧化劑氣體出口連通孔30b及燃料氣體出口連通孔32b。 另一方面，在發(fā)電單元12的左右兩邊分別分開(kāi)形成有一對(duì)冷卻介質(zhì)入口連通孔3 及冷卻介質(zhì)出口連通孔Mb。因此，在發(fā)電單元12中，能有效地縮短寬度方向(箭頭B方向)的尺寸。尤其是冷卻介質(zhì)入口連通孔Ma、3 及冷卻介質(zhì)出口連通孔34b、34b設(shè)置成在氧化劑氣體入口連通孔30a(氧化劑氣體出口連通孔30b)與燃料氣體入口連通孔32a(燃料氣體出口連通孔 32b)的沿水平方向(箭頭B方向)的分離間隔H的范圍內(nèi)，或設(shè)置成與所述分離間隔H大致相同程度。由此，發(fā)電單元12能夠盡可能地縮短寬度尺寸。另外，在第一實(shí)施方式中，在冷卻介質(zhì)流路44中流動(dòng)的冷卻介質(zhì)設(shè)定成與在作為背面形狀的第二氧化劑氣體流路66中流動(dòng)的氧化劑氣體的流動(dòng)平行(重力方向)。因此， 在第二氧化劑氣體流路66的上游部，隨著冷卻介質(zhì)流量的增加而溫度下降，因此高加濕區(qū)域擴(kuò)大，且阻力過(guò)電壓減少。另一方面，在第二氧化劑氣體流路66 (及第一氧化劑氣體流路50)的下游部側(cè)，供給被加溫后的冷卻介質(zhì)而溫度上升，因此促進(jìn)生成水的水蒸氣化，而通過(guò)抑制溢流實(shí)現(xiàn)減少濃度過(guò)電壓。因此，提高了發(fā)電單元12內(nèi)的輸出及耐久性，而實(shí)現(xiàn)從第二氧化劑氣體流路66 (及第一氧化劑氣體流路50)的上游側(cè)到下游側(cè)的濕度環(huán)境的均勻化，使固體高分子電解質(zhì)膜22的因含水產(chǎn)生的膨脹均勻化，實(shí)現(xiàn)堆撓曲的抑制。此外，在第一實(shí)施方式的冷卻介質(zhì)流路44中，冷卻介質(zhì)流過(guò)入口緩沖部38及出口緩沖部40、以及入口緩沖部68及出口緩沖部70的整個(gè)背面形狀部分。由此，冷卻介質(zhì)經(jīng)由緩沖部背面形狀部分向重力方向流通，因此能夠使冷卻介質(zhì)流路44內(nèi)的所述冷卻介質(zhì)的流量分配均勻，并且能夠良好地冷卻發(fā)電區(qū)域。并且，冷卻介質(zhì)也被導(dǎo)入出口緩沖部40、70的背面形狀部分，因此能夠使在第二氧化劑氣體流路66 (及第一氧化劑氣體流路50)的下游側(cè)不發(fā)電的區(qū)域的溫度成為高溫。 因此減少未發(fā)電區(qū)域與發(fā)電區(qū)域的溫度差，從而良好地抑制結(jié)露水的產(chǎn)生。需要說(shuō)明的是，在第一實(shí)施方式中，使用具備第一金屬隔板14、第一電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體16a、第二金屬隔板18、第二電解質(zhì)膜-電極接合體16b及第三金屬隔板20的發(fā)電單元12進(jìn)行了說(shuō)明，但并不局限于此。例如，也可以使用由一對(duì)金屬隔板夾持一張電解質(zhì)-電極接合體的發(fā)電單元，并在相鄰的所述發(fā)電單元之間形成冷卻介質(zhì)流路。另外，在第一實(shí)施方式中，在發(fā)電單元12的上端緣部設(shè)有氧化劑氣體入口連通孔 30a及燃料氣體入口連通孔32a，且在所述發(fā)電單元12的下端緣部設(shè)有氧化劑氣體出口連通孔30b及燃料氣體出口連通孔32b。也可以與其相反，在上端緣部設(shè)置氧化劑氣體出口連通孔30b及燃料氣體出口連通孔32b，且在下端緣部設(shè)置氧化劑氣體入口連通孔30a及燃料氣體入口連通孔32a。此外，在發(fā)電單元12的短邊方向的兩端緣部上方設(shè)有一對(duì)冷卻介質(zhì)入口連通孔 34a，且在所述發(fā)電單元12的短邊方向的兩端緣部下方設(shè)置一對(duì)冷卻介質(zhì)出口連通孔34b。 也可以與其相反，在兩端緣部上方設(shè)置一對(duì)冷卻介質(zhì)出口連通孔34b，且在兩端緣部下方設(shè)置一對(duì)冷卻介質(zhì)入口連通孔34a。以下說(shuō)明的第二 第四實(shí)施方式也同樣。圖6是構(gòu)成本發(fā)明的第二實(shí)施方式的燃料電池堆100的發(fā)電單元102的主要部分分解立體說(shuō)明圖。需要說(shuō)明的是，對(duì)與第一實(shí)施方式的燃料電池堆10相同的結(jié)構(gòu)要素標(biāo)注相同的參照符號(hào)，并省略其詳細(xì)說(shuō)明。而且，在以下說(shuō)明的第三實(shí)施方式以后的實(shí)施方式中也同樣地省略其詳細(xì)說(shuō)明。發(fā)電單元102設(shè)有第一金屬隔板104、第一電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體106a、第二金屬隔板108、第二電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體106b及第三金屬隔板109。在發(fā)電單元102的長(zhǎng)邊方向的上端緣部設(shè)有氧化劑氣體入口連通孔30a及燃料氣體出口連通孔32b。在發(fā)電單元102的長(zhǎng)邊方向的下端緣部設(shè)有氧化劑氣體出口連通孔30b 及燃料氣體入口連通孔32a。在發(fā)電單元102中，第一及第二氧化劑氣體流路50、66使氧化劑氣體沿重力方向流動(dòng)，而第一及第二燃料氣體流路36、58使燃料氣體沿重力方向的反方向、即沿氧化劑氣體的流動(dòng)的相反方向流動(dòng)。在該第二實(shí)施方式中，除了將氧化劑氣體和燃料氣體設(shè)定成相對(duì)流之外，得到了與上述的第一實(shí)施方式同樣的效果。圖7是構(gòu)成本發(fā)明的第三實(shí)施方式的燃料電池堆110的發(fā)電單元112的主要部分分解立體說(shuō)明圖。
在發(fā)電單元112中，第一金屬隔板114、第一電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體116a、第二金屬隔板118、第二電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體116b及第三金屬隔板120沿重力方向?qū)盈B。在該第三實(shí)施方式中，在盡可能地縮短發(fā)電單元112的寬度尺寸(箭頭A方向) 并沿重力方向?qū)盈B有多個(gè)發(fā)電單元112的狀態(tài)下，除了縮短燃料電池堆110的寬度尺寸之外，能得到與上述的第一及第二實(shí)施方式同樣的效果。需要說(shuō)明的是，氧化劑氣體和燃料氣體也可以與上述的第二實(shí)施方式同樣地設(shè)定成相對(duì)流。圖8是構(gòu)成本發(fā)明的第四實(shí)施方式的燃料電池堆130的發(fā)電單元132的主要部分分解立體說(shuō)明圖。發(fā)電單元132設(shè)有第一碳隔板134、第一電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體136a、第二碳隔板 138、第二電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體136b及第三碳隔板140。發(fā)電單元132的層疊方向例如設(shè)定成水平方向(箭頭A方向)，但也可以與第三實(shí)施方式同樣地設(shè)定成鉛垂方向(箭頭C方向)。需要說(shuō)明的是，反應(yīng)氣體流路形狀具備直線(xiàn)狀流路槽部來(lái)取代波狀流路槽部。在該第四實(shí)施方式中，除了可以取代金屬隔板而使用第一碳隔板134、第二碳隔板 138及第三碳隔板140之外，能得到與上述的第一 第三實(shí)施方式同樣的效果。圖9是構(gòu)成本發(fā)明的第五實(shí)施方式的燃料電池堆150的發(fā)電單元152的主要部分分解立體說(shuō)明圖。發(fā)電單元152設(shè)有第一金屬隔板154、第一電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體156a、第二金屬隔板158、第二電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體156b及第三金屬隔板160。在第一金屬隔板154的朝向第一電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體156a的面15 上形成有將燃料氣體入口連通孔3 和燃料氣體出口連通孔32b連通的第一燃料氣體流路162。第一燃料氣體流路162具有沿箭頭C方向延伸的多個(gè)波狀流路槽部16加。如圖10所示，波狀流路槽部16 在上游側(cè)(上部側(cè))及下游側(cè)(下部側(cè))設(shè)有具有相同的相位的第一相位區(qū)域16^、164a，并且在中游部分設(shè)有通過(guò)相位反轉(zhuǎn)部166a、 166b來(lái)反轉(zhuǎn)相位的第二相位區(qū)域164b。相位反轉(zhuǎn)部166a、166b通過(guò)使圖10中虛線(xiàn)所示的中央部分的相位在中途反轉(zhuǎn)，而形成錯(cuò)開(kāi)半個(gè)間距的波狀流路。在第一金屬隔板154的面154b上形成有將一對(duì)冷卻介質(zhì)入口連通孔3 和一對(duì)冷卻介質(zhì)出口連通孔34b連通的冷卻介質(zhì)流路168的一部分。在面154b上形成有作為構(gòu)成第一燃料氣體流路162的多個(gè)波狀流路槽部16 的背面形狀的多個(gè)波狀流路槽部168a。如圖11簡(jiǎn)要示出那樣，波狀流路槽部168a形成在波狀流路槽部16 的背面凸形狀之間，在上游側(cè)(上部側(cè))及下游側(cè)(下部側(cè))具有第一相位區(qū)域170a、170a，并且在中游部分設(shè)有相位反轉(zhuǎn)的第二相位區(qū)域170b。如圖9所示，在第二金屬隔板158的朝向第一電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體156a的面 158a上形成有將氧化劑氣體入口連通孔30a和氧化劑氣體出口連通孔30b連通的第一氧化劑氣體流路172。第一氧化劑氣體流路172具有沿箭頭C方向延伸的多個(gè)波狀流路槽部 172a0如圖12所示，波狀流路槽部17 與構(gòu)成第一燃料氣體流路162的波狀流路槽部 162a對(duì)置。在第一相位區(qū)域16^、164a中，波狀流路槽部17 與波狀流路槽部16 設(shè)定成相位不同，而在第二相位區(qū)域164b中，所述波狀流路槽部17 與所述波狀流路槽部16 設(shè)定成相位相同。在第二金屬隔板158的朝向第二電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體156b的面158b上形成有將燃料氣體入口連通孔3 和燃料氣體出口連通孔32b連通的第二燃料氣體流路174。如圖9所示，第二燃料氣體流路174具有沿箭頭C方向延伸的多個(gè)波狀流路槽部17如。在第三金屬隔板160的朝向第二電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體156b的面160a上形成有將氧化劑氣體入口連通孔30a和氧化劑氣體出口連通孔30b連通的第二氧化劑氣體流路 176。第二氧化劑氣體流路176具有沿箭頭C方向延伸的多個(gè)波狀流路槽部176a。波狀流路槽部176a與波狀流路槽部17 對(duì)置，所述波狀流路槽部176a與所述波狀流路槽部17 設(shè)定成相位相同。在第三金屬隔板160的面160b上形成有冷卻介質(zhì)流路168的一部分。在面160b 上形成有作為構(gòu)成第二氧化劑氣體流路176的多個(gè)波狀流路槽部176a的背面形狀的多個(gè)波狀流路槽部168b。如圖11所示，第一金屬隔板154的波狀流路槽部168a與第三金屬隔板160的波狀流路槽部168b重合，而形成冷卻介質(zhì)流路168。在波狀流路槽部168a的第一相位區(qū)域170a、170a中，所述波狀流路槽部168a和波狀流路槽部168b具有不同的相位，而在所述波狀流路槽部168a的第二相位區(qū)域170b 中，所述波狀流路槽部168a和所述波狀流路槽部168b相位相同且相互形成沿箭頭C方向延伸的波狀流路。在上下設(shè)定的第一相位區(qū)域170a、170a中，通過(guò)使波狀流路槽部168a與波狀流路槽部168b的相位不同，而形成沿箭頭B方向延伸的流路。如圖13所示，通過(guò)使第一金屬隔板154的面154b與第三金屬隔板160的面160b 重合，而使形成冷卻介質(zhì)流路168的各背面凸形狀彼此接觸，從而設(shè)置上部接觸部178a、下部接觸部178b及中間接觸部178c。上部接觸部178a及下部接觸部178b由于各背面凸形狀的相位不同而形成點(diǎn)接觸。另一方面，中間接觸部178c由于各背面凸形狀相位相同，而沿箭頭C方向呈波狀延伸， 且在各中間接觸部178c之間形成沿箭頭C方向呈波狀延伸的多條流路。在該第五實(shí)施方式中，如圖11所示，構(gòu)成冷卻介質(zhì)流路168的波狀流路槽部168a 在冷卻介質(zhì)入口連通孔3 側(cè)的第一相位區(qū)域(上游區(qū)域)170a及冷卻介質(zhì)出口連通孔 34b側(cè)的第一相位區(qū)域(下游區(qū)域)170a中，設(shè)定成與波狀流路槽部168b不同的相位。此外，在波狀流路槽部168a的第二相位區(qū)域(中游區(qū)域)170b中，所述波狀流路槽部168a與波狀流路槽部168b設(shè)定成相位相同。由此，在冷卻介質(zhì)流路168的中游區(qū)域中，冷卻介質(zhì)的流動(dòng)方向設(shè)定成與氧化劑氣體及燃料氣體(至少任一方)的流動(dòng)方向相同， 而在上游區(qū)域及下游區(qū)域中，能夠?qū)⒘鲃?dòng)方向變更成與上述流動(dòng)方向(箭頭C方向)交叉的方向(箭頭B方向)。這是因?yàn)?，如圖13所示，在上游區(qū)域及下游區(qū)域中，上部接觸部 178a及下部接觸部178b分別由點(diǎn)接觸構(gòu)成。因此，冷卻介質(zhì)入口連通孔3 及冷卻介質(zhì)出口連通孔34b可以形成在發(fā)電單元 152的左右兩邊。因此，在發(fā)電單元152中，能有效地縮短寬度方向(箭頭B方向)的尺寸。尤其是冷卻介質(zhì)入口連通孔:34a、:34a及冷卻介質(zhì)出口連通孔34b、34b設(shè)置在氧化劑氣體入口連通孔30a (氧化劑氣體出口連通孔30b)與燃料氣體入口連通孔32a (燃料氣體出口連通孔32b)的沿水平方向(箭頭B方向)的分離間隔H的范圍內(nèi)。由此，發(fā)電單元 12能夠盡可能地縮短寬度尺寸。 而且，冷卻介質(zhì)流路168在中游區(qū)域中，各波狀流路槽部168a、168b設(shè)定成彼此相位相同。因此，冷卻介質(zhì)能夠順暢且可靠地沿與氧化劑氣體及燃料氣體的流動(dòng)方向相同的方向流通。因此，能良好地提高發(fā)電單元152的冷卻效率。需要說(shuō)明的是，在發(fā)電單元152中，例如也可以使用由一對(duì)金屬隔板夾持一張電解質(zhì)-電極接合體的發(fā)電單元，并在相鄰的所述發(fā)電單元之間形成冷卻介質(zhì)流路。圖14是構(gòu)成本發(fā)明的第六實(shí)施方式的燃料電池堆190的發(fā)電單元192的主要部分分解立體說(shuō)明圖。發(fā)電單元192通過(guò)利用第一金屬隔板196及第二金屬隔板198夾持電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體194而構(gòu)成。電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體194在固體高分子電解質(zhì)膜22的兩面設(shè)有陽(yáng)極側(cè)電極M和陰極側(cè)電極26，所述陽(yáng)極側(cè)電極M及所述陰極側(cè)電極沈設(shè)定成表面積相同。在第一金屬隔板196的朝向電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體194的面196a上形成有第一燃料氣體流路162。在第一金屬隔板196的面196b上形成有作為第一燃料氣體流路162的背面形狀的冷卻介質(zhì)流路168的波狀流路槽部168a。在第二金屬隔板198的朝向電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體194的面198a上形成有第二氧化劑氣體流路176。在該第二金屬隔板198的面198b上形成有作為第二氧化劑氣體流路 176的背面形狀的冷卻介質(zhì)流路168的波狀流路槽部168b。在彼此相鄰的發(fā)電單元192之間，在構(gòu)成一方的發(fā)電單元192的第一金屬隔板196 的面196b與構(gòu)成另一方的發(fā)電單元192的第二金屬隔板198的面198b之間形成有冷卻介質(zhì)流路168。在該第六實(shí)施方式中，冷卻介質(zhì)流路168由第一燃料氣體流路162的背面形狀和第二氧化劑氣體流路176的背面形狀形成，能得到與上述的第五實(shí)施方式同樣的效果。需要說(shuō)明的是，在第五及第六實(shí)施方式中，燃料氣體和氧化劑氣體構(gòu)成平行流 (同一方向的流動(dòng))，但并不局限于此。例如，燃料氣體和氧化劑氣體也可以設(shè)定成相對(duì)流 (相反方向的流動(dòng))。圖15是構(gòu)成本發(fā)明的第七實(shí)施方式的燃料電池堆200的發(fā)電單元202的主要部分分解立體說(shuō)明圖。發(fā)電單元202設(shè)有第一金屬隔板204、第一電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體156a、第二金屬隔板158、第二電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體156b及第三金屬隔板160。如圖15及圖16所示，在第一金屬隔板204的朝向第一電解質(zhì)膜-電極結(jié)構(gòu)體156a 的面20 上形成有將燃料氣體入口連通孔3 和燃料氣體出口連通孔32b連通的第一燃料氣體流路162。構(gòu)成第一燃料氣體流路162的波狀流路槽部16 在上游側(cè)(上部側(cè))及下游側(cè) (下部側(cè))設(shè)有具有相同的相位的第一相位區(qū)域206a，并且在中游部分設(shè)有通過(guò)直線(xiàn)部位 208a、208b錯(cuò)開(kāi)半個(gè)相位的第二相位區(qū)域206b。形成直線(xiàn)部位208a、208b使圖16中的雙點(diǎn)劃線(xiàn)所示的下部側(cè)部分的相位在中途錯(cuò)開(kāi)了半個(gè)間距的波狀流路。如圖17所示，第一金屬隔板204的波狀流路槽部168a與第三金屬隔板160的波狀流路槽部168b重合，而形成冷卻介質(zhì)流路168。在波狀流路槽部168a的第一相位區(qū)域206a、206a中，所述波狀流路槽部168a和波狀流路槽部168b具有不同的相位，而在所述波狀流路槽部168a的第二相位區(qū)域206b 中，所述波狀流路槽部168a和所述波狀流路槽部168b相位相同且相互形成沿箭頭C方向延伸的波狀流路。如圖18所示，通過(guò)使第一金屬隔板204的面204b與第三金屬隔板160的面160b 重合，而使形成冷卻介質(zhì)流路168的各背面凸形狀彼此接觸，從而設(shè)置有上部接觸部210a、 下部接觸部210b及中間接觸部210c。上部接觸部210a與下部接觸部210b由于各背面凸形狀的相位不同而形成為點(diǎn)接觸。另一方面，中間接觸部210c由于各背面凸形狀為相同的相位，因此沿箭頭C方向呈波狀延伸，且在各中間接觸部210c之間形成沿箭頭C方向呈波狀延伸的多條流路。由此，在第七實(shí)施方式中，能夠得到冷卻介質(zhì)入口連通孔3 及冷卻介質(zhì)出口連通孔34b可以形成在發(fā)電單元202的左右兩邊，并且冷卻介質(zhì)能夠順暢且可靠地沿著與氧化劑氣體及燃料氣體的流動(dòng)方向相同的方向流通等與上述的第五及第六實(shí)施方式同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池堆，其具備發(fā)電單元(12)，該發(fā)電單元(1 層疊有在電解質(zhì)02)的兩側(cè)設(shè)有一對(duì)電極04 J6)的電解質(zhì)-電極結(jié)構(gòu)體(16a)和平面為矩形形狀的金屬隔板 (14)，且在所述金屬隔板(14)的電極對(duì)置面設(shè)有沿所述電極04)供給作為燃料氣體或氧化劑氣體的反應(yīng)氣體的波形氣體流路(36)，所述燃料電池堆中，所述發(fā)電單元(1 相互層疊且在該發(fā)電單元(1 之間形成作為所述波形氣體流路(36)的背面形狀的冷卻介質(zhì)流路 (44)，所述燃料電池堆的特征在于，在所述金屬隔板(14)的相互對(duì)置的一方的兩邊設(shè)有沿層疊方向貫通且用于使所述反應(yīng)氣體流動(dòng)的反應(yīng)氣體入口連通孔(30a、32a)及反應(yīng)氣體出口連通孔(30b、32b)，在所述金屬隔板(14)的相互對(duì)置的另一方的兩邊設(shè)有一對(duì)冷卻介質(zhì)入口連通孔 (34a)及一對(duì)冷卻介質(zhì)出口連通孔(34b)，所述一對(duì)冷卻介質(zhì)入口連通孔(34a)及一對(duì)冷卻介質(zhì)出口連通孔(34b)沿所述層疊方向貫通，至少接近所述反應(yīng)氣體入口連通孔(30a、 32a)或所述反應(yīng)氣體出口連通孔(30b、32b)，且分別向各邊分開(kāi)而用于使冷卻介質(zhì)流動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池堆，其特征在于， 所述金屬隔板(14)具有縱長(zhǎng)形狀，在所述金屬隔板(14)的長(zhǎng)邊的一端側(cè)設(shè)有作為所述反應(yīng)氣體入口連通孔的氧化劑氣體入口連通孔(30a)及燃料氣體入口連通孔(3 )，在所述金屬隔板(14)的長(zhǎng)邊的另一端側(cè)設(shè)有作為所述反應(yīng)氣體出口連通孔的氧化劑氣體出口連通孔(30b)及燃料氣體出口連通孔(32b)，并且，在所述金屬隔板(14)的所述氧化劑氣體入口連通孔(30a)及所述燃料氣體入口連通孔(32a)的所述波形氣體流路(36)側(cè)附近沿短邊方向分開(kāi)而設(shè)置有一對(duì)所述冷卻介質(zhì)入口連通孔(34a)或一對(duì)所述冷卻介質(zhì)出口連通孔(34b)，在所述金屬隔板(14)的所述氧化劑氣體出口連通孔(30b)及所述燃料氣體出口連通孔(32b)的所述波形氣體流路(36)側(cè)附近沿短邊方向分開(kāi)而設(shè)置有一對(duì)所述冷卻介質(zhì)出口連通孔(34b)或一對(duì)所述冷卻介質(zhì)入口連通孔(3 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的燃料電池堆，其特征在于， 所述金屬隔板(14)具有在重力方向上長(zhǎng)條的縱長(zhǎng)形狀，并且，所述金屬隔板(14)及所述電解質(zhì)-電極結(jié)構(gòu)體(16a)沿水平方向?qū)盈B。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池堆，其特征在于， 所述金屬隔板(104)具有縱長(zhǎng)形狀，在所述金屬隔板(104)的長(zhǎng)邊的一端側(cè)設(shè)有作為所述反應(yīng)氣體入口連通孔的氧化劑氣體入口連通孔(30a)及作為所述反應(yīng)氣體出口連通孔的燃料氣體出口連通孔(32b)，在所述金屬隔板(104)的長(zhǎng)邊的另一端側(cè)設(shè)有作為所述反應(yīng)氣體出口連通孔的氧化劑氣體出口連通孔(30b)及作為所述反應(yīng)氣體入口連通孔的燃料氣體入口連通孔(3 )， 并且，在所述金屬隔板(104)的所述氧化劑氣體入口連通孔(30a)及所述燃料氣體出口連通孔(32b)的所述波形氣體流路(36)側(cè)附近沿短邊方向分開(kāi)而設(shè)置有一對(duì)所述冷卻介質(zhì)入口連通孔(34a)或一對(duì)所述冷卻介質(zhì)出口連通孔(34b)，在所述金屬隔板(104)的所述氧化劑氣體出口連通孔(30b)及所述燃料氣體入口連通孔(32a)的所述波形氣體流路(36)側(cè)附近沿短邊方向分開(kāi)而設(shè)置有一對(duì)所述冷卻介質(zhì)出口連通孔(34b)或一對(duì)所述冷卻介質(zhì)入口連通孔(3 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的燃料電池堆，其特征在于，所述金屬隔板(114)具有在水平方向上長(zhǎng)條的縱長(zhǎng)形狀，并且，所述金屬隔板(114)及所述電解質(zhì)-電極結(jié)構(gòu)體(116a)沿重力方向?qū)盈B。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池堆，其特征在于，在所述波形氣體流路(36)與所述反應(yīng)氣體入口連通孔(32a)的連結(jié)部位設(shè)有入口緩沖部(38)，在所述波形氣體流路(36)與所述反應(yīng)氣體出口連通孔(32b)的連結(jié)部位設(shè)有出口緩沖部(40)，并且，所述冷卻介質(zhì)流路G4)使所述冷卻介質(zhì)至少流過(guò)所述出口緩沖部GO)的整個(gè)背面形狀部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料電池堆，其特征在于，一對(duì)所述冷卻介質(zhì)入口連通孔(34a)及一對(duì)所述冷卻介質(zhì)出口連通孔(34b)配置在至少所述氧化劑氣體入口連通孔(30a)或所述氧化劑氣體出口連通孔(30b)的開(kāi)口外側(cè)端部與至少所述燃料氣體入口連通孔(32a)或所述燃料氣體出口連通孔(32b)的開(kāi)口外側(cè)端部的沿短邊方向的分離間隔內(nèi)。
8.一種燃料電池堆，其具備發(fā)電單元(12)，該發(fā)電單元(1 層疊有在電解質(zhì)02)的兩側(cè)設(shè)有一對(duì)電極04 J6)的電解質(zhì)-電極結(jié)構(gòu)體(16a)和平面為矩形形狀的金屬隔板 (14)，且在所述金屬隔板(14)的電極對(duì)置面設(shè)有沿所述電極04)供給作為燃料氣體或氧化劑氣體的反應(yīng)氣體的氣體流路(36)，所述燃料電池堆中，所述發(fā)電單元(1 相互層疊且在該發(fā)電單元(1 之間形成冷卻介質(zhì)流路(44)，所述燃料電池堆的特征在于，在所述隔板(14)的相互對(duì)置的一方的兩邊設(shè)有沿層疊方向貫通且用于使所述反應(yīng)氣體流動(dòng)的反應(yīng)氣體入口連通孔(30a、32a)及反應(yīng)氣體出口連通孔(30b、3^)，在所述隔板(14)的相互對(duì)置的另一方的兩邊設(shè)有一對(duì)冷卻介質(zhì)入口連通孔(34a)及一對(duì)冷卻介質(zhì)出口連通孔(34b)，所述一對(duì)冷卻介質(zhì)入口連通孔(34a)及一對(duì)冷卻介質(zhì)出口連通孔(34b)沿所述層疊方向貫通，至少接近所述反應(yīng)氣體入口連通孔(30a、32a)或所述反應(yīng)氣體出口連通孔(30b、32b)，且分別向各邊分開(kāi)而用于使冷卻介質(zhì)流動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料電池堆，其特征在于，所述隔板(14)具有縱長(zhǎng)形狀，并且，在短邊側(cè)設(shè)有所述反應(yīng)氣體入口連通孔(30a、32a)及反應(yīng)氣體出口連通孔(30b、 32b)，在長(zhǎng)邊側(cè)的相互對(duì)置的邊設(shè)有所述冷卻介質(zhì)入口連通孔(34a)和所述冷卻介質(zhì)出口連通孔(34b)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃料電池堆，其特征在于，所述冷卻介質(zhì)入口連通孔(34a)及所述冷卻介質(zhì)出口連通孔(34b)具有沿所述長(zhǎng)邊方向延伸的縱長(zhǎng)形狀。
11.一種燃料電池堆，其具備多個(gè)發(fā)電單元(152)，所述發(fā)電單元(15 層疊有在電解質(zhì)0 的兩側(cè)設(shè)有一對(duì)電極(M、26)的電解質(zhì)-電極結(jié)構(gòu)體(156a)和平面為矩形形狀的金屬隔板(巧4)，在所述發(fā)電單元(152)的相互對(duì)置的一方的兩邊設(shè)有沿層疊方向貫通的反應(yīng)氣體入口連通孔(30a、32a)及反應(yīng)氣體出口連通孔(30b、3^)，并且在所述發(fā)電單元 (152)的相互對(duì)置的另一方的兩邊設(shè)有沿所述層疊方向貫通且接近所述反應(yīng)氣體入口連通孔(30a、32a)的冷卻介質(zhì)入口連通孔(3 )以及接近所述反應(yīng)氣體出口連通孔(30b、32b) 的冷卻介質(zhì)出口連通孔(34b)，所述燃料電池堆的特征在于，在一方的金屬隔板(160)的電極對(duì)置面設(shè)有沿所述電極(126)供給作為一方的反應(yīng)氣體的氧化劑氣體的波形氧化劑氣體流路槽(176a)，并且在另一方的金屬隔板(154)的電極對(duì)置面設(shè)有沿所述電極04)供給作為另一方的反應(yīng)氣體的燃料氣體的波形燃料氣體流路槽(162a),在彼此相鄰的所述發(fā)電單元(15 之間，通過(guò)所述波形氧化劑氣體流路槽(176a)的背面凸形狀和所述波形燃料氣體流路槽(162a)的背面凸形狀形成冷卻介質(zhì)流路(168)，各背面凸形狀在所述冷卻介質(zhì)入口連通孔(34a)側(cè)的上游區(qū)域及所述冷卻介質(zhì)出口連通孔(34b)側(cè)的下游區(qū)域被設(shè)定成相位彼此不同，且在冷卻介質(zhì)的流動(dòng)方向至少與所述氧化劑氣體或所述燃料氣體的流動(dòng)方向相同的中游區(qū)域被設(shè)定成相位彼此相同。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料電池堆，其特征在于，所述波形氧化劑氣體流路槽(176a)或所述波形燃料氣體流路槽(162a)在所述上游區(qū)域及所述下游區(qū)域與所述中游區(qū)域之間具有使相位反轉(zhuǎn)的相位反轉(zhuǎn)部位。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的燃料電池堆，其特征在于，所述波形氧化劑氣體流路槽(176a)或所述波形燃料氣體流路槽(162a)在所述上游區(qū)域及所述下游區(qū)域與所述中游區(qū)域之間具有錯(cuò)開(kāi)了半個(gè)相位的直線(xiàn)部位(208a、208b)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11 13中任一項(xiàng)所述的燃料電池堆，其特征在于，所述金屬隔板(154)具有縱長(zhǎng)形狀，在所述金屬隔板(巧4)的長(zhǎng)邊的上端側(cè)設(shè)有作為所述反應(yīng)氣體入口連通孔的所述氧化劑氣體入口連通孔(30a)及所述燃料氣體入口連通孔(3 )，在所述金屬隔板(154)的長(zhǎng)邊的下端側(cè)設(shè)有作為所述反應(yīng)氣體出口連通孔的所述氧化劑氣體出口連通孔(30b)及所述燃料氣體出口連通孔(32b)，并且，在所述金屬隔板(154)的短邊的兩側(cè)設(shè)有與所述氧化劑氣體入口連通孔(30a)及所述燃料氣體入口連通孔(32a)相鄰的一對(duì)所述冷卻介質(zhì)入口連通孔(34a)以及與所述氧化劑氣體出口連通孔(30b)及所述燃料氣體出口連通孔(32b)相鄰的一對(duì)所述冷卻介質(zhì)出口連通孔(34b)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種燃料電池堆(10)，其將多個(gè)發(fā)電單元(12)沿水平方向?qū)盈B而構(gòu)成。在第一金屬隔板(14)的面(14b)上形成有作為第一燃料氣體流路(36)的波狀流路槽部(36a)的背面形狀的波狀流路槽部(44a)。在第三金屬隔板(20)的面(20b)上形成有作為第二氧化劑氣體流路(66)的波狀流路槽部(66a)的背面形狀的波狀流路槽部(44b)。波狀流路槽部(44a、44b)相互重合而形成冷卻介質(zhì)流路(44)。在發(fā)電單元(12)的上下兩邊設(shè)有氧化劑氣體入口連通孔(30a)及燃料氣體入口連通孔(32a)和氧化劑氣體出口連通孔(30b)及燃料氣體出口連通孔(32b)。在發(fā)電單元(12)的左右兩側(cè)分別分開(kāi)形成有一對(duì)冷卻介質(zhì)入口連通孔(34a)及冷卻介質(zhì)出口連通孔(34b)。
文檔編號(hào)H01M8/24GK102282708SQ201080004409
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2010年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者伊勢(shì)昌弘, 岡本英夫, 太田廣明, 小田優(yōu), 小谷保紀(jì), 山崎惠子, 巖澤力, 松井旭纮, 毛里昌弘, 渡邊康博 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社