燃料電池和燃料電池的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種燃料電池和一種燃料電池的制造方法。
【背景技術】
[0002]日本專利申請公報N0.2012-123949 (JP2012-123949A)描述了一種燃料電池，該燃料電池包括:多孔部件，該多孔部件形成用于將氧化劑氣體供應到膜電極組件的流路；密封板，該密封板被布置在多孔部件的一個表面上；和隔板，該隔板被布置在多孔部件的另一個表面上。該燃料電池經由由多孔部件形成的流路向燃料電池外側排出由于發電而產生的水。
[0003]然而，在由多孔部件形成的流路中，由于所產生的水附著到密封板和隔板這兩者，所以水可能滯留于多孔部件的夾在密封板和隔板之間的一部分中。當水滯留于該部分中時，由于經由該部分排出的氧化劑廢氣的壓力損失，發電性能可能降低。
【發明內容】
[0004]可以通過下述的形式實現本發明。
[0005]本發明的一個方面涉及一種燃料電池。該燃料電池包括:膜電極組件；多孔部件，該多孔部件具有第一表面、第二表面和端表面部分，第一表面和第二表面位于多孔部件的相反側上，第一表面被布置在膜電極組件的陰極側上，端表面部分位于第一表面的端側部分和第二表面的端側部分之間；密封板，該密封板沿著第一表面的端側部分布置；和隔板，該隔板被布置在第二表面上，其中多孔部件被構造成將氧化劑氣體通過第一表面供應到膜電極組件，并且經由端表面部分將氧化劑廢氣排到燃料電池的排出部分；并且第一表面具有面對密封板的第一區域，第二表面具有第二區域，第一區域位于密封板和第二區域之間，并且第一區域的親水性不同于第二區域的親水性。根據該結構，通過發電產生的水沿著具有較高親水性的任一側，即，第一表面側或者第二表面側流動，并且氧化劑廢氣在多孔部件的夾在密封板和隔板之間的部分處在另一側上流動。結果，通過發電產生的水較不可能阻塞多孔部件的內部，并且經由多孔部件的內部排出的氧化劑廢氣的壓力損失的增加能夠受到抑制。
[0006]本發明的另一個方面也涉及一種燃料電池。該燃料電池包括:膜電極組件；多孔部件，該多孔部件具有第一表面、第二表面和端表面部分，第一表面和第二表面位于多孔部件的相反側上，第一表面被布置在膜電極組件的陰極側上，端表面部分位于第一表面的端側部分和第二表面的端側部分之間；密封板，該密封板沿著第一表面的端側部分布置；和隔板，該隔板被布置在第二表面上，其中多孔部件被構造成將氧化劑氣體通過第一表面供應到膜電極組件，并且經由端表面部分將氧化劑廢氣排到燃料電池的排出部分；并且密封板具有面對多孔部件的第三區域，隔板具有經多孔部件與密封板的第三區域相對的第四區域，并且第三區域的親水性不同于第四區域的親水性。根據該結構，通過發電產生的水沿著具有較高親水性的任一側，即，密封板側或者隔板側流動，并且氧化劑廢氣在多孔部件的夾在密封板和隔板之間的部分處在另一側上流動。結果，通過發電產生的水較不可能阻斷流路，并且經由該條流路排出的氧化劑廢氣的壓力損失的增加能夠受到抑制。
[0007]本發明的另一個方面也涉及一種燃料電池。該燃料電池包括:膜電極組件；多孔部件，該多孔部件具有第一表面、第二表面和端表面部分，第一表面和第二表面位于多孔部件的相反側上，第一表面被布置在膜電極組件的陰極側上，端表面部分位于第一表面的端側部分和第二表面的端側部分之間；密封板，該密封板沿著第一表面的端側部分布置；和隔板，該隔板被布置在第二表面上，其中多孔部件被構造成將氧化劑氣體通過第一表面供應到膜電極組件，并且經由端表面部分將氧化劑廢氣排到燃料電池的排出部分；并且密封板具有面對多孔部件的第三區域，第三區域包括經過親水性處理的第五區域，隔板具有經多孔部件與密封板的第三區域相對的第四區域，第四區域包括經過親水性處理的第六區域，并且第五區域的面積不同于第六區域的面積。根據該結構，在由多孔部件形成的流路中，大體上通過發電產生的水沿著密封板側和隔板側中的經親水性處理的面積較大的一側流動，并且大體上氧化劑廢氣在另一側上流動。結果，通過發電產生的水較不可能阻斷流路，并且經由該條流路排出的氧化劑廢氣的壓力損失的增加能夠受到抑制。
[0008]本發明的另一個方面涉及一種燃料電池的制造方法。該制造方法包括:通過沿著多孔部件的第一表面的端側部分布置密封板，來形成多孔部件和密封板的組件；在整個組件上執行親水性處理；以及在已經執行了親水性處理的組件上，在第一表面的端側部分面對用于排出氧化劑廢氣的排出部分的同時，將膜電極組件布置在多孔部件的第一表面上，并且將隔板布置在第二表面上，第一表面和第二表面為多孔部件的相反側面。根據該結構，當執行親水性處理時，多孔部件的第一表面的面對密封板的第一區域被掩蔽。因此，第二區域的親水性能夠高于第一區域的親水性。使用已經執行了該親水性處理的多孔部件形成燃料電池使得經由該多孔部件的內部排出的氧化劑廢氣的壓力損失的增加能夠受到抑制。
[0009]本發明可以以各種形式實現。例如，本發明可以以用于排出在燃料電池中產生的水的方法、在燃料電池中使用的多孔部件及其制造方法的形式來實現。
【附圖說明】
[0010]將在下面參考附圖描述本發明的示例性實施例的特征、優點以及技術和工業意義，在附圖中類似的數字表示類似的元件，并且其中:
[0011]圖1是概略地示出根據本發明一個示例性實施例的燃料電池的透視圖；
[0012]圖2是燃料電池的單體電池的分解透視圖；
[0013]圖3是膜電極和氣體擴散層組件的結構的解釋性視圖；
[0014]圖4是從Z方向觀察到的多孔部件和框架部件的解釋性視圖；
[0015]圖5是靠近單體電池的氧化劑廢氣歧管的區域的截面視圖；
[0016]圖6是示意多孔部件的結構的解釋性視圖；
[0017]圖7A是布置有密封板的多孔部件的平面視圖；
[0018]圖7B是示意沿著圖7A中的A-A截取的截面的截面視圖；
[0019]圖8是示意發電時氧化劑氣體流路內部的狀態的解釋性視圖；
[0020]圖9是示意根據對照實例的燃料電池的單體電池內部的狀態的解釋性視圖；
[0021]圖10是比較在示例性實施例和對照實例中的氧化劑廢氣的壓力損失的視圖；
[0022]圖11是示意根據本發明第二示例性實施例的燃料電池的單體電池的視圖；
[0023]圖12是示意根據第二示例性實施例的變型實例的燃料電池的單體電池的視圖；
[0024]圖13是示意陰極側隔板的第六區域的平面視圖；并且
[0025]圖14是示意根據變型實例的燃料電池的單體電池的視圖。
【具體實施方式】
[0026]在下文中，將描述本發明的第一示例性實施例。
[0027]圖1是概略地示出根據第一示例性實施例的燃料電池10的結構的透視圖。燃料電池10具有堆疊結構，在該堆疊結構中，燃料電池10的多個單體電池100在Z方向(在下文中還稱作“堆疊方向”)上堆疊在一起并且被夾在一對端板230和240之間。在燃料電池10中，絕緣板220和端子板200被布置在前端側上的端板230和單體電池100之間，并且絕緣板250和端子板210被布置在后端側上的端板240和單體電池100之間。端子板200和210是用于收集由單體電池100產生的電力的集電器板，并且向外部裝置輸出從未示出的端子收集的電力。單體電池100、端子板200和210、絕緣板220和250以及端板230和240每一個均具有大致具有矩形外形的板結構，并且被布置成使得每個板的長側在X方向(水平方向)上延伸，并且每個板的短側在Y方向(豎直或者垂直方向)上延伸。
[0028]端板230、絕緣板220、端子板200和單體電池100每一個均具有用作供應和排出孔的多個開口。該開口全部連通在一起，以形成歧管310、315、320、325、330和335。歧管310用于將氧化劑氣體供應到單體電池100。在下面，歧管310還可以稱作“氧化劑氣體供應歧管310”。歧管315用于排出從單體電池100排出的氧化劑廢氣。在下文中，歧管315還可以稱作“氧化劑廢氣排出歧管315”。在下面，歧管320、325、330和335還可以分別被稱作“燃料氣體供應歧管320”、“燃料廢氣排出歧管325”、“冷卻劑供應歧管330”和“冷卻劑排出歧管335”，從而與其作用對應。該示例性實施例的燃料電池10將反應氣體(即，燃料氣體和氧化劑氣體)和冷卻劑經由供應歧管310、320和330從前端側上的端板230供應到每個單體電池100。而且，燃料電池10將來自單體電池100的廢氣和廢水經由排出歧管315,325和335從前端側上的端板230排出燃料電池10。排出歧管325也可被視為本發明的排出部分。然而，示例性實施例的燃料電池10不限于這種結構。例如，還可將燃料電池
10構造成使得從前端側上的端板230供應反應氣體和冷卻劑，并且從后端側上的端板240將廢氣和廢水排出燃料電池10。
[0029]在該示例性實施例中，氧化劑氣體供應歧管310在X方向(長側方向)上布置在燃料電池10的下端的外邊緣部分上，并且氧化劑氣體排出歧管315在X方向上布置在上端的外邊緣部分中。燃料氣體供應歧管320被布置在燃料電池10的右端上的外邊緣部分的在Y方向(短側方向)上的上端部上，并且燃料氣體排出歧管325被布置在左端上的外邊