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CN116435538A - 发电电池 - Google Patents

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CN116435538A
CN116435538A CN202310041056.0A CN202310041056A CN116435538A CN 116435538 A CN116435538 A CN 116435538A CN 202310041056 A CN202310041056 A CN 202310041056A CN 116435538 A CN116435538 A CN 116435538A
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anode
flow
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flow channel
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CN202310041056.0A
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大久保拓郎
木村义人
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种发电电池。在发电电池(10)中，由出口侧被封闭的第1阴极流路槽(42)和入口侧被封闭的第2阴极流路槽(44)构成阴极流路槽(40)，其中，所述阴极流路槽(40)形成与MEA(12)相向配置的阴极隔板(14)的气体流路。第1阴极流路槽(42)和第2阴极流路槽(44)在流路宽度方向上相邻配置。据此，发电电池的排水性能优异，能够防止由于溢流导致的反应阻碍，从而提高了发电效率。

Description

发电电池
技术领域
本发明涉及一种燃料电池系统的发电电池(cell)。
背景技术
燃料电池系统是一种通过氢等燃料气体与空气等氧化剂气体的电化学反应进行发电而不排出CO2的发电系统。燃料电池系统被搭载于环境性能优异的燃料电池汽车等。另外，利用通过水的电解产生的能源储存而生成的氢和氧的再生型燃料电池系统也能够利用于输出变动大的太阳能发电系统或者风力发电系统的输出均衡化，也有助于扩大可持续再生能源的利用。
例如，日本发明专利公开公报特开2019－117721号公开了一种燃料电池系统的发电电池的结构。
发明内容
现有技术的发电电池存在在膜电极组件(MEA)的内部容易滞留有由电化学反应生成的水分的问题。因此，期望一种排水性能优异的发电电池。
本发明的目的在于解决上述技术问题。
以下公开的一技术方案是一种燃料电池的发电电池，其具有膜电极组件、阴极隔板和阳极隔板，其中，所述膜电极组件具有电解质膜和被配置在所述电解质膜的两侧的电极；所述阴极隔板和阳极隔板夹着所述膜电极组件，在该发电电池中，所述阴极隔板具有阴极线状突起和多个阴极流路槽，其中，所述阴极线状突起从所述阴极隔板突出并与所述膜电极组件抵接，且在氧化剂气体的流动方向上延伸；所述多个阴极流路槽形成在所述阴极线状突起之间，并形成所述氧化剂气体的流路，所述多个阴极流路槽包括第1阴极流路槽和第2阴极流路槽，其中，所述第1阴极流路槽在所述氧化剂气体的流动方向上的下游侧被封闭；所述第2阴极流路槽在所述氧化剂气体的流动方向上的上游侧被封闭，所述第2阴极流路槽与所述第1阴极流路槽在流路宽度方向上相邻配置。
上述技术方案的发电电池中，氧化剂气体的流动方向上的下游侧被封闭的第1阴极流路槽和氧化剂气体的流动方向上的上游侧被封闭的第2阴极流路槽在流路宽度方向上彼此相邻。因此，在膜电极组件的内部产生氧化剂气体从第1阴极流路槽向第2阴极流路槽的流动。在膜电极组件中生成的水，除了通过基于水蒸气的扩散工序的被动的处理以外，还通过利用基于氧化剂气体的流动的活跃的流体移动而产生的水分的输送现象的主动的处理被有效地除去。因此，发电电池的排水性能优异，能够防止由于溢流导致的反应阻碍，从而提高了发电效率。
根据参照附图说明的以下实施方式的说明，上述的目的、特征和优点应易于被理解。
附图说明
图1是第1实施方式所涉及的发电电池的立体分解图。
图2是图1的阴极隔板的第1表面的俯视图。
图3A是第1阴极流路槽和第2阴极流路槽的箭头B1方向侧的端部附近的放大图，图3B是第1阴极流路槽和第2阴极流路槽的箭头B2方向侧的端部附近的放大图。
图4是表示图2的阴极隔板的作用的剖视图。
图5是表示图2的阴极隔板的流体的流动的放大图。
图6是第2实施方式所涉及的阳极隔板的第1阳极流路槽和第2阳极流路槽的箭头B2方向侧的端部附近的放大图。
图7是表示第3实施方式所涉及的阴极隔板的氧化剂气体流路的配置的示意图。
图8A是表示第4实施方式所涉及的阴极隔板的氧化剂气体流路的配置的示意图，图8B是表示沿第1阴极流路槽的中心线的第1阴极流路槽的向箭头A方向的深度分布的图，图8C是表示沿第2阴极流路槽的中心线的第2阴极流路槽的向箭头A方向的深度分布的图。
图9A是表示沿图8B的第1阴极流路槽的中心线的第1阴极流路槽的流路截面积的分布的图，图9B是表示沿图8C的第2阴极流路槽的中心线的第2阴极流路槽的流路截面积的分布的图。
具体实施方式
(第1实施方式)
构成图1所示的单体燃料电池的发电电池10具有带框MEA12、阴极隔板14和阳极隔板16。阴极隔板14是被配置于带框MEA12的阴极侧(箭头A2方向侧)的由金属或碳构成的隔板。阳极隔板16是被配置于带框MEA12的阳极侧(箭头A1方向侧)的由金属或碳构成的隔板。通常，燃料电池系统18具有多个发电电池10。多个发电电池10在燃料电池系统18中沿厚度方向层叠。燃料电池系统18被搭载于燃料电池汽车上。另外，燃料电池系统18作为再生型燃料电池系统，例如被搭载于航天设备、水下设备以及可再生发电系统的输出均衡化装置等。
阴极隔板14和阳极隔板16例如通过将钢板、不锈钢板、铝板、电镀处理钢板、或对其金属表面实施了防腐蚀用的表面处理的金属薄板的截面冲压成型为波形制作而成。燃料电池系统18所使用的阴极隔板14和阳极隔板16被接合为一体而构成接合隔板20。构成接合隔板20的阴极隔板14和阳极隔板16属于彼此相邻的不同的发电电池10。
发电电池10具有长方形的平面形状。发电电池10在长边方向上的一端缘部(箭头B1方向上的缘部)具有氧化剂气体入口连通孔22a、冷却介质入口连通孔24a和燃料气体出口连通孔26b。这些连通孔沿厚度方向贯穿阴极隔板14和阳极隔板16。这些连通孔分别与沿层叠方向(箭头A方向)配置的其他的接合隔板20和树脂框部件28的连通孔连通而构成层叠方向(箭头A方向)上的流路。
氧化剂气体入口连通孔22a、冷却介质入口连通孔24a和燃料气体出口连通孔26b在短边方向(箭头C方向)上排成一列。氧化剂气体入口连通孔22a供给氧化剂气体。此外，在本说明书中，氧化剂气体是空气或者纯氧气。氧化剂气体也可以包含通过加湿器供给的水蒸气以及由电极反应产生的水蒸气。
作为优选的实施方式，供给比较低压(例如0.1～1MPa)的纯氧来作为氧化剂气体。现有技术的高电流密度型的燃料电池增大气体流路的压力损失而吹散生成水，从而防止在内部滞留有生成水，与此相对，低压的纯氧由于供给气体的压力较低，因此不容易发生由于高压力损失导致的发电效率降低。另外，由于在氧化剂气体中没有氮的分压，因此能够增大氧化剂气体中的水蒸气分压，从而提高生成水的排出性。冷却介质入口连通孔24a例如供给水等冷却介质。燃料气体出口连通孔26b排出燃料气体。此外，燃料气体是以氢为主要成分的气体。作为优选的实施方式，供给纯氢气来作为燃料气体。燃料气体也可以包含来自电极反应或者加湿器的水蒸气。
发电电池10在长边方向上的另一端缘部(箭头B2方向上的缘部)具有燃料气体入口连通孔26a、冷却介质出口连通孔24b和氧化剂气体出口连通孔22b。这些连通孔沿厚度方向贯穿阴极隔板14和阳极隔板16。这些连通孔分别与沿层叠方向(箭头A方向)配置的其他的接合隔板20和树脂框部件28的连通孔连通而构成层叠方向(箭头A方向)上的流路。
燃料气体入口连通孔26a、冷却介质出口连通孔24b和氧化剂气体出口连通孔22b在短边方向上排成一列。燃料气体入口连通孔26a供给燃料气体。冷却介质出口连通孔24b排出冷却介质。氧化剂气体出口连通孔22b排出氧化剂气体。燃料气体的流动方向是与氧化剂气体的流动方向相反的方向。氧化剂气体入口连通孔22a和氧化剂气体出口连通孔22b以及燃料气体入口连通孔26a和燃料气体出口连通孔26b的配置并不局限于本实施方式，能够根据所要求的规格适当地设定。
带框MEA12具有膜电极组件(以下记载为“MEA12a”)和树脂框部件28。树脂框部件28是与MEA12a的外周部接合的框形的树脂片材。
如图4所示，MEA12a具有电解质膜30夹持电解质膜30的阴极电极32和阳极电极34。电解质膜30例如是固体高分子电解质膜(阳离子交换膜)。固体高分子电解质膜例如是含有水分的全氟磺酸的薄膜。电解质膜30除了能够使用氟类电解质之外，还能够使用HC(碳氢化合物)类电解质。
阴极电极32具有阴极催化剂层32a、第1微孔层(Microporous layer)32b和阴极扩散层32c，其中，所述阴极催化剂层32a与电解质膜30的一个表面接合；所述第1微孔层32b层叠于阴极催化剂层32a；所述阴极扩散层32c层叠于第1微孔层32b。阳极电极34具有阳极催化剂层34a、第2微孔层34b和阳极扩散层34c，其中，所述阳极催化剂层34a与电解质膜30的另一个表面接合；所述第2微孔层34b层叠于阳极催化剂层34a；所述阳极扩散层34c层叠于第2微孔层34b。
阴极催化剂层32a和阳极催化剂层34a例如是以在表面担载有铂合金的多孔质碳粒子为主要成分的层。第1微孔层32b和第2微孔层34b是以PTFE等疏水性树脂和炭黑(carbon black)等导电性材料为主要成分的层。此外，第1微孔层32b和第2微孔层34b也可以从发电电池10中被省略。阴极扩散层32c和阳极扩散层34c由碳纸(Carbon paper)或者碳布(Carbon cloth)等形成。
如图1所示，氧化剂气体入口连通孔22a、冷却介质入口连通孔24a和燃料气体出口连通孔26b位于树脂框部件28的箭头B1方向侧的缘部。燃料气体入口连通孔26a、冷却介质出口连通孔24b和氧化剂气体出口连通孔22b位于树脂框部件28的箭头B2方向上的缘部。树脂框部件28的内周部与MEA12a的外周部通过粘接剂被接合在一起。树脂框部件28由具有电绝缘性的树脂材料构成。
如图2所示，阴极隔板14在朝向MEA12a的第一表面14a上具有氧化剂气体流路36。氧化剂气体流路36沿氧化剂气体的流动方向即箭头B2方向延伸。氧化剂气体流路36具有多个阴极线状突起38和多个阴极流路槽40。多个阴极线状突起38在流路宽度方向(箭头C方向)上隔开一定间隔而配置。在多个阴极线状突起38之间形成有阴极流路槽40。多个阴极流路槽40和多个阴极线状突起38在流路宽度方向(箭头C方向)上交替地配置。阴极线状突起38和阴极流路槽40具有一边在流路宽度方向(箭头C方向)上弯曲一边沿长边方向(箭头B方向)延伸的波形的形状。此外，阴极线状突起38和阴极流路槽40也可以具有直线形的形状。
本实施方式的阴极流路槽40包括多个第1阴极流路槽42和多个第2阴极流路槽44。第1阴极流路槽42与氧化剂气体入口连通孔22a以使流体能够流动的方式连通，且与氧化剂气体出口连通孔22b通过阴极线状突起38隔开。如图3A所示，第1阴极流路槽42具有阴极入口开口部42a。阴极入口开口部42a位于氧化剂气体的流动方向上的上游侧，且形成于靠近长边方向上的一端的端部。阴极入口开口部42a朝向氧化剂气体入口连通孔22a开口。
阴极入口开口部42a允许氧化剂气体向第1阴极流路槽42流入。另外，如图3B所示，第1阴极流路槽42在靠近长边方向上的另一端的端部具有封闭第1阴极流路槽42的阴极出口封闭部42b。阴极出口封闭部42b作为阴极隔板14的突出部分而形成。构成阴极出口封闭部42b的突出部分与在流路宽度方向上相邻的一对阴极线状突起38一体地连结。阴极出口封闭部42b阻止氧化剂气体从第1阴极流路槽42的下游向氧化剂气体出口连通孔22b流出。
如图2所示，第2阴极流路槽44与氧化剂气体出口连通孔22b以使流体能够流动的方式连通，且不与氧化剂气体入口连通孔22a以使流体能够流动的方式连通。如图3A所示，第2阴极流路槽44具有封闭氧化剂气体的流动方向上的上游侧的阴极入口封闭部44b。阴极入口封闭部44b形成于靠近长边方向上的一端的端部。阴极入口封闭部44b作为阴极隔板14的突出部分而形成。构成阴极入口封闭部44b的突出部分与在第2阴极流路槽44的流路宽度方向上相邻的一对阴极线状突起38一体地连结。阴极入口封闭部44b阻止氧化剂气体从氧化剂气体入口连通孔22a向第2阴极流路槽44的上游部流入。
第1阴极流路槽42和第2阴极流路槽44通过设置在阴极线状突起38的下方的多孔质层(气体扩散层、微孔层或者专用的多孔质层)被连结在一起。在本实施方式中，多孔质层是第1微孔层32b和层叠于第1微孔层32b的阴极扩散层32c。
如图3B所示，第2阴极流路槽44在靠近长边方向上的另一端的端部具有阴极出口开口部44a，阴极出口开口部44a朝向氧化剂气体出口连通孔22b开口。阴极出口开口部44a允许氧化剂气体从第2阴极流路槽44流出。
如图2所示，在阴极隔板14的第1表面14a上，于氧化剂气体入口连通孔22a与氧化剂气体流路36之间配置有入口缓冲部(Inlet buffer)46A。入口缓冲部46A具有多个压花部(embossed part)46a。另外，阴极隔板14在氧化剂气体出口连通孔22b与氧化剂气体流路36之间具有出口缓冲部(Outlet buffer)46B。出口缓冲部46B具有多个压花部46b。各个压花部46a、46b是阴极隔板14的点状的突出部分。
阴极隔板14的第1表面14a具有第1密封线48。第1密封线48是压制肋型密封件(bead seal)，且向树脂框部件28鼓出并与树脂框部件28抵接。第1密封线48通过冲压成型而形成。第1密封线48具有连通孔肋部50和外周侧肋部52。连通孔肋部50是单独包围多个连通孔(氧化剂气体入口连通孔22a等)的压制肋型密封件。外周侧肋部52包围氧化剂气体流路36的外周部，阻止氧化剂气体从氧化剂气体流路36流出。
各连通孔肋部50具有沿长边方向鼓出的多个桥部54。氧化剂气体入口连通孔22a的桥部54和氧化剂气体出口连通孔22b的桥部54朝向氧化剂气体流路36开通。阴极隔板14的第1表面14a的其他连通孔肋部50阻止氧化剂气体以外的流体向氧化剂气体流路36流入。
如图1所示，阳极隔板16在朝向带框MEA12的第1表面16a上具有沿箭头B方向延伸的燃料气体流路56。燃料气体流路56与燃料气体入口连通孔26a以及燃料气体出口连通孔26b以使流体流动的方式连通。燃料气体流路56具有多个波形的阳极流路槽56b，所述多个波形的阳极流路槽56b形成于沿燃料气体的流动方向即箭头B方向延伸的多个波形的阳极线状突起56a之间。本实施方式的阳极流路槽56b不具有封闭部。全部阳极流路槽56b与燃料气体入口连通孔26a以及燃料气体出口连通孔26b以使流体流动的方式连通。
阳极隔板16在第1表面16a上还具有入口缓冲部58A、出口缓冲部58B和第2密封线60。入口缓冲部58A与阴极隔板14的入口缓冲部46A同样地构成。出口缓冲部58B与阴极隔板14的出口缓冲部46B同样地构成。第2密封线60与阴极隔板14的第1密封线48同样地构成。
在构成接合隔板20的阴极隔板14和阳极隔板16之间形成有冷却介质流路62。冷却介质流路62与冷却介质出口连通孔24b以及冷却介质入口连通孔24a连通。冷却介质在冷却介质流路62中流动。
本实施方式的发电电池10具有以上的结构。本实施方式的发电电池10如以下这样进行动作。
如图4所示，氧化剂气体通过第1阴极流路槽42被供给到MEA12a的阴极电极32。另外，燃料气体通过阳极流路槽56b被供给到MEA12a的阳极电极34。冷却介质在冷却介质流路62中流动。
燃料气体通过阳极扩散层34c和第2微孔层34b在阳极催化剂层34a通过电化学反应被转换为氢离子。氢离子在电解质膜30中移动而到达阴极催化剂层32a。氧化剂气体通过阴极扩散层32c和第1微孔层32b被供给到阴极催化剂层32a。阴极催化剂层32a使氢离子和氧发生反应而生成水。通过在阴极催化剂层32a和阳极催化剂层34a中发生的反应，在阴极电极32与阳极电极34之间进行电荷的授受，从而产生电力。
在阴极电极32生成的水通过作为多孔质层的第1微孔层32b和阴极扩散层32c，向氧化剂气体流路36流出并与氧化剂气体一起从发电电池10排出。
在本实施方式中，氧化剂气体的流动方向上的下游侧被封闭的第1阴极流路槽42和氧化剂气体的流动方向上的上游侧被封闭的第2阴极流路槽44在流路宽度方向上彼此相邻。因此，产生第1阴极流路槽42的氧化剂气体的压力与第2阴极流路槽44的氧化剂气体的压力的压力差，从而产生氧化剂气体的流动。即，在阴极扩散层32c的内部产生如图示的箭头那样的氧化剂气体从第1阴极流路槽42向第2阴极流路槽44的流动。在阴极电极32中生成的水容易滞留在阴极线状突起38的抵接部分(阴极扩散层32c中被阴极线状突起38和电解质膜30所夹着的部分)。发电电池10使氧化剂气体的流动产生在阴极扩散层32c的内部，从而使生成的水不滞留而从第2阴极流路槽44排出。
如图4所示，通过第1阴极流路槽42而流入的氧化剂气体的一部分用于发电反应，剩余的一部分通过阴极线状突起38的下方的阴极扩散层32c而向第2阴极流路槽44流动。在发电反应中生成的水分作为水蒸气与氧化剂气体一起在第2阴极流路槽44中流动并从发电电池10排出。
如以上那样，发电电池10能够利用氧化剂气体的主动流动来排出阴极电极32内部的生成水，因此排水性能优异。因此，发电电池10能够防止由于溢流(flooding)而导致的发电性能的降低。
(第2实施方式)
第2实施方式所涉及的发电电池具有图6所示的阳极隔板16A来代替第1实施方式所涉及的发电电池10中的阳极隔板16。阳极隔板16A的燃料气体流路56A具有与阴极隔板14(图2)的氧化剂气体流路36同样的排水结构。此外，本实施方式的阳极隔板16A除了燃料气体流路56A以外的结构与第1实施方式的阳极隔板16同样。
阳极隔板16A的燃料气体流路56A在多个阳极线状突起56a之间具有阳极流路槽56b。阳极流路槽56b包括第1阳极流路槽64和第2阳极流路槽66，其中，所述第1阳极流路槽64与燃料气体入口连通孔26a连通，所述第2阳极流路槽66与燃料气体出口连通孔26b连通。
虽未特别地图示，但第1阳极流路槽64在靠近长边方向上的一端的端部具有第1阳极封闭部。如图示那样，第1阳极流路槽64在靠近长边方向上的另一端的端部具有朝向燃料气体入口连通孔26a开口的阳极入口开口部64a。该第1阳极封闭部通过封闭第1阳极流路槽64来阻止第1阳极流路槽64与燃料气体出口连通孔26b的连通。
虽未特别地图示，但第2阳极流路槽66在靠近长边方向上的一端的端部具有朝向燃料气体出口连通孔26b开口的第2阳极开口部。如图示那样，第2阳极流路槽66在靠近长边方向上的另一端的端部具有阳极入口封闭部66b。阳极入口封闭部66b通过封闭第2阳极流路槽66来阻止第2阳极流路槽66与燃料气体入口连通孔26a的连通。第2阳极开口部允许燃料气体从第2阳极流路槽66向燃料气体出口连通孔26b流出。
燃料气体的流动方向上的下游侧被封闭的第1阳极流路槽64和燃料气体的流动方向上的上游侧被封闭的第2阳极流路槽66在流路宽度方向上彼此相邻。因此，在图4的阳极扩散层34c(参照图4)的内部(阳极扩散层34c中的被电解质膜30和阳极线状突起56a夹持的部分)，产生燃料气体从第1阳极流路槽64向第2阳极流路槽66的流动。因此，第2实施方式的阳极隔板16A促进阳极电极34的生成水的排出。
(第3实施方式)
第3实施方式构成为，在图1的发电电池10中，第1阴极流路槽42的流路截面积与第2阴极流路槽44的流路截面积具有差。第1阴极流路槽42和第2阴极流路槽44示意性地如图7所示。
根据流体的性质，一般流路截面积小的流路的流路内的内压高，流路截面积越大，流路的内压越降低。因此，在本实施方式中，第1阴极流路槽42的流路截面积比第2阴极流路槽44的流路截面积小。具体而言，在图7中，第1阴极流路槽42的宽度比第2阴极流路槽44的宽度小。代替对这些槽的宽度设置大小关系的结构，也可以使第1阴极流路槽42的高度(槽深)比第2阴极流路槽44的高度(槽深)小。这样，由于第1阴极流路槽42的流路截面积比第2阴极流路槽44的流路截面积小，因此，第1阴极流路槽42的内压进一步增强，第2阴极流路槽44的内压进一步降低。如此一来，本实施方式的发电电池10能够进一步增大第1阴极流路槽42与第2阴极流路槽44之间的压力差。因此，本实施方式的发电电池10能够更有效地排出生成水。上述的流路截面积的大小关系也可以适用于图6所示的阳极隔板16A。即，在阳极隔板16A中，第1阳极流路槽64的流路截面积也可以比第2阳极流路槽66的流路截面积小。
(第4实施方式)
第4实施方式构成为，在图1的发电电池10中，对第1阴极流路槽42和第2阴极流路槽44的流路截面积的分布施加了变更。
如图8A所示那样，第1阴极流路槽42和第2阴极流路槽44由于具有一端封闭的细长形状，因此容易受到流动阻力的影响。着眼于第1阴极流路槽42，氧化剂气体在从阴极入口开口部42a附近向阴极出口封闭部42b移动的期间，向阴极电极32流出。因此，在第1阴极流路槽42的流路截面积在气体流动方向上恒定的情况下，表示出第1阴极流路槽42的内部压力越靠近阴极出口封闭部42b越降低的倾向。另一方面，着眼于第2阴极流路槽44，在第2阴极流路槽44的流路截面积在气体流动方向上恒定的情况下，表示出阴极入口封闭部44b附近的压力比阴极出口开口部44a附近的压力增大的倾向。
如上述那样，第1阴极流路槽42和第2阴极流路槽44的各自内部的压力分布使相邻的第1阴极流路槽42与第2阴极流路槽44之间的压力差产生不均衡，从而有可能产生容易局部滞留有水分的部分。
因此，如图8B和图8C所示，使第1阴极流路槽42和第2阴极流路槽44的高度(箭头A方向上的槽深)沿气体流动方向变化。如图8B所示，第1阴极流路槽42的深度随着从阴极入口开口部42a靠近阴极出口封闭部42b而逐渐变浅。因此，如图9A所示，第1阴极流路槽42的流路截面积随着从阴极入口开口部42a朝向阴极出口封闭部42b而逐渐减少。这样的第1阴极流路槽42的流路截面积的分布也可以通过使第1阴极流路槽42的宽度随着靠近阴极出口封闭部42b而逐渐变窄来实现。
如图8C所示，第2阴极流路槽44的深度随着从阴极入口封闭部44b朝向阴极出口开口部44a而逐渐增大。因此，如图9B所示，第2阴极流路槽44的流路截面积随着从阴极入口封闭部44b朝向阴极出口开口部44a而逐渐增大。这样的第2阴极流路槽44的流路截面积的分布也可以通过使第2阴极流路槽44的宽度随着靠近阴极出口开口部44a而逐渐增大来实现。
在第4实施方式的第1阴极流路槽42中，由于为通过流路截面积的分布来抵消流体阻力的影响的设计，因此沿延伸方向的压力恒定。第2阴极流路槽44也同样，沿延伸方向的压力恒定。其结果，相邻的第1阴极流路槽42与第2阴极流路槽44之间的压力差的分布在氧化剂气体流路36的整个区域范围内均等。因此，本实施方式的发电电池10进一步提高了生成水的排水性能。
此外，第1阳极流路槽64和第2阳极流路槽66(参照图6)也可以为同样的流路截面积的分布。
以上各实施方式总结如下。
上述的发电电池10是一种燃料电池的发电电池，其具有膜电极组件12a、阴极隔板14和阳极隔板16，其中，所述膜电极组件12a具有电解质膜30和被配置在所述电解质膜的两侧的电极；所述阴极隔板14和阳极隔板16夹着所述膜电极组件，所述阴极隔板具有阴极线状突起38和多个阴极流路槽40，其中，所述阴极线状突起38从所述阴极隔板突出并与所述膜电极组件抵接，且在氧化剂气体的流动方向上延伸；所述多个阴极流路槽40形成在所述阴极线状突起之间，并形成所述氧化剂气体的流路，所述多个阴极流路槽包括第1阴极流路槽42和第2阴极流路槽44，其中，所述第1阴极流路槽42在所述氧化剂气体的流动方向上的下游侧被封闭；所述第2阴极流路槽44在所述氧化剂气体的流动方向上的上游侧被封闭，所述第2阴极流路槽与所述第1阴极流路槽在流路宽度方向上相邻配置。在该情况下，阳极流路槽(燃料气体侧)可以是与现有技术相同的流路结构。
上述发电电池在第1阴极流路槽与第2阴极流路槽之间产生压力差。该压力差使在膜电极组件的内部产生氧化剂气体从第1阴极流路槽向第2阴极流路槽的流动。在膜电极组件中生成的水，除了通过基于扩散的被动的处理以外，还通过基于氧化剂气体的流动的主动的处理被有效地除去。因此，发电电池的排水性能优异，能够防止由于溢流导致的反应阻碍，从而提高发电效率。
所述阳极隔板也可以构成为，具有阳极线状突起56a和多个阳极流路槽56b，其中，所述阳极线状突起56a从所述阳极隔板突出并与所述膜电极组件抵接，且沿燃料气体的流动方向延伸；所述多个阳极流路槽56b形成于所述阳极线状突起之间，并形成所述燃料气体的流路，所述多个阳极流路槽包括第1阳极流路槽64和第2阳极流路槽66，其中，所述第1阳极流路槽64在所述燃料气体的流动方向上的下游侧被封闭；所述第2阳极流路槽66所述燃料气体的流动方向上的上游侧被封闭，所述第2阳极流路槽与所述第1阳极流路槽在所述流路宽度方向上相邻配置。在具有该阳极隔板的发电电池中，透过膜电极组件而流出到阳极侧的水的除去性能也优异。
所述多个阴极流路槽也可以构成为，具有多个所述第1阴极流路槽和多个所述第2阴极流路槽，其中，多个所述第1阴极流路槽在所述氧化剂气体的流动方向上的下游侧被封闭；多个所述第2阴极流路槽在所述氧化剂气体的流动方向上的上游侧被封闭，所述第1阴极流路槽和所述第2阴极流路槽在所述流路宽度方向上交替地配置。该发电电池能够将滞留在与阴极线状突起抵接的部分的膜电极组件中的生成水从相邻的第2阴极流路槽有效地排出。其结果，发电电池在阴极侧防止由于溢流导致的反应阻碍而提高了发电性能。
所述多个阳极流路槽也可以构成为，具有多个所述第1阳极流路槽和多个所述第2阳极流路槽，其中，多个所述第1阳极流路槽所述燃料气体的流动方向上的下游侧被封闭；多个所述第2阳极流路槽在所述燃料气体的流动方向上的上游侧被封闭，所述第1阳极流路槽和所述第2阳极流路槽在所述流路宽度方向上交替地配置。发电电池在阳极侧防止由于溢流导致的反应阻碍而提高了发电性能。
所述第1阴极流路槽的流路截面积可以比所述第2阴极流路槽的流路截面积小。该发电电池在流路截面积小的第1阴极流路槽增强内压，在流路截面积大的第2阴极流路槽降低内压。其结果，发电电池进一步增大第1阴极流路槽与第2阴极流路槽之间的压力差，从而进一步提高排水性能。
所述第1阳极流路槽的流路截面积可以比所述第2阳极流路槽的流路截面积小。该发电电池进一步增大第1阳极流路槽与第2阳极流路槽之间的压力差，从而进一步提高排水性能。
所述第1阴极流路槽可以使其流路截面积随着从所述氧化剂气体的流动方向上的上游朝向下游而减少，所述第2阴极流路槽可以使其流路截面积随着从所述氧化剂气体的流动方向上的上游朝向下游而增大。该发电电池通过使第1阴极流路槽与第2阴极流路槽的压力差的分布恒定，能够抑制局部的排水性能的偏差。
所述第1阳极流路槽可以使其流路截面积随着从所述燃料气体的流动方向上的上游朝向下游而减少，所述第2阳极流路槽可以使其流路截面积随着从所述燃料气体的流动方向上的上游朝向下游而增大。该发电电池通过使第1阳极流路槽与第2阳极流路槽的压力差的分布恒定，能够抑制局部的排水性能的偏差。
此外，本发明并不局限于上述实施方式，能够在不脱离本发明的主旨的情况下采用各种结构。

Claims (8)

1.一种燃料电池的发电电池(10)，其具有膜电极组件(12a)、阴极隔板(14)和阳极隔板(16)，其中，所述膜电极组件具有电解质膜(30)和被配置在所述电解质膜的两侧的电极(32、34)；所述阴极隔板和阳极隔板夹着所述膜电极组件，该发电电池的特征在于，
所述阴极隔板具有阴极线状突起(38)和多个阴极流路槽(40)，其中，
所述阴极线状突起从所述阴极隔板突出并与所述膜电极组件抵接，且在氧化剂气体的流动方向上延伸；
所述多个阴极流路槽形成在所述阴极线状突起之间，并形成所述氧化剂气体的流路，
所述多个阴极流路槽包括第1阴极流路槽(42)和第2阴极流路槽(44)，其中，
所述第1阴极流路槽在所述氧化剂气体的流动方向上的下游侧被封闭；
所述第2阴极流路槽在所述氧化剂气体的流动方向上的上游侧被封闭，
所述第2阴极流路槽与所述第1阴极流路槽在流路宽度方向上相邻配置。
2.根据权利要求1所述的发电电池，其特征在于，
所述阳极隔板具有阳极线状突起(56a)和多个阳极流路槽(56b)，其中，
所述阳极线状突起从所述阳极隔板突出并与所述膜电极组件抵接，且沿燃料气体的流动方向延伸；
所述多个阳极流路槽形成于所述阳极线状突起之间，并形成所述燃料气体的流路，
所述多个阳极流路槽包括第1阳极流路槽(64)和第2阳极流路槽(66)，其中，
所述第1阳极流路槽在所述燃料气体的流动方向上的下游侧被封闭；
所述第2阳极流路槽在所述燃料气体的流动方向上的上游侧被封闭，
所述第2阳极流路槽与所述第1阳极流路槽在所述流路宽度方向上相邻配置。
3.根据权利要求1所述的发电电池，其特征在于，
所述多个阴极流路槽包括多个所述第1阴极流路槽和多个所述第2阴极流路槽，其中，
多个所述第1阴极流路槽在所述氧化剂气体的流动方向上的下游侧被封闭；
多个所述第2阴极流路槽在所述氧化剂气体的流动方向上的上游侧被封闭，
所述第1阴极流路槽和所述第2阴极流路槽在所述流路宽度方向上交替地配置。
4.根据权利要求2所述的发电电池，其特征在于，
所述多个阳极流路槽具有多个所述第1阳极流路槽和多个所述第2阳极流路槽，其中，
多个所述第1阳极流路槽在所述燃料气体的流动方向上的下游侧被封闭；
多个所述第2阳极流路槽用在所述燃料气体的流动方向上的上游侧被封闭，
所述第1阳极流路槽和所述第2阳极流路槽在所述流路宽度方向上交替地配置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的发电电池，其特征在于，
所述第1阴极流路槽的流路截面积比所述第2阴极流路槽的流路截面积小。
6.根据权利要求2或4所述的发电电池，其特征在于，
所述第1阳极流路槽的流路截面积比所述第2阳极流路槽的流路截面积小。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的发电电池，其特征在于，
所述第1阴极流路槽使其流路截面积随着从所述氧化剂气体的流动方向上的上游朝向下游而减少，所述第2阴极流路槽使其流路截面积随着从所述氧化剂气体的流动方向上的上游朝向下游而增大。
8.根据权利要求2或4所述的发电电池，其特征在于，
所述第1阳极流路槽使其流路截面积随着从所述燃料气体的流动方向上的上游朝向下游而减少，所述第2阳极流路槽使其流路截面积随着从所述燃料气体的流动方向上的上游朝向下游而增大。
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