JP2000251910A - Solid high polymer electrolyte fuel cell - Google Patents

Solid high polymer electrolyte fuel cell

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JP2000251910A
JP2000251910A JP11053532A JP5353299A JP2000251910A JP 2000251910 A JP2000251910 A JP 2000251910A JP 11053532 A JP11053532 A JP 11053532A JP 5353299 A JP5353299 A JP 5353299A JP 2000251910 A JP2000251910 A JP 2000251910A
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Japan
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electrode
conductive plate
polymer electrolyte
water
fuel cell
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JP11053532A
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Japanese (ja)
Inventor
Keigo Miyai
恵吾 宮井
Osamu Fujiwara
治 藤原
Koji Yasuo
耕司 安尾
Yasuo Miyake
泰夫 三宅
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 provide a fuel cell having no possibility of clogging by water produced in a cell and having a simple structure, in a solid high polymer electrolyte fuel cell having the cell formed by intervening a solid high polymer electrolyte film between a fuel electrode and an oxidizer electrode. SOLUTION: In this cell 1, a conductive plate 7 is disposed outside an oxidizer electrode 12 so as to cover the surface of the electrode, and a sheet of water absorptive material 8 is disposed so as to cover the outside surface of the conductive plate 7. Plural oxidizer gas supply grooves 71 to supply oxidizer gas to the surface of the oxidizer electrode 12 are formed on the conductive plate 7, and plural communicating holes 72 to communicate the surface of the water absorptive material 8 and the surface of the oxidizer electrode 12.

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、燃料極と酸化剤極
の間に固体高分子電解質膜を介在させ、燃料極には燃料
ガスを供給すると共に、酸化剤極には酸化剤ガスを供給
して、電力を発生させる固体高分子電解質型燃料電池に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention provides a solid polymer electrolyte membrane interposed between a fuel electrode and an oxidant electrode to supply a fuel gas to the fuel electrode and to supply an oxidant gas to the oxidant electrode. Thus, the present invention relates to a solid polymer electrolyte fuel cell that generates electric power.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、エネルギー変換効率が高く、然も
発電反応によって有害物質を発生しない燃料電池が注目
されており、かかる燃料電池の1つとして、100℃以
下の低い温度で作動する固体高分子電解質型燃料電池が
知られている。
2. Description of the Related Art In recent years, fuel cells which have high energy conversion efficiency and which do not generate harmful substances by a power generation reaction have attracted attention. One of such fuel cells is a solid fuel cell which operates at a low temperature of 100 ° C. or less. 2. Description of the Related Art Molecular electrolyte fuel cells are known.

【0003】図12は、固体高分子電解質型燃料電池の
発電原理を表わしたものであって、イオン導電性の固体
高分子電解質膜(54)の両側に燃料極(55)と酸化剤極(56)
を配置すると共に、更にその両側に燃料室(57)と酸化剤
室(58)を配置して、電池セル(50)が形成され、燃料極(5
5)と酸化剤極(56)は、外部回路(59)を介して互いに接続
されている。
FIG. 12 shows the power generation principle of a solid polymer electrolyte fuel cell. A fuel electrode (55) and an oxidant electrode (55) are provided on both sides of an ion-conductive solid polymer electrolyte membrane (54). 56)
And a fuel chamber (57) and an oxidant chamber (58) on both sides thereof to form a battery cell (50).
5) and the oxidant electrode (56) are connected to each other via an external circuit (59).

【0004】燃料極(55)においては、燃料室(57)に供給
された燃料ガスに含まれる水素Hが水素イオンH
電子eに分解され、水素イオンHは、固体高分子電
解質膜(54)の内部を該膜(54)中の水分子と水和した形で
酸化剤極(56)に向かって移動する一方、電子eは外部
回路(59)を酸化剤極(56)に向かって流れる。又、酸化剤
極(56)では、酸化剤室(58)に供給された酸化剤ガスに含
まれる酸素Oが、燃料極(55)から供給された水素イオ
ンH及び電子eと反応して、水HOが生成され
る。この様にして、電池全体として、水素と酸素から水
が生成されると共に、起電力が発生するのである。
At the fuel electrode (55), hydrogen H 2 contained in the fuel gas supplied to the fuel chamber (57) is decomposed into hydrogen ions H + and electrons e , and the hydrogen ions H + are converted into a solid polymer. while moving toward the inside the membrane (54) in the water molecules hydrated forms at the oxidizing electrode in the electrolyte membrane (54) (56), electron e - is the oxidizer electrode to the external circuit (59) ( Flow toward 56). Further, in the oxidant electrode (56), the oxygen O 2 is contained in the supplied oxidant gas to the oxidant chamber (58), hydrogen was supplied from the fuel electrode (55) ions H + and electrons e - and the reaction As a result, water H 2 O is generated. In this way, water is generated from hydrogen and oxygen, and an electromotive force is generated in the entire battery.

【0005】1つの電池セル(50)の起電力は低いため、
複数の電池セル(50)を互いに直列に接続して固体高分子
電解質型燃料電池が構成される。例えば図13に示す固
体高分子電解質型燃料電池(5)は、複数の平板型の電池
セル(50)を互いに重ね合わせて直列接続し、一体化した
ものであって、これらの電池セル(50)に、水素ガス等の
燃料ガスを供給すると共に、空気等の酸化剤ガスを供給
して、直列接続された複数の電池セル(50)が発生する電
力を外部へ取り出すことが可能となっている。
Since the electromotive force of one battery cell (50) is low,
A plurality of battery cells (50) are connected in series to each other to form a solid polymer electrolyte fuel cell. For example, a solid polymer electrolyte fuel cell (5) shown in FIG. 13 is obtained by stacking a plurality of flat battery cells (50) on each other, connecting them in series, and integrating them. ), A fuel gas such as hydrogen gas is supplied, and an oxidizing gas such as air is supplied, so that electric power generated by a plurality of battery cells (50) connected in series can be extracted to the outside. I have.

【0006】該固体高分子電解質型燃料電池(5)におい
て、各電池セル(50)には、鉛直方向に伸びる複数の燃料
ガス供給溝(図示省略)と、水平方向に伸びる複数本の酸
化剤ガス供給溝(53)とが開設されている。又、一方の端
部に配置された電池セル(50)には、燃料ガス入口孔(51
a)が形成されると共に、他方の端部に配置された電池セ
ル(50)には、燃料ガス出口孔(52a)が形成され、これら
両端部の電池セルを除く他の複数の電池セル(50)にはそ
れぞれ、燃料ガス供給用貫通孔(51)と燃料ガス排出用貫
通孔(52)が開設されている。そして、複数の電池セル(5
0)が互いに重ね合わされることによって、燃料ガス入口
孔(51a)と複数の燃料ガス供給用貫通孔(51)とが互いに
連通して、1本の燃料ガス供給路が形成されると共に、
複数の燃料ガス排出用貫通孔(52)と燃料ガス出口孔(52
a)とが互いに連通して、1本の燃料ガス排出路が形成さ
れる。
In the solid polymer electrolyte fuel cell (5), each battery cell (50) has a plurality of vertically extending fuel gas supply grooves (not shown) and a plurality of horizontally extending oxidizing agents. A gas supply groove (53) is provided. The fuel cell (50) arranged at one end has a fuel gas inlet hole (51).
a) is formed, and a fuel gas outlet hole (52a) is formed in the battery cell (50) disposed at the other end, and a plurality of other battery cells (excluding the battery cells at these ends) are formed. In 50), a through hole for fuel gas supply (51) and a through hole for fuel gas discharge (52) are opened. Then, a plurality of battery cells (5
0) are overlapped with each other, so that the fuel gas inlet hole (51a) and the plurality of fuel gas supply through holes (51) communicate with each other to form one fuel gas supply path,
A plurality of fuel gas discharge through holes (52) and fuel gas outlet holes (52
a) communicate with each other to form one fuel gas discharge path.

【0007】又、固体高分子電解質型燃料電池(5)は、
上記複数の酸化剤ガス供給溝(53)が露出した側面を覆っ
て、これらの酸化剤ガス供給溝(53)へ酸化剤ガスを供給
するための酸化剤ガス供給マニホールド(6)を具えてい
る。酸化剤ガス供給マニホールド(6)は、例えば下方に
向けて開口すると共に前記側面に向けて開口しており、
下方の開口から採り入れられた空気を複数の酸化剤ガス
供給溝(53)へ送り込むようになっている。
[0007] The solid polymer electrolyte fuel cell (5) is
An oxidizing gas supply manifold (6) for supplying an oxidizing gas to the oxidizing gas supply grooves (53) is provided to cover the exposed side surfaces of the plurality of oxidizing gas supply grooves (53). . The oxidant gas supply manifold (6) is, for example, open downward and open toward the side surface,
The air taken in from the lower opening is sent to the plurality of oxidizing gas supply grooves (53).

【0008】上記固体高分子電解質型燃料電池(5)にお
いて、燃料ガスは、図中に実線の矢印で示す如く燃料ガ
ス入口孔(51a)へ供給され、前記燃料ガス供給路を経
て、各電池セル(50)に形成された複数の燃料ガス供給溝
へ分配され、各燃料ガス供給溝を下向きに流れる過程で
発電反応に供される。一方、酸化剤ガスは、図中に破線
の矢印で示す如く、酸化剤ガス供給マニホールド(6)の
下方の開口から取り入れられ、側方の開口を経て酸化剤
ガス供給溝(53)へ送り込まれ、各酸化剤ガス供給溝(53)
を流れる過程で発電反応に供される。
In the solid polymer electrolyte fuel cell (5), the fuel gas is supplied to the fuel gas inlet hole (51a) as shown by a solid line arrow in the drawing, and is passed through the fuel gas supply path to each cell. The fuel gas is distributed to the plurality of fuel gas supply grooves formed in the cell (50), and is subjected to a power generation reaction in the process of flowing downward through each fuel gas supply groove. On the other hand, the oxidizing gas is taken in from the opening below the oxidizing gas supply manifold (6) as shown by the broken arrow in the figure, and is fed into the oxidizing gas supply groove (53) through the side opening. , Each oxidant gas supply groove (53)
In the process of flowing electricity.

【0009】図7及び図8は、複数枚の板状部材の積層
体によって構成される電池セル(10)の具体的構造を表わ
している。固体高分子電解質膜(11)の一方の表面を覆っ
て、酸化剤極(12)を配置すると共に、該酸化剤極(12)の
表面を覆って、複数本の酸化剤ガス供給溝(19)が凹設さ
れた酸化剤極側導電性プレート(14)を配置し、更に酸化
剤極側導電性プレート(14)の外側に導電性のガスセパレ
ータ(16)を配置している。又、固体高分子電解質膜(11)
の他方の表面を覆って、燃料極(13)を配置すると共に、
該燃料極(13)の表面を覆って、複数本の燃料ガス供給溝
(18)が凹設された燃料極側導電性プレート(17)を配置し
ている。
FIGS. 7 and 8 show a specific structure of a battery cell (10) constituted by a laminate of a plurality of plate members. An oxidant electrode (12) is arranged so as to cover one surface of the solid polymer electrolyte membrane (11), and a plurality of oxidant gas supply grooves (19) are arranged so as to cover the surface of the oxidant electrode (12). The oxidant electrode-side conductive plate (14) having a concave portion is disposed, and a conductive gas separator (16) is disposed outside the oxidant electrode-side conductive plate (14). Also, solid polymer electrolyte membrane (11)
A fuel electrode (13) is arranged so as to cover the other surface of
A plurality of fuel gas supply grooves covering the surface of the fuel electrode (13)
The fuel electrode side conductive plate (17) having the recess (18) is arranged.

【0010】上記電池セル(10)においては、酸化剤極側
導電性プレート(14)の酸化剤ガス供給溝(19)に酸化剤ガ
ス(33)が送り込まれると共に、燃料極側導電性プレート
(17)の燃料ガス供給溝(18)へ燃料ガス(31)が送り込まれ
る。これによって、燃料極(13)においては、燃料ガス供
給溝(18)を流れる燃料ガス(31)に含まれる水素が水素イ
オンと電子に分解されて、水素イオンは固体高分子電解
質膜(11)の内部を水和イオンの形で酸化剤極(12)に向か
って移動する。一方、酸化剤極(12)においては、酸化剤
ガス供給溝(19)を流れる酸化剤ガス(33)に含まれる酸素
が、燃料極(13)から供給された水素イオン及び電子と反
応して水が生成される。
In the battery cell (10), the oxidizing gas (33) is fed into the oxidizing gas supply groove (19) of the oxidizing electrode side conductive plate (14), and the fuel electrode side conductive plate
The fuel gas (31) is fed into the fuel gas supply groove (18) of (17). Thereby, in the fuel electrode (13), hydrogen contained in the fuel gas (31) flowing through the fuel gas supply groove (18) is decomposed into hydrogen ions and electrons, and the hydrogen ions are converted into the solid polymer electrolyte membrane (11). Move toward the oxidizer electrode (12) in the form of hydrated ions. On the other hand, in the oxidant electrode (12), oxygen contained in the oxidant gas (33) flowing through the oxidant gas supply groove (19) reacts with hydrogen ions and electrons supplied from the fuel electrode (13). Water is produced.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】固体高分子電解質型燃
料電池において、酸化剤極側で生成された水は、水蒸気
として未反応酸化剤ガス(空気)に含まれた状態で電池外
部へ排出されるが、この水蒸気の一部が凝縮して液化す
ると、液体となった水が酸化剤ガス供給溝(19)を流れる
ことになる。この場合、発生する水の量が一時的に増大
すると、この水が酸化剤ガス供給溝(19)を塞ぐこととな
って、酸化剤ガス(33)の流路が遮断されることになる。
この結果、酸化剤極(12)への酸化剤ガス(33)の供給が不
均一となって、充分な起電力が得られない問題がある。
In a solid polymer electrolyte fuel cell, water generated on the oxidant electrode side is discharged to the outside of the cell while being contained in unreacted oxidant gas (air) as water vapor. However, when a part of the water vapor is condensed and liquefied, the liquid water flows through the oxidizing gas supply groove (19). In this case, when the amount of generated water temporarily increases, the water blocks the oxidizing gas supply groove (19), and the flow path of the oxidizing gas (33) is shut off.
As a result, there is a problem that the supply of the oxidizing gas (33) to the oxidizing electrode (12) becomes uneven and a sufficient electromotive force cannot be obtained.

【0012】そこで、図9に示す如く、酸化剤極側導電
性プレート(14)の酸化剤ガス供給溝(19)の底部に帯状吸
水材(15)を敷設して、酸化剤極(12)にて発生した水を帯
状吸水材(15)によって吸収する構造の固体高分子電解質
型燃料電池が提案されている(特開平6−89730号
参照)。しかしながら、該固体高分子電解質型燃料電池
は、各酸化剤ガス供給溝(19)に帯状吸水材(15)を敷設し
た複雑な構造を有し、その組立工程においては各酸化剤
ガス供給溝(19)の底部に帯状吸水材(15)を固定せねばな
らないので、工程が複雑となる問題があった。又、各帯
状吸水材(15)は酸化剤ガス供給溝(19)の幅を有するに過
ぎないので、吸収能力が不十分である問題があった。
Therefore, as shown in FIG. 9, a strip-shaped water absorbing material (15) is laid at the bottom of the oxidant gas supply groove (19) of the oxidant electrode side conductive plate (14), and the oxidant electrode (12) is laid. There has been proposed a solid polymer electrolyte fuel cell having a structure in which water generated in the above is absorbed by a belt-shaped water absorbing material (15) (see JP-A-6-89730). However, the solid polymer electrolyte fuel cell has a complicated structure in which a strip-shaped water absorbing material (15) is laid in each oxidant gas supply groove (19), and in the assembly process, each oxidant gas supply groove (19) Since the band-shaped water-absorbing material (15) must be fixed to the bottom of (19), there is a problem that the process becomes complicated. Further, since each belt-shaped water-absorbing material (15) has only the width of the oxidizing gas supply groove (19), there is a problem that the absorption capacity is insufficient.

【0013】又、酸化剤ガス供給溝を、酸化剤ガスの上
流流路域から下流流路域へ向かって断面積が徐々に小さ
くなる様に形成し、酸化剤ガスの流れを加速することに
よって、水の蒸発を促進する構造の固体高分子電解質型
燃料電池が提案されている(特開平6−267564
号)。しかしながら、該固体高分子電解質型燃料電池に
おいては、上述の如く断面形状が変化する酸化剤ガス供
給溝を加工せねばならないために、製造工程が複雑とな
るばかりでなく、この様な断面形状の酸化剤ガス供給溝
は、酸化剤ガスに対して大きな圧損を生じるため、空気
供給ファンの設置が必要となって、構成が複雑となる問
題がある。又、酸化剤ガス供給溝の下流流路域では、流
路断面積が小さいために、水詰まりが発生し易い問題が
ある。
Further, the oxidizing gas supply groove is formed so that the cross-sectional area gradually decreases from the upstream flow path area to the downstream flow path area of the oxidizing gas, thereby accelerating the flow of the oxidizing gas. A solid polymer electrolyte fuel cell having a structure that promotes evaporation of water has been proposed (JP-A-6-267564).
issue). However, in the solid polymer electrolyte fuel cell, since the oxidizing gas supply groove whose cross-sectional shape changes as described above must be processed, not only the manufacturing process becomes complicated, but also such a cross-sectional shape is reduced. Since the oxidizing gas supply groove generates a large pressure loss with respect to the oxidizing gas, an air supply fan needs to be installed, and there is a problem that the configuration is complicated. Further, in the downstream flow path area of the oxidizing gas supply groove, there is a problem that water clogging easily occurs because the flow path cross-sectional area is small.

【0014】そこで本発明の目的は、水詰まりの発生す
る虞れがなく、然も、簡易な構造を有する固体高分子電
解質型燃料電池を提供することである。
An object of the present invention is to provide a solid polymer electrolyte fuel cell which has no risk of water clogging and has a simple structure.

【0015】[0015]

【課題を解決する為の手段】本発明に係る固体高分子電
解質型燃料電池において、燃料極及び酸化剤極の内、少
なくとも何れか一方の電極の外側には、該電極の表面を
覆って導電性プレートが配置されると共に、該導電性プ
レートの外側の表面を覆ってシート状の吸水材が配置さ
れ、該導電性プレートには、前記電極の表面へガスを供
給するためのガス流路が形成されると共に、吸水材の表
面と前記電極の表面とを互いに連通させるための複数の
連通孔が開設されている。
In the solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention, at least one of the fuel electrode and the oxidizer electrode is covered with a conductive material covering the surface of the electrode. A conductive plate is arranged, a sheet-like water-absorbing material is arranged to cover the outer surface of the conductive plate, and the conductive plate has a gas flow path for supplying gas to the surface of the electrode. In addition, a plurality of communication holes are formed to allow the surface of the water absorbing material and the surface of the electrode to communicate with each other.

【0016】上記本発明の固体高分子電解質型燃料電池
において、ガスは、導電性プレートのガス流路を経て、
電極の表面へ供給される。又、電極にて生成され、若し
くは外部から電極へ供給された水は、導電性プレートの
連通孔を通過して、吸水材の表面へ至り、吸水材によっ
て吸収される。ここで、吸水材は、導電性プレートを覆
うシート状に形成されて、充分な吸水容量を有してお
り、水の発生量若しくは供給量が増大したときにも充分
な吸水能力を発揮するので、水詰まりが発生する虞れは
ない。
In the solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention, the gas passes through the gas passage of the conductive plate.
It is supplied to the surface of the electrode. Water generated at the electrode or supplied from the outside to the electrode passes through the communication hole of the conductive plate, reaches the surface of the water absorbing material, and is absorbed by the water absorbing material. Here, the water-absorbing material is formed in a sheet shape covering the conductive plate, has a sufficient water-absorbing capacity, and exhibits a sufficient water-absorbing ability even when the amount of generated or supplied water increases. In addition, there is no risk of water clogging.

【0017】又、本発明に係る固体高分子電解質型燃料
電池において、酸化剤極(12)の外側には、該電極の表面
を覆って導電性プレート(7)が配置されると共に、該導
電性プレート(7)の外側の表面を覆ってシート状の吸水
材(8)が配置され、該導電性プレート(7)には、酸化剤
極(12)の表面へ酸化剤ガスを供給するための複数本の酸
化剤ガス供給溝(71)が形成されると共に、吸水材(8)の
表面と酸化剤極(12)の表面とを互いに連通させるための
複数の連通孔(72)が開設されている。
In the solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention, a conductive plate (7) is disposed outside the oxidant electrode (12) so as to cover the surface of the electrode. A sheet-like water-absorbing material (8) is disposed so as to cover the outer surface of the conductive plate (7). The conductive plate (7) is used to supply an oxidizing gas to the surface of the oxidizing electrode (12). A plurality of oxidizing gas supply grooves (71) are formed, and a plurality of communication holes (72) for opening the surface of the water absorbing material (8) and the surface of the oxidizing electrode (12) to each other are opened. Have been.

【0018】上記本発明の固体高分子電解質型燃料電池
においては、酸化剤ガス(33)は、導電性プレート(7)の
酸化剤ガス供給溝(71)を経て、酸化剤極(12)の表面へ供
給される。又、酸化剤極(12)にて生成された水は、導電
性プレート(7)の連通孔(72)を通過して、吸水材(8)の
表面へ至り、吸水材(8)によって吸収される。ここで、
吸水材(8)は、酸化剤極側導電性プレート(7)を覆うシ
ート状に形成されて、充分な吸水容量を有しており、水
の発生量が増大したときにも充分な吸水能力を発揮する
ので、酸化剤ガス供給溝(71)及び連通孔(72)にて水詰ま
りが発生する虞れはない。
In the solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention, the oxidizing gas (33) passes through the oxidizing gas supply groove (71) of the conductive plate (7), and flows into the oxidizing electrode (12). Supplied to the surface. The water generated at the oxidant electrode (12) passes through the communication hole (72) of the conductive plate (7), reaches the surface of the water absorbing material (8), and is absorbed by the water absorbing material (8). Is done. here,
The water absorbing material (8) is formed in a sheet shape covering the oxidant electrode side conductive plate (7), has a sufficient water absorbing capacity, and has a sufficient water absorbing capacity even when the amount of generated water increases. Therefore, there is no possibility that water clogging occurs in the oxidizing gas supply groove (71) and the communication hole (72).

【0019】具体的には、酸化剤ガス供給溝(71)は、導
電性プレート(7)の吸水材(8)との対向面に凹設され、
連通孔(72)は、酸化剤ガス供給溝(71)の底面に開設され
て、酸化剤極(12)との対向面に至っている。該具体的構
成においては、酸化剤ガス(33)は、導電性プレート(7)
の酸化剤ガス供給溝(71)を経て連通孔(72)へ流れ込み、
連通孔(72)を経て酸化剤極(12)の表面へ供給される。
又、酸化剤極(12)にて生成された水は、導電性プレート
(7)の連通孔(72)及び酸化剤ガス供給溝(71)を経て吸水
材(8)の表面へ至り、吸水材(8)によって吸収される。
More specifically, the oxidizing gas supply groove (71) is recessed on the surface of the conductive plate (7) facing the water absorbing material (8).
The communication hole (72) is formed on the bottom surface of the oxidant gas supply groove (71), and reaches the surface facing the oxidant electrode (12). In the specific configuration, the oxidizing gas (33) is supplied to the conductive plate (7).
Flows into the communication hole (72) through the oxidizing gas supply groove (71),
It is supplied to the surface of the oxidant electrode (12) through the communication hole (72).
The water generated at the oxidant electrode (12) is
Through the communication hole (72) and the oxidizing gas supply groove (71) of (7), the water reaches the surface of the water absorbing material (8) and is absorbed by the water absorbing material (8).

【0020】又、具体的構成において、導電性プレート
(7)は、全体が多孔質導電材料から形成され、或いは、
少なくとも連通孔(75)の内周壁が多孔性を有している。
該具体的構成においては、酸化剤極(12)にて生成された
液体としての水は、導電性プレート(7)の内部若しくは
多孔性部に浸透して、導電性プレート(7)の内部若しく
は多孔性部を通過して、吸水材(8)へ至り、吸水材(8)
によって吸収される。
In a specific configuration, the conductive plate
(7) is formed entirely of a porous conductive material, or
At least the inner peripheral wall of the communication hole (75) has porosity.
In the specific configuration, water as a liquid generated at the oxidant electrode (12) penetrates into the inside or the porous portion of the conductive plate (7), and the inside of the conductive plate (7) or After passing through the porous portion, it reaches the water absorbing material (8), and the water absorbing material (8)
Is absorbed by

【0021】又、具体的構成において、吸水材(8)は、
全体が導電性材料から形成され、或いは、少なくとも導
電性プレート(7)との接触部がその表裏に跨って導電性
を有している。これによって、導電性プレート(7)と吸
水材(8)とが互いに電気的に接続されて、例えば吸水材
(8)の外側に配置した導電性のガスセパレータを介し
て、隣接する電池セルとの直列接続が実現される。
In a specific configuration, the water absorbing material (8)
The whole is formed of a conductive material, or at least a contact portion with the conductive plate (7) has conductivity across its front and back. Thereby, the conductive plate (7) and the water absorbing material (8) are electrically connected to each other, for example, the water absorbing material.
The series connection with the adjacent battery cell is realized via the conductive gas separator disposed outside (8).

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明に係る固体高分子電解質型燃料電
池によれば、シート状の吸水材が充分な吸水能力を発揮
するので、水詰まりが発生する虞れはなく、然も、吸水
材は、シート状に形成して単に導電性プレートの外側に
配置すればよいので、構造が簡易である。
According to the solid polymer electrolyte fuel cell of the present invention, since the sheet-like water-absorbing material exhibits a sufficient water-absorbing ability, there is no risk of water clogging. Can be formed in a sheet shape and simply disposed outside the conductive plate, so that the structure is simple.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、図面に沿って具体的に説明する。本発明に係る固体
高分子電解質型燃料電池は、図1に示す如く、複数の電
池セル(1)を互いに重ね合わせて直列に接続し、一体化
したものである。各電池セル(1)は図1及び図3に示す
積層体構造を有しており、固体高分子電解質膜(11)の酸
化剤極側の表面には、酸化剤極(12)、導電性プレート
(7)、シート状の導電性を有する吸水材(8)、及び導電
性を有するガスセパレータ(16)を配置する一方、固体高
分子電解質膜(11)の燃料極側の表面には、燃料極(13)、
及び燃料極側導電性プレート(17)を配置している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention has a plurality of battery cells (1) superimposed on each other, connected in series, and integrated. Each of the battery cells (1) has a laminate structure shown in FIGS. 1 and 3, and an oxidant electrode (12) and a conductive material are provided on the surface of the solid polymer electrolyte membrane (11) on the oxidant electrode side. plate
(7), a sheet-shaped conductive water-absorbing material (8), and a conductive gas separator (16) are arranged, and the fuel electrode side surface of the solid polymer electrolyte membrane (11) is Pole (13),
And a fuel electrode side conductive plate (17).

【0024】ここで、酸化剤極側導電性プレート(7)
は、例えばカーボン粉末を焼成して形成されたものであ
って、多孔性を有しており、図2及び図3に示す如く、
吸水材(8)との接触面には、水平方向に伸びる複数本の
酸化剤ガス供給溝(71)が凹設されると共に、各酸化剤ガ
ス供給溝(71)の底面には、酸化剤極(12)との接触面へ貫
通する複数の連通孔(72)が開設されている。
Here, the oxidant electrode side conductive plate (7)
Is formed by firing carbon powder, for example, and has porosity. As shown in FIGS. 2 and 3,
A plurality of oxidizing gas supply grooves (71) extending in the horizontal direction are recessed in a contact surface with the water absorbing material (8), and an oxidizing gas supply groove (71) is provided on the bottom surface of each oxidizing gas supply groove (71). A plurality of communication holes (72) penetrating to the contact surface with the pole (12) are provided.

【0025】上記電池セル(1)においては、従来と同様
に、酸化剤極側導電性プレート(7)の酸化剤ガス供給溝
(71)に酸化剤ガス(33)が送り込まれると共に、燃料極側
導電性プレート(17)の燃料ガス供給溝(18)へ燃料ガス(3
1)が送り込まれる。これによって、燃料極(13)において
は、燃料ガス供給溝(18)を流れる燃料ガス(31)に含まれ
る水素が水素イオンと電子に分解されて、水素イオンは
固体高分子電解質膜(11)の内部を酸化剤極(12)に向かっ
て移動する。一方、酸化剤極(12)においては、酸化剤極
側導電性プレート(7)の酸化剤ガス供給溝(71)を流れる
酸化剤ガス(33)が連通孔(72)を経て酸化剤極(12)の表面
に至り、該酸化剤ガス(33)に含まれる酸素が、燃料極(1
3)から供給された水素イオン及び電子と反応して水が生
成される。
In the battery cell (1), the oxidizing gas supply groove of the oxidizing electrode side conductive plate (7) is formed in the same manner as in the prior art.
The oxidant gas (33) is sent to the fuel electrode (71), and the fuel gas (3) is supplied to the fuel gas supply groove (18) of the fuel electrode side conductive plate (17).
1) is sent. Thereby, in the fuel electrode (13), hydrogen contained in the fuel gas (31) flowing through the fuel gas supply groove (18) is decomposed into hydrogen ions and electrons, and the hydrogen ions are converted into the solid polymer electrolyte membrane (11). Move toward the oxidizer electrode (12). On the other hand, in the oxidant electrode (12), the oxidant gas (33) flowing through the oxidant gas supply groove (71) of the oxidant electrode-side conductive plate (7) passes through the communication hole (72) and the oxidant electrode (12). Oxygen contained in the oxidizing gas (33) reaches the surface of the fuel electrode (1).
Water reacts with the hydrogen ions and electrons supplied from 3) to produce water.

【0026】この様にして生成された水が凝縮して液体
となった場合、該液体は、図4(a)中に矢印で示す様
に、多孔性を有する導電性プレート(7)に浸透し、該導
電性プレート(7)の内部を通過して、吸水材(8)の表面
に至り、吸水材(8)によって吸収される。又、生成水が
水蒸気の場合、該水蒸気は、図4(b)に矢印で示す様
に、酸化剤極側導電性プレート(7)の連通孔(72)を経て
酸化剤ガス供給溝(71)へ流れ込み、酸化剤ガス供給溝(7
1)を通過して、吸水材(8)の表面に至り、吸水材(8)に
よって吸収される。尚、一部の水蒸気が凝縮して酸化剤
ガス供給溝(71)の内周壁に液体として付着した場合も、
該液体は吸水材(8)によって吸収されることになる。
When the water thus produced condenses into a liquid, the liquid permeates the porous conductive plate (7) as shown by the arrow in FIG. 4 (a). Then, it passes through the inside of the conductive plate (7), reaches the surface of the water absorbing material (8), and is absorbed by the water absorbing material (8). When the generated water is water vapor, the water vapor passes through the communication hole (72) of the oxidant electrode side conductive plate (7) as shown by the arrow in FIG. ) Into the oxidant gas supply groove (7
After passing through 1), it reaches the surface of the water absorbing material (8) and is absorbed by the water absorbing material (8). In the case where some water vapor condenses and adheres as a liquid to the inner peripheral wall of the oxidizing gas supply groove (71),
The liquid will be absorbed by the water absorbing material (8).

【0027】ここで、吸水材(8)は酸化剤極側導電性プ
レート(7)の全面を覆うシート状に形成されて、広い表
面積と充分な吸収容量を有しているので、上述の生成水
は殆ど全てが吸水材(8)によって吸収されることになる
従って、酸化剤極側導電性プレート(7)の連通孔(72)や
酸化剤ガス供給溝(71)が水詰まりを生じることはない。
これによって、図4(b)中に上向きの矢印で示す様に、
酸化剤ガス供給溝(71)から連通孔(72)を経て酸化剤極(1
2)の表面へ至るガス供給路は、常に充分な広さに確保さ
れる。
The water absorbing material (8) is formed in a sheet shape covering the entire surface of the oxidant electrode side conductive plate (7) and has a large surface area and a sufficient absorption capacity. Since almost all of the water is absorbed by the water absorbing material (8), the communication holes (72) and the oxidant gas supply grooves (71) of the oxidant electrode side conductive plate (7) may be clogged with water. There is no.
As a result, as shown by the upward arrow in FIG.
The oxidizer electrode (1) passes from the oxidant gas supply groove (71) through the communication hole (72).
The gas supply path to the surface of 2) is always secured to a sufficient size.

【0028】尚、吸水材を形成すべき材料が導電性を有
しない場合は、図5(a)(b)に示す方法で導電性を付与
することが出来る。即ち、カーボン粉末にバインダーを
混合して得られる導電性スラリーを線状に成形して、複
数本の導電材(3)を作製し、これらの導電材(3)を図5
(a)に示す如く、非導電性の吸水材(81)の導電性プレー
ト(7)との接触面、並びにセパレータ(16)との接触面に
配置した後、導電性プレート(7)とセパレータ(16)によ
って、吸水材(81)及び導電材(3)を両側から挟圧する。
これによって、導電材(3)が吸水材(81)に浸透し、図5
(b)に示す如く、吸水材(81)には、酸化剤極側導電性プ
レート(7)及びセパレータ(16)との接触部に導電部(82)
が形成されて、導電性プレート(7)とセパレータ(16)の
間の電気的接続が実現される。
When the material for forming the water absorbing material does not have conductivity, conductivity can be imparted by the method shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). That is, a conductive slurry obtained by mixing a binder with carbon powder is formed into a linear shape, and a plurality of conductive materials (3) are produced.
As shown in (a), after the non-conductive water absorbing material (81) is placed on the contact surface with the conductive plate (7) and the contact surface with the separator (16), the conductive plate (7) and the separator are separated. According to (16), the water absorbing material (81) and the conductive material (3) are pressed from both sides.
As a result, the conductive material (3) penetrates into the water absorbing material (81), and as shown in FIG.
As shown in (b), the water absorbing material (81) has a conductive portion (82) at the contact portion with the oxidant electrode side conductive plate (7) and the separator (16).
Are formed to realize an electrical connection between the conductive plate (7) and the separator (16).

【0029】又、多孔性を有しない導電材料から酸化剤
極側導電性プレートを形成する場合は、図6(a)(b)に
示す構造によって、酸化剤極(12)側にて凝縮した水を吸
水材(8)へ送り込むことが出来る。即ち、非多孔性の酸
化剤極側導電性プレート(73)の全表面を覆って、例えば
樹脂とカーボンの混合物(以下、樹脂混合カーボンとい
う)からなる多孔質層(9)を形成する。該多孔質層(9)
の形成工程においては、樹脂混合カーボンをアルコール
等の溶剤で溶かしたものを酸化剤極側導電性プレート(7
3)の表面にスプレーで塗布し、その後、200℃で1時
間の乾燥処理を施す。これによって、カーボンの多孔性
が維持された多孔質層(9)が得られる。尚、樹脂混合カ
ーボンの樹脂の混合率や樹脂の種類を、導電性プレート
(73)と同一又は近似した混合率及び種類に選定すること
によって、多孔質層(9)の酸化剤極側導電性プレート(7
3)に対する固着力を高めることが出来る。例えば、導電
性プレート(73)と同じく、カーボンブラックとフェノー
ル樹脂を85:15の重量比で混合して、樹脂混合カー
ボンを作製する。
When the oxidant electrode side conductive plate is formed from a conductive material having no porosity, the oxidant electrode side conductive plate is condensed on the oxidant electrode (12) side by the structure shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). Water can be sent to the water absorbing material (8). That is, a porous layer (9) made of, for example, a mixture of resin and carbon (hereinafter, referred to as resin-mixed carbon) is formed to cover the entire surface of the nonporous oxidant electrode-side conductive plate (73). The porous layer (9)
In the step of forming the oxidizing agent electrode side conductive plate (7
Spray is applied to the surface of 3), and then a drying treatment is performed at 200 ° C. for 1 hour. Thereby, a porous layer (9) in which the porosity of carbon is maintained is obtained. In addition, the mixing ratio of the resin and the type of the resin in the
By selecting the same and similar mixing ratio and type as (73), the oxidant electrode side conductive plate (7
3) The fixing force against 3) can be increased. For example, as in the case of the conductive plate (73), carbon black and a phenol resin are mixed at a weight ratio of 85:15 to produce a resin-mixed carbon.

【0030】図6(a)(b)に示す構造においては、酸化
剤極(12)側にて生じた液体の水は、先ず、酸化剤極側導
電性プレート(73)の表面に形成された多孔質層(9)に浸
透し、その後、連通孔(75)及び酸化剤ガス供給溝(74)の
内周壁に形成された多孔質層(9)を通過して、酸化剤極
側導電性プレート(73)の裏面に形成された多孔質層(9)
から吸水材(8)へ至ることになる。
In the structure shown in FIGS. 6A and 6B, the liquid water generated on the oxidant electrode (12) side is first formed on the surface of the oxidant electrode side conductive plate (73). And then passes through the porous layer (9) formed on the inner peripheral wall of the communication hole (75) and the oxidant gas supply groove (74), and then passes through the oxidant electrode side conductive layer. Porous layer (9) formed on the back surface of the porous plate (73)
To water absorbing material (8).

【0031】上記本発明の固体高分子電解質型燃料電池
においては、シート状の吸水材(8)が充分な吸水能力を
発揮するので、酸化剤極側導電性プレート(7)の酸化剤
ガス供給溝(71)や連通孔(72)に水詰まりが発生する虞れ
はなく、長期に亘って安定した発電が可能である。又、
吸水材(8)は、シート状に形成して単に酸化剤極側導電
性プレート(7)とセパレータ(16)の間に挟持すればよい
ので、図9に示す如く各酸化剤ガス供給溝(19)に帯状吸
水材(15)を敷設していた従来の燃料電池に比べて、構造
が簡易となる。
In the solid polymer electrolyte fuel cell of the present invention, since the sheet-like water absorbing material (8) exhibits a sufficient water absorbing ability, the oxidizing gas supply to the oxidizing electrode side conductive plate (7) is performed. There is no risk of water clogging in the groove (71) or the communication hole (72), and stable power generation can be performed for a long time. or,
Since the water absorbing material (8) may be formed in a sheet shape and simply sandwiched between the oxidant electrode side conductive plate (7) and the separator (16), as shown in FIG. The structure is simpler than that of a conventional fuel cell in which a belt-shaped water absorbing material (15) is laid on 19).

【0032】上記本発明の固体高分子電解質型燃料電池
の効果を実証するべく、有効電極面積が100cm
あって、固体高分子電解質膜(11)がパーフルオロカーボ
ンスルホン酸膜から形成され、酸化剤極(12)がPt坦持
カーボンから形成され、燃料極(13)がPt−Ru担持カ
ーボンから形成される固体高分子電解質型燃料電池であ
って、図3に示す構造を有する本発明電池と、図8に示
す吸水材を具えない比較例電池とを試作し、発電時間と
セル電圧の関係を調べたところ、図10に示す結果が得
られた。
In order to demonstrate the effects of the solid polymer electrolyte fuel cell of the present invention, the effective electrode area was 100 cm 2 , the solid polymer electrolyte membrane (11) was formed from a perfluorocarbon sulfonic acid membrane, and A solid polymer electrolyte fuel cell in which the agent electrode (12) is formed of Pt-supported carbon and the fuel electrode (13) is formed of Pt-Ru-supported carbon, and has the structure shown in FIG. And a comparative battery having no water-absorbing material shown in FIG. 8 were prototyped, and the relationship between the power generation time and the cell voltage was examined. The result shown in FIG. 10 was obtained.

【0033】図10から明らかな様に、本発明電池で
は、発電時間が4時間を経過しても、略一定のセル電圧
が得られているのに対し、比較例電池では、発電時間の
経過に伴って徐々にセル電圧が低下し、3時間を経過し
た後は、急激にセル電圧が低下している。
As is apparent from FIG. 10, the cell of the present invention can obtain a substantially constant cell voltage even after the power generation time has passed for 4 hours, while the battery of the comparative example has a long power generation time. , The cell voltage gradually decreases, and after 3 hours, the cell voltage sharply decreases.

【0034】このことから、比較例電池においては、発
電時間の経過によって酸化剤極側導電性プレート(14)の
一部の酸化剤ガス供給溝(19)に水詰まりが発生し、酸化
剤ガス(33)の供給が不均一となったことが推定される。
一方、本発明電池においては、吸水材(8)が発揮する吸
水能力によって、発電時間の経過に拘わらず、酸化剤極
側導電性プレート(7)の酸化剤ガス供給溝(71)及び連通
孔(72)に水詰まりが発生せず、酸化剤ガス(33)の供給が
均一且つ安定的に行なわれていることが推定される。
From the above, in the comparative example battery, water clogging occurs in a part of the oxidant gas supply groove (19) of the oxidant electrode side conductive plate (14) as the power generation time elapses, and the oxidant gas It is estimated that the supply of (33) became uneven.
On the other hand, in the battery of the present invention, the oxidizing gas supply groove (71) and the communication hole of the oxidizing electrode side conductive plate (7) are irrespective of the elapse of the power generation time due to the water absorbing ability exhibited by the water absorbing material (8). It is estimated that no water clogging occurs in (72), and the supply of the oxidizing gas (33) is performed uniformly and stably.

【0035】又、上記の本発明電池及び比較例電池にお
いて、酸化剤ガスの供給量を徐々に絞って、発電反応に
利用される酸化剤の量の割合、即ち酸化剤利用率を増大
させたときのセル電圧の変化を調べたところ、図11に
示す結果が得られた。図11から明らかな様に、本発明
電池では、酸化剤利用率の増大に拘わらず、略一定の電
圧が得られているのに対し、比較例電池では、酸化剤利
用率の増大につれて、電圧が低下している。
In the battery of the present invention and the battery of the comparative example, the supply amount of the oxidizing gas was gradually reduced to increase the ratio of the amount of the oxidizing agent used for the power generation reaction, that is, the oxidizing agent utilization rate. When the change of the cell voltage at that time was examined, the result shown in FIG. 11 was obtained. As is clear from FIG. 11, in the battery of the present invention, a substantially constant voltage was obtained irrespective of the increase in the oxidant utilization rate, whereas in the comparative example battery, the voltage was increased as the oxidant utilization rate increased. Is declining.

【0036】このことから、比較例電池では、酸化剤ガ
ス供給量の減少に伴う発電条件の悪化によって、酸化剤
極側導電性プレート(14)の一部の酸化剤ガス供給溝(19)
に水詰まりが発生して、酸化剤ガス(33)の供給が不均一
となったことが推定される。一方、本発明電池において
は、吸水材(8)が発揮する吸水能力によって、発電条件
の悪化にも拘わらず、酸化剤極側導電性プレート(7)の
酸化剤ガス供給溝(71)及び連通孔(72)に水詰まりが発
生せず、酸化剤ガス(33)の供給が均一且つ安定的に行な
われていることが推定される。
From the above, in the comparative example battery, a part of the oxidant gas supply groove (19) of the oxidant electrode side conductive plate (14) is deteriorated due to the deterioration of the power generation condition due to the decrease of the oxidant gas supply amount.
It is presumed that water clogging occurred in the water and the supply of the oxidizing gas (33) became uneven. On the other hand, in the battery of the present invention, the water absorbing ability of the water absorbing material (8) allows the oxidizing gas supply groove (71) of the oxidizing electrode side conductive plate (7) to communicate with the oxidizing gas supply groove (71) despite the deterioration of the power generation conditions. It is presumed that no water clogging occurs in the hole (72), and the supply of the oxidizing gas (33) is performed uniformly and stably.

【0037】尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に
限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の
変形が可能である。例えば、図3に示す酸化剤極側導電
性プレート(7)は、表裏を逆にして配置することも可能
である。又、本発明に係る酸化剤極側導電性プレート
(7)と吸水材(8)による吸水構造は、燃料極側に採用す
ることも可能であって、これによって、加湿された燃料
ガス(31)に含まれる水分による水詰まりを防止すること
が出来る。
The configuration of each part of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the technical scope described in the claims. For example, the oxidant electrode-side conductive plate (7) shown in FIG. 3 can be arranged upside down. Also, the oxidant electrode-side conductive plate according to the present invention.
The water absorbing structure of (7) and the water absorbing material (8) can be adopted on the fuel electrode side, thereby preventing water clogging due to moisture contained in the humidified fuel gas (31). I can do it.

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

【図1】本発明に係る固体高分子電解質型燃料電池を表
わす斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention.

【図2】該固体高分子電解質型燃料電池を構成する電池
セルの要部を表わす断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a main part of a battery cell constituting the solid polymer electrolyte fuel cell.

【図3】該電池セルの分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the battery cell.

【図4】該電池セルに採用されている吸水構造及びその
作用を説明する図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a water absorbing structure employed in the battery cell and its operation.

【図5】非導電性吸水材に導電性を与える方法を説明す
る工程図である。
FIG. 5 is a process diagram illustrating a method for imparting conductivity to a non-conductive water-absorbing material.

【図6】非多孔性の導電性プレートの表面に多孔質層を
形成した例を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example in which a porous layer is formed on the surface of a non-porous conductive plate.

【図7】従来の電池セルの斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a conventional battery cell.

【図8】該電池セルの分解斜視図である。FIG. 8 is an exploded perspective view of the battery cell.

【図9】酸化剤ガス供給溝に帯状吸水材を敷設した従来
例を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a conventional example in which a belt-shaped water absorbing material is laid in an oxidizing gas supply groove.

【図10】発電時間とセル電圧の関係を示すグラフであ
る。
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a power generation time and a cell voltage.

【図11】酸化剤利用率とセル電圧の関係を示すグラフ
である。
FIG. 11 is a graph showing a relationship between an oxidant utilization rate and a cell voltage.

【図12】固体高分子電解質型燃料電池の発電原理を説
明する図である。
FIG. 12 is a diagram illustrating the power generation principle of a solid polymer electrolyte fuel cell.

【図13】固体高分子電解質型燃料電池の外観を示す斜
視図である。
FIG. 13 is a perspective view showing the appearance of a solid polymer electrolyte fuel cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1) 電池セル (11) 固体高分子電解質膜 (12) 酸化剤極 (7) 酸化剤極側導電性プレート (71) 酸化剤ガス供給溝 (72) 連通孔 (8) 吸水材 (16) セパレータ (13) 燃料極 (17) 燃料極側導電性プレート (1) Battery cell (11) Solid polymer electrolyte membrane (12) Oxidizer electrode (7) Oxidizer electrode side conductive plate (71) Oxidizer gas supply groove (72) Communication hole (8) Water absorbing material (16) Separator (13) Fuel electrode (17) Fuel electrode side conductive plate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安尾 耕司 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 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 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 BB04 CC03 CX04  ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Koji Yasou 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yasuo Miyake 2-chome, Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No. 5-5 Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Koji Nishio 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka F-term in Sanyo Electric Co., Ltd. 5H026 AA06 BB04 CC03 CX04

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 燃料極と酸化剤極の間に固体高分子電解
質膜を介在させて構成される少なくとも1つの電池セル
を具え、燃料ガスを燃料極に供給すると共に、酸化剤ガ
スを酸化剤極に供給して、電池セルに電力を発生させる
固体高分子電解質型燃料電池において、燃料極及び酸化
剤極の内、少なくとも何れか一方の電極の外側には、該
電極の表面を覆って導電性プレートが配置されると共
に、該導電性プレートの外側の表面を覆ってシート状の
吸水材が配置され、該導電性プレートには、前記電極の
表面へガスを供給するためのガス流路が形成されると共
に、吸水材の表面と前記電極の表面とを互いに連通させ
るための複数の連通孔が開設されていることを特徴とす
る固体高分子電解質型燃料電池。
1. A fuel cell comprising at least one battery cell having a solid polymer electrolyte membrane interposed between a fuel electrode and an oxidant electrode, wherein a fuel gas is supplied to the fuel electrode and an oxidant gas is supplied to the oxidant electrode. In a solid polymer electrolyte fuel cell that supplies power to the electrodes and generates power in the battery cells, at least one of the fuel electrode and the oxidant electrode is covered with a conductive material that covers the surface of the electrode. A conductive plate is arranged, a sheet-like water-absorbing material is arranged to cover the outer surface of the conductive plate, and the conductive plate has a gas flow path for supplying gas to the surface of the electrode. A solid polymer electrolyte fuel cell, which is formed and has a plurality of communication holes for connecting the surface of the water absorbing material and the surface of the electrode to each other.
【請求項2】 燃料極(13)と酸化剤極(12)の間に固体高
分子電解質膜(11)を介在させて構成される少なくとも1
つの電池セル(1)を具え、燃料ガスを燃料極(13)に供給
すると共に、酸化剤ガスを酸化剤極(12)に供給して、電
池セル(1)に電力を発生させる固体高分子電解質型燃料
電池において、酸化剤極(12)の外側には、該電極の表面
を覆って導電性プレート(7)が配置されると共に、該導
電性プレート(7)の外側の表面を覆ってシート状の吸水
材(8)が配置され、該導電性プレート(7)には、酸化剤
極(12)の表面へ酸化剤ガスを供給するための複数本の酸
化剤ガス供給溝(71)が形成されると共に、吸水材(8)の
表面と酸化剤極(12)の表面とを互いに連通させるための
複数の連通孔(72)が開設されていることを特徴とする固
体高分子電解質型燃料電池。
2. At least one of a fuel electrode (13) and an oxidizer electrode (12) having a solid polymer electrolyte membrane (11) interposed therebetween.
A solid polymer that has two battery cells (1) and supplies fuel gas to the fuel electrode (13) and supplies oxidant gas to the oxidant electrode (12) to generate electric power in the battery cell (1). In the electrolyte fuel cell, a conductive plate (7) is disposed outside the oxidant electrode (12) so as to cover the surface of the electrode, and to cover the surface outside the conductive plate (7). A sheet-like water-absorbing material (8) is arranged, and a plurality of oxidizing gas supply grooves (71) for supplying an oxidizing gas to the surface of the oxidizing electrode (12) are provided on the conductive plate (7). And a plurality of communication holes (72) for connecting the surface of the water-absorbing material (8) and the surface of the oxidant electrode (12) to each other. Type fuel cell.
【請求項3】 酸化剤ガス供給溝(71)は、導電性プレー
ト(7)の吸水材(8)との対向面に凹設され、連通孔(72)
は、酸化剤ガス供給溝(71)の底面に開設されて、酸化剤
極(12)との対向面に至っている請求項2に記載の固体高
分子電解質型燃料電池。
The oxidizing gas supply groove (71) is recessed on the surface of the conductive plate (7) facing the water absorbing material (8), and has a communication hole (72).
3. The solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 2, wherein the opening is formed on the bottom surface of the oxidizing gas supply groove (71) and reaches the surface facing the oxidizing electrode (12).
【請求項4】 導電性プレート(7)は、多孔質導電材料
から形成されている請求項2又は請求項3に記載の固体
高分子電解質型燃料電池。
4. The solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 2, wherein the conductive plate is formed of a porous conductive material.
【請求項5】 導電性プレート(7)は、少なくとも連通
孔(75)の内周壁が多孔性を有している請求項2又は請求
項3に記載の固体高分子電解質型燃料電池。
5. The solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 2, wherein the conductive plate has at least an inner peripheral wall of the communication hole having porosity.
【請求項6】 吸水材(8)は、導電性材料から形成され
ている請求項2乃至請求項5の何れかに記載の固体高分
子電解質型燃料電池。
6. The solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 2, wherein the water absorbing material (8) is formed from a conductive material.
【請求項7】 吸水材(8)は、少なくとも導電性プレー
ト(7)との接触部がその表裏に跨って導電性を有してい
る請求項2乃至請求項5の何れかに記載の固体高分子電
解質型燃料電池。
7. The solid according to claim 2, wherein the water-absorbing material (8) has conductivity at least at a contact portion with the conductive plate (7) across the front and back surfaces thereof. Polymer electrolyte fuel cell.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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