JP2000251907A - Solid polymer fuel cell - Google Patents

Solid polymer fuel cell

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JP2000251907A
JP2000251907A JP11046309A JP4630999A JP2000251907A JP 2000251907 A JP2000251907 A JP 2000251907A JP 11046309 A JP11046309 A JP 11046309A JP 4630999 A JP4630999 A JP 4630999A JP 2000251907 A JP2000251907 A JP 2000251907A
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Japan
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channel
fuel cell
channel plate
anode
polymer electrolyte
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JP11046309A
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Japanese (ja)
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Masataka Kadowaki
正天 門脇
Katsuya Oda
勝也 小田
Yasuo Miyake
泰夫 三宅
Ikuro Yonezu
育郎 米津
Koji Nishio
晃治 西尾
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress the production cost, and well keep the humidity of a solid polymer membrane by installing a plurality of recessed or projecting parts for keeping a humidifying agent in the inner wall of at least one channel of a channel plate. SOLUTION: A frame body 10 is made of injection molded resin (engineering plastic). A cutout part 117 for embedding a cell 20 and a cathode side channel plate 30 is formed in the central part on the top surface side of a frame body 10, and a recessed part 115 for embedding a anode side channel plate 40 and a partition plate 50 is formed on the bottom surface side. A window 116 is installed in the central part of the cutout part 117 so that the anode side channel plate 40 can come in contact with an anode 203. The anode side channel plate 40 is a plate smaller than the frame body 10, and formed by injection-molding a mixture of phenol resin and carbon powder. Ribs 401 are arranged at constant interval in parallel in the white void arrow direction, and a channel 400 for letting flow reformed gas and moisture is formed.

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】本発明は固体高分子型燃料電
池に関し、特に固体高分子膜に通じるチャネルに改質ガ
スと水を供給する固体高分子型燃料電池の改良技術に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell, and more particularly, to an improvement of a polymer electrolyte fuel cell for supplying a reformed gas and water to a channel leading to a polymer electrolyte membrane.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は、アノード側に水素リッチな
燃料ガス、カソード側に酸化剤ガスをそれぞれ供給し、
水素と酸素を電気化学的に反応させて発電を行う電池で
ある。酸化剤ガスには空気が用いられる場合が多い。燃
料ガスには天然ガス、ナフサなどの軽質炭化水素や、低
級アルコールからなる燃料ガスを改質処理したもの、或
いは純水素ガスが用いられている。
2. Description of the Related Art A fuel cell supplies a hydrogen-rich fuel gas to an anode side and an oxidant gas to a cathode side, respectively.
This is a battery that generates electricity by electrochemically reacting hydrogen and oxygen. Air is often used as the oxidant gas. As the fuel gas, a light hydrocarbon such as natural gas or naphtha, or a reformed fuel gas made of a lower alcohol, or pure hydrogen gas is used.

【0003】燃料電池はリン酸型、炭酸溶融型など電解
質の種類によって様々なものがあるが、近年では固体高
分子膜を電解質とする固体高分子型燃料電池の研究が積
極的になされている。この固体高分子型燃料電池は一般
に、固体高分子膜の一方の面にカソードと、他方の面に
アノードとを配してなるセルを、複数本のリブを表面に
並設したチャネルプレートで挟持した基本構造を持つ。
実用的な高分子型固体燃料電池は、このような基本構造
を単位セルとし、これを多数積層して高電圧で発電力を
増加させている。
There are various types of fuel cells depending on the type of electrolyte, such as a phosphoric acid type and a molten carbonate type. In recent years, research on solid polymer type fuel cells using a solid polymer membrane as an electrolyte has been actively made. . In general, this polymer electrolyte fuel cell sandwiches a cell in which a cathode is provided on one surface of a solid polymer membrane and an anode is provided on the other surface, with a channel plate having a plurality of ribs juxtaposed on the surface. It has a basic structure.
In a practical polymer-type solid fuel cell, such a basic structure is used as a unit cell, and a large number of such cells are stacked to increase power generation at a high voltage.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】固体高分子型燃料電池
は、主として電解質の固体高分子膜の内部抵抗を下げる
ことで優れた電池特性が得られる。このため通常は、例
えば改質ガスとともにアノード側のチャネルを通して固
体高分子膜に水分を供給し、これによって固体高分子膜
の導電性を確保している。
The polymer electrolyte fuel cell can obtain excellent battery characteristics mainly by lowering the internal resistance of the polymer electrolyte membrane. For this reason, usually, for example, water is supplied to the solid polymer membrane through the channel on the anode side together with the reformed gas, thereby ensuring the conductivity of the solid polymer membrane.

【0005】ここにおいて、チャネルプレートとして緻
密な材料を用いた場合、チャネルに供給した水分のう
ち、ある一定量は固体高分子膜の加湿に利用されず、チ
ャネルを素通りして流れ出る性質がある。したがって、
例えば特開平5─41230号公報に開示されているよ
うに、親水性の多孔質カーボンからなる板体を切削加工
してチャネルプレートとしたものが用いられている。こ
れは、チャネルの親水性を利用してチャネル自体に水分
を保持させ、固体高分子膜への水分供給が円滑になるよ
うに改良したものである。
Here, when a dense material is used for the channel plate, a certain amount of the water supplied to the channel is not used for humidifying the solid polymer film, but flows out through the channel. Therefore,
For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-41230, a channel plate formed by cutting a plate made of hydrophilic porous carbon is used. This is an improvement in which water is held in the channel itself by utilizing the hydrophilicity of the channel so that the supply of water to the solid polymer membrane is smooth.

【0006】しかしながらこの場合、切削加工などにか
かる製造コストや手間の問題があった。また多孔質材料
のため強度が十分でなく、複数のセルを積層して締め付
け固定すると、経時的にチャネルプレートが変形し、破
損する場合があった。このように、チャネルプレートの
製造コストと固体高分子膜の保湿性、およびチャネルプ
レートの強度を両立させるためには、いまだ技術改良の
余地があると考えられる。
However, in this case, there are problems in manufacturing cost and labor required for cutting and the like. Further, the strength is not sufficient due to the porous material, and when a plurality of cells are stacked and fixed by tightening, the channel plate may be deformed with time and may be damaged. Thus, it is considered that there is still room for technical improvement in order to achieve both the manufacturing cost of the channel plate, the moisture retention of the solid polymer film, and the strength of the channel plate.

【0007】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であって、その目的は固体高分子型燃料電池において、
製造コストを抑えつつ、良好に燃料電池の固体高分子膜
を保湿し、安定した発電が可能な固体高分子型燃料電池
を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a polymer electrolyte fuel cell.
An object of the present invention is to provide a polymer electrolyte fuel cell capable of satisfactorily moisturizing a solid polymer membrane of a fuel cell and stably generating electric power while suppressing manufacturing costs.

【0008】[0008]

【課題を解決する手段】上記課題を解決するために、本
発明は、固体高分子膜の両面にカソードおよびアノード
を配してなるセルが、複数本のリブを並設してチャネル
を形成した一対のチャネルプレートで挟持され、運転時
に当該チャネルを通じて固体高分子膜を加湿する構成の
固体高分子型燃料電池として、前記チャネルプレートの
少なくとも一方は、チャネルの内壁に加湿剤を滞留させ
る凹状または凸状の滞留部を複数散在させるものとし
た。すなわち滞留部において、外部から供給された水分
が淀み、滞留しやすい構成にしている。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, a cell comprising a solid polymer membrane having a cathode and an anode disposed on both surfaces thereof has a plurality of ribs juxtaposed to form a channel. As a polymer electrolyte fuel cell sandwiched between a pair of channel plates and configured to humidify the solid polymer membrane through the channels during operation, at least one of the channel plates has a concave or convex shape for retaining a humidifier on the inner wall of the channel. A plurality of stagnation portions were scattered. In other words, a configuration is adopted in which the water supplied from the outside stagnates and easily stays in the staying portion.

【0009】このように、チャネルプレートの材質に関
わらず、チャネルプレートに滞留部を設けるという比較
的簡単な方法によって水分の滞留を確保することができ
るので、緻密な材料であっても良好に固体高分子膜を加
湿できる効果が得られる。また、本チャネルプレートは
緻密性の材料で構成してもよいため、モールド成型によ
り作製することもできる。これにより、多孔性の材料を
削り出すなどの工程が不要になり、上記効果に加えて製
造コストや歩留まりの改善が大幅に見込まれる。具体的
には、一般的なカーボン粉末と樹脂(フェノール樹脂が
望ましい)の混合材料をモールド成型して用いることも
できる。
As described above, irrespective of the material of the channel plate, the stagnation of water can be ensured by a relatively simple method of providing a stagnant portion in the channel plate. The effect of humidifying the polymer film can be obtained. Further, since the present channel plate may be made of a dense material, it can be manufactured by molding. This eliminates the need for steps such as shaving a porous material, and is expected to significantly improve the manufacturing cost and yield in addition to the above effects. Specifically, a mixed material of general carbon powder and a resin (preferably a phenol resin) can be molded and used.

【0010】また滞留部は、リブ側面、チャネルプレー
ト表面のいずれかに形成してもよい。また、リブの上面
に形成してもよい。なお詳細を後述するが、リブ側面に
凸状の滞留部を設ける場合には、チャネル幅の1/40
以上2/3以下の突出量、凹状の滞留部を設ける場合に
はチャネル幅の1/40以上の凹入量とするのが望まし
い。
[0010] The retaining portion may be formed on either the side surface of the rib or the surface of the channel plate. Further, it may be formed on the upper surface of the rib. Although details will be described later, when a convex retaining portion is provided on the side surface of the rib, 1/40 of the channel width is used.
In the case where a protrusion amount of not less than 2/3 or less and a recessed stay portion are provided, it is desirable that the recess amount is 1/40 or more of the channel width.

【0011】また、チャネルプレート表面に凸状の滞留
部を設ける場合には、リブの高さの1/40以上2/3以
下の突出量、凹状の滞留部を設ける場合にはチャネル幅
の1/40以上の凹入量とするのが望ましい。さらにリ
ブの上面に凹状の滞留部を設ける場合には、リブの高さ
の1/40以上の凹入量とするのが望ましい。さらに、
隣接する滞留部の間隔を10mm以下にするのが望まし
い。
[0011] Further, when a convex retaining portion is provided on the surface of the channel plate, the protrusion amount is 1/40 or more and 2/3 or less of the height of the rib. It is desirable to set the amount of indentation to / 40 or more. Further, in the case where a concave retaining portion is provided on the upper surface of the rib, it is preferable that the concave amount is 1/40 or more of the height of the rib. further,
It is desirable that the interval between adjacent stagnation portions is 10 mm or less.

【0012】これらの数値範囲は、固体高分子膜を効果
的に保湿させるために水分を滞留させ、かつ燃料電池内
部における改質ガスなどの適切な流速のために設定すべ
き数値として算出したものである。
These numerical ranges are calculated as values to be set for an appropriate flow rate of a reformed gas or the like inside the fuel cell, in which moisture is retained for effectively moisturizing the solid polymer membrane. It is.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】(実施の形態1)以下、本発明の
固体高分子型燃料電池の実施の形態1について説明す
る。図1は、本実施の形態に係る固体高分子型燃料電池
1(以下、単に「燃料電池1」という)を構成するセル
ユニット100の部分組立図である。本図に示すよう
に、セルユニット100は枠体10において、セル20
をカソード側チャネルプレート30と、アノード側チャ
ネルプレート40とで挟持した構成を持つ。
(Embodiment 1) Hereinafter, Embodiment 1 of a polymer electrolyte fuel cell according to the present invention will be described. FIG. 1 is a partial assembly view of a cell unit 100 constituting a polymer electrolyte fuel cell 1 (hereinafter, simply referred to as “fuel cell 1”) according to the present embodiment. As shown in this figure, the cell unit 100 is
Is sandwiched between the cathode-side channel plate 30 and the anode-side channel plate 40.

【0014】セル20は固体高分子膜201、カソード
202、アノード203、および枠状ガスケット204
等で構成される。固体高分子膜201は燃料電池1の電
解質であり、パーフルオロカーボンスルホン酸からなる
薄膜(例えばDu Pont社製Nafion)である。カソード2
02、アノード203は、白金(Pt)担持カーボンか
らなる膜(カーボンペーパー)であり、固体高分子膜2
1の両主面の中央部にそれぞれホットプレスにより密着
加工されている。なお図1において、アノード203は
固体高分子膜201の背面側にあるので破線で表示して
いる。
The cell 20 includes a solid polymer membrane 201, a cathode 202, an anode 203, and a frame-like gasket 204.
Etc. The solid polymer membrane 201 is an electrolyte of the fuel cell 1 and is a thin film made of perfluorocarbon sulfonic acid (for example, Nafion manufactured by Du Pont). Cathode 2
02, the anode 203 is a membrane (carbon paper) made of carbon carrying platinum (Pt), and the solid polymer membrane 2
The central portions of both main surfaces of the first and second main surfaces are respectively hot-pressed. In FIG. 1, the anode 203 is indicated by a broken line because it is located on the back side of the solid polymer film 201.

【0015】このセル20のカソード202側が、枠状
ガスケット204を介してカソード側チャネルプレート
30に重ねられる。また、セル20はカソード側チャネ
ルプレート30とともに枠体10の切欠部117に埋め
込まれ、セル20のアノード203側が枠状ガスケット
204を介してアノード側チャネルプレート40に重ね
られる。
The cathode 202 side of the cell 20 is placed on the cathode side channel plate 30 via a frame-like gasket 204. The cell 20 is embedded in the notch 117 of the frame 10 together with the cathode-side channel plate 30, and the anode 203 side of the cell 20 is overlapped with the anode-side channel plate 40 via the frame-shaped gasket 204.

【0016】なお、図1では省略しているが、カソード
202とカソード側チャネルプレート30の間、並びに
アノード203とアノード側チャネルプレート40との
間に、撥水性カーボンペーパーからなる集電体24、2
5が介挿されている。カソード側チャネルプレート30
は、枠体300に中央チャネルプレート310が填め込
まれた構成を有する。
Although not shown in FIG. 1, between the cathode 202 and the cathode-side channel plate 30 and between the anode 203 and the anode-side channel plate 40, a current collector 24 made of water-repellent carbon paper is provided. 2
5 is inserted. Cathode side channel plate 30
Has a configuration in which a center channel plate 310 is fitted into a frame 300.

【0017】中央チャネルプレート310はフェノール
樹脂にカーボン粉末を混合したものを射出成形してなる
平板状部材であって、カソード202と対向する面(図
1で下面)において、黒矢印(y方向)に平行に一定間
隔毎にリブ312…が並設され、これにより同方向に空
気を流通させるチャネル311…が形成されている。枠
体300も中央チャネルプレート310と同様の材料を
射出成形したものであり、長方形状の窓303を有して
いる。カソード202側と対向する面(図1で上面側)
にはy方向に一定間隔毎にリブ304…が設けられ、こ
れにより空気を同方向にチャネル311…に導入または
排出するための各チャネル301…、302…が形成さ
れている。
The center channel plate 310 is a flat plate member formed by injection molding a mixture of phenolic resin and carbon powder, and has a black arrow (y direction) on a surface (lower surface in FIG. 1) facing the cathode 202. Are arranged side by side at regular intervals in parallel with each other, thereby forming channels 311 for flowing air in the same direction. The frame 300 is also formed by injection molding of the same material as the central channel plate 310, and has a rectangular window 303. Surface facing cathode 202 side (upper surface side in FIG. 1)
Are provided at regular intervals in the y-direction, thereby forming respective channels 301... 302 for introducing or discharging air to the channels 311.

【0018】枠体10は射出成形された樹脂(エンジニ
アリングプラスチック、以降「EP」という)からな
る。枠体10の片面側(図1で上面側)の中央部にはセ
ル20及びカソード側チャネルプレート30を填め込む
ための切欠部117が形成され、他面側(図1で下面
側)には、アノード側チャネルプレート40及び仕切板
50を填め込む凹状滞留部115が形成されている。さ
らに切欠部117の中央部には、アノード側チャネルプ
レート40とアノード203とが接触できるように窓1
16が開設されている。
The frame 10 is made of injection-molded resin (engineering plastic, hereinafter referred to as "EP"). A cutout 117 is formed in the center of one side (upper side in FIG. 1) of the frame 10 to insert the cell 20 and the cathode side channel plate 30, and the other side (lower side in FIG. 1). , A recessed stay portion 115 into which the anode-side channel plate 40 and the partition plate 50 are inserted is formed. Further, a window 1 is provided at the center of the notch 117 so that the anode-side channel plate 40 and the anode 203 can come into contact with each other.
16 have been established.

【0019】枠体10の長手方向(x方向)端部の一方
側(図1では右端側)には、セルユニット100に水を
供給する一対のマニホールド孔111と溝孔112、な
らびに改質ガスを供給する一対のマニホールド孔113
と溝孔114が開設され、前記長手方向の他方(図1で
は左端側)には、水素を含む未反応改質ガスを排出する
ための一対のマニホールド孔118と溝孔119(撥水
性カーボンペーパーを一定間隔で穿孔したもの)、なら
びに水を排出するための一対のマニホールド孔120と
溝孔121(フェルト材を一定間隔で穿孔したもの)が
開設されている。
On one side (the right end in FIG. 1) of the end of the frame 10 in the longitudinal direction (x direction), a pair of manifold holes 111 and slots 112 for supplying water to the cell unit 100, and a reformed gas Supply manifold holes 113
A pair of manifold holes 118 and a groove 119 (water-repellent carbon paper) for discharging unreacted reformed gas containing hydrogen are provided on the other side (the left end side in FIG. 1) in the longitudinal direction. , And a pair of manifold holes 120 and slots 121 (perforated felt material at regular intervals) for discharging water.

【0020】なお各溝孔114または119は、アノー
ド側チャネル400…の長手方向(x方向)と直交する
方向(y方向)に沿って形成され、その両端で各マニホ
ールド孔111または118とそれぞれ連通している。
アノード側チャネルプレート40は枠体10より若干小
さい板体であって、本発明の主な特徴を有する部分であ
り、フェノール樹脂に一般的なカーボン(多孔性カーボ
ンより安価なもの)粉末を混合し、これを射出成型して
なる。また、白抜き矢印(x方向)に平行に一定間隔毎
にリブ401…が並設され、これにより同方向に改質ガ
スと水分を流通させるチャネル400…が形成されてい
る。
Each of the slots 114 or 119 is formed along a direction (y-direction) orthogonal to the longitudinal direction (x-direction) of the anode-side channels 400, and communicates with each of the manifold holes 111 or 118 at both ends. are doing.
The anode-side channel plate 40 is a plate slightly smaller than the frame 10 and is a portion having the main feature of the present invention. The anode-side channel plate 40 is obtained by mixing a general carbon (preferably cheaper than porous carbon) powder with a phenol resin. This is made by injection molding. Further, ribs 401 are arranged in parallel at regular intervals in parallel with the white arrow (x direction), thereby forming channels 400 for flowing the reformed gas and the moisture in the same direction.

【0021】このアノード側チャネルプレート40は、
さらにチャネル400…の長手方向の中央に位置する中
央部40aと、当該中央部40aを挟む上流部40b及
び下流部40cからなり、中央部40aは上流部40b
及び下流部40cよりもリブ401…の高さが高くなる
ように、リブ401…の高さに段差が設けられている。
このリブ401の高い部分401a…(以降単に「リブ
401a」という)が窓102に填まり込み、アノード
203と電気的に接触するようになっている。
This anode side channel plate 40 is
Furthermore, a central portion 40a located at the center in the longitudinal direction of the channel 400, and an upstream portion 40b and a downstream portion 40c sandwiching the central portion 40a, the central portion 40a being the upstream portion 40b
The height of the ribs 401 is provided with a step so that the height of the ribs 401 is higher than that of the downstream portion 40c.
A high portion 401 a of the rib 401 (hereinafter simply referred to as “rib 401 a”) fits into the window 102 and is in electrical contact with the anode 203.

【0022】ここで、図2はリブ401aを中心とする
アノード側チャネルプレート40の部分断面図である。
当該リブ401aを含むリブ401…の本体は高さ2m
m×幅2mmのサイズを有し、基本的にチャネル幅が4
mm程度になるように並設されており、リブ401aの
側面に半円状、長方形状、三角形状などの凸状滞留部4
010、4012、4015、および同様の形状の凹状
滞留部4011、4013、4016が形成されてい
る。
Here, FIG. 2 is a partial sectional view of the anode side channel plate 40 centering on the rib 401a.
The main body of the ribs 401 including the ribs 401a is 2 m in height.
It has a size of mx 2 mm in width and basically has a channel width of 4
mm, and a convex retaining portion 4 such as a semicircle, a rectangle, or a triangle is formed on the side surface of the rib 401a.
010, 4012, 4015, and similarly-shaped concave stay portions 4011, 4013, 4016 are formed.

【0023】ここで、図2では凹状滞留部4011…
(凸状滞留部4010…)はチャネル400一本毎に形
状が揃えられているが、必ずしもその必要はなく、これ
らの形状を一本のチャネル400に成型してもよい。さ
らに、一本のチャネル400…に凹状滞留部4011…
または凸状滞留部4010…のみを設けるようにしても
よいし、このうち一種類の形状だけをアノード側チャネ
ルプレート40に形成してもよい。
Here, in FIG. 2, the concave retaining portions 4011.
The shape of the (convex stay portions 4010...) Is aligned for each channel 400, but is not necessarily required, and these shapes may be formed into one channel 400. Further, the concave stay portions 4011 ... in one channel 400 ...
Alternatively, only the convex retaining portions 4010 may be provided, or only one of these shapes may be formed on the anode-side channel plate 40.

【0024】これらの凹状滞留部4011…(凸状滞留
部4010…)は、チャネル幅の1/40以上に相当す
る凹入量(チャネル幅の1/40以上、かつ2/3以下の
範囲に相当する突出量)を有し、y方向に隣接する互い
の間隔がほぼ10mmになるように設定されている。ま
た、例えば一本のリブ401aの両側面に設けられた凹
状滞留部4013、4016によって、リブ401aに
切り欠き4014が設けられるような部分もあり、ここ
で隣り合うチャネル400…が通じている。
The concave stagnation portions 4011... (Convex stagnation portions 4010...) Have an indentation amount corresponding to 1/40 or more of the channel width (1/40 or more and 2/3 or less of the channel width). (Corresponding protrusion amount), and the distance between adjacent ones in the y direction is set to be approximately 10 mm. Further, for example, there is a portion in which a notch 4014 is provided in the rib 401a by concave retaining portions 4013 and 4016 provided on both side surfaces of one rib 401a, and adjacent channels 400 communicate with each other.

【0025】なお図2では分かり易くするため、リブ4
01aに対して凹状滞留部4011…(凸状滞留部40
10…)を実際よりも大きく図示している。また、これ
以降の実施の形態の説明に用いる図4および5でも同様
に図示している。このような形状にアノード側チャネル
プレート40を構成する理由は次の通りである。すなわ
ち凹状滞留部4011…(凸状滞留部4010…)をチ
ャネル401aに設けることで、チャネル400…をx
方向に流通する燃料ガスが淀む部分を確保し、ここを中
心に水分を滞留しやすくする。水分をチャネル400…
中に長く滞留させることにより、外部からの水分の供給
量が比較的少なくても、効率よく固体高分子膜201を
加湿することが可能となる。
In FIG. 2, the ribs 4 are shown for easy understanding.
01a, the concave retaining portions 4011... (The convex retaining portions 40
10) are shown larger than actual. FIGS. 4 and 5 used in the description of the following embodiments are similarly illustrated. The reason for configuring the anode-side channel plate 40 in such a shape is as follows. That is, by providing the concave retaining portions 4011 (the convex retaining portions 4010 ...) in the channel 401a, the channels 400 ...
A portion where fuel gas flowing in the direction stagnates is secured, and water is easily retained around this portion. Moisture channel 400 ...
By staying in the inside for a long time, it becomes possible to efficiently humidify the solid polymer film 201 even when the amount of external water supply is relatively small.

【0026】また、当該アノード側チャネルプレート4
0は一般的なカーボン粉末と樹脂の混合材料をモールド
成型することによって作製できるため、従来のようにチ
ャネルプレートの材料に親水性の高価な多孔質カーボン
などを用いなくてもよい。また、リブの削り出し加工な
どの工程が不要であるなど、コストダウンの効果が大き
く、製造における歩留まりの改善も期待できる。
The anode-side channel plate 4
Since 0 can be produced by molding a mixed material of a general carbon powder and a resin, it is not necessary to use hydrophilic expensive porous carbon or the like as the material of the channel plate as in the related art. In addition, there is no need for a step such as a process of cutting out ribs, so that the cost reduction effect is large, and improvement in production yield can be expected.

【0027】さらに、凹入量(突出量)のサイズを上記
範囲に限定したが、これについては凹入量(突出量)が
チャネル幅の1/40未満になると、水分が十分に滞留
できなくなることが分かっている。また凸状滞留部40
10…を設ける場合、チャネル幅の2/3を超える突出
量にすると、ガスの流れが悪くなる傾向がある。このた
め、現行のチャネル(約4mm幅)の場合において、一
般的な金型を用いたモールド成型による成型能力も考慮
すれば、凸状滞留部4010…の突出量は0.1mm
(これはチャネル幅の1/40に相当する)以上、かつ
チャネル幅の2/3以下とし、凹状滞留部4011…の
凹入量を0.1mm以上とするのが望ましい。
Further, the size of the amount of indentation (projection) is limited to the above range. If the amount of indentation (projection) is less than 1/40 of the channel width, moisture cannot be sufficiently retained. I know that. In addition, the convex retaining portion 40
In the case where 10 ... are provided, if the protrusion amount exceeds 2/3 of the channel width, the gas flow tends to deteriorate. For this reason, in the case of the current channel (approximately 4 mm width), the projection amount of the convex retaining portions 4010 is 0.1 mm in consideration of the molding ability by molding using a general mold.
(This corresponds to 1/40 of the channel width) and preferably not more than / of the channel width, and the recess amount of the concave stay portions 4011... Is preferably 0.1 mm or more.

【0028】また、凹状滞留部4011…(凸状滞留部
4010…)をほぼ10mm間隔で設けるようにした
が、これは一定量の水分を確保するために設定したもの
であり、10mm以下の範囲で設定するのが望ましい。
なお燃料電池1は、複数のセルユニット100が仕切板
50を介して積層された構成を有する。仕切板50はア
ノード側チャネルプレート40と同等サイズの気密性ガ
ラス状カーボン板であって、セルユニット100の積層
時において、隣接するセルユニット100のカソード側
チャネルプレート30とアノード側チャネルプレート4
0とを電気的に導通しつつ、カソード側チャネル311
…を流れる空気、及びアノード側チャネル400…を流
れる改質ガスと水分の混流を防止する働きをなす。
The concave retaining portions 4011 (convex retaining portions 4010) are provided at intervals of approximately 10 mm, but are set in order to secure a certain amount of water, and are set within a range of 10 mm or less. It is desirable to set with.
The fuel cell 1 has a configuration in which a plurality of cell units 100 are stacked via a partition plate 50. The partition plate 50 is an airtight glassy carbon plate of the same size as the anode-side channel plate 40, and when the cell units 100 are stacked, the cathode-side channel plate 30 and the anode-side channel plate 4 of the adjacent cell units 100 are stacked.
0 while electrically conducting with the cathode channel 311.
. And the mixed gas of the reformed gas and the water flowing through the anode side channels 400.

【0029】図3は、具体的な燃料電池1の構成を示す
部分組立図である。当図が示すように、積層されたセル
ユニット100は、その両端を一対の端板61、62で
挟持されて固定される。燃料電池1にはさらに、燃料ガ
スと水を各セルユニット100に供給し、未反応改質ガ
スと水を排出するための各種配管L1〜L4が設けられ
ており、これらの配管L1〜L4の所定位置において、
改質ガスレギュレータ4(配管L1)、未反応改質ガス
レギュレータ5(配管L3)、水/未反応改質ガス分離
タンク3、水冷却器6(ともに配管L4)、水ポンプ2
(配管L2)などが備えられている。
FIG. 3 is a partial assembly view showing a specific configuration of the fuel cell 1. As shown in FIG. As shown in the figure, the stacked cell units 100 are fixed with both ends sandwiched between a pair of end plates 61 and 62. The fuel cell 1 is further provided with various pipes L1 to L4 for supplying fuel gas and water to each cell unit 100 and discharging unreacted reformed gas and water. In place
Reformed gas regulator 4 (pipe L1), unreacted reformed gas regulator 5 (pipe L3), water / unreacted reformed gas separation tank 3, water cooler 6 (both pipe L4), water pump 2
(Pipe L2) and the like.

【0030】このような構成を有する燃料電池1におい
て、運転時にはまず、オペレータが燃料電池1を空気の
流通路(カソード側チャネル301、311、302)
が水平方向になるように配置する。そして図示しないフ
ァンを用い、当該チャネル301…に空気を送り込む。
これにより、空気はカソード側チャネル311…を流通
してカソード202に酸素を供給し(予めファンによる
空気の供給により酸素利用率を約40%に設定してお
く)、チャネル302…からチャネル311外に排出さ
れる。
In the fuel cell 1 having such a configuration, during operation, first, the operator places the fuel cell 1 in the air flow path (the cathode side channels 301, 311 and 302).
Are arranged horizontally. Then, air is sent into the channels 301 by using a fan (not shown).
As a result, air flows through the cathode-side channels 311 to supply oxygen to the cathode 202 (oxygen utilization is set to about 40% in advance by the supply of air by a fan). Is discharged.

【0031】一方、マニホールド孔113には配管L1
と改質ガスレギュレータ4(通常は100〜800mm
2O程度の圧力)により改質ガスを供給し、マニホー
ルド孔112には配管L2と水ポンプ2により水を供給
する。供給される水及び改質ガスは、各セルユニット1
00に分配され、各セルユニット100において、溝孔
112または溝孔114からアノード側チャネルプレー
ト40の上流部40bに分配され、アノード側チャネル
400…を下流側(x方向)に流れ、アノード203へ
の改質ガスの供給と、前述のように固体高分子膜201
の保湿を同時に行う。
On the other hand, the manifold L 113 has a pipe L 1
And reformed gas regulator 4 (usually 100-800 mm
The reformed gas is supplied by a pressure of about H 2 O), and water is supplied to the manifold hole 112 by the pipe L2 and the water pump 2. The supplied water and reformed gas are supplied to each cell unit 1
, And in each cell unit 100, are distributed from the slot 112 or 114 to the upstream portion 40 b of the anode-side channel plate 40, and flow through the anode-side channels 400... Downstream (x direction) to the anode 203. Supply of the reformed gas and the solid polymer film 201 as described above.
Moisturizing is performed simultaneously.

【0032】なお、このとき水ポンプ2の出力は、水供
給用の溝孔112における水圧を計測し、適切な水圧値
に調整する。また、排出される未反応改質ガスの圧力は
未反応改質ガスレギュレータ5によって調整する。この
排出圧力は、燃料電池1における改質ガス利用率が70
%以上となるように調整する。
At this time, the output of the water pump 2 measures the water pressure in the water supply slot 112 and adjusts it to an appropriate water pressure value. The pressure of the discharged unreacted reformed gas is adjusted by the unreacted reformed gas regulator 5. The discharge pressure is such that the reformed gas utilization rate in the fuel cell 1 is 70%.
Adjust so that it is at least%.

【0033】アノード側チャネル400…を通過した未
反応改質ガスは、溝孔119からマニホールド孔118
を通ってセルユニット100の外に排出される。またア
ノード側チャネル400…を通過した水は、溝孔121
からマニホールド孔120を通ってセルユニット100
の外に排出される。これらの水と未反応改質ガスは、そ
れぞれ配管L4またはL3により回収され、分離タンク
3で両者に分離される。このうち回収された水は、水冷
却器6で冷却された後、再び水ポンプ2から配管L2を
通って燃料電池1に供給される。また未反応改質ガス
は、分離タンク3の排出口8より排出され、図示しない
配管によって再度改質ガスまたは燃料電池システムの昇
温用バーナの燃焼ガスとして利用される。
The unreacted reformed gas that has passed through the anode side channels 400 passes through the slots 119 through the manifold holes 118.
Through the cell unit 100. The water that has passed through the anode-side channels 400.
From the cell unit 100 through the manifold hole 120
Is discharged outside. The water and the unreacted reformed gas are collected by the pipes L4 or L3, respectively, and separated into the two in the separation tank 3. The collected water is cooled by the water cooler 6 and then supplied to the fuel cell 1 again from the water pump 2 through the pipe L2. The unreacted reformed gas is discharged from the discharge port 8 of the separation tank 3, and is reused again as a reformed gas or a combustion gas of a temperature raising burner of the fuel cell system by a pipe (not shown).

【0034】以下、その他の実施の形態について説明す
る。なお他の実施の形態もアノード側チャネル40に主
な特徴があるため、重複する説明を省略する。 (実施の形態2)図4は、本実施の形態2における固体
高分子型燃料電池のアノード側チャネルプレート40の
構造を示す部分断面図である。当図のように本実施の形
態2では、チャネル400…の溝底に相当するプレート
平面(xy平面)において、半円形状、長方形状、三角
形状の凹状滞留部(4018、4020、4022)ま
たは凸状滞留部(4017、4019、4021)を設
けた構成であることを特徴とする。このような構成によ
り、アノード側チャネルプレート40のチャネル幅方向
に沿った断面形状を、リブ401aの長手方向に沿って
変化させることで、上記実施の形態1とほぼ同様の効果
を奏する。また、リブ401aの高さに比べてチャネル
幅の方が広い場合が多いので、実施の形態1の場合に比
べてチャネル幅方向に沿った凹状滞留部4018…また
は凸状滞留部4017の断面積が広くなり、より多くの
水分を滞留できる効果がある。
Hereinafter, other embodiments will be described. In the other embodiments, the anode-side channel 40 has a main feature, and a duplicate description will be omitted. (Embodiment 2) FIG. 4 is a partial sectional view showing the structure of an anode-side channel plate 40 of a polymer electrolyte fuel cell according to Embodiment 2. As shown in this figure, in the second embodiment, in the plate plane (xy plane) corresponding to the groove bottom of the channel 400, a semicircular, rectangular, or triangular concave stagnant portion (4018, 4020, 4022) or It is characterized in that it has a configuration in which convex retaining portions (4017, 4019, 4021) are provided. With such a configuration, by changing the cross-sectional shape of the anode-side channel plate 40 along the channel width direction along the longitudinal direction of the rib 401a, substantially the same effects as in the first embodiment can be obtained. Also, since the channel width is often wider than the height of the rib 401a, the cross-sectional area of the concave stagnation portions 4018... Or the convex stagnation portions 4017 along the channel width direction is different from that of the first embodiment. Has the effect of retaining more water.

【0035】なお、ここで凹状滞留部4018…(凸状
滞留部4017…)の凹入量(突出量)は、チャネル幅
が約4mm、高さ2mm×幅2mmのリブ401aに対
して0.05mmに設定している。このほか実施の形態
1と同様に水分の滞留とガスの流通性、および作製時を
考慮すると、本実施の形態2では、凹状滞留部4018
…は0.05mm以上(リブ高さの1/40以上)の凹入
量、凸状滞留部4017…は0.05mm以上1.3mm
以下(リブ高さの1/40以上2/3以下)の突出量にす
るのが望ましい。
Here, the recess amount (projection amount) of the concave stay portions 4018 (the convex stay portions 4017...) Is 0.1 mm with respect to the rib 401a having a channel width of about 4 mm and a height of 2 mm × a width of 2 mm. It is set to 05 mm. In addition, in consideration of retention of water and gas flowability and production time as in the first embodiment, the second embodiment has a concave retaining portion 4018.
… Is 0.05 mm or more (more than 1/40 of the height of the ribs), and the convex retaining portions 4017 are 0.05 mm or more and 1.3 mm.
It is desirable to set the protrusion amount to be equal to or less than 1/40 of the rib height and equal to or less than 2/3.

【0036】(実施の形態3)図5は、本実施の形態3
における固体高分子型燃料電池のアノード側チャネルプ
レート40の構造を示す部分断面図である。上記実施の
形態1および2では、チャネル400…に対応する位置
において凹状滞留部または凸状滞留部を設ける例を示し
たが、本実施の形態3では、リブ401aの上面が半円
形状、長方形状、三角形状の凹状滞留部(4023、4
024、4025)を有する構成であることを特徴とす
る。このような構成によれば、上記各実施の形態の効果
と同様に水を滞留させる効果に加えて、隣接するチャネ
ル400…間での水分の移動が可能になり、より均一に
固体高分子膜201を加湿することが可能となる。
(Embodiment 3) FIG. 5 shows Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view showing a structure of an anode-side channel plate 40 of the polymer electrolyte fuel cell in FIG. In the above-described first and second embodiments, an example is shown in which a concave stay portion or a convex stay portion is provided at a position corresponding to the channel 400. In the third embodiment, the upper surface of the rib 401 a has a semicircular shape or a rectangular shape. , Triangular concave stagnant part (4023, 4
024, 4025). According to such a configuration, in addition to the effect of retaining water similarly to the effects of the above-described embodiments, the movement of water between adjacent channels 400 can be performed, and the solid polymer film can be more uniformly formed. 201 can be humidified.

【0037】なお、ここで凹状滞留部4023…の凹入
量は、チャネル幅が約4mm、高さ2mm×幅2mmの
リブ401aに対して0.05mmに設定している。こ
のほか上記実施の形態と同様に、水分の滞留とガスの流
通性、および作製時を考慮すると、本実施の形態3で
は、凹状滞留部4023…の凹入量は0.05mm以上
(リブ高さの1/40以上)にするのが望ましい。
Here, the recess amount of the concave stay portions 4023 is set to 0.05 mm for the rib 401a having a channel width of about 4 mm and a height of 2 mm × a width of 2 mm. In addition, in the same manner as in the above-described embodiment, in consideration of the retention of water and the gas flowability and the time of production, in the third embodiment, the recessed amount of the concave retaining portions 4023. It is desirable to set it to 1/40 or more.

【0038】(実施例)本発明の実施例として、各実施
の形態1〜3に対応する単セルを作製した。その主な仕
様は次の通りである。 電解質: パーフルオロカーボンスルホン酸膜(Du Pon
t社製Nafion112) アノードおよびカソード: カーボンペーパー(東レ社
製)をフッ素樹脂ディスパージョンに浸漬して撥水性を
持たせ、さらにカーボン(粉末Vulcan XC72R、BET表
面積254m2/g、給油量174cc/100g)とフ
ッ素樹脂を混合したペーストを塗り込み電極基材を作製
した。一方、Pt/C(50wt%Pt)とNafion5w
t%溶液を混合し(場合によってはフッ素樹脂も添
加)、これを上記電極基材上にスクリーン印刷にて塗布
し、ガス拡散電極としてアノードおよびカソードを作製
した。
(Example) As an example of the present invention, a single cell corresponding to each of the first to third embodiments was manufactured. Its main specifications are as follows. Electrolyte: Perfluorocarbon sulfonic acid membrane (Du Pon
Anode and cathode: Carbon paper (manufactured by Toray Industries, Inc.) is dipped in a fluororesin dispersion to impart water repellency, and carbon (powder Vulcan XC72R, BET surface area 254 m 2 / g, oil supply 174 cc / 100 g) ) And a fluororesin were mixed to prepare an electrode substrate. On the other hand, Pt / C (50wt% Pt) and Nafion5w
A t% solution was mixed (fluorine resin was added as the case may be), and this was applied on the electrode substrate by screen printing to produce an anode and a cathode as gas diffusion electrodes.

【0039】アノード側チャネルプレート: フェノー
ル樹脂:カーボン粉末(重量混合比20:80)のモー
ルド一体成型、リブ厚み2mm、チャネル幅4mm、な
お凹状滞留部(凸状滞留部)としては、突出量(凹入
量)が0.1mmの長方形状、三角形状、半円形状のい
ずれかの形状のものを、チャネル毎に10mm間隔でラ
ンダムに配設した。
Anode-side channel plate: Phenolic resin: integrally molded with carbon powder (weight mixing ratio: 20:80), rib thickness 2 mm, channel width 4 mm, and concave recesses (convex stays) as protrusions ( Any of rectangular, triangular, and semicircular shapes having a recess depth of 0.1 mm was randomly arranged at 10 mm intervals for each channel.

【0040】カソード側チャネルプレート: 多孔質カ
ーボン焼結体を切削加工したもの、 リブ厚み2mm×チャネル幅2mm セルの作製方法としては、上記電解質(固体高分子膜)
の両面をアノードおよびカソードで挟み、ホットプレス
(約30〜100kg/cm2、約100〜150℃、3
0〜100秒の条件)する方法を用いた。これにカソー
ド側およびアノード側チャネルプレートを重ね、得られ
た実施の形態1、2、3に対応する単セルをそれぞれ電
池A、B、Cとした。
Cathode-side channel plate: A porous carbon sintered body cut and processed. Rib thickness 2 mm x channel width 2 mm.
Is sandwiched between an anode and a cathode, and hot pressed (about 30 to 100 kg / cm 2 , about 100 to 150 ° C., 3
(Condition of 0 to 100 seconds). The cathode-side and anode-side channel plates were superposed on this, and the obtained single cells corresponding to Embodiments 1, 2, and 3 were designated as batteries A, B, and C, respectively.

【0041】(比較例)実施例に対する比較例として、
図6に示すように直線構造のチャネル400…のアノー
ド側チャネルプレート(リブ幅2mm、チャネル幅4m
m)を備えた単セルを作製し、これを電池Dとした。当
該単セルのその他の仕様は、実施例と同様にした。
(Comparative Example) As a comparative example with respect to the embodiment,
As shown in FIG. 6, the anode side channel plate of the channel 400 having a linear structure (rib width 2 mm, channel width 4 m)
m) was prepared, and this was designated as Battery D. Other specifications of the single cell were the same as in the example.

【0042】(性能比較実験)上記作製した実施例及び
比較例の単セルA〜Dを以下の条件で作動させ、このと
きの電流密度(mA/cm2)に対するセル電圧(mV)
を測定して、電池特性を調べた。なお、ここでは改質ガ
スに代えて純水素を用いた。
(Performance Comparison Experiment) The single cells A to D of the above-described examples and comparative examples were operated under the following conditions, and the cell voltage (mV) with respect to the current density (mA / cm 2 ) at this time.
Was measured to check the battery characteristics. Here, pure hydrogen was used instead of the reformed gas.

【0043】改質ガス : 純水素(水素ボンベより、
80℃で加湿して単セルに供給) 酸化剤 : 空気 改質ガス利用率 : 約70% 空気利用率 : 約40% 図7は、この実験結果をまとめた電圧─電流特性図であ
る。当図が示すように、比較例の電池Dに対し、実施例
の電池A、B、Cのセル電圧は電流密度の値に関わら
ず、すべて高くなる結果が得られた。電池Dに対して電
池A、B、Cの電圧─電流曲線の位置が上昇した理由
は、主として本発明により電解質の固体高分子膜が十分
に加湿され、電池の内部抵抗が改善した結果にあると考
えられる。
Reformed gas: pure hydrogen (from a hydrogen cylinder,
Humidified at 80 ° C. and supplied to the single cell) Oxidizer: air Reformed gas utilization rate: about 70% Air utilization rate: about 40% FIG. 7 is a voltage-current characteristic diagram summarizing the experimental results. As shown in the figure, the cell voltages of the batteries A, B, and C of the example were all higher than those of the battery D of the comparative example regardless of the value of the current density. The reason why the positions of the voltage-current curves of the batteries A, B, and C are higher than that of the battery D is mainly because the solid polymer membrane of the electrolyte is sufficiently humidified by the present invention, and the internal resistance of the battery is improved. it is conceivable that.

【0044】また、電池A〜Dで電流密度が0.5A/c
2のとき、周波数1kHzにおける公知の4端子法交
流抵抗値を測定したところ、電池Dではほぼ220mΩ
・cm2であった。これに対し、電池A、B、Cでは、
すべて約110mΩ・cm2であった。このように、比
較例に対して実施例の抵抗値が半分にとどまっているの
は、前述した電池の内部抵抗が良好に下げられているこ
とを裏付けるものと考えられる。
The current density of the batteries A to D was 0.5 A / c.
When the known 4-terminal method AC resistance value at a frequency of 1 kHz was measured at m 2 , the battery D was found to be approximately 220 mΩ.
- it was cm 2. On the other hand, in the batteries A, B, and C,
All were about 110 mΩ · cm 2 . Thus, the fact that the resistance value of the example is half that of the comparative example is considered to support that the above-described internal resistance of the battery is favorably reduced.

【0045】(その他の事項)実施の形態では、アノー
ド側チャネルプレート40と仕切板50は別体であった
が、これを一体成型したものを用いる場合などにも本発
明を同様に実施することが可能である。また実施の形態
に挙げた燃料電池は、アノード側チャネルプレート40
に燃料と水分(液体)を供給する、いわゆる内部加湿型
の燃料電池であるが、燃料電池の外部に蒸気発生器を設
置し、改質ガスを加湿した状態で燃料電池に供給する外
部加湿型の燃料電池に適用してもよい。
(Other Matters) In the embodiment, the anode-side channel plate 40 and the partition plate 50 are separate bodies. However, the present invention can be similarly carried out in the case of using an integrally molded one. Is possible. Further, the fuel cell described in the embodiment has an anode-side channel plate 40.
Is a so-called internal humidification type fuel cell that supplies fuel and moisture (liquid) to the fuel cell. An external humidification type in which a steam generator is installed outside the fuel cell and the reformed gas is supplied to the fuel cell in a humidified state May be applied to the fuel cell.

【0046】さらに実施の形態では、アノード側チャネ
ルプレートにのみ凹状滞留部または凸状滞留部を設ける
例を示したが、これはアノード側およびカソード側チャ
ネルプレートの両方に適用しても、またカソード側チャ
ネルのみに適用してもよい。さらに本発明では、各実施
の形態で挙げた凹状滞留部または凸状滞留部を組み合わ
せて作製してもよい。
Further, in the embodiment, an example has been described in which a concave retaining portion or a convex retaining portion is provided only on the anode-side channel plate. However, this is applicable to both the anode-side and cathode-side channel plates, You may apply only to a side channel. Further, in the present invention, the concave stay portion or the convex stay portion described in each embodiment may be combined.

【0047】また凹状滞留部または凸状滞留部は、上記
形状に限定するものではなく、これら以外の形状であっ
てもよい。
The shape of the concave staying portion or the convex staying portion is not limited to the above shape, but may be any other shape.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、固体高
分子膜の両面にカソードおよびアノードを配してなるセ
ルが、複数本のリブを並設してチャネルを形成した一対
のチャネルプレートで挟持され、運転時に当該チャネル
を通じて固体高分子膜を加湿する構成の固体高分子型燃
料電池であって、前記チャネルプレートの少なくとも一
方は、チャネルの内壁に加湿剤を滞留させる凹状または
凸状の滞留部が複数散在させてあるので、供給する水の
量は少なくても、アノード全体に改質ガスの供給と固体
高分子膜の保湿を良好に行うことができ、優れた電池特
性を得ることができる。
As described above, according to the present invention, a cell having a cathode and an anode disposed on both surfaces of a solid polymer film is composed of a pair of channel plates in which a plurality of ribs are juxtaposed to form a channel. A solid polymer fuel cell configured to humidify the solid polymer membrane through the channel during operation, wherein at least one of the channel plates has a concave or convex shape for retaining a humidifier on the inner wall of the channel. Since a plurality of stagnation portions are scattered, even if the amount of water to be supplied is small, it is possible to supply the reformed gas to the entire anode and humidify the solid polymer membrane satisfactorily, and obtain excellent battery characteristics. Can be.

【0049】またチャネルプレートをモールド成型によ
り作製すれば、製造コストの低減や製造上の歩留まりの
改善に効果的となる。
If the channel plate is manufactured by molding, it is effective in reducing the manufacturing cost and improving the manufacturing yield.

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

【図1】実施の形態1の固体高分子型燃料電池を構成す
るセルユニットの組立図である。
FIG. 1 is an assembly diagram of a cell unit constituting a polymer electrolyte fuel cell according to a first embodiment.

【図2】アノード側チャネルプレートの部分断面図(実
施の形態1)である。
FIG. 2 is a partial sectional view of an anode-side channel plate (first embodiment).

【図3】実施の形態1の燃料電池の全体的な構成を示す
斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing the overall configuration of the fuel cell according to Embodiment 1.

【図4】アノード側チャネルプレートの部分断面図(実
施の形態2)である。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of an anode-side channel plate (Embodiment 2).

【図5】アノード側チャネルプレートの部分断面図(実
施の形態3)である。
FIG. 5 is a partial sectional view of an anode-side channel plate (Embodiment 3).

【図6】アノード側チャネルプレートの部分断面図(従
来型)である。
FIG. 6 is a partial cross-sectional view (conventional type) of an anode-side channel plate.

【図7】性能比較実験の結果を示す特性図である。FIG. 7 is a characteristic diagram showing a result of a performance comparison experiment.

【符号の説明】 1 燃料電池 10 枠体 20 セル 40 アノード側チャネルプレート 100 セルユニット 201 固体高分子膜 202 カソード 203 アノード 400 (アノード側)チャネル 401a リブ 4010、4012、4015、4017、4019、
4021 凹状滞留部 4011、4013、4016、4018、4020、
4022〜4025凸状滞留部 4014 切り欠き
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 fuel cell 10 frame 20 cell 40 anode-side channel plate 100 cell unit 201 solid polymer membrane 202 cathode 203 anode 400 (anode-side) channel 401a rib 4010, 4012, 4015, 4017, 4019,
4021 recessed staying portions 4011, 4013, 4016, 4018, 4020,
4022 to 4025 convex retaining portion 4014 notch

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 泰夫 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 米津 育郎 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 Fターム(参考) 5H026 AA06 BB00 BB02 BB08 CC03 EE05 EE18 HH03 5H027 AA06  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasuo Miyake 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Ikuo Yonezu 2-chome, Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No. 5 Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Koji Nishio 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka F-term in Sanyo Electric Co., Ltd. 5H026 AA06 BB00 BB02 BB08 CC03 EE05 EE18 HH03 5H027 AA06

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体高分子膜の両面にカソードおよびア
ノードを配してなるセルが、複数本のリブを並設してチ
ャネルを形成した一対のチャネルプレートで挟持され、
運転時に当該チャネルを通じて固体高分子膜を加湿する
構成の固体高分子型燃料電池であって、 前記チャネルプレートの少なくとも一方は、チャネルの
内壁に加湿剤を滞留させる凹状または凸状の滞留部が複
数散在させてあることを特徴とする固体高分子型燃料電
池。
1. A cell having a cathode and an anode disposed on both sides of a solid polymer membrane, sandwiched between a pair of channel plates having a plurality of ribs arranged in parallel to form a channel,
A polymer electrolyte fuel cell configured to humidify a solid polymer membrane through the channel during operation, wherein at least one of the channel plates has a plurality of concave or convex retaining portions for retaining a humidifying agent on the inner wall of the channel. A polymer electrolyte fuel cell characterized by being scattered.
【請求項2】 前記チャネルプレートはモールド成型さ
れたものであることを特徴とする請求項1に記載の固体
高分子型燃料電池。
2. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the channel plate is molded.
【請求項3】 前記滞留部は、チャネル幅の1/40以
上2/3以下の突出量、またはチャネル幅の1/40以上
の凹入量で前記リブ側面に配設されたものを含むことを
特徴とする請求項1または2に記載の固体高分子型燃料
電池。
3. The stagnant portion includes a protrusion disposed on the side surface of the rib with a protrusion amount of 1/40 or more and チ ャ ネ ル or less of a channel width or a recess amount of 1/40 or more of a channel width. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein:
【請求項4】 前記滞留部は、リブの高さの1/40以
上2/3以下の突出量、またはリブの高さの1/40以上
の凹入量で前記チャネルプレートの底面に配設されたも
のを含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記
載の固体高分子型燃料電池。
4. The stagnation portion is provided on the bottom surface of the channel plate with a protrusion amount of 1/40 or more and 以下 or less of the height of the rib or a recess amount of 1/40 or more of the height of the rib. The polymer electrolyte fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel cell is a fuel cell.
【請求項5】 前記滞留部は、リブの高さの1/40以
上の凹入量で前記リブの上面に配設されたものを含むこ
とを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の固体高
分子型燃料電池。
5. The rib according to claim 1, wherein the stagnating portion includes a rib disposed on the upper surface of the rib with a recessed amount equal to or more than 1/40 of the height of the rib. The polymer electrolyte fuel cell according to the above.
【請求項6】 前記滞留部は、チャネルの長手方向に沿
って10mm以下の間隔で設けられることを特徴とする
請求項3〜5のいずれかに記載の固体高分子型燃料電
池。
6. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 3, wherein the staying portions are provided at intervals of 10 mm or less along a longitudinal direction of the channel.
【請求項7】 前記チャネルプレートはカーボンと樹脂
の混合材料からなることを特徴とする請求項1〜6のい
ずれかに記載の固体高分子型燃料電池。
7. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the channel plate is made of a mixed material of carbon and resin.
【請求項8】 固体高分子膜の両面にカソードおよびア
ノードを配してセルを作製するセル作製ステップと、当
該セル作製ステップ後に複数本のリブを並設した一対の
チャネルプレートで、前記セルを挟持するチャネルプレ
ート配設ステップとを備える固体高分子型燃料電池の製
造方法であって、 前記チャネルプレート配設ステップにおいて、前記チャ
ネルプレートの少なくとも一方に、チャネルの内壁に加
湿剤を滞留させる凹状または凸状の滞留部が複数散在さ
せてあるチャネルプレートを使用することを特徴とする
固体高分子型燃料電池の製造方法。
8. A cell producing step of producing a cell by arranging a cathode and an anode on both sides of a solid polymer membrane, and a pair of channel plates having a plurality of ribs arranged side by side after the cell producing step And a step of disposing a channel plate to sandwich the polymer electrolyte fuel cell, wherein, in the channel plate disposing step, at least one of the channel plates has a concave shape in which a humidifier is retained on an inner wall of a channel. A method for manufacturing a polymer electrolyte fuel cell, comprising using a channel plate in which a plurality of convex retaining portions are scattered.
【請求項9】 前記チャネルプレート配設ステップにお
いて使用するチャネルプレートは、モールド成型された
ものであることを特徴とする請求項8に記載の固体高分
子型燃料電池の製造方法。
9. The method according to claim 8, wherein the channel plate used in the channel plate arranging step is formed by molding.
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