DE112008000553B4

DE112008000553B4 - Brennstoffzellenseparator und Brennstoffzelle

Info

Publication number: DE112008000553B4
Application number: DE112008000553.2T
Authority: DE
Inventors: Kazunori Shibata; Masaaki Kondo; Syo Usami
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-04-20
Filing date: 2008-03-14
Publication date: 2019-05-29
Anticipated expiration: 2028-03-15
Also published as: CN101636869B; CA2680846A1; CA2680846C; WO2008132896A1; US20100035121A1; CN101636869A; JP5083313B2; JPWO2008132896A1; DE112008000553T5

Abstract

Dieser Separator ist mit einer ersten Platte 33 und einer zweiten Platte 32 ausgestattet. Die erste Platte 33 hat ein erstes Loch 3341, durch das ein Reaktionsgas strömt. Die zweite Platte 32 ist mit der ersten Platte 33 zu stapeln und hat ein zweites Loch 3241, durch das das Reaktionsgas strömt. Das zweite Loch 3241 überlappt sich mit dem ersten Loch 3341 an dem ersten Teil 3231 und ist in Fluidverbindung mit dem ersten Loch 3341. Die zweite Platte 32 hat einen Trennteil 323, der den Teil 3247 des zweiten Teils, der sich nicht mit dem ersten Loch 3341 überlappt, von den zweiten Löchern 3241 in eine Vielzahl von Strömungswegteilen 56. Der Separator 30 ist des Weiteren mit einem Oszillationsabschnitt 325 ausgerüstet. Der Oszillationsabschnitt 325 ist mit dem Trennteil 323 verbunden. Der Oszillationsabschnitt 325 ist an einer Position derart angeordnet, dass sich ein Teil des Oszillationsabschnitts 325 mit dem ersten Loch 3341 der ersten Platte 33 überlappt. Der Oszillationsabschnitt 325 ist vorgesehen, um durch das Reaktionsgas geschüttelt zu werden, das im Inneren des ersten Lochs 3341 strömt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brennstoffzellenseparator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Brennstoffzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
Stand der Technik
Herkömmlich wurde in Brennstoffzellen ein Separator mit einem Dreilagenaufbau verwendet, in dem ein Reaktionsgasströmungsweg mit drei gestapelten Platten ausgebildet war. Beispielsweise ist bei der JP 2004-6104 A ein Separator 1 mit einer Brennstoffgasplatte 3, einer Oxidationsgasplatte 4 und einer Zwischenplatte 5 ausgestattet. Ein Gastransportströmungsweg 30, der an der Zwischenplatte 5 vorgesehen ist, besteht aus einer Vielzahl von Schlitzen. Der Transportströmungsweg 30 nimmt ein Oxidationsgas 23, das für Reaktionen verwendet wird, über ein Durchgangsloch 22 auf, das an der Oxidationsgasplatte 4 vorgesehen ist. Dann gibt der Transportströmungsweg 30 das Oxidationsgas 23 zu dem Gasverbindungsloch 19 aus, das an der Oxidationsgasplatte 4 und der Brennstoffgasplatte 3 vorgesehen ist. Dadurch, dass der Gastransportströmungsweg 30 aus einer Vielzahl von Schlitzen gebildet ist, ist es möglich, die Steifigkeit der Zwischenplatte 5 zu erhöhen.
Jedoch ist bei der vorstehend genannten Ausführungsform das Wasser, das durch die Kathodenelektrode (Sauerstoffelektrode) erzeugt wird, in dem Oxidationsgas 23 enthalten und, nachdem dieses durch die Kathodenelektrode geströmt ist, wird es im Inneren des Schlitzes des Gastransportströmungswegs 30 flüssig und wird angesammelt. Der Schlitz kann durch das angesammelte Wasser blockiert werden. Diese Art von Problem ist nicht auf den Gasströmungsweg zum Ableiten von verwendeten Oxidationsgas begrenzt, sondern kann in einem weiten Bereich von Fällen für einen Gasströmungsweg für ein Strömen des Reaktionsgases (einschließlich Oxidationsgas und Brennstoffgas) innerhalb der Brennstoffzelle auftreten, der ein Gasströmungsweg für strömendes Gas ist, das Feuchtigkeit enthalten kann, und von einer Vielzahl von Strömungswegteilen gebildet ist.
Die CA 2 587 673 A1 offenbart einen Brennstoffzellenseparator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Brennstoffzelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5.
EP 1 457 750 A1 und EP 1 170 556 A1 offenbaren weitere Brennstoffzellenseparatoren bzw. Brennstoffzellen.
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit wenigstens einem Teil der Probleme des vorstehend beschriebenen Stands der Technik. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, es zu erschweren, dass sich Wasser in dem Gasströmungsweg ansammelt, der aus einer Vielzahl von Strömungswegteilen innerhalb der Brennstoffzelle besteht und in dem Gas strömt, das Feuchtigkeit enthalten kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Brennstoffzellenseparator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Brennstoffzelle mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Brennstoffzellenseparator weist Folgendes auf: eine erste Platte mit einem ersten Loch, durch das ein Reaktionsgas strömt; und eine zweite Platte, die mit der ersten Platte zu stapeln ist. Die zweite Platte hat ein zweites Loch, durch das das Reaktionsgas strömt. Das zweite Loch ist in Fluidverbindung mit dem ersten Loch.
Das zweite Loch hat einen ersten Teil, der sich mit dem ersten Loch überlappt, und einen zweiten Teil, der sich nicht mit dem ersten Loch überlappt. Die zweite Platte hat einen Trennteil, der den zweiten Teil in eine Vielzahl von Strömungswegteilen teilt, durch die jeweils das Reaktionsgas strömt. Der Separator weist des Weiteren einen Oszillationsabschnitt auf, der mit dem Trennteil oder einer anderen Innenwand verbunden ist, die den Strömungswegteil bildet. Der Oszillationsabschnitt ist an einer Position angeordnet, in der sich wenigstens ein Teil des Oszillationsabschnitts mit dem ersten Loch der ersten Platte überlappt. Der Oszillationsabschnitt ist derart gestaltet, dass er durch das Reaktionsgas in eine Oszillationsbewegung versetzt wird, das während eines Betriebs der Brennstoffzelle in dem ersten Loch strömt, und der Oszillationsabschnitt ist dünner als der Trennteil.
Demgemäß wird, wenn die Brennstoffzelle in Betrieb ist, der Oszillationsabschnitt durch das Reaktionsgas geschüttelt, das in dem ersten Loch strömt. Durch diese Oszillation wird das Wasser in dem Strömungswegteil effizient zu der Außenseite des Strömungswegteils abgeleitet. Auf diese Weise ist es schwierig, dass sich Wasser im Inneren der Vielzahl der Strömungswegteile ansammelt. Es sei angemerkt, dass der Oszillationsabschnitt vorzugsweise wenigstens teilweise mit einem Grad an Steifigkeit versehen ist, so dass er sich mit der Strömung des Reaktionsgases biegt. Des Weiteren kann bei dem zweiten Loch wenigstens ein Teil des Abschnitts, der sich nicht mit dem ersten Loch überlappt, in eine Vielzahl von Strömungswegteilen geteilt sein.
In einem Aspekt kann der Oszillationsabschnitt an der Seite des zweiten Teils von der Seite des ersten Teils und der Seite des zweiten Teils des zweiten Lochs mit dem Trennteil oder einem anderen Innenwandteil verbunden sein, das den Strömungswegteil bildet. An der Seite des ersten Teils kann der Oszillationsabschnitt nicht mit einem Teil verbunden sein, der die erste oder zweite Platte bildet.
Bei einem derartigen Aspekt ist der Oszillationsabschnitt an einer Seite (der Seite des zweiten Teils) gestützt. Als eine Folge kann, wenn die Brennstoffzelle in Betrieb ist, der Oszillationsabschnitt durch das Reaktionsgas geschüttelt werden, das in dem ersten Loch und in dem ersten Teil des zweiten Lochs strömt.
In einem Aspekt, in dem die zweite Platte eine Vielzahl von Trennteilen hat, kann die Vielzahl der Trennteile mit einem Oszillationsabschnitt verbunden sein.
Bei einem derartigen Aspekt, wenn die Brennstoffzelle in Betrieb ist, ist es selbst in Fällen, in denen es eine lokale Änderung des Strömungsvolumens pro Zeiteinheit der Gasströmung innerhalb des ersten Lochs gibt, möglich, Wasser gleichermaßen für jeden Strömungswegteil abzuleiten.
In einem weiteren Aspekt kann die zweite Platte eine Vielzahl von Trennteilen haben, und die Vielzahl von Trennteilen können mit jeweils verschiedenen Oszillationsabschnitten verbunden sein.
Bei diesem Aspekt, wenn die Gasströmung an einem Teil innerhalb des ersten Lochs stark ist, oszilliert der Oszillationsabschnitt stark, der an diesem Teil angeordnet ist. Als eine Folge ist es möglich, das Wasser des Strömungswegteils nahe diesem Oszillationsabschnitt effizient abzuleiten.
Es sei angemerkt, dass, wenn die zweite Platte hergestellt wird, der Oszillationsabschnitt als ein Teil der zweiten Platte erzeugt werden kann. Bei diesem Aspekt ist es möglich, einen einfachen Aufbau für den Separator zu verwenden.
Des Weiteren kann als ein Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Brennstoffzelle bevorzugt sein, die eine Vielzahl von Separatoren und eine Membranelektrodenbaugruppe aufweist, die zwischen der Vielzahl von Separatoren angeordnet ist.
In dem vorstehenden Aspekt sind die Vielzahl von Separatoren so gestapelt, dass sich wenigstens ein Teil der ersten Löcher gegenseitig überlappt. In einem Aspekt mit diesen Merkmalen strömt während eines Betriebs der Brennstoffzelle das Reaktionsgas, das von der Membranelektrodenbaugruppe über die zweiten Löcher der Separatoren abgeleitet wird, in eine bestimmte Richtung entlang der Stapelrichtung in den ersten Löchern der Vielzahl der gestapelten Separatoren. Ein erster Separator von der Vielzahl von Separatoren kann bevorzugt den Oszillationsabschnitt aufweisen, dessen Flächenbereich kleiner ist, wenn er in der Stapelrichtung projiziert wird, als der eines zweiten Separators von der Vielzahl von Separatoren, der stromaufwärts des ersten Separators in der Richtung der Strömung des Reaktionsgases angeordnet ist.
Bei diesem Aspekt ist an der stromabwärtigen Seite, an der das Reaktionsgasströmungsvolumen pro Zeiteinheit groß ist, ein Oszillationsabschnitt mit einem kleinen Projektionsflächenbereich ausgestattet, und an der stromaufwärtigen Seite, an der das Reaktionsgasströmungsvolumen pro Zeiteinheit gering ist, ist ein Oszillationsabschnitt mit einem großen Projektionsflächenbereich ausgerüstet. Demzufolge ist es an der stromaufwärtigen Seite möglich, eine sanfte Gasströmung mit dem großen Oszillationsabschnitt abzugreifen, und es ist an der stromabwärtigen Seite möglich, eine starke Gasströmung mit dem kleinen Oszillationsabschnitt abzugreifen. Als eine Folge ist es möglich, den Oszillationsvolumenunterschied der Oszillationsabschnitte an der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite zu verringern und demzufolge die Schwankung zu verringern, mit welcher Leichtigkeit Wasser aus der Vielzahl von Strömungswegteilen abgeleitet wird.
In einem weiteren Aspekt strömt während eines Betriebs der Brennstoffzelle das Reaktionsgas, das zu der Membranelektrodenbaugruppe über die zweiten Löcher der Separatoren zugeführt wird, in einer bestimmten Richtung entlang der Stapelrichtung in den ersten Löchern der Vielzahl von gestapelten Separatoren. Bei einem derartigen Aspekt ist es bevorzugt, dass ein erster Separator von der Vielzahl von Separatoren den Oszillationsabschnitt aufweist, dessen Flächenbereich größer ist, wenn dieser in der Stapelrichtung projiziert wird, als der eines zweiten Separators von der Vielzahl von Separatoren, der an der stromaufwärtigen Seite des ersten Separators in der Richtung der Strömung des Reaktionsgases angeordnet ist.
In diesem Aspekt ist an der stromaufwärtigen Seite, an der das Reaktionsgasströmungsvolumen pro Zeiteinheit groß ist, ein Oszillationsabschnitt mit einem kleinen Projektionsflächenbereich ausgestattet, und an der stromabwärtigen Seite, an der das Reaktionsgasströmungsvolumen pro Zeiteinheit klein ist, ist ein Oszillationsabschnitt mit einem großen Projektionsflächenbereich ausgestattet. Demzufolge ist es an der stromaufwärtigen Seite möglich, eine starke Gasströmung mit dem kleinen Oszillationsabschnitt abzugreifen, und es ist an der stromabwärtigen Seite möglich, eine sanfte Gasströmung mit dem großen Oszillationsabschnitt abzugreifen. Als eine Folge ist es möglich, den Oszillationsvolumenunterschied der Oszillationsabschnitte an der stromaufwärtigen und der stromabwärtigen Seite zu verringern und demzufolge die Schwankung zu verringern, mit welcher Leichtigkeit Wasser aus der Vielzahl von Strömungswegteilen abgeleitet wird.
Die vorliegende Erfindung kann in verschiedenen Aspekten realisiert werden, die anders als die vorstehend genannten sind, und kann beispielsweise in Formen realisiert werden, wie beispielsweise als eine Brennstoffzelle, die mit Brennstoffzellenseparatoren ausgerüstet ist, einem Brennstoffzellensystem und dem Herstellungsverfahren von diesem oder dergleichen.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dieser Anmeldung im Detail mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, und der vorstehend beschriebene Zweck wird klar werden, genauso wie andere Zwecke der Erfindung dieser Anmeldung, ihr Aufbau und ihre Wirkung.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht der Brennstoffzelle 1 als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Draufsicht auf die MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit.
3 ist eine Draufsicht, die die Kathodenseitenplatte 31 zeigt.
4 ist eine Draufsicht, die die Zwischenplatte 32 zeigt.
5 ist eine Draufsicht, die die Anodenseitenplatte 33 zeigt.
6 ist eine vergrößerte Ansicht nahe dem Loch 3241 der Zwischenplatte 32.
7 ist eine vergrößerte Ansicht nahe dem Loch 3241 der Zwischenplatte 32 der zweiten Ausführungsform.
8 ist eine vergrößerte Ansicht nahe dem Loch 3241 der Zwischenplatte 32 der dritten Ausführungsform.
9 ist eine vergrößerte Ansicht nahe dem Loch 3241 der Zwischenplatte 32 der vierten Ausführungsform.
10 ist eine vergrößerte Ansicht nahe dem Loch 3241 der Zwischenplatte 32 der fünften Ausführungsform.
11 ist eine vergrößerte Ansicht nahe dem Loch 3241 der Zwischenplatte 32 eines Variationsbeispiels.

Beste Form zum Ausführen der Erfindung
Erste Ausführungsform:
1 ist eine Querschnittsansicht der Brennstoffzelle 1 als eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Brennstoffzelle 1 ist mit abwechselnden Schichten aus Membranelektrodenbaugruppen 20 mit integrierten Dichtungseinheiten und Separatoren 30 aufgebaut. Gasströmungswegeinheiten 26 und 27 sind zwischen den Membranelektrodenbaugruppen 20 mit integrierten Dichtungseinheiten und den Separatoren 30 angeordnet. Es sei angemerkt, dass die Membranelektrodenbaugruppen 20 mit integrierter Dichtungseinheit als die „MEA (Membranelektrodenbaugruppe) mit integrierter Dichtungseinheit 20“ bezeichnet werden.
Endplatten (nicht dargestellt) sind an beiden Enden in der Schichtungsrichtung des geschichteten Körpers angeordnet, der diese MEA 20 mit integrierten Dichtungseinheiten, Gasströmungswegeinheiten 26 und 27 und Separatoren 30 enthält. Dadurch, dass die Endplatten von beiden Enden aneinander befestigt sind, wird auf die MEA 20 mit integrierten Dichtungseinheiten, die Gasströmungswegeinheiten 26 und 27 und die Separatoren 30 ein Druck in der Schichtungsrichtung As aufgebracht, und ein Zellenstapel aus Brennstoffzellen wird gebildet.
Es ist möglich, ein Brennstoffzellensystem zu bilden, das diese Brennstoffzelle 1, eine Brennstoffgaszufuhreinheit 2 wie einen Wasserstofftank, der Brennstoffgas zu dem Brennstoffzellenstapel zuführt, eine Oxidationsgaszufuhreinheit 3 wie eine Luftpumpe, die ein Oxidationsgas zu dem Brennstoffzellenstapel zuführt, eine Kältemittelzirkulationseinheit 4 wie eine Zirkulationspumpe, die ein Kältemittel zu dem Brennstoffzellenstapel zuführt, und eine Kältemittelkühleinheit 5 wie einen Radiator verwendet, der das zu dem Brennstoffzellenstapel zuzuführende Kältemittel kühlt.
Die MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit ist ein annähernd plattenförmiges Bauteil, das rechteckig ist. Die MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit hat eine Membranelektrodenbaugruppe 22, Gasdiffusionsschichten 24 und 25, die an beiden Seiten der Membranelektrodenbaugruppe 22 vorgesehen sind, und eine Dichtungseinheit 28, die als eine einzelne Einheit mit der Membranelektrodenbaugruppe 22 und den Gasdiffusionsschichten 24 und 25 an deren Außenumfang gebildet ist. Es sei angemerkt, dass nachstehend die Membranelektrodenbaugruppe 22 als die „MEA (Membranelektrodenbaugruppe) 22“ bezeichnet wird.
2 ist eine Draufsicht auf die MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit. Das Querschnittsdiagramm der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit, das in 1 gezeigt ist, korreliert zu der Querschnittsansicht des A-Querschnitts von 2. Die Dichtungseinheit 28 ist an dem Außenumfang der wechselseitig geschichteten MEA 22 und den Gasdiffusionsschichten 24 und 25 gebildet, die jeweils in einer rechteckigen Form ausgebildet sind. Die Dichtungseinheit 28 ist unter Verwendung eines Isolierharzmaterials, wie beispielsweise Silikongummi, Fluor enthaltender Gummi, gemacht. Die Dichtungseinheit 28 ist durch Spritzgießen als eine einzelne Einheit mit der MEA 22 ausgebildet.
An der Dichtungseinheit 28 sind Löcher 40 bis 45 vorgesehen, die durch die Dichtungseinheit 28 in der Schichtungsrichtung der MEA 22 und der Gasdiffusionsschichten 24 und 25 hindurchgehen. Das Loch 40 und das Loch 41 umgeben die MEA 22 sandwichartig und sind an gegenüberliegenden Seiten vorgesehen. Des Weiteren sind das Loch 40 und das Loch 41 jeweils nahe gegenüberliegenden gewandten Seiten an der rechteckigen MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit vorgesehen.
Das Loch 43 und das Loch 44 umgeben die MEA 22 sandwichartig und sind an entgegengesetzten Seiten vorgesehen. Das Loch 43 und das Loch 44 sind jeweils nahe verschiedenen Seiten von den zwei Seiten vorgesehen, nahe welchen das Loch 40 und das Loch 41 an der rechteckigen MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit vorgesehen sind.
Das Loch 42 und das Loch 45 umgeben die MEA 22 auch sandwichartig und sind an entgegengesetzten Seiten vorgesehen. Das Loch 42 und das Loch 45 sind jeweils nahe derselben Seite wie die zwei Seiten vorgesehen, nahe denen das Loch 43 und das Loch 44 an der rechteckigen MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit vorgesehen sind.
Diese Löcher 40 bis 45 haben jeweils den Außenumfang, der durch den Wulstteil 281 eingeschlossen ist, der ein Teil der Dichtungseinheit 28 ist. Der Wulstteil 281 steht zu beiden Seiten (in 2 Richtungen von dem Papier zu der Vorderseite und der Rückseite des Papiers) der Schichtungsrichtung der MEA 20 mit integrierten Dichtungseinheiten und der Separatoren 30 mit der Dichtungseinheit 28 vor. Als eine Folge sind zwischen dem Separator 30 und dem Separator 30 die Löcher 40 bis 45 jeweils unabhängig gedichtet (siehe 1 und 2). In gleicher Weise hat bei den Gasdiffusionsschichten 24 und 25 der Teil, der zu der Außenfläche an dem mittleren Teil der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit freiliegt, auch einen Außenumfang, der durch den Wulstteil 281 eingeschlossen ist. Als eine Folge sind die Gasdiffusionsschichten 24 und 25 jeweils unabhängig zwischen dem Separator 30 und dem Separator 30 gedichtet.
Die Gasströmungswegeinheiten 26 und 27 (siehe 1) sind poröse Körper mit Luftspalten, die miteinander verbunden sind. Die Gasströmungswegeinheiten 26 und 27 können beispielsweise aus einem porösen Metall mit hoher Korrosionsbeständigkeit gebildet sein. Die Gasströmungswegeinheiten 26 und 27 sind in Kontakt mit den Gasdiffusionsschichten 24 und 25 an beiden Seiten der MEA 22 angeordnet. Des Weiteren sind die Gasströmungswegeinheiten 26 und 27 sandwichartig durch die MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit und den Separator 30 umgeben.
Diese Gasströmungswegeinheiten 26 und 27 können Oxidationsgas bzw. Brennstoffgas übertragen. Die Gasströmungswegeinheit 26 befördert Oxidationsgas zu der Gasdiffusionsschicht 24. Die Gasströmungswegeinheit 27 befördert Brennstoffgas zu der Gasdiffusionsschicht 25 (siehe 1).
Zwischen der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit und dem Separator 30 ist bei den Gasströmungswegeinheiten 26 und 27 der Teil, der die MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit oder den Separator 30 nicht berührt (beispielsweise die Außenumfangsendteile 26e und 27e), mit Hilfe eines Füllelements 60 gedichtet. Als eine Folge strömen bei der Brennstoffzelle 1 das Brennstoffgas und das Oxidationsgas, die von dem Separator 30 zugeführt werden, nicht durch den Spalt zwischen der Dichtungseinheit 28 und den Gasströmungswegeinheiten 26 und 27, sondern strömen im Inneren der Gasströmungswegeinheiten 26 und 27 (siehe Pfeil AOi von 1).
Der Separator 30 ist ein plattenförmiges Bauteil, dessen Form und Größe fast gleich zu denjenigen der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit sind. Der Separator 30 ist mit einer Kathodenseitenplatte 31, einer Anodenseitenplatte 33 und einer Zwischenplatte 32 ausgestattet, die zwischen der Kathodenseitenplatte 31 und der Anodenseitenplatte 33 angeordnet sind (siehe 1).
Jede Platte ist aus einem Material gebildet, das Oxidationsgas und Reaktionsgas nicht überträgt, wie rostfreier Stahl. Jede Platte hat ein Loch an einer Position, die sich mit den Löchern 40 bis 45 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit überlappt, wenn die Separatoren 30 und die MEA 20 mit integrierten Dichtungseinheiten geschichtet sind. Die Löcher der Kathodenseitenplatte 31 an den Positionen, die jeweils zu den Löchern 40 bis 45 der MEA 20 mit der integrierten Dichtungseinheit korrespondieren, sind sogenannte Löcher 3140 bis 3145. Die Löcher der Zwischenplatte 32 an den Positionen, die zu den jeweiligen Löchern 40 bis 45 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit korrespondieren, werden Löcher 3240, 3241, 3243 bzw. 3244 genannt. Die Löcher der Anodenseitenplatte 33 an den Positionen, die jeweils zu den Löchern 40 bis 45 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit korrespondieren, werden Löcher 3340 bis 3345 genannt.
3 ist eine Draufsicht, die die Kathodenseitenplatte 31 zeigt. 4 ist eine Draufsicht, die die Zwischenplatte 32 zeigt. 5 ist eine Draufsicht, die die Anodenseitenplatte 33 zeigt. Die Querschnittsansichten der Kathodenseitenplatte 31, der Zwischenplatte 32 und der Anodenseitenplatte 33, die in 1 gezeigt sind, korrelieren zu den Querschnittsansichten des A-A-Querschnitts in 3 bis 5.
Die Kathodenseitenplatte 31 hat Löcher 3140 bis 3145 und Löcher 50 und 51. Die Zwischenplatte 32 hat Löcher 3240, 3241, 3243, 3244 und ein Loch 34. Die Anodenseitenplatte 33 hat Löcher 3340 bis 3345 und Löcher 53 und 54.
Das Loch 3140, das an der Kathodenseitenplatte 31 vorgesehen ist, und das Loch 3340, das an der Anodenseitenplatte 33 vorgesehen ist, sind an Positionen und in Formen derart vorgesehen, dass sich die Löcher 3140 und 3340 mit dem Loch 40 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit überlappen, wenn sie in der Schichtungsrichtung der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit und des Separators 30 projiziert werden. Das Loch 3240, das an der Zwischenplatte 32 vorgesehen ist, ist in gleicher Weise an einer Position und in einer Form derart vorgesehen, dass ein Teil des Lochs 3240 (nachstehend als „erster Teil 3230“ bezeichnet) das Loch 40 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit, das Loch 3140 der Kathodenseitenplatte 31 und das Loch 3340 der Anodenseitenplatte 33 überlappt, wenn es in der Schichtungsrichtung projiziert wird.
In der Brennstoffzelle 1 bilden das Loch 40 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit, das Loch 3140 der Kathodenseitenplatte 31, das Loch 3240 der Zwischenplatte 32 und das Loch 3340 der Anodenseitenplatte 33 einen Teil des Oxidationsgaszufuhrverteilers MOp zum Zuführen eines für die elektrochemische Reaktion zu verwendenden Oxidationsgases zu der MEA 22 (siehe 1). Es sei angemerkt, dass in 1 der Pfeil AOi die Strömung des Oxidationsgases zeigt, das zu der MEA 22 zugeführt wird.
Das Loch 3141, das an der Kathodenseitenplatte 31 vorgesehen ist, und das Loch 3341, das an der Anodenseitenplatte 33 vorgesehen ist, sind an Positionen und in Formen derart vorgesehen, dass die Löcher 3141, 3341 das Loch 41 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit überlappen, wenn sie in der Schichtungsrichtung der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit und des Separators 30 projiziert werden. Das Loch 3241, das an der Zwischenplatte 32 vorgesehen ist, ist an einer Position und in einer Form derart vorgesehen, dass ein Teil des Lochs 3241 (nachstehend als „erster Teil 3231“ bezeichnet) das Loch 41 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit, das Loch 3141 der Kathodenseitenplatte 31 und das Loch 3341 der Anodenseitenplatte 33 überlappt, wenn es in der Schichtungsrichtung projiziert wird.
In der Brennstoffzelle 1 bilden das Loch 41 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit, das Loch 3141 der Kathodenseitenplatte 31, das Loch 3241 der Zwischenplatte 32 und das Loch 3341 der Anodenseitenplatte 33 einen Teil des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe zum Ableiten des Oxidationsgases zu der Außenseite der Brennstoffzelle 1, nachdem es für die elektrochemische Reaktion verwendet worden ist (siehe 1). Es sei angemerkt, dass in 1 der Pfeil AOo die Strömung des Oxidationsgases zeigt, das von der MEA 22 abgegeben wird.
Das Loch 3144, das an der Kathodenseitenplatte 31 vorgesehen ist, ein Teil des Lochs 3244, das an der Zwischenplatte 32 vorgesehen ist (nachstehend als „erster Teil 3234“ bezeichnet) und das Loch 3344, das an der Anodenseitenplatte 33 vorgesehen ist, sind an Positionen und in Formen derart vorgesehen, dass sie das Loch 44 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit überlappen, wenn sie in der Schichtungsrichtung projiziert werden. In der Brennstoffzelle 1 bilden diese Löcher einen Teil des Brennstoffgaszufuhrverteilers zum Zuführen eines für die elektrochemische Reaktion zu verwendenden Brennstoffgases zu der MEA 22.
Das Loch 3143, das an der Kathodenseitenplatte 31 vorgesehen ist, ein Teil des Lochs 3243, das an der Zwischenplatte 32 vorgesehen ist (nachstehend als „erster Teil 3233“ bezeichnet) und das Loch 3343, das an der Anodenseitenplatte 33 vorgesehen ist, sind an Positionen und in Formen derart vorgesehen, dass sie das Loch 43 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit überlappen, wenn sie in der Schichtungsrichtung projiziert werden. In der Brennstoffzelle 1 bilden diese Löcher einen Teil des Brennstoffgasableitungsverteilers zum Ableiten des Brennstoffgases zu der Außenseite der Brennstoffzelle 1, nachdem es für die elektrochemische Reaktion verwendet worden ist.
Das Loch 3142, das an der Kathodenseitenplatte 31 vorgesehen ist, und das Loch 3342, das an der Anodenseitenplatte 33 vorgesehen ist, sind an Positionen und in Formen derart vorgesehen, dass sie das Loch 42 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit überlappen, wenn sie in der Schichtungsrichtung projiziert werden. In der Brennstoffzelle 1 bilden diese Löcher einen Teil des Kältemittelzufuhrverteilers zum Zuführen eines Kältemittels, das durch den Kältemittelströmungsweg in dem Separator 30 strömt.
Das Loch 3145, das an der Kathodenseitenplatte 31 vorgesehen ist, und das Loch 3345, das an der Anodenseitenplatte 33 vorgesehen ist, sind an Positionen und in Formen derart vorgesehen, dass sie das Loch 45 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit überlappen, wenn sie in der Schichtungsrichtung projiziert werden. In der Brennstoffzelle 1 bilden diese Löcher einen Teil des Kältemittelableitungsverteilers zum Ableiten des Kältemittels, das durch den Kältemittelströmungsweg im Inneren des Separators 30 geströmt ist, zu der Außenseite der Brennstoffzelle 1.
Wie in dem oberen Bereich von 4 gezeigt ist, hat das Loch 3240 der Zwischenplatte 32 einen Teil, der sich nicht mit dem Loch 3140 der Kathodenseitenplatte 31 und dem Loch 3340 der Anodenseitenplatte 33 überlappt. Ein Abschnitt des Teils des Lochs 3240 (nachstehend als „zweiter Teil 3246“ bezeichnet) ist in einer Kammzackenform vorgesehen. Im Speziellen ist der zweite Teil 3246 des Lochs 3240 in eine Vielzahl von Strömungswegteilen 55 durch eine Vielzahl von Trennteilen 322 der Zwischenplatte 32 geteilt. Die Spitze von jedem Strömungswegteil 55 ist an einer Position derart angeordnet, dass sie das Loch 50 der Kathodenseitenplatte 31 überlappt, wenn es in der Schichtungsrichtung projiziert wird.
Wie durch den Pfeil AOi in dem unteren Bereich von 1 gezeigt ist, empfängt der Strömungswegteil 55 der Zwischenplatte 32 das Oxidationsgas, das durch den Oxidationsgaszufuhrverteiler MOp strömt (der durch das Loch 40 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit, das Loch 3140 der Kathodenseitenplatte 31, das Loch 3240 der Zwischenplatte 32 und das Loch 3340 der Anodenseitenplatte 33 und dergleichen gebildet ist). Dann wird dieses Oxidationsgas über das Loch 50 der Kathodenseitenplatte 31 zu der Gasströmungswegeinheit 26 zugeführt.
Wie in dem unteren Bereich von 4 gezeigt ist, hat das Loch 3241 der Zwischenplatte 32 einen Teil, der sich nicht mit dem Loch 3141 der Kathodenseitenplatte 31 und dem Loch 3341 der Anodenseitenplatte 33 überlappt. Ein Abschnitt des Teils des Lochs 3241 (nachstehend als „zweiter Teil 3247“ bezeichnet) ist in einer Kammzackenform vorgesehen. Im Speziellen ist der zweite Teil 3247 des Lochs 3241 in eine Vielzahl der Strömungswegteile 56 durch eine Vielzahl von Trennteilen 323 der Zwischenplatte 32 geteilt. Die Spitze von jedem Strömungswegteil 56 ist an einer Position, die das Loch 51 der Kathodenseitenplatte 31 überlappt, wenn es in der Schichtungsrichtung projiziert wird.
Wie durch den Pfeil AOo in dem unteren Bereich von 1 gezeigt ist, empfängt der Strömungswegteil 56 der Zwischenplatte 32 das Oxidationsgas von der Gasströmungswegeinheit 26 über das Loch 51 der Kathodenseitenplatte 31, nachdem dieses für die elektrochemische Reaktion verwendet worden ist. Dann wird dieses Oxidationsgas zu dem Oxidationsgasableitungsverteiler MOe abgeleitet (der durch das Loch 41 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit, das Loch 3141 der Kathodenseitenplatte 31, das Loch 3241 der Zwischenplatte 32 und das Loch 3341 der Anodenseitenplatte 33 und dergleichen gebildet ist).
Wie in dem oberen rechten Bereich von 4 gezeigt ist, hat das Loch 3244 der Zwischenplatte 32 einen Teil, der sich nicht mit dem Loch 3144 der Kathodenseitenplatte 31 und dem Loch 3344 der Anodenseitenplatte 33 überlappt. Der Teil (nachstehend als „zweiter Teil 3248“ bezeichnet) ist auch in einer Kammzackenform vorgesehen. Der zweite Teil 3248 des Lochs 3244 ist in eine Vielzahl von Strömungswegteilen 57 durch die Vielzahl von Trennteilen 326 der Zwischenplatte 32 geteilt. Die Spitze von jedem Strömungswegteil 57 befindet sich an einer Position, die das Loch 54 der Anodenseitenplatte 33 überlappt, wenn es in der Schichtungsrichtung projiziert wird.
Der Strömungswegteil 57 der Zwischenplatte 32 empfängt das Brennstoffgas, das durch den Brennstoffgaszufuhrverteiler strömt (der durch das Loch 44 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit, das Loch 3144 der Kathodenseitenplatte 31, das Loch 3244 der Zwischenplatte 32, das Loch 3344 der Anodenseitenplatte 33 und dergleichen gebildet ist). Dann wird dieses Brennstoffgas über das Loch 54 der Anodenseitenplatte 33 zu der Gasströmungswegeinheit 27 zugeführt. Das Brennstoffgas strömt von der Vorderseite zu der Rückseite des Papiers entlang der Richtung senkrecht zu der Papieroberfläche von 1 im Inneren der Gasströmungswegeinheit 27.
Wie in dem unteren linken Bereich von 4 gezeigt ist, hat das Loch 3243 der Zwischenplatte 32 einen Teil, der sich nicht mit dem Loch 3143 der Kathodenseitenplatte 31 und dem Loch 3343 der Anodenseitenplatte 33 überlappt. Der Teil (nachstehend als „zweiter Teil 3249“ bezeichnet) ist in einer Kammzackenform vorgesehen. Im Speziellen ist der zweite Teil 3247 des Lochs 3243 in eine Vielzahl von Strömungswegteilen 58 durch eine Vielzahl von Trennteilen 327 der Zwischenplatte 32 geteilt. Die Spitze von jedem Strömungswegteil 58 befindet sich an einer Position, die das Loch 53 der Anodenseitenplatte 33 überlappt, wenn es in der Schichtungsrichtung projiziert wird.
Der Strömungswegteil 58 der Zwischenplatte 32 empfängt das Brennstoffgas von der Gasströmungswegeinheit 27 über das Loch 53 der Anodenseitenplatte 33, nachdem es für die elektrochemische Reaktion verwendet worden ist. Dann wird dieses Brennstoffgas zu dem Brennstoffgasableitungsverteiler abgeleitet (der durch das Loch 43 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit, das Loch 3143 der Kathodenseitenplatte 31, das Loch 3243 der Zwischenplatte 32, das Loch 3343 der Anodenseitenplatte 33 und dergleichen gebildet ist).
Die Vielzahl der Löcher 34, die in der Zwischenplatte 32 vorgesehen sind, sind an Positionen und in Formen derart vorgesehen, dass die einen Enden der Vielzahl von Löchern 34 das Loch 42 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit, das Loch 3142 der Kathodenseitenplatte 31 und das Loch 3342 der Anodenseitenplatte 33 überlappen, wenn sie in der Schichtungsrichtung projiziert werden (siehe 4). Die Löcher 34, die in der Zwischenplatte 32 vorgesehen sind, sind an Positionen und in Formen derart vorgesehen, dass die anderen Enden der Löcher 34 das Loch 45 der MEA mit integrierter Dichtungseinheit 20, das Loch 3145 der Kathodenseitenplatte 31 und das Loch 3345 der Anodenseitenplatte 33 überlappen, wenn sie in der Schichtungsrichtung projiziert werden. Das Loch 34 in der Zwischenplatte 32 bildet den Kältemittelströmungsweg 34 in einem Zustand, in dem dieser sandwichartig von der Kathodenseitenplatte 31 und der Anodenseitenplatte 33 umgeben ist (siehe 1).
Der Kältemittelströmungsweg 34 der Zwischenplatte 32 empfängt das Kühlwasser, das durch den Kältemittelzufuhrverteiler strömt (der durch das Loch 42 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit, das Loch 3142 der Kathodenseitenplatte 31, das Loch 3342 der Anodenseitenplatte 33 und dergleichen gebildet ist). Dann nimmt dieses Kühlwasser, während es im Inneren des Kältemittelströmungswegs 34 strömt, Wärme von der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit über die Gasströmungswegeinheiten 26 und 27 auf und kühlt die MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit. Anschließend wird das Kühlwasser zu dem Kältemittelableitungsverteiler abgeleitet (der durch das Loch 45 der MEA 20 mit integrierter Dichtungseinheit, das Loch 3145 der Kathodenseitenplatte 31, das Loch 3345 der Anodenseitenplatte 33 und dergleichen gebildet ist).
6 ist eine vergrößerte Ansicht nahe des Lochs 3241 der Zwischenplatte 32, das in dem unteren Bereich von 4 gezeigt ist. In 6 ist ein Teil der Anodenseitenplatte 33, der von der Rückseite des Papiers auf die Zwischenplatte 32 zu stapeln ist, gleichzeitig gezeigt. Des Weiteren ist das Loch 51 der Kathodenseitenplatte 31, die von der Vorderseite des Papiers auf die Zwischenplatte 32 zu stapeln ist, durch die gestrichelte Linie gezeigt.
In 6 sind die Stellen, wo das Oxidationsgas in der Richtung von der Vorderseite zu der Rückseite des Papiers strömt, mit einem X in einem Kreis gekennzeichnet. Des Weiteren sind die Stellen, wo das Oxidationsgas von der Rückseite zu der Vorderseite des Papiers strömt, mit einem Punkt in einem Kreis gekennzeichnet.
Der zweite Teil 3247 des Lochs 3241, der sich nicht mit dem Loch 3341 der Anodenseitenplatte 33 überlappt, ist in eine Vielzahl von Strömungswegteilen 56 durch eine Vielzahl von Trennteilen 323 der Zwischenplatte 32 geteilt. Des Weiteren ist ein geteilter Oszillationsabschnitt 325 an der Spitze der Vielzahl der Trennteile 323 vorgesehen.
Der Oszillationsabschnitt 325 ist an einer Position und in einer Form derart vorgesehen, dass ein Teil des Oszillationsabschnitts 325 das Loch 3341 der Anodenseitenplatte 33 überlappt (siehe 6). Des Weiteren ist der Oszillationsabschnitt 325 in einem dünneren Zustand als der Trennteil 323 und andere Teile der Zwischenplatte 32 vorgesehen. Demzufolge kann selbst in einem Zustand, wenn die Zwischenplatte 32 geschichtet zwischen der Anodenseitenplatte 33 und der Kathodenseitenplatte 31 angeordnet ist, der Oszillationsabschnitt 325 in eine Richtung senkrecht zu der Papieroberfläche von 6 gebogen werden, wenn ein Druck von außen aufgebracht wird. Es sei angemerkt, dass in 6 die Teile der Zwischenplatte 32, die mit der gleichen Dicke vorgesehen sind, nicht mit derselben Schraffierung gekennzeichnet sind.
Der Oszillationsabschnitt 325 kann mit Hilfe eines Pressprozesses ausgebildet werden, wenn die Zwischenplatte 32 ausgebildet wird. Es ist auch möglich, die Zwischenplatte 32 durch Stapeln einer Vielzahl von Plattenbauteilen auszubilden. Bei dieser Art kann der Oszillationsabschnitt 325 dadurch ausgebildet werden, dass er eine geringere Schichtungszahl der Plattenbauteile als die anderen Teile der Zwischenplatte 32 hat.
In der Brennstoffzelle 1 strömt das Oxidationsgas, das durch die Gasströmungswegeinheit 26 geströmt ist, in den Strömungswegteil 56 der Zwischenplatte 32 (siehe Pfeil AOo an dem unteren linken Teil von 1) durch das Loch 51 der Kathodenseitenplatte 31 (die durch gestrichelte Linien in 6 dargestellt ist) in der Richtung zu der Rückseite des Papiers. Dann geht dieses Oxidationsgas durch den Strömungswegteil 56 hindurch zu dem Oxidationsgasableitungsverteiler MOe mit dem Loch 3241 der Zwischenplatte 32 und dem Loch 3341 der Anodenseitenplatte 33. Im Inneren des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe strömt das Oxidationsgas von der Rückseite zu der Vorderseite des Papiers von 6.
In 6 sind nur eine Zwischenplatte 32 und eine Anodenseitenplatte 33 des Separators 30 gezeigt. Jedoch sind in der Brennstoffzelle 1 eine große Anzahl an Separatoren 30 und MEA 20 mit integrierten Dichtungseinheiten geschichtet (siehe 1). Deshalb berührt im Inneren des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe das Oxidationsgas, das von weiter stromaufwärts kommt, (weiter von hinten von der Papieroberfläche von 6) den Oszillationsabschnitt 325. Als eine Folge wird der Oszillationsabschnitt 325 durch die Strömung des Oxidationsgases geschüttelt.
In der Brennstoffzelle 1 enthält des Oxidationsgas, das durch die Gasströmungswegeinheit 26 strömt, Feuchtigkeit. Ein Teil der Feuchtigkeit ist Wasser, das durch die elektrochemische Reaktion an der MEA 22 erzeugt wird. Es gibt auch Fälle, in denen das Oxidationsgas, das zu dem Oxidationsgaszufuhrverteiler MOp zugeführt wird, im Voraus befeuchtet wird. Die Feuchtigkeit, die in dem Oxidationsgas enthalten ist, wird im Inneren der Gasströmungswegeinheit 26 verflüssigt. Diese Art von verflüssigtem Wasser ist als LW in 6 gekennzeichnet.
Bei dieser Ausführungsform wird das Wasser, das im Inneren der Gasströmungswegeinheit 26 verflüssigt ist, durch die Oszillation des Oszillationsabschnitts 325 bewegt und wird zu dem Oxidationsgasableitungsverteiler MOe von dem Strömungswegteil 56 abgeleitet. Des Weiteren wird das Wasser, das an dem Oszillationsabschnitt 325 anhaftet, von dem Oszillationsabschnitt 325 durch die Oszillation des Oszillationsabschnitts 325 getrennt und wird stromabwärtig ins Innere des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe geblasen. Zu dieser Zeit wird ein Teil des Wassers, das im Inneren der Gasströmungswegeinheit 26 vorhanden ist und mit dem Wasser verbunden ist, das an dem Oszillationsabschnitt 325 anhaftet, gleichzeitig von dem Inneren der Gasströmungswegeinheit 26 weggezogen und stromabwärtig in das Innere des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe geblasen.
Demzufolge ist es bei dieser Ausführungsform im Vergleich zu einer Ausführungsform, die den Oszillationsabschnitt 325 nicht hat, schwierig, dass der Strömungswegteil 56 durch verflüssigtes Wasser verstopft wird. Im Speziellen ist die Wahrscheinlichkeit niedrig, dass die Oxidationsgasströmung blockiert wird. Somit ist bei dieser Ausführungsform im Vergleich zu einer Ausführungsform, die den Oszillationsabschnitt 325 nicht hat, die Wahrscheinlichkeit gering, dass eine elektrische Erzeugung an der Brennstoffzelle 1 behindert wird.
Des Weiteren ist bei dieser Ausführungsform ein geteilter Oszillationsabschnitt 325 an den Spitzen der Vielzahl von Trennteilen 323 vorgesehen. Demzufolge, selbst wenn die Strömung des Gases bei einem Teil des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe schnell ist und die Strömung des Gases an den anderen Teilen langsam ist, ist es möglich, eine geringe Schwankung des Oszillationsvolumens des Oszillationsabschnitts 325 zu haben, der jeden Strömungswegteil 56 berührt. Demzufolge ist es möglich, eine Ableitungswirksamkeit des flüssigen Wassers an der Vielzahl von Strömungswegteilen 56 mit ungefähr dem gleichem Niveau zu erreichen.
In gleicher Weise ist der Oszillationsabschnitt 324 (siehe oberer Bereich von 4) an den Spitzen einer Vielzahl von Trennteilen 322 vorgesehen, die den zweiten Teil 3246 des Lochs 3240 in die Vielzahl von Strömungswegteilen 55 teilen. Der Oszillationsabschnitt 324 wird auch durch das Oxidationsgas oszilliert, das von der Rückseite zu der Vorderseite des Papiers von 4 strömt. Als eine Folge wird, selbst wenn die Feuchtigkeit im Inneren des Strömungswegteils 55 verflüssigt wird, dieses Wasser zu der Außenseite des Strömungswegteils 55 effizient durch die Oszillation des Oszillationsabschnitts 324 abgeleitet. Demzufolge verstopft der Strömungswegteil 55 nicht leicht, und die Wahrscheinlichkeit ist niedrig, dass die Oxidationsgasströmung blockiert wird. Somit ist bei dieser Ausführungsform im Vergleich zu einer Ausführungsform, die den Oszillationsabschnitt 324 nicht hat, die Wahrscheinlichkeit gering, dass eine elektrische Erzeugung an der Brennstoffzelle 1 behindert wird.
Des Weiteren, weil ein geteilter Oszillationsabschnitt 324 an den Spitzen der Vielzahl von Trennteilen 322 vorgesehen ist, ist es möglich, eine Ableitungswirksamkeit des flüssigen Wassers an der Vielzahl von Strömungswegteilen 56 ungefähr mit dem gleiche Niveau zu erreichen.
Zweite Ausführungsform:
In der Brennstoffzelle der zweiten Ausführungsform haben die Oszillationsabschnitte 324 und 325 (siehe 4) jeweils Löcher 324h und 325h. Die anderen Punkte der Brennstoffzelle der zweiten Ausführungsform sind dieselben wie die der Brennstoffzelle 1 der ersten Ausführungsform.
7 ist eine vergrößerte Ansicht nahe dem Loch 3241 der Zwischenplatte 32 der zweiten Ausführungsform. Bei der zweiten Ausführungsform hat der Oszillationsabschnitt 325, der an den Spitzen der Vielzahl von Trennteilen 323 vorgesehen ist, eine Vielzahl von Löchern 325h. Die Anzahl und der Flächenbereich der Löcher 325h, die der Oszillationsabschnitt 325 hat, sind dieselben innerhalb eines Separators. Des Weiteren ist der Flächenbereich von jedem Loch 325h kleiner je weiter der Separator 30 stromaufwärtig der Strömung des Oxidationsgases an dem Oxidationsgasableitungsverteiler MOe angeordnet ist und ist größer, je stromabwärtiger der Separator 30 angeordnet ist. Als eine Folge ist der Flächenbereich des Oszillationsabschnitts 325, wenn er in der Schichtungsrichtung der MEA 20 mit integrierten Dichtungseinheiten und den Separatoren 30 projiziert wird, größer, je stromaufwärtiger der Separator 30 ist, und kleiner, je stromabwärtiger der Separator 30 ist.
Je stromabwärtiger die Position im Inneren des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe ist, von desto mehr Separatoren 30 strömt das Oxidationsgas ein. Demzufolge wird das Strömungsvolumen des Oxidationsgases pro Zeiteinheit größer, je stromabwärtiger die Position im Inneren des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe ist.
Durch Verwenden der zweiten Ausführungsform ist es an der Zwischenplatte 32 des stromaufwärtigen Separators 30 möglich, den Oszillationsabschnitt 325 mit annähernd demselben Niveau zu schütteln wie die Zwischenplatte 32 des stromabwärtigen Separators 30, und zwar durch das Strömungsvolumen des Gases, das geringer als das stromabwärts ist. Im Speziellen ist es durch Festlegen der Größe des Lochs 325h von jedem Separator 30 auf einen geeigneten Wert möglich, die Größe der Oszillation des Oszillationsabschnitts 325 von jedem Separator 30 ungefähr gleich zu machen. Als eine Folge ist es möglich, ein Verstopfen des Oxidationsgasableitungswegs für jeden Separator 30 mit annähernd dem gleichen Niveau zu verhindern.
In der zweiten Ausführungsform hat der Oszillationsabschnitt 324, der an den Spitzen der Vielzahl von Trennteilen 322 vorgesehen ist, eine Vielzahl von Löchern 324h, die dieselben wie für den Oszillationsabschnitt 325 sind. Die Anzahl und der Flächenbereich der Löcher 324h, die der Oszillationsabschnitt 324 hat, sind dieselben im Inneren jedes Separators. Des Weiteren ist der Flächenbereich von jedem Loch 324h größer, desto stromaufwärtiger von der Strömung des Oxidationsgases an dem Oxidationsgaszufuhrverteiler MOp die Zwischenplatte 32 des Separators 30 angeordnet ist, und ist kleiner, je stromabwärtiger die Zwischenplatte 32 des Separators 30 positioniert ist. Als eine Folge ist der Flächenbereich des Oszillationsabschnitts 325, wenn dieser in der Schichtungsrichtung der MEA 20 mit integrierten Dichtungseinheiten und der Separatoren 30 projiziert wird, kleiner, je stromaufwärtiger der Separator 30 angeordnet ist, und ist größer, je stromabwärtiger der Separator 30 angeordnet ist.
Im Inneren des Oxidationsgaszufuhrverteilers MOp wird ein Oxidationsgas zu jedem Separator 30 zugeführt, der sich in Kontakt mit dem Oxidationsgaszufuhrverteiler MOp befindet. Demzufolge strömt im Inneren des Oxidationsgaszufuhrverteilers MOp das Oxidationsgas mit einem kleineren Volumen, je stromabwärtiger es sich befindet. Im Speziellen ist das Strömungsvolumen des Oxidationsgases pro Zeiteinheit kleiner, je stromabwärtiger es sich im Inneren des Oxidationsgaszufuhrverteilers MOp befindet.
Durch Verwenden der zweiten Ausführungsform ist es an der Zwischenplatte 32 des stromabwärtigen Separators 30 möglich, den Oszillationsabschnitt 324 mit annähernd demselben Niveau wie die Zwischenplatte 32 des stromaufwärtigen Separators 30 mithilfe eines kleineren Gasströmungsvolumens als stromaufwärtig zu schütteln. Im Speziellen ist es durch Festlegen der Größe der Löcher 324h von jedem Separator 30 auf einen geeigneten Wert möglich, die Größe der Oszillation des Oszillationsabschnitts 324 von jedem Separator 30 fast gleich zu machen. Als eine Folge ist es möglich, eine Verstopfung der Oxidationsgaszufuhrwege für jeden Separator 30 mit ungefähr demselben Niveau zu verhindern.
Dritte Ausführungsform:
Bei der Brennstoffzelle der dritten Ausführungsform sind die Oszillationsabschnitte 324a und 325 individuell für eine Vielzahl von Trennteilen 322 und 323 der Zwischenplatte 32 vorgesehen. Die anderen Punkte der Brennstoffzelle der dritten Ausführungsform sind dieselben wie für die Brennstoffzelle 1 der ersten Ausführungsform.
8 ist eine vergrößerte Ansicht nahe des Lochs 3241 der Zwischenplatte 32 für die dritte Ausführungsform. Bei der dritten Ausführungsform ist ein unabhängiger Oszillationsabschnitt 325a an der Spitze jedes Trennteils 323 vorgesehen. Der Flächenbereich von jedem Oszillationsabschnitt 325a, wenn er in der Schichtungsrichtung der MEA 20 mit integrierten Dichtungseinheiten und der Separatoren 30 projiziert wird, ist derselbe innerhalb jedes Separators. Des Weiteren ist der Flächenbereich des Oszillationsabschnitts 325 größer, desto stromaufwärtiger sich der Separator 30 befindet, und ist kleiner, desto stromabwärtiger sich der Separator 30 befindet.
Des Weiteren ist es in der dritten Ausführungsform mit dem stromaufwärtigen Separator 30 möglich, den Oszillationsabschnitt 325 mit annähernd demselben Niveau wie den stromabwärtigen Separator 30 durch ein kleineres Gasströmungsvolumen als stromabwärtig zu schütteln. Demzufolge ist es durch Festlegen der Größe des Oszillationsabschnitts 325 für jeden Separator 30 auf einen geeigneten Wert möglich, die Größe der Oszillation des Oszillationsabschnitts 325 von jedem Separator 30 fast gleich zu machen. Als eine Folge ist es möglich, ein Verstopfen des Oxidationsgasableitungswegs in jedem Separator 30 mit annähernd dem gleichen Niveau zu verhindern.
In der dritten Ausführungsform sind die Oszillationsabschnitte 324, die an den Spitzen der Vielzahl von Trennteilen 322 vorgesehen sind, auch wie die Oszillationsabschnitte 325 einzeln an jedem der Trennteile 322 vorgesehen. Der Flächenbereich von jedem Oszillationsabschnitt 325, wenn er in der Schichtungsrichtung der MEA 20 mit integrierten Dichtungseinheiten und der Separatoren 30 projiziert wird, ist im Inneren jedes Separators derselbe. Des Weiteren ist der Flächenbereich des Oszillationsabschnitts 325 kleiner, je stromaufwärtiger sich der Separator 30 befindet, und ist größer, je stromabwärtiger sich der Separator 30 befindet.
Des Weiteren ist es in der dritten Ausführungsform durch Festlegen der Größe des Oszillationsabschnitts 324 für jeden Separator 30 auf einen geeigneten Wert möglich, die Größe der Oszillation des Oszillationsabschnitts 324 von jedem Separator 30 fast gleich zu machen. Als eine Folge ist es möglich, eine Verstopfung des Oxidationsgaszufuhrwegs an jedem Separator 30 mit annähernd dem gleichen Niveau zu verhindern.
Des Weiteren ist bei der dritten Ausführungsform jeder Oszillationsabschnitt unabhängig vorgesehen. Wenn die Gasströmung in einem Teil des Inneren des Oxidationsgaszufuhrteilers MOp oder des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe stark ist, oszilliert deshalb der Oszillationsabschnitt stark, der an oder nahe diesem Teil angeordnet ist. Als eine Folge wird diese Oszillationsenergie wirksam ausgenützt und es ist möglich, das Wasser aus dem Strömungsweg benachbart zu dem Trennteil, das mit dem Oszillationsabschnitt verbunden ist, wirksam abzuleiten. Im Speziellen wird bei einer Form, die einen geteilten Oszillationsabschnitt wie den der ersten und zweiten Ausführungsform hat, wenn eine Oszillation von dem Teil des Oszillationsabschnitts an der Position, an der die Gasströmung stark ist, zu einem anderen Teil befördert wird, ein Teil der Energie aufgrund einer Abschwächung verloren. Jedoch ist bei der dritten Ausführungsform diese Art von Verlust gering, so dass es möglich ist, Wasser aus dem Strömungswegteil effizient abzuleiten.
Vierte Ausführungsform:
Die Brennstoffzelle der vierten Ausführungsform hat einen Zusatzoszillationsabschnitt 328 an der Anodenseitenplatte 33, die die Innenwand des Strömungswegteils 55 bildet. Außerdem hat die Brennstoffzelle der vierten
Ausführungsform einen Zusatzoszillationsabschnitt 329 an der Anodenseitenplatte 33, die die Innenwand des Strömungswegs 56 bildet. Des Weiteren hat die Brennstoffzelle der vierten Ausführungsform einen Aufbau in Bezug auf die Trennteile 322b und 323b und die Oszillationsabschnitte 324b und 325b, der sich von dem der Brennstoffzelle 1 der ersten Ausführungsform unterscheidet. Die anderen Punkte der Brennstoffzelle der vierten Ausführungsform sind dieselben wie diejenigen der Brennstoffzelle 1 der ersten Ausführungsform.
9 ist eine vergrößerte Ansicht nahe dem Loch 3241 der Zwischenplatte 32 für die vierte Ausführungsform. Bei der vierten Ausführungsform reicht die Spitze von jedem Trennteil 323b zu der Position, die das Loch 3341 der Anodenseitenplatte 33 überlappt. Des Weiteren ist ein Oszillationsabschnitt 325b an den Spitzen der Vielzahl von diesen Trennteilen 323b vorgesehen. Im Speziellen ist der Oszillationsabschnitt 325b, der in einem dünneren Zustand als jeder Trennteil 323b vorgesehen ist, insgesamt an einer Position vorgesehen, die das Loch 3341 der Anodenseitenplatte 33 überlappt. Der Trennteil 322b und der Oszillationsabschnitt 324b sind in derselben Weise vorgesehen.
Der Zusatzoszillationsabschnitt 329 ist an der Anodenseitenplatte 33 vorgesehen, die die Innenwand des Strömungswegteils 56 bildet. Der Zusatzoszillationsabschnitt 329 ist durch ein drahtförmiges Bauteil mit einer bestimmten Elastizität gebildet. Der Zusatzoszillationsabschnitt 329 hat eine Form, die an zwei Punkten gebogen ist. Die Richtung der Biegung an diesen zwei Punkten ist derart, dass jede Seite, die die Kurvenpunkte sandwichartig umgibt, in derselben Ebene enthalten ist.
Der Zusatzoszillationsabschnitt 329 ist an der Anodenseitenplatte 33, die die Innenwand des Strömungswegteils 56 bildet, an einem Ende 329a und an dem Punkt 329b zwischen den zwei Kurvenpunkten fixiert. Durch die elastische Verformung können sich die anderen Teile in Bezug auf die Anodenseitenplatte 33 bewegen. Das andere Ende 329c des Zusatzoszillationsabschnitts 329 erreicht die Position, die das Loch 341 der Anodenseitenplatte 33 überlappt.
Der Zusatzoszillationsabschnitt 329 ist gebildet, um ein derartiges Elastizitätsniveau zu haben, dass er durch die Strömung des Oxidationsgases oszilliert, das in dem Strömungswegteil 56 strömt. Als eine Folge wird das flüssige Wasser im Inneren des Strömungswegteils 56 zu dem Oxidationsgasableitungsverteiler MOe effizient durch nicht nur die Oszillation des Oszillationsabschnitts 325 sondern auch durch die Oszillation des Zusatzoszillationsabschnitts 329 abgeleitet.
Die Brennstoffzelle der vierten Ausführungsform hat einen Zusatzoszillationsabschnitt 328, der denselben Aufbau wie der Zusatzoszillationsabschnitt 329 hat, und ist auch an der Anodenseitenplatte 33 vorgesehen, die die Innenwand des Strömungswegteils 55 bildet. Als eine Folge wird das flüssige Wasser im Inneren des Strömungswegteils 55 zu der Außenseite des Strömungswegteils 55 nicht nur durch die Oszillation des Oszillationsabschnitts 324 sondern auch durch die Oszillation des Zusatzoszillationsabschnitts 328 effizient abgeleitet.
Fünfte Ausführungsform:
Bei der Brennstoffzelle der fünften Ausführungsform ist der Oszillationsabschnitt nicht an den Spitzen der Vielzahl von Trennteilen 323c der Zwischenplatte 32 vorgesehen. Des Weiteren ist der Trennteil 323c mit derselben Dicke bis zu der Spitze vorgesehen. Die anderen Punkte der Brennstoffzelle der fünften Ausführungsform sind dieselben wie diejenigen der Brennstoffzelle 1 der ersten Ausführungsform.
10 ist eine vergrößerte Ansicht nahe dem Loch 3241 der Zwischenplatte 32 für die fünfte Ausführungsform. Wie bei der Zwischenplatte 32 der ersten Ausführungsform hat das Loch 3241 der Zwischenplatte 32 der fünften Ausführungsform einen ersten Teil 3231 und einen zweiten Teil 3247. Der erste Teil 3231 überlappt das Loch 3141 der Kathodenseitenplatte 31 (in 10 ist er in dem Bereich, der das Loch 3341 überlappt). Der zweite Teil 3247 überlappt das Loch 3141 der Kathodenseitenplatte 31 nicht und überlappt teilweise das Loch 51 der Kathodenseitenplatte 31.
Jeder Trennteil 323c ist gebildet, um eine Länge derart zu haben, dass der Spitzenteil 323t des Trennteils 323c im Inneren des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe positioniert ist, wenn die Kathodenseitenplatte 31, die Zwischenplatte 32 und die Anodenseitenplatte 33 gestapelt sind. Der Oxidationsgasableitungsverteiler MOe ist durch das Loch 3141 der Kathodenseitenplatte 31, den ersten Teil 3231 des Lochs 3241 der Zwischenplatte 32 und das Loch 3341 der Anodenseitenplatte 33 gebildet (siehe 1 und 10). Im Speziellen ist jeder Trennteil 323c so gebildet, dass dessen Spitzenteil 323t so positioniert ist, dass er die Löcher 3141 und 3341 überlappt.
Des Weiteren ist der Trennteil 323c mit derselben Dicke wie der andere Teil 3241p, der den Außenumfang des Lochs 3241 der Zwischenplatte 32 bildet, bis zu dem Spitzenteil 323t vorgesehen.
Bei der fünften Ausführungsform haftet das Wasser, das im Inneren der Gasströmungswegeinheit 26 verflüssigt ist (siehe 1), an dem Trennteil 323c im Inneren des Lochs 3241 der Zwischenplatte 32 an. Des Weiteren wird dieses Wasser an dem Trennteil 323c befördert und bewegt sich bis zu dem Spitzenteil 323t im Inneren des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe. Es sei angemerkt, dass in vielen Fällen das Wasser im Inneren der Gasströmungswegeinheit 26 (siehe 1) mit dem Wasser verbunden ist, das an dem Trennteil 323c im Inneren des Lochs 3241 anhaftet.
Das Wasser, das an dem Spitzenteil 323t des Trennteils 323c anhaftet, wird von dem Spitzenteil 323t durch die Strömung des Oxidationsgases im Inneren des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe getrennt und wird stromabwärts ins Innere des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe geblasen. Zu dieser Zeit wird ein Teil des Wassers, das im Inneren der Gasströmungswegeinheit 26 vorhanden war und mit dem Wasser verbunden war, das an dem Spitzenteil 323t anhaftete, gleichzeitig vom Inneren der Gasströmungswegeinheit 26 herausgezogen und stromabwärts ins Innere des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe geblasen.
Bei der fünften Ausführungsform verstopft der Strömungswegteil 56 nicht leicht aufgrund verflüssigtem Wasser im Vergleich zu einer Ausführungsform, die nicht den Trennteil 323c hat, und einer Ausführungsform, in der der Spitzenteil 323t des Trennteils 323c nicht im Inneren des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe ist. Im Speziellen ist die Wahrscheinlichkeit niedrig, dass die Strömung des Oxidationsgases blockiert wird. Somit ist bei dieser Ausführungsform im Vergleich zu der Ausführungsform, die den Trennteil 323c nicht hat, und der Ausführungsform, in der der Spitzenteil 323t des Trennteils 323c nicht im Inneren des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe ist, die Wahrscheinlichkeit niedrig, dass eine elektrische Erzeugung mit der Brennstoffzelle 1 behindert wird.
Des Weiteren ist bei der fünften Ausführungsform der Trennteil 323c nicht gebildet, um den ersten Teil 3231 zu teilen, der den Oxidationsgasableitungsverteiler MOe bildet. Um dies mit anderen Worten zu sagen erreicht die Spitze des Trennteils 323c nicht den Teil 3241pf, der den Außenumfangsteil bildet, der zu dem Loch 3241 der Zwischenplatte 32 zugewandt ist. Demzufolge ist im Vergleich zu einer Ausführungsform, in der die Spitze des Trennteils die anderen Teile erreicht, die den Außenumfang des Oxidationsgasableitungsverteilers bilden, der Flächenbereich, der in der Strömungswegrichtung vorsteht, mit dem Aufbau klein, in dem die Oxidationsgasströmung innerhalb des Oxidationsgasableitungsverteilers blockiert ist. Auf diese Weise ist es möglich, einen Druckverlust im Inneren des Oxidationsgasableitungsverteilers zu verringern.
Variationsbeispiele:
Diese Erfindung ist nicht auf die oben genannten Ausführungsformen begrenzt und es ist möglich, diese in verschiedenen Formen in einem Bereich, der nicht von den Kernpunkten abweicht, mit beispielsweise den folgenden Arten von möglichen Variationen zu realisieren.
F1. Variationsbeispiel 1:
Bei der vorstehend genannten ersten bis vierten Ausführungsform sind die Oszillationsabschnitte 324, 325 und dergleichen in einem dünneren Zustand im Vergleich zu den Trennteilen 323 und 322 und anderen Teilen der Zwischenplatte 32 vorgesehen. Jedoch kann der Oszillationsabschnitt auch in derselben Dicke wie die Trennteile 323 und 322 und die anderen Teile der Zwischenplatte 32 vorgesehen sein. Es ist auch möglich, den Teil vorzusehen, der sich mit dem Loch 3341 der Anodenseitenplatte 33 und dem Loch 3141 der Kathodenseitenplatte 31 überlappt, um dicker als die Trennteile zu sein. Des Weiteren kann der Oszillationsabschnitt auch Teile mit wechselseitig unterschiedlicher Dicke haben. Jedoch ist es bevorzugt, dass wenigstens ein Teil eine Steifigkeit und eine Form eines Niveaus hat, das die elastische Verformung durch die Strömung des Reaktionsgases während eines Betriebs der Brennstoffzelle ermöglicht.
F2. Variationsbeispiel 2:
Bei der vorstehend genannten ersten bis vierten Ausführungsform sind die Oszillationsabschnitte 324 und 325 an den Spitzen der Trennteile 322 und 323 gestützt oder mit diesen verbunden. Jedoch können die Oszillationsabschnitte 324 und 325 auch über die drahtförmigen Zusatzoszillationsabschnitte 328 und 329, die eine bestimmte Elastizität haben, mit der Zwischenplatte verbunden sein.
Des Weiteren haben bei der vorstehend genannten ersten bis vierten Ausführungsform die Oszillationsabschnitte 324 und 325 eine Plattenform. Jedoch können die Oszillationsabschnitte 324 und 325 auch eine dreidimensionale Form haben.
F3. Variationsbeispiel 3:
Bei der vorstehend genannten vierten Ausführungsform sind die drahtförmigen Zusatzoszillationsabschnitte 328 und 329 zusammen mit plattenförmigen Oszillationsabschnitten 324 und 325 mit dem Separator 30 ausgestattet. Jedoch kann der Separator 30 auch ein Aspekt sein, der nicht mit einem Oszillationsabschnitt in einer Plattenform ausgerüstet ist und der nur mit einem drahtförmigen Zusatzoszillationsabschnitt ausgestattet ist. Im Speziellen wird der Name „Zusatzoszillationsabschnitt“ der Einfachheit halber bei der vierten Ausführungsform verwendet, aber dies bedeutet nicht, dass er immer zusammen mit anderen Oszillationsabschnitten verwendet wird.
F4. Variationsbeispiel 4:
Bei den vorstehend genannten Ausführungsformen hat die Brennstoffzelle 1 Gasströmungswegeinheiten 26 und 27, die unter Verwendung eines porösen Metallkörpers gebildet sind. Jedoch ist auch ein anderer Aspekt möglich, bei dem die Brennstoffzelle 1 die Gasströmungswegeinheit 26 oder 27 nicht hat. Beispielsweise ist es möglich eine Ausführungsform zu verwenden, in der die Brennstoffzelle einen serpentinenförmigen Strömungsweg an dem Separator hat und die MEA direkt auf dem Separator gestapelt ist.
F5. Variationsbeispiel 5:
In den vorstehend genannten Ausführungsformen als Beispiele ist die Erfindung auf den Oxidationsgasströmungsweg angewendet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf den Oxidationsgasströmungsweg begrenzt und es ist auch möglich, diese auf den Brennstoffgasströmungsweg anzuwenden. In dem Brennstoffzellensystem wird das Brennstoffgas manchmal im Voraus, bevor das Brennstoffgas zu der MEA zugeführt wird, befeuchtet. Demzufolge ist es durch Anwenden der vorliegenden Erfindung auf den Brennstoffgasströmungsweg möglich, die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass der Brennstoffgasströmungsweg durch das verflüssigte Wasser, das zu dem Brennstoffgas hinzugegeben wird, verstopft wird.
F6. Variationsbeispiel 6:
Bei der vorstehend genannten vierten Ausführungsform ist der Zusatzoszillationsabschnitt 329 an der Anodenseitenplatte 33 vorgesehen, die die Innenwand des Strömungswegteils 56 bildet. Jedoch kann der Zusatzoszillationsabschnitt oder der Oszillationsabschnitt, der vorgesehen ist, um durch die Gasströmung oszilliert zu werden, auch an der Kathodenseitenplatte vorgesehen sein, die die Innenwand des Strömungswegteils bildet. Im Speziellen kann der Zusatzoszillationsabschnitt oder der Oszillationsabschnitt in dem Innenwandteil des Strömungswegteils vorgesehen sein. Des Weiteren kann der Zusatzoszillationsabschnitt oder der Oszillationsabschnitt an einem Teil vorgesehen sein, der nicht den Innenwandteil des Strömungswegteils des Trennteils bildet, wie beispielsweise die Spitze des Trennteils oder dergleichen.
F7. Variationsbeispiel 7:
11 ist eine vergrößerte Ansicht nahe dem Loch 3241 der Zwischenplatte 32 bei dem Variationsbeispiel 7. Bei jeder der vorstehend genannten Ausführungsformen sind die Trennteile 323, 323b und 323c an der Zwischenplatte 32 vorgesehen (siehe 6 bis 10). Jedoch kann der Trennteil auch an der Kathodenseitenplatte 31 oder der Anodenseitenplatte 33 vorgesehen sein. Mit Ausnahme des Trennteils ist der Aufbau des Variationsbeispiels 7 derselbe wie der der Ausführungsform 5.
In 11 ist der Trennteil 313 an der Kathodenseitenplatte 31 vorgesehen. An der Kathodenseitenplatte 31 steht der Trennteil 313 zu der Zwischenplatte 32 und der Anodenseitenplatte 33 vor, die auf der Kathodenseitenplatte 31 gestapelt sind. Als eine Folge teilt in einem Zustand, in dem die Kathodenseitenplatte 31, die Zwischenplatte 32 und die Anodenseitenplatte 33 gestapelt sind, der Trennteil 313 jeweils die zweiten Teile 3247 des Lochs 3241 der Zwischenplatte 32 in eine Vielzahl von Strömungswegteilen 56, durch die das Oxidationsgas strömt. Es sei angemerkt, dass bei dem Variationsbeispiel 7 bei dem Aufbau der Kathodenseitenplatte 31 der Teil, der in dem Querschnitt von 11 beinhaltet ist, nur der Trennteil 313 ist, der durch die Schraffierung gezeigt ist.
Auch bei dem Variationsbeispiel 7 haftet Wasser, das im Inneren der Gasströmungswegeinheit 26 verflüssigt ist (siehe 1), an dem Trennteil 313 im Inneren des Lochs 3241 der Zwischenplatte 32 an. Des Weiteren wird dieses Wasser an dem Trennteil 313 befördert und bewegt sich zu dem Spitzenteil 313t des Trennteils 313 im Inneren des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe. Anschließend wird dieses Wasser von dem Spitzenteil 313t durch die Strömung des Oxidationsgases im Inneren des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe getrennt und wird stromabwärts ins Innere des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe geblasen. Zu dieser Zeit wird ein Teil des Wassers, das im Inneren des Strömungswegteils 26 vorhanden ist und mit dem Wasser verbunden ist, das an dem Spitzenteil 313t anhaftet, auch gleichzeitig von dem Inneren der Gasströmungswegeinheit 26 herausgezogen und stromabwärts ins Innere des Oxidationsgasableitungsverteilers MOe geblasen.
Demzufolge wird auch bei dem Variationsbeispiel 7, wie bei der fünften Ausführungsform, der Strömungswegteil 56 durch verflüssigtes Wasser nicht leicht verstopft. Im Speziellen ist die Wahrscheinlichkeit niedrig, dass die Strömung des Oxidationsgases blockiert wird. Als eine Folge ist die Wahrscheinlichkeit niedrig, dass eine elektrische Erzeugung an der Brennstoffzelle 1 behindert wird.
Des Weiteren erreicht bei dem Variationsbeispiel 7 die Spitze des Trennteils 313 nicht den zugewandten Teil, der den Außenumfangsteil des Lochs 3141 der Kathodenseitenplatte 31 bildet, oder den zugewandten Teil 3241pf, der den Außenumfangsteil des Lochs 3241 der Zwischenplatte 32 bildet. Demzufolge ist der Flächenbereich des Aufbaus, wenn er in der Strömungswegrichtung projiziert wird, der die Strömung des Oxidationsgases im Inneren des Oxidationsgasableitungsverteilers blockiert, gering. Somit ist es möglich den Druckverlust im Inneren des Oxidationsgasableitungsverteilers zu verringern.
F8. Variationsbeispiel 8:
Bei der vorstehend genannten fünften Ausführungsform ist der Trennteil 323c in der gleichen Dicke bis zu dem Spitzenteil 323t wie der andere Teil 3241p vorgesehen, der den Außenumfang des Lochs 3241 der Zwischenplatte 32 bildet. Jedoch ist auch ein Aspekt möglich, in dem wenigstens ein Teil des Trennteils, der den zweiten Teil 3231 des Lochs 3241 der Zwischenplatte trennt, in einem dünneren Zustand als der andere Teil 3241p vorgesehen ist, der den Außenumfang des Lochs 3241 bildet.
In diesem Aspekt bildet der Teil zwischen dem Trennteil und der ersten Platte 31 einen Strömungsweg, dessen Dicke dünner ist als die des anderen Teils des zweiten Teils 3247 des Lochs 3241. Bei dem zweiten Teil 3247 des Lochs 3241 ist der Teil, der den Strömungsweg bildet, der dicker als der Teil zwischen dem Trennteil und der ersten Platte 31 ist, der Strömungswegteil, der durch den Trennteil geteilt ist.
Im Speziellen kann der Trennteil die Vielzahl von Strömungswegteilen unabhängig teilen. Der zweite Teil kann in eine Vielzahl von Strömungswegteilen in solch einer Weise geteilt sein, dass wenigstens ein Teil der Vielzahl von Strömungswegteilen miteinander in Verbindung stehen kann. Der Separator kann die Vielzahl von Strömungswegteilen unabhängig voneinander haben oder die Vielzahl von Strömungswegteilen haben, von denen wenigstens ein Teil miteinander verbunden sind.
Die Erfindung dieser Anmeldung ist im Detail beschrieben, während auf die bevorzugten veranschaulichenden Ausführungsformen Bezug genommen wird. Des Weiteren beinhaltet die Erfindung dieser Anmeldung verschiedene Variationen und äquivalente Aufbauten. Des Weiteren sind die verschiedenen Elemente der offenbarten Erfindung unter Verwendung verschiedener Kombinationen und Aufbauten offenbart, aber diese sind veranschaulichende Beispiele und es kann mehr oder weniger von jedem Element vorhanden sein. Es ist auch möglich, nur ein Element zu verwenden. Diese Variationen sind auch in dem Umfang der Erfindung dieser Anmeldung beinhaltet.

Claims

Brennstoffzellenseparator (30) mit: einer erste Platte (33) mit einem ersten Loch (3341), durch das ein Reaktionsgas strömt; und einer zweiten Platte (32), die mit der ersten Platte (33) zu stapeln ist, wobei die zweite Platte (32) ein zweites Loch (3241) hat, durch das das Reaktionsgas strömt, und das zweite Loch (3241) in Fluidverbindung mit dem ersten Loch (3341) ist, wobei das zweite Loch (3241) einen ersten Teil (3231), der sich mit dem ersten Loch (3341) überlappt, und einen zweiten Teil (3247) hat, der sich nicht mit dem ersten Loch (3341) überlappt, und die zweite Platte (32) einen Trennteil (323) hat, der den zweiten Teil (3247) in eine Vielzahl von Strömungswegteilen (56) teilt, durch die das Reaktionsgas jeweils strömt, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator (30) des Weiteren einen Oszillationsabschnitt (325) aufweist, der mit dem Trennteil (323) oder einer anderen Innenwand verbunden ist, die den Strömungswegteil (56) bildet, wobei der Oszillationsabschnitt (325) an einer Position angeordnet ist, in der sich wenigstens ein Teil des Oszillationsabschnitts (325) mit dem ersten Loch (3341) der ersten Platte (33) überlappt, und derart gestaltet ist, dass er durch das Reaktionsgas in eine Oszillationsbewegung versetzt wird, das während eines Betriebs der Brennstoffzelle im Inneren des ersten Lochs (3341) strömt, und der Oszillationsabschnitt (325) dünner als der Trennteil (323) ist.
Brennstoffzellenseparator (30) nach Anspruch 1, wobei der Oszillationsabschnitt (325) mit dem Trennteil (323) oder einem anderen Innenwandteil verbunden ist, das den Strömungswegteil (56) an der Seite des zweiten Teils (3247) von der Seite des ersten Teils (3231) und der Seite des zweiten Teils (3247) des zweiten Lochs (3241) bildet, und nicht mit einem Teil verbunden ist, das die erste oder die zweite Platte (33, 32) an der Seite des ersten Teils (3231) bildet.
Brennstoffzellenseparator (30) nach Anspruch 1, wobei die zweite Platte (32) eine Vielzahl von Trennteilen (323) hat und die Vielzahl von Trennteilen (323) mit einem Oszillationsabschnitt (325) verbunden sind.
Brennstoffzellenseparator (30) nach Anspruch 1, wobei die zweite Platte eine Vielzahl von Trennteilen (323) hat und die Vielzahl von Trennteilen (323) mit jeweils verschiedenen Oszillationsabschnitten (325) verbunden sind.
Brennstoffzelle (1) mit: einer Vielzahl von Separatoren (30); und einer Membranelektrodenbaugruppe (20), die zwischen der Vielzahl von Separatoren (30) angeordnet ist, wobei jeder der Vielzahl von Separatoren (30) Folgendes aufweist: eine erste Platte (33) mit einem ersten Loch (3341), durch das ein Reaktionsgas strömt; und eine zweite Platte (32), die mit der ersten Platte (33) zu stapeln ist, wobei die zweite Platte (33) ein zweites Loch (3241) hat, durch das das Reaktionsgas strömt, und das zweite Loch (3241) in Fluidverbindung mit dem ersten Loch (3341) ist, wobei das zweite Loch (3241) einen ersten Teil (3231), der sich mit dem ersten Loch (3341) überlappt, und einen zweiten Teil (3247) hat, der sich nicht mit dem ersten Loch (3341) überlappt, und die zweite Platte (32) einen Trennteil (323) hat, der den zweiten Teil (3247) in eine Vielzahl von Strömungswegteilen (56) teilt, durch die das Reaktionsgas jeweils strömt, dadurch gekennzeichnet, dass der Separator (30) des Weiteren einen Oszillationsabschnitt (325) aufweist, der mit dem Trennteil (323) oder einer anderen Innenwand verbunden ist, die den Strömungswegteil (56) bildet, wobei der Oszillationsabschnitt (325) an einer Position angeordnet ist, in der sich wenigstens ein Teil des Oszillationsabschnitts (325) mit dem ersten Loch (3341) der ersten Platte (33) überlappt, und derart gestaltet ist, dass er durch das Reaktionsgas in eine Oszillationsbewegung versetzt wird, das während eines Betriebs der Brennstoffzelle im Inneren des ersten Lochs (3341) strömt, und der Oszillationsabschnitt dünner als der Trennteil (323) ist.
Brennstoffzelle (1) nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl der Separatoren (30) so gestapelt sind, dass sich wenigstens ein Teil der ersten Löcher (3341) gegenseitig überlappt, während eines Betriebs der Brennstoffzelle (1) das Reaktionsgas, das von der Membranelektrodenbaugruppe (20) über die zweiten Löcher (3241) der Separatoren (30) abgeleitet wird, in eine bestimmte Richtung entlang der Stapelrichtung in den ersten Löchern (3341) der Vielzahl von gestapelten Separatoren (30) strömt, und ein erster Separator (30) von der Vielzahl der Separatoren (30) den Oszillationsabschnitt (325) aufweist, dessen Flächenbereich, wenn dieser in der Stapelrichtung projiziert wird, kleiner als der eines zweiten Separators (30) von der Vielzahl der Separatoren (30) ist, der stromaufwärts des ersten Separators (30) in der Richtung der Strömung des Reaktionsgases angeordnet ist.
Brennstoffzelle (1) nach Anspruch 5, wobei die Vielzahl der Separatoren (30) derart gestapelt sind, dass sich wenigstens ein Teil der ersten Löcher (3341) gegenseitig überlappt, während eines Betriebs der Brennstoffzelle (1) das Reaktionsgas, das über die zweiten Löcher (3241) der Separatoren (30) zu der Membranelektrodenbaugruppe (20) zugeführt wird, in einer bestimmten Richtung entlang der Stapelrichtung in den ersten Löchern (3341) der Vielzahl von gestapelten Separatoren (30) strömt, und ein erster Separator (30) von der Vielzahl von Separatoren (30) den Oszillationsabschnitt (325) aufweist, dessen Flächenbereich, wenn er in der Stapelrichtung projiziert wird, größer ist als der eines zweiten Separators von der Vielzahl von Separatoren (30), der stromaufwärts des ersten Separators (30) in der Richtung der Strömung des Reaktionsgases positioniert ist.