发明名称 固体聚合物型电解质燃料电池总成、燃料电池堆以及燃料电池中反应气体供给之方法(二)
摘要 一电池总成(10)包括互相堆叠之一第一单元电池(14)及一第二单元电池(16),该第一单元电池(14)具有一第一一体化本体(18),且该第二单元电池(16)具有一第二一体化本体(20)。多数氧化气体通道(46、58)及多数燃料气体通道(56、52)系设置在该电池总成(10)中,在该第一单元电池(14)中之氧化气体通道(46)及在该第二单元电池(16)中之氧化气体通道(58)系连续地互相连通,而在该第一单元电池(14)中之燃料气体通道(56)及在该第二单元电池(16)中之燃料气体通道(52)系连续地互相连通。
申请公布号 TW575978 申请公布日期 2004.02.11
申请号 TW091104011 申请日期 2002.03.05
申请人 本田技研工业股份有限公司 发明人 杉浦诚治;割石义典;杉田成利;圆城寺直之
分类号 H01M8/04 主分类号 H01M8/04
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北市松山区南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其包含多数互相堆叠之单元电池(14.16),该等单元电池(14.16)各具有一包括一阳极(26a、26b)、一阴极(24a、24b)、及一设置在该等阳极(26a、26b)与该等阴极(24a、24b)之间之固体聚合物型电解质膜(22a、22b)之一体化本体(18.20),其中用以让一燃料气体与一氧化气体之至少一反应气体流入该等单元电池(14.16)中之反应气体通道(52.56.46.58)系设置在该电池总成(10)中,使得该等反应气体通道(52.56.46.58)之至少一些部份在整个单元电池(14.16)中互相连续地连通。2.如申请专利范围第1项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中在该电池总成(10)中之至少两单元电池(14.16)具有互相不同之结构。3.如申请专利范围第2项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中设置在至少两单元电池(14.16)中之反应气体通道(52.56.46.58)具有互相不同之横截面。4.如申请专利范围第3项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中设置在至少两单元电池(14.16)中之该等反应气体通道(52.56.46.58)之横截面系藉由使设置在至少两单元电池(14.16)之其中一单元电池之该等反应气体之通道通道深度、宽度、或数目与设置在至少两单元电池(14.16)之另一单元电池之该等反应气体之通道通道深度、宽度、或数目不同而互相不同。5.如申请专利范围第3项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中在该反应气体之流动方向之下游侧上之该反应气体通道(52.58)之横截面系小于在该反应气体之流动方向之上游侧上之该反应气体通道(56.46)之横截面。6.如申请专利范围第2项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中在该反应气体之流动方向之下游侧上之该反应气体通道(52.58)之长度系大于在该反应气体之流动方向之上游侧上之该反应气体通道(56.46)之长度。7.如申请专利范围第2项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中设置在至少两单元电池(14.16)中之反应气体通道(52.56.46.58)具有互相不同之形状。8.如申请专利范围第2项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中设置在至少两单元电池(14.16)中之一体化本体(82.84)系互相不同。9.如申请专利范围第8项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中在该反应气体之流动方向之下游侧上之该一体化本体(84)之热阻抗系高于在该反应气体之流动方向之上游侧上之该一体化本体(82)之热阻抗。10.如申请专利范围第9项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中在该反应气体之流动方向之上游侧上之该一体化本体(82)具有一含氟之膜;且在该反应气体之流动方向之下游侧上之该一体化本体(84)具有一含碳氢化合物之膜。11.如申请专利范围第1项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中一分隔件(28)系设置在两相邻一体化本体(18.20)之间;且该分隔件(28)具有一用以供应该反应气体于设置在各单元电池(14.16)中之反应气体通道(46)中之反应气体供应连通孔(36a),及一用以由设置在各单元电池(14.16)中之反应气体通道(46)释出该反应气体之反应气体释出连通孔(36b)。12.如申请专利范围第1项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中一分隔件(28)系设置在两相邻一体化本体(18.20)之间;且该分隔件(28)系构成为一具有多数对应于该等反应气体通道之形状之凹凸之金属板。13.如申请专利范围第12项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中该分隔件(32)具有多数在面向该等一体化本体之其中一一体化本体(18)之一侧上作为该等反应气体通道之燃料气体通道(56),且具有多数在面向该等一体化本体之另一一体化本体(20)之一侧上作为该等反应气体通道之燃料气体通道(58)。14.如申请专利范围第1项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中该等反应气体通道(52.56.46.58)系设定成该反应气体沿着两相邻单元电池之其中一单元电池(14)之反应平面通过,朝该等单元电池之堆叠方向流动,且在两相邻单元电池之另一单元电池(16)之反应平面上流动。15.如申请专利范围第14项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中该等反应气体通道(52.56.46.58)系以该等单元电池(14.16)之堆叠方向轮折地延伸。16.如申请专利范围第1项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中在该等反应气体通道之燃料气体通道(52.56)中沿该单元电池(14.16)之反应平面之该燃料气体之流动方向系与在该等反应气体通道之氧化气体通道(46.58)中沿该单元电池(14.16)之反应平面之该氧化气体之流动方向相反。17.如申请专利范围第1项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中作为该等反应气体通道之燃料气体通道(52.56)系连续地设置在该等多数单元电池(162.164)中;且作为该等反应气体通道之氧化气体通道(46.58)系平行地设置在该等多数单元电池(162.164)中。18.如申请专利范围第1项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中作为该等反应气体通道之燃料气体通道(52.56)及氧化气体通道(46.58)系设置成可沿着该单元电池(14.16)之反应平面直线地延伸。19.如申请专利范围第14项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中该等反应气体通道之该等燃料气体通道(52.56)或该等氧化气体通道(46.58)在该等单元电池(14.16)之一平面之一侧上具有一反应气体入口(42a、36a)及一反应气体出口(42b、36b)。20.如申请专利范围第14项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中各单元电池(14.16)设置有一可沿着该等单元电池(14.16)之堆叠方向延伸而连通于该等反应气体通道之中间连通孔(38.40);且该等反应气体通道形成一由两相邻单元电池之其中一单元电池(14)之一反应气体入口(42a、36a)经由该等中间连通孔(38.40)延伸至两相邻单元电池之另一单元电池(16)之一反应气体出口(42b、36b)之大致U形流动管线。21.如申请专利范围第1项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中当以该等单元电池(14.16)之堆叠方向位在该等单元电池(14.16)之两侧上时,冷媒通道(48)具有放置在其间之该等多数单元电池(14.16)。22.如申请专利范围第21项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中与一设置在该氧化气体之流动方向之下游侧上之单元电池(16)中之氧化气体通道(58)相较,该等冷媒通道(48)较靠近一设置在该氧化气体之流动方向之上游侧上之单元电池(14)中之氧化气体通道(46)。23.如申请专利范围第21项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中连通于该等冷媒通道(48)之冷媒入口(44a)及冷媒出口(44b)系设置在该等单元电池(14.16)之一侧上。24.如申请专利范围第21项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中该等冷媒通道(48)系可形成一大致U形流动管线,用以让该冷媒由该冷媒入口(44a)流至一隔间壁构件(34)之一侧,经由一中间返回部份(50)沿该隔间壁构件(34)之一侧流动,且沿着该隔间壁构件(34)之另一侧以相反之方向流动。25.如申请专利范围第24项之固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其中该等冷媒通道(48)系可设置成沿着该单元电池(14.16)之平面直线地延伸。26.一种固体聚合物型电解质燃料电池总成(10),其包含多数互相堆叠之单元电池(14.16),该等单元电池(14.16)各具有一包括一阳极(26a、26b)、一阴极(24a、24b)、及一在该等阳极(26a、26b)与该等阴极(24a、24b)之间之固体聚合物型电解质膜(22a、22b)之一体化本体(18.20),其中互相连续地连通之冷媒通道(48.54)系形成在该等单元电池(14.16)之堆叠方向上之该等单元电池(14.16)之两侧上。27.一种燃料电池堆,其包含一堆多数电池总成(10),其中各电池总成(10)包含多数互相堆叠之单元电池(14.16),该等单元电池(14.16)各具有一包括一阳极(26a、26b)、一阴极(24a、24b)、及一设置在该等阳极(26a、26b)与该等阴极(24a、24b)之间之固体聚合物型电解质膜(22a、22b)之一体化本体(18.20);且用以让一燃料气体与一氧化气体之至少一反应气体流入该等单元电池(14.16)中之反应气体通道(52.56.46.58)系设置在该电池总成(10)中,使得该等反应气体通道(52.56.46.58)之至少一些部份在整个单元电池(14.16)中互相连续地连通。28.如申请专利范围第27项之燃料电池堆,其中在该电池总成(10)中之至少两单元电池(14.16)具有互相不同之结构。29.如申请专利范围第27项之燃料电池堆,其中一冷媒通道(48.54)仅设置在两相邻电池总成(10)之间。30.如申请专利范围第27项之燃料电池堆,其中设置有在该燃料电池堆(12)之堆叠方向上开口之一反应气体供应通孔(36a、42a)及一反应气体释出通孔(36b、42b);且多数在该燃料电池堆(12)之堆叠方向上开口之中间连通孔(40.38)系设置在该反应气体供应通孔(36a、42a)及该反应气体释出通孔(36b、42b)之间之一流动管线中。31.如申请专利范围第30项之燃料电池堆,其中各中间连通孔(40.38)系设置在一位于一设置于两相邻单元电池之其中一单元电池(14)之平面中之反应气体入口(36a、42a)及一设置于两相邻单元电池之另一单元电池(16)之平面中之反应气体出口(36b、42b)之流动管线中。32.如申请专利范围第30项之燃料电池堆,其中该中间连通孔(40.38)系用以互相连通设置在两相邻电池总成(10)中之两相邻单元电池(14.16)。33.如申请专利范围第30项之燃料电池堆,其中该中间连通孔(40.38)系用以互相连通仅在其中一电池总成(10)中之两相邻单元电池(14.16)。34.一种燃料电池堆,其包含一堆多数电池总成(10),其中各电池总成(10)包含多数互相堆叠之单元电池(14.16),该等单元电池(14.16)各具有一包括一阳极(26a、26b)、一阴极(24a、24b)、及一设置在该等阳极(26a、26b)与该等阴极(24a、24b)之间之固体聚合物型电解质膜(22a、22b)之一体化本体(18.20);且互相连续地连通之冷媒通道(48.54)系形成在该等单元电池(14.16)之堆叠方向上之该等单元电池(14.16)之两侧上。35.一种将一反应气体供给至一固体聚合物型电解质燃料电池总成(10)之方法,该固体聚合物型电解质燃料电池总成(10)包含多数互相堆叠之单元电池(14.16),该等单元电池(14.16)各具有一包括一阳极(26a、26b)、一阴极(24a、24b)、及一在该等阳极(26a、26b)与该等阴极(24a、24b)之间之固体聚合物型电解质膜(22a、22b)之一体化本体(18.20),其中用以让一燃料气体与一氧化气体之至少一反应气体流入该等单元电池(14.16)中之反应气体通道(52.56.46.58)系设置在该电池总成(10)中,使得该等反应气体通道(52.56.46.58)之至少一些部份在整个单元电池(14.16)中互相连续地连通,该方法包含以下步骤:将一反应气体由一反应气体供应通孔(42a、36a)平行地供应至在该等单元电池(14.16)中之多数反应气体通道(52.56.46.58),使在该等反应气体通道(52.56.46.58)中流动之该反应气体发生电池反应;及将该反应过之反应气体释出至反应气体释出通孔(42b、36b)。36.如申请专利范围第35项之将一反应气体供给至一固体聚合物型电解质燃料电池总成(10)之方法,其中该反应气体系被导入在反应气体之流动方向之上游侧上之单元电池(14)中以进行电池反应,且接着经由一中间连通孔(40.38)而被导入在反应气体之流动方向之下游侧上之单元电池(16)中以进行电池反应。37.如申请专利范围第35项之将一反应气体供给至一固体聚合物型电解质燃料电池总成(10)之方法,其中具有在整个电池总成(10)中反应所需之量之反应气体可以被导入在该反应气体之流动方向之最上游侧上之单元电池(14)中。38.如申请专利范围第36项之将一反应气体供给至一固体聚合物型电解质燃料电池总成(10)之方法,其中该反应气体是一氧化气体;且一冷媒系被供应于多数冷媒通道(48),且与一设置在该氧化气体之流动方向之下游侧上之单元电池(16)中之氧化气体通道(58)相较,该等冷媒通道(48)较靠近一设置在该氧化气体之流动方向之上游侧上之单元电池(14)中之氧化气体通道(46)。图式简单说明:第1图是一分解立体图,显示本发明之一第一实施例之一固体聚合物型电解质燃料电池总成之一主要部份;第2图是一燃料电池堆之示意立体图;第3图是该电池总成之一示意图,且一些部份被部份地切除;第4图是电池总成之一第一分隔件之前视图;第5图是显示在该电池总成中之反应气体之流动的图;第6图是显示藉由使该等通道之深度互相不同而使通道之横截面互相不同之方式的图;第7图是显示藉由使该等通道之宽度互相不同而使通道之横截面互相不同之方式的图;第8图是显示藉由使该等通道之数目互相不同而使通道之横截面互相不同之方式的图;第9图是其中长度已改变之该电池总成之分解立体图;第10图是该电池总成之一结构之分解立体图,其中多数中间连通孔系仅在各电池中互相连通;第11图是该电池总成之一结构之分解立体图,其中多数中间连通孔系设置在中央平面中;第12图是显示在第一与第二单元电池中之阴极之温度之图;第13图是显示在第一与第二单元电池中之阴极之相对湿度之图;第14图是一分解立体图,显示本发明之一第二实施例之一固体聚合物型电解质燃料电池总成之一主要部份;第15图是一分解立体图,显示本发明之一第三实施例之一固体聚合物型电解质燃料电池总成之一主要部份;第16图是显示本发明之第三实施例之电池总成中之反应气体与一冷媒之流动的图;第17图是一分解立体图,显示本发明之一第四实施例之一固体聚合物型电解质燃料电池总成之一主要部份;第18图是显示本发明之第四实施例之电池总成中之反应气体与一冷媒之流动的图;第19图是一分解立体图,显示本发明之一第五实施例之一固体聚合物型电解质燃料电池总成之一主要部份;第20图是显示本发明之第五实施例之电池总成中之反应气体与一冷媒之流动的图;第21图是显示第一实施例之电池总成之一以符号表示之通道结构之图;第22图是显示第三实施例之电池总成之一以符号表示之通道结构之图;第23图是显示第四实施例之电池总成之一以符号表示之通道结构之图;第24图是显示第五实施例之电池总成之一以符号表示之通道结构之图;第25图是显示一典型以符号表示之通道结构之图;第26图是显示另一典型以符号表示之通道结构之图;第27图是显示再一典型以符号表示之通道结构之图;第28图是显示又一典型以符号表示之通道结构之图;第29图是显示一三电池结构之一典型通道结构之图;第30图是显示该三电池结构之另一典型通道结构之图;第31图是显示一四电池结构之一典型通道结构之图;第32图是显示一其中一燃料气体侧具有一合流结构之三电池结构之一典型通道结构之图;第33图是显示一其中一燃料气体侧具有一合流结构之四电池结构之一典型通道结构之图;第34图是一分解立体图,显示本发明之一第六实施例之一固体聚合物型电解质燃料电池总成之一主要部份;第35图是显示本发明之第六实施例之电池总成中之反应气体与一冷媒之流动的图;第36图是一分解立体图,显示本发明之一第七实施例之一固体聚合物型电解质燃料电池总成之一主要部份;及第37图是显示本发明之第七实施例之电池总成中之反应气体与一冷媒之流动的图。
地址 日本