燃料电池和燃料电池的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种燃料电池和一种燃料电池的制造方法。
【背景技术】
[0002]日本专利申请公报N0.2012-123949 (JP2012-123949A)描述了一种燃料电池，该燃料电池包括:多孔部件，该多孔部件形成用于将氧化剂气体供应到膜电极组件的流路；密封板，该密封板被布置在多孔部件的一个表面上；和隔板，该隔板被布置在多孔部件的另一个表面上。该燃料电池经由由多孔部件形成的流路向燃料电池外侧排出由于发电而产生的水。
[0003]然而，在由多孔部件形成的流路中，由于所产生的水附着到密封板和隔板这两者，所以水可能滞留于多孔部件的夹在密封板和隔板之间的一部分中。当水滞留于该部分中时，由于经由该部分排出的氧化剂废气的压力损失，发电性能可能降低。
【发明内容】
[0004]可以通过下述的形式实现本发明。
[0005]本发明的一个方面涉及一种燃料电池。该燃料电池包括:膜电极组件；多孔部件，该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侧上，第一表面被布置在膜电极组件的阴极侧上，端表面部分位于第一表面的端侧部分和第二表面的端侧部分之间；密封板，该密封板沿着第一表面的端侧部分布置；和隔板，该隔板被布置在第二表面上，其中多孔部件被构造成将氧化剂气体通过第一表面供应到膜电极组件，并且经由端表面部分将氧化剂废气排到燃料电池的排出部分；并且第一表面具有面对密封板的第一区域，第二表面具有第二区域，第一区域位于密封板和第二区域之间，并且第一区域的亲水性不同于第二区域的亲水性。根据该结构，通过发电产生的水沿着具有较高亲水性的任一侧，即，第一表面侧或者第二表面侧流动，并且氧化剂废气在多孔部件的夹在密封板和隔板之间的部分处在另一侧上流动。结果，通过发电产生的水较不可能阻塞多孔部件的内部，并且经由多孔部件的内部排出的氧化剂废气的压力损失的增加能够受到抑制。
[0006]本发明的另一个方面也涉及一种燃料电池。该燃料电池包括:膜电极组件；多孔部件，该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侧上，第一表面被布置在膜电极组件的阴极侧上，端表面部分位于第一表面的端侧部分和第二表面的端侧部分之间；密封板，该密封板沿着第一表面的端侧部分布置；和隔板，该隔板被布置在第二表面上，其中多孔部件被构造成将氧化剂气体通过第一表面供应到膜电极组件，并且经由端表面部分将氧化剂废气排到燃料电池的排出部分；并且密封板具有面对多孔部件的第三区域，隔板具有经多孔部件与密封板的第三区域相对的第四区域，并且第三区域的亲水性不同于第四区域的亲水性。根据该结构，通过发电产生的水沿着具有较高亲水性的任一侧，即，密封板侧或者隔板侧流动，并且氧化剂废气在多孔部件的夹在密封板和隔板之间的部分处在另一侧上流动。结果，通过发电产生的水较不可能阻断流路，并且经由该条流路排出的氧化剂废气的压力损失的增加能够受到抑制。
[0007]本发明的另一个方面也涉及一种燃料电池。该燃料电池包括:膜电极组件；多孔部件，该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侧上，第一表面被布置在膜电极组件的阴极侧上，端表面部分位于第一表面的端侧部分和第二表面的端侧部分之间；密封板，该密封板沿着第一表面的端侧部分布置；和隔板，该隔板被布置在第二表面上，其中多孔部件被构造成将氧化剂气体通过第一表面供应到膜电极组件，并且经由端表面部分将氧化剂废气排到燃料电池的排出部分；并且密封板具有面对多孔部件的第三区域，第三区域包括经过亲水性处理的第五区域，隔板具有经多孔部件与密封板的第三区域相对的第四区域，第四区域包括经过亲水性处理的第六区域，并且第五区域的面积不同于第六区域的面积。根据该结构，在由多孔部件形成的流路中，大体上通过发电产生的水沿着密封板侧和隔板侧中的经亲水性处理的面积较大的一侧流动，并且大体上氧化剂废气在另一侧上流动。结果，通过发电产生的水较不可能阻断流路，并且经由该条流路排出的氧化剂废气的压力损失的增加能够受到抑制。
[0008]本发明的另一个方面涉及一种燃料电池的制造方法。该制造方法包括:通过沿着多孔部件的第一表面的端侧部分布置密封板，来形成多孔部件和密封板的组件；在整个组件上执行亲水性处理；以及在已经执行了亲水性处理的组件上，在第一表面的端侧部分面对用于排出氧化剂废气的排出部分的同时，将膜电极组件布置在多孔部件的第一表面上，并且将隔板布置在第二表面上，第一表面和第二表面为多孔部件的相反侧面。根据该结构，当执行亲水性处理时，多孔部件的第一表面的面对密封板的第一区域被掩蔽。因此，第二区域的亲水性能够高于第一区域的亲水性。使用已经执行了该亲水性处理的多孔部件形成燃料电池使得经由该多孔部件的内部排出的氧化剂废气的压力损失的增加能够受到抑制。
[0009]本发明可以以各种形式实现。例如，本发明可以以用于排出在燃料电池中产生的水的方法、在燃料电池中使用的多孔部件及其制造方法的形式来实现。
【附图说明】
[0010]将在下面参考附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中类似的数字表示类似的元件，并且其中:
[0011]图1是概略地示出根据本发明一个示例性实施例的燃料电池的透视图；
[0012]图2是燃料电池的单体电池的分解透视图；
[0013]图3是膜电极和气体扩散层组件的结构的解释性视图；
[0014]图4是从Z方向观察到的多孔部件和框架部件的解释性视图；
[0015]图5是靠近单体电池的氧化剂废气歧管的区域的截面视图；
[0016]图6是示意多孔部件的结构的解释性视图；
[0017]图7A是布置有密封板的多孔部件的平面视图；
[0018]图7B是示意沿着图7A中的A-A截取的截面的截面视图；
[0019]图8是示意发电时氧化剂气体流路内部的状态的解释性视图；
[0020]图9是示意根据对照实例的燃料电池的单体电池内部的状态的解释性视图；
[0021]图10是比较在示例性实施例和对照实例中的氧化剂废气的压力损失的视图；
[0022]图11是示意根据本发明第二示例性实施例的燃料电池的单体电池的视图；
[0023]图12是示意根据第二示例性实施例的变型实例的燃料电池的单体电池的视图；
[0024]图13是示意阴极侧隔板的第六区域的平面视图；并且
[0025]图14是示意根据变型实例的燃料电池的单体电池的视图。
【具体实施方式】
[0026]在下文中，将描述本发明的第一示例性实施例。
[0027]图1是概略地示出根据第一示例性实施例的燃料电池10的结构的透视图。燃料电池10具有堆叠结构，在该堆叠结构中，燃料电池10的多个单体电池100在Z方向(在下文中还称作“堆叠方向”)上堆叠在一起并且被夹在一对端板230和240之间。在燃料电池10中，绝缘板220和端子板200被布置在前端侧上的端板230和单体电池100之间，并且绝缘板250和端子板210被布置在后端侧上的端板240和单体电池100之间。端子板200和210是用于收集由单体电池100产生的电力的集电器板，并且向外部装置输出从未示出的端子收集的电力。单体电池100、端子板200和210、绝缘板220和250以及端板230和240每一个均具有大致具有矩形外形的板结构，并且被布置成使得每个板的长侧在X方向(水平方向)上延伸，并且每个板的短侧在Y方向(竖直或者垂直方向)上延伸。
[0028]端板230、绝缘板220、端子板200和单体电池100每一个均具有用作供应和排出孔的多个开口。该开口全部连通在一起，以形成歧管310、315、320、325、330和335。歧管310用于将氧化剂气体供应到单体电池100。在下面，歧管310还可以称作“氧化剂气体供应歧管310”。歧管315用于排出从单体电池100排出的氧化剂废气。在下文中，歧管315还可以称作“氧化剂废气排出歧管315”。在下面，歧管320、325、330和335还可以分别被称作“燃料气体供应歧管320”、“燃料废气排出歧管325”、“冷却剂供应歧管330”和“冷却剂排出歧管335”，从而与其作用对应。该示例性实施例的燃料电池10将反应气体(即，燃料气体和氧化剂气体)和冷却剂经由供应歧管310、320和330从前端侧上的端板230供应到每个单体电池100。而且，燃料电池10将来自单体电池100的废气和废水经由排出歧管315,325和335从前端侧上的端板230排出燃料电池10。排出歧管325也可被视为本发明的排出部分。然而，示例性实施例的燃料电池10不限于这种结构。例如，还可将燃料电池
10构造成使得从前端侧上的端板230供应反应气体和冷却剂，并且从后端侧上的端板240将废气和废水排出燃料电池10。
[0029]在该示例性实施例中，氧化剂气体供应歧管310在X方向(长侧方向)上布置在燃料电池10的下端的外边缘部分上，并且氧化剂气体排出歧管315在X方向上布置在上端的外边缘部分中。燃料气体供应歧管320被布置在燃料电池10的右端上的外边缘部分的在Y方向(短侧方向)上的上端部上，并且燃料气体排出歧管325被布置在左端上的外边