JP2000123848A - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell

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JP2000123848A
JP2000123848A JP10297261A JP29726198A JP2000123848A JP 2000123848 A JP2000123848 A JP 2000123848A JP 10297261 A JP10297261 A JP 10297261A JP 29726198 A JP29726198 A JP 29726198A JP 2000123848 A JP2000123848 A JP 2000123848A
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JP
Japan
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fuel cell
gas
flow path
separator
water
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10297261A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuji Sato
修二 佐藤
Takafumi Okamoto
隆文 岡本
Manabu Tanaka
学 田中
Akio Yamamoto
晃生 山本
Yosuke Fujii
洋介 藤井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent the clogging of a gas flow passage by smoothly and properly removing moisture in the gas flow passage. SOLUTION: This fuel cell is equipped with a first separator and a second separator 14 and 16 for clamping a unit fuel cell 12, and drainage grooves 44a to 44c continuing from a gas inlet to a gas outlet are formed on a bottom wall 42a for constituting first and second flow passages 38 and 46. According to this construction, clogging with water in the first or the second flow passage 38 or 46 can be avoided and the unit fuel cell 12 can stably generate power, thereby effectively improving the function of the whole of a fuel cell.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、単位燃料電池セル
を第1および第2セパレータで挟持して構成された燃料
電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell having a unit fuel cell sandwiched between first and second separators.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、固体高分子型燃料電池は、高分
子イオン交換膜(陽イオン交換膜)からなる電解質とこ
の電解質の両側にそれぞれ配置されるアノード側電極お
よびカソード側電極とからなる単位燃料電池セルを、セ
パレータによって挟持することにより燃料電池スタック
として構成されている。
2. Description of the Related Art For example, a solid polymer fuel cell has a unit comprising an electrolyte comprising a polymer ion exchange membrane (cation exchange membrane) and an anode electrode and a cathode electrode respectively disposed on both sides of the electrolyte. The fuel cell is sandwiched between separators to constitute a fuel cell stack.

【0003】この種の燃料電池において、アノード側電
極に供給された燃料ガス、例えば、水素ガスは、触媒電
極上で水素イオン化され、適度に加湿された電解質を介
してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電
子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして
利用される。カソード側電極には、酸化剤ガス、例え
ば、酸素ガスあるいは空気が供給されているために、こ
のカソード側電極において、前記水素イオン、前記電子
および酸素が反応して水が生成される。
In this type of fuel cell, a fuel gas, for example, hydrogen gas, supplied to an anode electrode is hydrogen-ionized on a catalyst electrode and moves to a cathode electrode via a moderately humidified electrolyte. I do. The electrons generated during that time are taken out to an external circuit and used as DC electric energy. Since an oxidant gas, for example, oxygen gas or air is supplied to the cathode side electrode, the hydrogen ions, the electrons, and oxygen react at the cathode side electrode to generate water.

【0004】ところで、高分子イオン交換膜からなる電
解質は、イオン透過性を保持するために十分に加湿させ
ておく必要がある。このため、一般的には、燃料電池の
外部に設けられているガス加湿装置を用いて酸化剤ガス
と燃料ガスとを加湿し、これらを水蒸気として燃料電池
に送ることにより、電解質を加湿するように構成されて
いる。
Incidentally, an electrolyte comprising a polymer ion exchange membrane needs to be sufficiently humidified in order to maintain ion permeability. Therefore, in general, the oxidizing gas and the fuel gas are humidified by using a gas humidifying device provided outside the fuel cell, and the oxidizing gas and the fuel gas are sent to the fuel cell as water vapor to humidify the electrolyte. Is configured.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固体高
分子型燃料電池は、作動温度が比較的低温(〜100
℃)であるため、加湿用に供給された水分の中、電解質
に吸収されなかった水分や、反応によって生成された水
分が、液体(水)の状態で存在することがある。この水
は、ガス拡散層のガス通路を閉塞してしまい、反応ガス
である燃料ガスおよび酸化剤ガスの電極触媒層への拡散
性が低下し、セル性能が著しく悪くなるという問題が指
摘されている。
However, polymer electrolyte fuel cells have a relatively low operating temperature (up to 100
° C), water that has not been absorbed by the electrolyte or water generated by the reaction may be present in a liquid (water) state among the water supplied for humidification. It has been pointed out that this water closes the gas passage of the gas diffusion layer, reduces the diffusibility of the reaction gas, the fuel gas and the oxidizing gas, into the electrode catalyst layer, and significantly degrades the cell performance. I have.

【0006】そこで、例えば、特開平8−130025
号公報に開示されているように、電解質層と、この電解
質層を挟持して発電層を形成する電極と、この発電層を
挟持して前記電極とで燃料の流路(ガス流路)を形成す
る流路形成部材とを備えており、この流路形成部材が、
前記流路を形成する面にカーボンにより形成された短繊
維を複数植立してなる燃料電池が知られている。この燃
料電池では、ガス流路に生成される水がカーボン短繊維
に引き寄せられた後、このカーボン短繊維の表面から気
化して前記ガス流路から排出される、としている。
Therefore, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-130025
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-209, an electrolyte layer, an electrode forming a power generation layer by sandwiching the electrolyte layer, and a fuel flow path (gas flow path) by the electrode sandwiching the power generation layer. And a flow path forming member to be formed.
There is known a fuel cell in which a plurality of short fibers made of carbon are planted on a surface forming the flow path. In this fuel cell, it is described that water generated in a gas flow path is drawn to carbon short fibers, then vaporized from the surface of the carbon short fibers and discharged from the gas flow path.

【0007】ところが、ガス流路には比較的多量の水が
生成され易く、カーボン短繊維がこのカーボン短繊維の
表面から気化し得る以上の水を含んでしまう。その際、
ガス流路には複数のカーボン短繊維が植立されており、
このカーボン短繊維によって水の円滑な流れが阻止され
てしまい、排水性が著しく悪いという問題が指摘されて
いる。
However, a relatively large amount of water is easily generated in the gas flow path, and the short carbon fibers contain more water than can be vaporized from the surface of the short carbon fibers. that time,
Multiple short carbon fibers are planted in the gas flow path,
It has been pointed out that the short carbon fiber prevents the smooth flow of water, and the drainage property is extremely poor.

【0008】本発明はこの種の問題を解決するものであ
り、ガス流路内の水分を円滑かつ確実に除去することが
でき、前記ガス流路が閉塞されることを有効に阻止する
ことが可能な燃料電池を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve this kind of problem, and it is possible to smoothly and surely remove water in a gas flow path, and to effectively prevent the gas flow path from being blocked. It is an object to provide a possible fuel cell.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明に係る燃料電池で
は、第1セパレータがアノード側電極に燃料ガスを供給
する第1流路を有するとともに、第2セパレータがカソ
ード側電極に酸化剤ガスを供給する第2流路を有し、少
なくとも前記第1または第2流路を形成する壁面には、
ガス入口側からガス出口側に連続する排水用溝部が設け
られている。従って、第1または第2流路に生成された
水が、排水用溝部に沿ってガス出口側に円滑に移動し、
この第1または第2流路の閉塞を回避して有効な排水性
を確保することができる。特に、排水用溝部がガス入口
側からガス出口側に連続しており、第1または第2流路
に生成された水がこの排水用溝部に沿って円滑かつ確実
に前記ガス出口側に排出される。
In the fuel cell according to the present invention, the first separator has a first flow path for supplying fuel gas to the anode electrode, and the second separator supplies oxidant gas to the cathode electrode. It has a second flow path to supply, at least on the wall surface forming the first or second flow path,
A drain groove continuous from the gas inlet side to the gas outlet side is provided. Therefore, the water generated in the first or second flow path smoothly moves to the gas outlet side along the drain groove,
Effective drainage can be ensured by avoiding blockage of the first or second flow path. In particular, the drain groove is continuous from the gas inlet side to the gas outlet side, and water generated in the first or second flow path is smoothly and reliably discharged to the gas outlet side along the drain groove. You.

【0010】また、排水用溝部は、毛管現象によって水
の除去を行うためにその深さおよびその幅寸法が設定さ
れている。これにより、第1または第2流路を閉塞し
た、あるいは閉塞しかけた水が、第1または第2セパレ
ータの外部に排出される。しかも、第1および第2流路
の壁面、すなわち、底壁面、側壁面または上壁面に付着
している水は、毛管現象によって確実に分散されて第1
または第2流路外に排出される。
The depth and width of the drain groove are set to remove water by capillary action. As a result, the water that has blocked or is about to block the first or second flow path is discharged to the outside of the first or second separator. In addition, the water adhering to the wall surfaces of the first and second flow paths, that is, the bottom wall surface, the side wall surface, or the upper wall surface, is surely dispersed by capillary action, and thus the first and second flow paths are dispersed.
Alternatively, it is discharged outside the second flow path.

【0011】さらに、第1または第2流路は、ガス入口
側からガス出口側に独立して連続する複数本に設定され
るとともに、排水用溝部は、それぞれの前記第1または
第2流路を形成する各壁面に、前記ガス入口側から前記
ガス出口側に独立して連続する少なくとも1本に設定さ
れている。従って、燃料ガスや酸化剤ガスに含まれる水
分の凝縮水や反応生成水は、それぞれ複数の排水用溝部
に沿って第1または第2セパレータの外部に排出され、
第1または第2流路が水によって閉塞されることを確実
に阻止することができる。
[0011] Further, the first or second flow path is set in a plurality of lines that are independently continuous from the gas inlet side to the gas outlet side, and the drain groove is formed in each of the first or second flow path. Is formed on at least one continuous wall independently from the gas inlet side to the gas outlet side. Therefore, the condensed water of the water contained in the fuel gas and the oxidizing gas and the reaction product water are discharged to the outside of the first or second separator along the plurality of drain grooves, respectively.
It is possible to reliably prevent the first or second flow path from being blocked by water.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施形態
に係る燃料電池10の要部分解斜視説明図であり、図2
は、前記燃料電池10の一部断面説明図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a main part of a fuel cell 10 according to a first embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 2 is a partially sectional explanatory view of the fuel cell 10.

【0013】燃料電池10は、単位燃料電池セル12
と、この単位燃料電池セル12を挟持する第1および第
2セパレータ14、16とを備え、必要に応じてこれら
が複数組だけ積層されて燃料電池スタックを構成してい
る。単位燃料電池セル12は、固体高分子電解質膜18
と、この電解質膜18を挟んで配設されるアノード側電
極20およびカソード側電極22とを有する。
The fuel cell 10 includes a unit fuel cell 12
And first and second separators 14 and 16 for sandwiching the unit fuel cell 12, and a plurality of sets are stacked as needed to form a fuel cell stack. The unit fuel cell 12 includes a solid polymer electrolyte membrane 18
And an anode electrode 20 and a cathode electrode 22 provided with the electrolyte membrane 18 interposed therebetween.

【0014】単位燃料電池セル12の両側には、第1お
よび第2ガスケット24、26が設けられ、前記第1ガ
スケット24は、アノード側電極20を収納するための
大きな開口部28を有する一方、前記第2ガスケット2
6は、カソード側電極22を収納するための大きな開口
部30を有する。単位燃料電池セル12と第1および第
2ガスケット24、26とが、第1および第2セパレー
タ14、16によって挟持される。
First and second gaskets 24 and 26 are provided on both sides of the unit fuel cell 12. The first gasket 24 has a large opening 28 for accommodating the anode 20. The second gasket 2
6 has a large opening 30 for accommodating the cathode-side electrode 22. The unit fuel cell 12 and the first and second gaskets 24 and 26 are sandwiched between the first and second separators 14 and 16.

【0015】第1および第2セパレータ14、16の上
部側には、燃料ガス供給孔部32a、酸化剤ガス供給孔
部34aおよび冷却水供給孔部36aが形成されるとと
もに、前記第1および第2セパレータ14、16の下部
側には、燃料ガス排出孔部32b、酸化剤ガス排出孔部
34bおよび冷却水排出孔部36bが形成される。電解
質膜18と第1および第2ガスケット24、26とに
は、同様に上部側に燃料ガス供給孔部32a、酸化剤ガ
ス供給孔部34a、冷却水供給孔部36aが形成される
一方、その下部側に燃料ガス排出孔部32b、酸化剤ガ
ス排出ガス34bおよび冷却水排出孔部36bが形成さ
れている。
A fuel gas supply hole 32a, an oxidizing gas supply hole 34a, and a cooling water supply hole 36a are formed on the upper sides of the first and second separators 14, 16, and the first and second separators 14, 16 are formed. A fuel gas discharge hole 32b, an oxidizing gas discharge hole 34b, and a cooling water discharge hole 36b are formed below the two separators 14, 16. Similarly, a fuel gas supply hole 32a, an oxidant gas supply hole 34a, and a cooling water supply hole 36a are formed on the upper side of the electrolyte membrane 18 and the first and second gaskets 24 and 26. A fuel gas discharge hole 32b, an oxidizing gas discharge gas 34b, and a cooling water discharge hole 36b are formed on the lower side.

【0016】第1セパレータ14の面14aには、アノ
ード側電極20に燃料ガスである水素ガスを供給するた
めの第1流路38が形成される。図3に示すように、第
1流路38は、第1セパレータ14の上部側に設けられ
た燃料ガス供給孔部32aに連通するとともに、前記第
1セパレータ14の下部側に設けられた燃料ガス排出孔
部32bに連通する。
On the surface 14a of the first separator 14, a first flow path 38 for supplying hydrogen gas as a fuel gas to the anode 20 is formed. As shown in FIG. 3, the first flow path 38 communicates with the fuel gas supply hole 32 a provided on the upper side of the first separator 14, and the fuel gas supply hole 32 a provided on the lower side of the first separator 14. It communicates with the discharge hole 32b.

【0017】第1流路38は、例えば、それぞれ4本の
独立した流路溝40a〜40dを有している。各流路溝
40a〜40dは、燃料ガス供給孔部32aから重力方
向(矢印A方向)に一旦延在した後に反重力方向に延在
するように上下方向に蛇行しながら、図3中、左側から
右側(矢印B方向)に設けられ、それぞれ燃料ガス排出
孔部32bに連通している。図2に示すように、流路溝
40a〜40dは、それぞれ第1セパレータ14の面1
4a側に底壁面42a、側壁面42bおよび上壁面42
cを設けることにより形成されており、この底壁面42
aに、例えば、4本の排水用溝部44a〜44cが形成
される。
The first flow path 38 has, for example, four independent flow path grooves 40a to 40d, respectively. Each of the flow grooves 40a to 40d meanders in the vertical direction so as to extend once in the direction of gravity (the direction of arrow A) from the fuel gas supply hole 32a and then in the direction of antigravity, and To the right (in the direction of the arrow B) from the fuel gas discharge hole 32b. As shown in FIG. 2, the flow grooves 40 a to 40 d are respectively formed on the surface 1 of the first separator 14.
4a side, a bottom wall surface 42a, a side wall surface 42b, and an upper wall surface 42
c, and the bottom wall surface 42
For example, four drain grooves 44a to 44c are formed in a.

【0018】溝部44a〜44cは、ガス入口側である
燃料ガス供給孔部32aからガス出口側である燃料ガス
排出孔部32bに連続して設けられるとともに、開口断
面V字状に設定されている。溝部44a〜44cは、毛
管現象により水の除去を行うために深さDおよび幅寸法
Hが設定されている。本実施形態では、深さDが1μm
〜0.5μmの範囲内に設定される一方、この幅寸法H
が1μm〜0.5μmの範囲内に設定されている。溝部
44a〜44cには、水の排出をより有効に行うために
親水性処理が施されている。
The grooves 44a to 44c are provided continuously from the fuel gas supply hole 32a on the gas inlet side to the fuel gas discharge hole 32b on the gas outlet side, and have a V-shaped opening cross section. . The depths D and the widths H of the grooves 44a to 44c are set in order to remove water by capillary action. In the present embodiment, the depth D is 1 μm
The width H is set within a range of about 0.5 μm.
Is set in the range of 1 μm to 0.5 μm. The grooves 44a to 44c are subjected to a hydrophilic treatment to more effectively discharge water.

【0019】図4に示すように、第2セパレータ16の
面16aには、カソード側電極22に酸化剤ガスである
空気(または酸素ガス)を供給するための第2流路46
が形成される。この第2流路46は、第1流路38と同
様に、4本の流路溝48a〜48dを有する。流路溝4
8a〜48dは、図4中、上下方向に蛇行しながら左側
から右側(矢印B方向)に設けられており、その両端部
がガス入口側である酸化剤ガス供給孔部34aとガス出
口側である酸化剤ガス排出孔部34bとに連続してい
る。
As shown in FIG. 4, a second flow path 46 for supplying air (or oxygen gas) as an oxidizing gas to the cathode 22 is provided on the surface 16a of the second separator 16.
Is formed. The second flow path 46 has four flow grooves 48a to 48d, like the first flow path 38. Channel groove 4
In FIG. 4, 8a to 48d are provided from the left side to the right side (in the direction of arrow B) while meandering in the vertical direction, and both ends thereof are connected to the oxidant gas supply hole 34a which is the gas inlet side and the gas outlet side. It is continuous with a certain oxidizing gas discharge hole 34b.

【0020】図2に示すように、第2セパレータ16に
は、流路溝48a〜48dを形成する底壁面42aに排
出用溝部44a〜44cが形成されている。第1および
第2セパレータ14、16のそれぞれの面14b、16
b側には、冷却水供給孔部36aと冷却水排出孔部36
bとを連通する冷却水流路50が形成されている。
As shown in FIG. 2, the second separator 16 has discharge grooves 44a to 44c formed on the bottom wall surface 42a that forms the flow grooves 48a to 48d. The respective surfaces 14b, 16 of the first and second separators 14, 16
The cooling water supply hole 36a and the cooling water discharge hole 36
and a cooling water flow passage 50 communicating with the cooling water flow path b.

【0021】このように形成される第1の実施形態に係
る燃料電池10の動作について、以下に説明する。
The operation of the fuel cell 10 according to the first embodiment thus formed will be described below.

【0022】第1セパレータ14の上部側に設けられた
燃料ガス供給孔部32aから第1流路38に燃料ガスと
して、例えば、水素ガスが供給されるとともに、第2セ
パレータ16の上部側に設けられた酸化剤ガス供給孔部
34aから第2流路46に酸化剤ガス、例えば、空気
(または酸素ガス)が供給される。第1流路38に供給
された水素ガスは、それぞれ独立して設けられている流
路溝40a〜40dに導入され、上下方向に蛇行するよ
うに矢印B方向に移動しながら単位燃料電池セル12の
アノード側電極20に供給される。一方、第2流路46
に導入された空気は、同様にそれぞれ独立して設けられ
ている流路溝48a〜48dに沿って上下方向に蛇行し
ながら矢印B方向に移動し、単位燃料電池セル12を構
成するカソード側電極22に供給される。
For example, hydrogen gas as a fuel gas is supplied to the first flow path 38 from the fuel gas supply hole 32 a provided on the upper side of the first separator 14 and provided on the upper side of the second separator 16. An oxidizing gas, for example, air (or oxygen gas) is supplied to the second flow path 46 from the oxidizing gas supply hole 34a. The hydrogen gas supplied to the first flow channel 38 is introduced into flow channel grooves 40a to 40d provided independently of each other, and moves in the direction of arrow B so as to meander in the vertical direction while the unit fuel cell 12 To the anode-side electrode 20. On the other hand, the second flow path 46
Is moved in the direction of arrow B while meandering in the vertical direction along the channel grooves 48a to 48d which are similarly provided independently, and the cathode-side electrode constituting the unit fuel cell 12 22.

【0023】ここで、第1流路38に供給される水素ガ
スには、予め加湿用の水蒸気が含まれている。このた
め、水蒸気中には、電解質膜18に吸収されずに凝縮し
て水の状態で存在する場合があり、この水が第1流路3
8を構成する各流路溝40a〜40d内に滞留し易く、
前記流路溝40a〜40dに沿って水素ガスが流れにく
く、または、流れなくなるおそれがある。
Here, the hydrogen gas supplied to the first flow path 38 contains water vapor for humidification in advance. For this reason, in some cases, water vapor condenses without being absorbed by the electrolyte membrane 18 and exists in a water state.
8 easily stays in each of the flow channel grooves 40a to 40d,
There is a possibility that the hydrogen gas does not easily flow along the flow channels 40a to 40d or does not flow.

【0024】そこで、第1の実施形態では、流路溝40
a〜40dを形成する底壁面42aに毛管現象が発生し
得る深さDおよび幅寸法Hに設定された溝部44a〜4
4cが設けられ、この溝部44a〜44cが燃料ガス供
給孔部32aから燃料ガス排出孔部32bに連続してい
る。従って、流路溝40a〜40d内に存在する水が毛
管現象によって溝部44a〜44cに確実に分散され、
さらに前記溝部44a〜44cを流れる水素ガスの流速
によってガス出口側である燃料ガス排出孔部32bに円
滑に排水することができる。
Therefore, in the first embodiment, the flow channel 40
groove portions 44a-4 set to a depth D and a width dimension H at which a capillary phenomenon can occur on a bottom wall surface 42a forming a to 40d.
4c are provided, and the grooves 44a to 44c are continuous from the fuel gas supply hole 32a to the fuel gas discharge hole 32b. Therefore, water existing in the flow channels 40a to 40d is surely dispersed in the grooves 44a to 44c by the capillary action,
Further, the flow rate of the hydrogen gas flowing through the grooves 44a to 44c allows the gas to be smoothly drained to the fuel gas discharge hole 32b on the gas outlet side.

【0025】これにより、流路溝40a〜40dが水に
より閉塞しかけたり、あるいは、閉塞したりすることが
ない。このため、第1流路38に沿って均等なガス分配
が安定的に継続され、全ての単位燃料電池セル12を安
定して発電させることができ、燃料電池10全体の性能
の向上が容易に図られるという効果が得られる。
Thus, the flow grooves 40a to 40d are not likely to be clogged with water or clogged. Therefore, uniform gas distribution along the first flow path 38 is stably continued, all the unit fuel cells 12 can be stably generated, and the performance of the entire fuel cell 10 can be easily improved. The effect of being achieved is obtained.

【0026】しかも、溝部44a〜44cには、親水性
処理が施されており、流路溝40a〜40d内に生成さ
れた水の排出処理が一層有効に遂行可能になる。また、
溝部44a〜44cを水素ガスの流れ方向に向かって下
方向に傾斜させるように設定すれば、排水作業が一層円
滑に遂行されるという利点がある。
Moreover, the grooves 44a to 44c are subjected to a hydrophilic treatment, so that the water generated in the flow grooves 40a to 40d can be discharged more effectively. Also,
If the grooves 44a to 44c are set to be inclined downward in the flow direction of the hydrogen gas, there is an advantage that the drainage work can be performed more smoothly.

【0027】一方、第2流路46では、空気中に含まれ
る水蒸気の凝縮や反応生成水を含む水が存在し易い。そ
の際、第2流路46を構成する各流路溝48a〜48d
には、溝部44a〜44cが形成されており、毛管現象
によって水の分散が円滑に行われて、第1の流路38と
同様の効果が得られる。なお、溝部44a〜44cを、
少なくとも第1流路38または第2流路46の一方に設
けるようにしてもよい。
On the other hand, in the second flow path 46, water containing condensation of water vapor contained in the air and water produced by the reaction is likely to be present. At this time, each channel groove 48a to 48d constituting the second channel 46 is formed.
Are formed with grooves 44a to 44c, and water is smoothly dispersed by capillary action, and the same effect as that of the first flow path 38 can be obtained. Note that the grooves 44a to 44c are
At least one of the first flow path 38 and the second flow path 46 may be provided.

【0028】図5は、本発明の第2の実施形態に係る燃
料電池を構成する第1セパレータ60の一部断面説明図
である。この第1セパレータ60は、燃料ガス、例え
ば、水素ガスを供給するための第1流路62を設けてお
り、この第1流路62を形成する上壁面64に5本の独
立した排出用溝部66が形成される。各溝部66は、溝
部44a〜44cと同様に、毛管現象により水の除去を
行うために深さDおよび幅寸法Hが設定されている。
FIG. 5 is a partially sectional explanatory view of a first separator 60 constituting a fuel cell according to a second embodiment of the present invention. The first separator 60 is provided with a first flow path 62 for supplying a fuel gas, for example, a hydrogen gas, and five independent discharge grooves are formed on an upper wall surface 64 forming the first flow path 62. 66 are formed. Like the grooves 44a to 44c, each groove 66 has a depth D and a width H set to remove water by capillary action.

【0029】このように構成される第1セパレータ60
では、第1流路62に供給される水素ガス中の水蒸気が
凝結して生成された水が、毛管現象によって各溝部66
に確実に分散されて前記第1セパレータ60の外部に円
滑に排出される。これにより、第1流路62が水により
閉塞しかけたり、あるいは、閉塞したりすることがない
等、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
The first separator 60 thus configured
In this case, water generated by condensation of water vapor in the hydrogen gas supplied to the first flow path 62 is converted into each groove 66 by capillary action.
And is smoothly discharged to the outside of the first separator 60. Thus, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, such that the first flow path 62 does not become clogged with water or does not become clogged.

【0030】図6は、本発明の第3の実施形態に係る燃
料電池を構成する第1セパレータ70の一部断面説明図
である。この第1セパレータ70には、水素ガスを供給
するための第1流路72が設けられるとともに、この第
1流路72を形成する底壁面74a、側壁面74bおよ
び上壁面74cには、それぞれ5本の独立した排水用溝
部76が形成される。各溝部76は、溝部44a〜44
cと同様に毛管現象により水の除去を行うために、その
深さDおよびその幅寸法Hが設定されている。
FIG. 6 is a partially sectional explanatory view of a first separator 70 constituting a fuel cell according to a third embodiment of the present invention. The first separator 70 is provided with a first flow path 72 for supplying hydrogen gas, and the bottom wall 74a, the side wall 74b, and the upper wall 74c that form the first flow path 72 have 5 An independent drain groove 76 is formed for the book. Each of the groove portions 76 includes a groove portion 44a-44.
In order to remove water by capillary action as in c, the depth D and the width dimension H are set.

【0031】このように構成される第1セパレータ70
では、第1流路72に供給される水素ガス中の水蒸気が
凝縮して水が生成される際、底壁面74a、側壁面74
bおよび上壁面74cにそれぞれ形成されている各溝部
76にこの水が確実に分散される。これにより、第1流
路72に水が滞留することがなく、燃料電池の発電性能
を有効に向上することができる等、第1および第2実施
形態と同様の効果が得られる。
The first separator 70 thus configured
Then, when water in the hydrogen gas supplied to the first flow path 72 is condensed to generate water, the bottom wall surface 74a and the side wall surface 74a
This water is surely dispersed in each of the groove portions 76 formed on the upper surface b and the upper wall surface 74c. Accordingly, the same effects as in the first and second embodiments can be obtained, such that water does not stay in the first flow path 72 and the power generation performance of the fuel cell can be effectively improved.

【0032】図7は、本発明の第4の実施形態に係る燃
料電池を構成する第1セパレータ80の一部断面説明図
であり、図8は、本発明の第5の実施形態に係る燃料電
池を構成する第1セパレータ90の一部断面説明図であ
る。
FIG. 7 is a partially sectional explanatory view of a first separator 80 constituting a fuel cell according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a fuel cell according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partial cross-sectional explanatory view of a first separator 90 constituting a battery.

【0033】第1セパレータ80、90は、それぞれ第
1流路82、92を設けており、この第1流路82、9
2を構成する底壁面84、94には、5本の独立した排
水用溝部86、96が形成されている。各溝部86は、
開口断面半円状を有しており、各溝部96は開口断面短
形状を有している。
The first separators 80 and 90 are provided with first flow paths 82 and 92, respectively.
The bottom wall surfaces 84 and 94 constituting the second 2 are formed with five independent drainage grooves 86 and 96. Each groove 86,
The opening section has a semicircular shape, and each groove 96 has a short opening section shape.

【0034】従って、第4および第5の実施形態では、
それぞれの溝部86、96の深さDおよび幅寸法Hを設
定することにより、毛管現象が惹起され、有効な排水効
果を有する等、第1乃至第3の実施形態と同様の効果が
得られる。
Therefore, in the fourth and fifth embodiments,
By setting the depth D and the width dimension H of each of the groove portions 86 and 96, the same effects as those of the first to third embodiments can be obtained, for example, a capillary phenomenon is caused and an effective drainage effect is obtained.

【0035】なお、第2乃至第5の実施形態では、酸化
剤ガスを供給するための第2セパレータの説明を省略し
ているが、第1セパレータ60、70、80および90
と同様に構成すれば、同様の効果が得られることにな
る。
In the second to fifth embodiments, the description of the second separator for supplying the oxidizing gas is omitted, but the first separators 60, 70, 80 and 90 are omitted.
With the same configuration as described above, the same effect can be obtained.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明に係る燃料電池では、少なくとも
第1または第2流路を形成する壁面にガス入口側からガ
ス出口側に連続する排水用溝部が設けられ、この第1ま
たは第2流路に発生する水が前記排水用溝部を介して円
滑かつ確実に排出される。これにより、第1または第2
流路の水による閉塞を回避し、単位燃料電池セルを安定
して発電させることができ、燃料電池全体の性能を有効
に向上させることが可能になる。
In the fuel cell according to the present invention, at least the wall forming the first or second flow path is provided with a drain groove continuous from the gas inlet side to the gas outlet side. Water generated in the road is smoothly and reliably discharged through the drain groove. Thereby, the first or second
The blockage of the flow path by water can be avoided, the unit fuel cells can be stably generated, and the performance of the entire fuel cell can be effectively improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る燃料電池の要部
分解斜視説明図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a main part of a fuel cell according to a first embodiment of the present invention.

【図2】前記燃料電池の一部断面説明図である。FIG. 2 is a partially sectional explanatory view of the fuel cell.

【図3】前記燃料電池を構成する第1セパレータの正面
説明図である。
FIG. 3 is an explanatory front view of a first separator constituting the fuel cell.

【図4】前記燃料電池を構成する第2セパレータの正面
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory front view of a second separator constituting the fuel cell.

【図5】本発明の第2の実施形態に係る燃料電池を構成
する第1セパレータの一部断面説明図である。
FIG. 5 is an explanatory partial cross-sectional view of a first separator included in a fuel cell according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3の実施形態に係る燃料電池を構成
する第1セパレータの一部断面説明図である。
FIG. 6 is a partially sectional explanatory view of a first separator constituting a fuel cell according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4の実施形態に係る燃料電池を構成
する第1セパレータの一部断面説明図である。
FIG. 7 is a partially sectional explanatory view of a first separator constituting a fuel cell according to a fourth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第5の実施形態に係る燃料電池を構成
する第1セパレータの一部断面説明図である。
FIG. 8 is a partially sectional explanatory view of a first separator constituting a fuel cell according to a fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…燃料電池 12…単位燃料電池セ
ル 14、16、60、70、80、90…セパレータ 18…電解質膜 20…アノード側電極 22…カソード側電極 24、26…ガスケッ
ト 32a…燃料ガス供給孔部 32b…燃料ガス排出
孔部 34a…酸化剤ガス供給孔部 34b…酸化剤ガス排
出孔部 36a…冷却水供給孔部 36b…冷却水排出孔
部 38、46、62、72、82、92…流路 40a〜40d、48a〜48d…流路溝 42a、74a、84、94…底壁面 42b、74b…側壁面 42c、64、74c
…上壁面 44a〜44c、66、76、86、96…溝部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell 12 ... Unit fuel cell 14, 16, 60, 70, 80, 90 ... Separator 18 ... Electrolyte membrane 20 ... Anode side electrode 22 ... Cathode side electrode 24, 26 ... Gasket 32a ... Fuel gas supply hole part 32b ... fuel gas discharge holes 34a ... oxidant gas supply holes 34b ... oxidant gas discharge holes 36a ... cooling water supply holes 36b ... cooling water discharge holes 38, 46, 62, 72, 82, 92 ... flow paths 40a to 40d, 48a to 48d: flow channel 42a, 74a, 84, 94: bottom wall surface 42b, 74b: side wall surface 42c, 64, 74c
... Upper wall surfaces 44a to 44c, 66, 76, 86, 96 ... Grooves

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 学 埼玉県和光市中央1−4−1 株式会社本 田技術研究所内 (72)発明者 山本 晃生 埼玉県和光市中央1−4−1 株式会社本 田技術研究所内 (72)発明者 藤井 洋介 埼玉県和光市中央1−4−1 株式会社本 田技術研究所内 Fターム(参考) 5H026 AA02 AA06 CC03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Manabu Tanaka 1-4-1 Chuo, Wako City, Saitama Prefecture Inside Honda R & D Co., Ltd. (72) Akio Yamamoto 1-4-1 Chuo Wako City, Saitama Prefecture Co., Ltd. Within Honda R & D Co., Ltd. (72) Inventor Yosuke Fujii 1-4-1 Chuo, Wako-shi, Saitama F-term within Honda R & D Co., Ltd. 5H026 AA02 AA06 CC03

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電解質をアノード側電極とカソード側電極
で挟んで構成される単位燃料電池セルと、前記単位燃料
電池セルを挟持する第1および第2セパレータとを備
え、 前記第1セパレータは、前記アノード側電極に燃料ガス
を供給する第1流路を有するとともに、 前記第2セパレータは、前記カソード側電極に酸化剤ガ
スを供給する第2流路を有し、 少なくとも前記第1または第2流路を形成する壁面に
は、ガス入口側からガス出口側に連続する排水用溝部が
設けられることを特徴とする燃料電池。
1. A unit fuel cell comprising an electrolyte sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode; and first and second separators sandwiching the unit fuel cell, wherein the first separator comprises: A first flow path for supplying a fuel gas to the anode electrode; and a second flow path for supplying an oxidizing gas to the cathode electrode, wherein the second separator has at least the first or second flow path. A fuel cell, characterized in that a drain groove continuous from a gas inlet side to a gas outlet side is provided on a wall surface forming a flow path.
【請求項2】請求項1記載の燃料電池において、前記排
水用溝部は、毛管現象により水の除去を行うために深さ
および幅寸法が設定されることを特徴とする燃料電池。
2. The fuel cell according to claim 1, wherein the drain groove has a depth and a width set to remove water by capillary action.
【請求項3】請求項1または2記載の燃料電池におい
て、前記第1または第2流路は、前記ガス入口側から前
記ガス出口側に独立して連続する複数本に設定されると
ともに、 前記排水用溝部は、それぞれの前記第1または第2流路
を形成する各壁面に、前記ガス入口側から前記ガス出口
側に独立して連続する少なくとも1本に設定されること
を特徴とする燃料電池。
3. The fuel cell according to claim 1, wherein the first or second flow path is provided in a plurality of lines that are independently continuous from the gas inlet side to the gas outlet side. The fuel is characterized in that at least one drain groove is provided on each wall surface forming each of the first or second flow passages, independently from the gas inlet side to the gas outlet side. battery.
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