JP2002100380A - Fuel cell and fuel cell stack - Google Patents

Fuel cell and fuel cell stack

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JP2002100380A
JP2002100380A JP2000284908A JP2000284908A JP2002100380A JP 2002100380 A JP2002100380 A JP 2002100380A JP 2000284908 A JP2000284908 A JP 2000284908A JP 2000284908 A JP2000284908 A JP 2000284908A JP 2002100380 A JP2002100380 A JP 2002100380A
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JP
Japan
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separator
fluid
fuel cell
fuel gas
flow
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Application number
JP2000284908A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Okazaki
幸治 岡崎
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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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
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to attain a miniaturization while carrying out distribution and supply of a desired fluid uniformly in the distribution way prepared in a face of a separator in a fuel cell. SOLUTION: While arranging the 1st separator 46 that is terminated in near a supplying hole part 50a for fuel gas, and 1st fuel-gas distributing slots 56a to 56d along with a surface 46a, a 1st seal component 42 is arranged in the above surface 46a of the 1st separator 46. A 1st flow connecting part 66a for enabling the distribution of the fuel gas between the supplying hole part 50a for fuel gas and the 1st fuel-gas distributing slots 56a to 56d, is prepared in the 1st seal component 42. Then, the flow velocity of the fuel gas is made decrease by passing the flow connecting part 66a.

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、電解質をアノード
側電極とカソード側電極とで挟んで構成される接合体を
有し、前記接合体をセパレータにより挟持した単位発電
セルを備える燃料電池および燃料電池スタックに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell and a fuel cell having a unitary power generation cell having a joined body formed by sandwiching an electrolyte between an anode electrode and a cathode side electrode, and the joined body sandwiched between separators. Related to a battery stack.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、リン酸型燃料電池(PAFC)
は、炭化珪素多孔質(マトリックス)に濃厚リン酸を含
浸させた電解質層の両側に、それぞれカーボンを主体と
するアノード側電極およびカソード側電極を対設して構
成される接合体(電解質・電極接合体)を、セパレータ
(バイポーラ板)によって挟持することにより構成され
る単位発電セルを備えており、通常、この単位発電セル
を所定数だけ積層して燃料電池スタックとして使用され
ている。
2. Description of the Related Art For example, a phosphoric acid fuel cell (PAFC)
Is a joint (electrolyte / electrode) composed of an anode side electrode and a cathode side electrode mainly composed of carbon arranged on both sides of an electrolyte layer in which concentrated phosphoric acid is impregnated in porous silicon carbide (matrix). A unit power generation cell configured by sandwiching the bonded body) with a separator (bipolar plate) is provided. Usually, a predetermined number of the unit power generation cells are stacked and used as a fuel cell stack.

【0003】一方、固体高分子型燃料電池(PEFC)
は、高分子イオン交換膜(陽イオン交換膜)からなる電
解質膜を採用しており、同様に前記電解質膜により構成
される接合体とセパレータとを備える単位発電セルを所
定数だけ積層して燃料電池スタックとして用いられてい
る。
On the other hand, polymer electrolyte fuel cells (PEFC)
Employs an electrolyte membrane composed of a polymer ion exchange membrane (cation exchange membrane). Similarly, by stacking a predetermined number of unit power generation cells each having a joined body composed of the electrolyte membrane and separators, the fuel Used as a battery stack.

【0004】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、主に水素を含有する
ガス(以下、水素含有ガスともいう)は、触媒電極上で
水素がイオン化され、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。なお、カ
ソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含
有するガスあるいは空気(以下、酸素含有ガスともい
う)が供給されているために、このカソード側電極にお
いて、水素イオン、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 supplied to an anode side electrode, for example, a gas mainly containing hydrogen (hereinafter also referred to as a hydrogen-containing gas) is formed by ionizing hydrogen on a catalyst electrode, and To the cathode side via the. 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, a gas mainly containing oxygen or air (hereinafter also referred to as an oxygen-containing gas) is supplied to the cathode side electrode, hydrogen ions, electrons, And oxygen react to produce water.

【0005】ところで、燃料電池スタックでは、通常、
各単位発電セルに対して燃料ガスおよび酸化剤ガス、さ
らに必要に応じて冷却媒体を供給するために、前記燃料
電池スタックの内側に組み込まれた内部マニホールド
や、該燃料電池スタックに外付けされた外部マニホール
ドが採用されている。この種の内部マニホールドを備え
た燃料電池スタックとしては、例えば、米国特許第5,
108,849号公報に開示された技術が知られてい
る。
In a fuel cell stack, usually,
In order to supply a fuel gas and an oxidizing gas to each unit power generation cell, and a cooling medium as needed, an internal manifold incorporated inside the fuel cell stack and an externally mounted fuel cell stack are provided. An external manifold is employed. As a fuel cell stack having such an internal manifold, for example, US Pat.
A technique disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 108,849 is known.

【0006】具体的には、図6に示すように、流路プレ
ートであるセパレータ1の一面1a内に複数本の流路溝
2が蛇行するように設けられるとともに、前記流路溝2
は、導入端3および導出端4を備えている。この導入端
3および導出端4は、セパレータ1の厚さ方向に貫通す
る流体供給孔部5および流体排出孔部6に連通してい
る。
More specifically, as shown in FIG. 6, a plurality of flow grooves 2 are provided in a meandering manner on one surface 1a of a separator 1, which is a flow plate, and the flow grooves 2
Has an inlet end 3 and an outlet end 4. The inlet end 3 and the outlet end 4 communicate with a fluid supply hole 5 and a fluid discharge hole 6 penetrating in the thickness direction of the separator 1.

【0007】上記のセパレータ1は、例えば、図7に示
すように、単位発電セル7に組み込まれている。この単
位発電セル7は、電解質・電極接合体8を備えており、
前記電解質・電極接合体8の両面にシール部材9が介装
された状態で、前記セパレータ1が配設されている。そ
の際、セパレータ1の流体供給孔部5および流体排出孔
部6は、単位発電セル7の積層方向に延在する流体供給
用内部マニホールド5aおよび流体排出用内部マニホー
ルド6aを構成している。
The above-mentioned separator 1 is incorporated in a unit power generation cell 7 as shown in FIG. 7, for example. The unit power generation cell 7 includes an electrolyte electrode assembly 8,
The separator 1 is disposed in a state where the sealing members 9 are interposed on both surfaces of the electrolyte electrode assembly 8. At this time, the fluid supply holes 5 and the fluid discharge holes 6 of the separator 1 constitute a fluid supply internal manifold 5a and a fluid discharge internal manifold 6a extending in the stacking direction of the unit power generation cells 7.

【0008】そこで、流体供給用内部マニホールド5a
に反応ガス、例えば、燃料ガスが導入されると、この燃
料ガスには、前記流体供給用内部マニホールド5aを構
成する流体供給孔部5に連通する導入端3からセパレー
タ1の流路溝2に分岐流が発生する。燃料ガスの分岐流
は、前記流路溝2に沿って蛇行しながら移動し、前記燃
料ガス中の水素ガスが電解質・電極接合体8を構成する
一方の電極(アノード側電極)に供給される。
Therefore, the fluid supply internal manifold 5a
When a reaction gas, for example, a fuel gas is introduced into the flow channel 2 of the separator 1 from the introduction end 3 communicating with the fluid supply hole 5 constituting the fluid supply internal manifold 5a, A branch flow occurs. The branch flow of the fuel gas moves while meandering along the flow channel 2, and the hydrogen gas in the fuel gas is supplied to one electrode (anode-side electrode) constituting the electrolyte electrode assembly 8. .

【0009】そして、未使用の燃料ガスは、流路溝2を
構成する導出端4から流体排出孔部6に排出され、流体
排出用内部マニホールド6aに沿って単位発電セル7か
ら排出されることになる。同様に、電解質・電極接合体
8の他方の電極(カソード側電極)には酸化剤ガスが供
給され、これによって単位発電セル7で発電が行われて
いる。
Unused fuel gas is discharged from the outlet end 4 constituting the flow channel 2 to the fluid discharge hole 6 and discharged from the unit power generation cell 7 along the fluid discharge internal manifold 6a. become. Similarly, an oxidizing gas is supplied to the other electrode (cathode-side electrode) of the electrolyte / electrode assembly 8, whereby power is generated in the unit power generation cell 7.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、流体供給用内部マニホールド5aを流通
する燃料ガスの主流からセパレータ1の流路溝2に、直
接、分岐流を生じさせるため、この主流から各セパレー
タ1の流路溝2に分流する毎に、該主流の流れに変化が
惹起され易い。このため、下流側に積層されている単位
発電セル7を構成するセパレータ1の流路溝2では、燃
料ガスの分岐が不安定になるおそれがある。
However, in the above-described prior art, a branch flow is generated directly from the main flow of the fuel gas flowing through the fluid supply internal manifold 5a into the flow channel 2 of the separator 1. Each time the main flow is divided into the flow channel 2 of each separator 1, a change is easily caused in the flow of the main flow. For this reason, in the flow channel 2 of the separator 1 that constitutes the unit power generation cells 7 stacked on the downstream side, the branching of the fuel gas may be unstable.

【0011】特に、流体供給用内部マニホールド5aに
導入される燃料ガスの主流速が速い場合に上記の現象が
顕著となる。従って、燃料電池スタック内に積層されて
いる各単位発電セル7に燃料ガスを均一に分配すること
ができず、それぞれの流路溝2に燃料ガスを均一に分配
供給することが困難になり、発電性能が不安定になると
いう問題が指摘されている。
In particular, when the main flow rate of the fuel gas introduced into the fluid supply internal manifold 5a is high, the above phenomenon becomes remarkable. Therefore, the fuel gas cannot be uniformly distributed to the unit power generation cells 7 stacked in the fuel cell stack, and it becomes difficult to uniformly distribute and supply the fuel gas to each of the flow grooves 2. A problem that power generation performance becomes unstable has been pointed out.

【0012】さらに、セパレータ1の面内に形成された
複数本の流路溝2では、配列方向端部側に設けられてい
る流路溝2での流入速度が遅くなる一方、配列方向中央
部側に設けられている前記流路溝2での流入速度が速く
なり易い。これにより、複数の流路溝2に対して燃料ガ
スを均一に分配供給することができず、燃料電池スタッ
クの出力が低下するという問題がある。
Further, in the plurality of flow grooves 2 formed in the plane of the separator 1, the inflow speed in the flow grooves 2 provided on the end side in the arrangement direction decreases, while the flow rate in the center in the arrangement direction decreases. The inflow speed in the flow channel 2 provided on the side is easily increased. As a result, the fuel gas cannot be distributed and supplied to the plurality of flow grooves 2 uniformly, and there is a problem that the output of the fuel cell stack decreases.

【0013】本発明はこの種の問題を解決するものであ
り、セパレータの面内に沿って設けられている流通路
に、所望の流体を均一に供給するとともに、前記セパレ
ータの厚さを有効に薄肉化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 solves this kind of problem, and uniformly supplies a desired fluid to a flow passage provided along the plane of the separator and effectively reduces the thickness of the separator. It is an object to provide a fuel cell that can be made thinner.

【0014】また、本発明は、積層される各単位発電セ
ル内の流通路に所望の流体を円滑かつ均一に供給して出
力を向上させるとともに、有効に小型化することが可能
な燃料電池スタックを提供することを目的とする。
Further, the present invention provides a fuel cell stack capable of smoothly and uniformly supplying a desired fluid to a flow passage in each unit power generation cell to be stacked to improve output and effectively reducing the size. The purpose is to provide.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
燃料電池では、セパレータに、少なくとも燃料ガス、酸
化剤ガスまたは冷却媒体のいずれか1つを含む流体が流
通される流体用孔部と、前記流体を前記セパレータの面
内に沿って供給するとともに、前記流体用孔部の近傍で
終端する流通路とが設けられている。そして、セパレー
タの面には、流体用孔部と流通路との間で流体の流通を
可能にするための流路部材が配設されている。
In a fuel cell according to a first aspect of the present invention, a fluid hole through which a fluid containing at least one of a fuel gas, an oxidizing gas and a cooling medium flows through a separator. And a flow passage that supplies the fluid along the plane of the separator and terminates near the fluid hole. A flow path member is provided on the surface of the separator to allow fluid to flow between the fluid hole and the flow passage.

【0016】このため、セパレータの流体用孔部に導入
された流体は、流路部材を通ってセパレータの面内に設
けられている流通路に導入される際、流れ方向が前記セ
パレータの厚さ方向に沿って変更されることになる。セ
パレータの流通路と流体用孔部とが直接連通しておら
ず、前記連通路の終端と前記流体用孔部との間に厚さ方
向の段差が生じるからである。これにより、流体が流体
用孔部から流通路に導入される際に、流速が減少して均
一化され、前記流通路の位置による流入速度に差が発生
することがなく、各流通路に流体を均一に分配供給する
ことができる。
For this reason, when the fluid introduced into the fluid hole of the separator passes through the flow path member and is introduced into the flow passage provided in the plane of the separator, the flow direction is changed to the thickness of the separator. It will be changed along the direction. This is because the flow passage of the separator does not directly communicate with the fluid hole, and a step in the thickness direction occurs between the end of the communication passage and the fluid hole. Thus, when the fluid is introduced into the flow passage from the fluid hole, the flow velocity is reduced and uniformized, and there is no difference in the inflow speed depending on the position of the flow passage, and the fluid flows into each flow passage. Can be uniformly distributed and supplied.

【0017】また、本発明の請求項2に係る燃料電池で
は、流路部材がセパレータと接合体の間に介装されるシ
ール部材であり、このシール部材に流体用孔部と流通路
とを連通する連通部が設けられている。従って、セパレ
ータの面内に段付部を設ける際に強度や剛性を考慮する
必要がなくなり、このセパレータを所望の厚さに、例え
ば、薄肉状に容易に設定することが可能になる。
Further, in the fuel cell according to claim 2 of the present invention, the flow path member is a seal member interposed between the separator and the joined body, and the seal member has a fluid hole and a flow passage. A communication part is provided for communication. Therefore, it is not necessary to consider strength and rigidity when providing the stepped portion in the plane of the separator, and it is possible to easily set the separator to a desired thickness, for example, a thin wall.

【0018】さらにまた、本発明の請求項3に係る燃料
電池スタックでは、セパレータに、厚さ方向に貫通して
流体が流通されるとともに、積層方向に延在する内部マ
ニホールドを構成する流体用孔部と、前記流体を前記セ
パレータの面内に沿って供給するとともに、前記流体用
孔部の近傍で終端する流通路とが設けられている。そし
て、セパレータの面には、流体用孔部と流通路との間で
流体の流通を可能にするための流路部材が配設されてい
る。
Further, in the fuel cell stack according to the third aspect of the present invention, the fluid flows through the separator in the thickness direction, and the fluid hole constituting the internal manifold extending in the stacking direction. And a flow passage that supplies the fluid along the plane of the separator and terminates near the fluid hole. A flow path member is provided on the surface of the separator to allow fluid to flow between the fluid hole and the flow passage.

【0019】このため、流体用孔部に導入された流体
は、流通路に至るまでに流れ方向が種々変更されて流速
が減少し、均一化された状態で前記流通路に供給される
ことになる。その際、内部マニホールドを流通する流体
の主流に流れの変化が惹起することがなく、積層されて
いる各単位発電セルに対して前記流体を均一に分配する
ことができ、燃料電池スタックの出力低下を確実に阻止
することが可能になる。
Therefore, the fluid introduced into the fluid hole is supplied to the flow passage in a state where the flow direction is variously changed before reaching the flow passage, the flow velocity is reduced, and the fluid is made uniform. Become. At that time, a change in flow does not occur in the main flow of the fluid flowing through the internal manifold, the fluid can be uniformly distributed to the unit power generation cells stacked, and the output of the fuel cell stack decreases. Can be reliably prevented.

【0020】さらに、本発明の請求項4に係る燃料電池
スタックでは、流路部材がセパレータと接合体との間に
介装されるシール部材であり、このシール部材に流体用
孔部と連通路とを連通する連通部が設けられている。こ
れにより、セパレータの厚さ方向の寸法が増加すること
がなく、燃料電池スタック全体を有効に小型化すること
が可能になる。
Further, in the fuel cell stack according to claim 4 of the present invention, the flow path member is a seal member interposed between the separator and the joined body, and the seal member has a fluid hole and a communication passage. And a communication portion that communicates with. Accordingly, the size of the separator in the thickness direction does not increase, and the entire fuel cell stack can be effectively reduced in size.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施形態
に係る燃料電池スタック10の概略斜視図であり、図2
は、前記燃料電池スタック10の要部分解斜視図であ
る。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a fuel cell stack 10 according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part of the fuel cell stack 10.

【0022】燃料電池スタック10は単位発電セル(燃
料電池)14を備え、この単位発電セル14が矢印A方
向に所定数だけ積層されており、その積層方向両端側に
前記発電セル14に対して電気的に一体的に接続される
集電用電極16a、16bが配置されるとともに、前記
集電用電極16a、16b間に所定数の温度調整用セル
18が介装される。集電用電極16a、16bには、例
えば、モータ等の負荷(図示せず)が接続されている。
The fuel cell stack 10 includes unit power generation cells (fuel cells) 14, and a predetermined number of the unit power generation cells 14 are stacked in the direction of arrow A. Current collecting electrodes 16a and 16b which are electrically connected integrally are arranged, and a predetermined number of temperature adjusting cells 18 are interposed between the current collecting electrodes 16a and 16b. For example, a load (not shown) such as a motor is connected to the current collecting electrodes 16a and 16b.

【0023】集電用電極16a、16bの外側に絶縁シ
ート(図示せず)を介してエンドプレート20a、20
bが配置され、前記エンドプレート20a、20bが図
示しないタイロッド等により締め付けられることによ
り、単位発電セル14、集電用電極16a、16bおよ
び温度調整用セル18が一体的に矢印A方向に締め付け
保持される。
The end plates 20a, 20b are provided outside the current collecting electrodes 16a, 16b via insulating sheets (not shown).
b, and the end plates 20a, 20b are tightened by tie rods (not shown), so that the unit power generation cell 14, the current collecting electrodes 16a, 16b, and the temperature adjusting cell 18 are integrally tightened and held in the direction of arrow A. Is done.

【0024】燃料電池スタック10は、内部マニホール
ドを構成しており、横方向(矢印B方向)両端部には、
それぞれ積層方向に延在して燃料ガス供給マニホールド
24a、酸化剤ガス供給マニホールド26a、冷却媒体
供給マニホールド28a、冷却媒体排出マニホールド2
8b、酸化剤ガス排出マニホールド26b、燃料ガス排
出マニホールド24bが形成される。
The fuel cell stack 10 constitutes an internal manifold, and has both ends in the lateral direction (in the direction of arrow B).
The fuel gas supply manifold 24a, the oxidizing gas supply manifold 26a, the cooling medium supply manifold 28a, and the cooling medium discharge manifold 2 extend in the stacking direction.
8b, an oxidant gas discharge manifold 26b, and a fuel gas discharge manifold 24b.

【0025】単位発電セル14は、運転(作動)温度が
120℃〜200℃前後に設定されたリン酸型燃料電池
(PAFC)、あるいは、運転(作動)温度が80℃前
後に設定された固体高分子型燃料電池(PEFC)であ
り、図2に示すように、リン酸型燃料電池の場合には、
SiC等の無機材料で形成された多孔質材や塩基性ポリ
マー、特にポリベンズイミダゾールのマトリックスにリ
ン酸を保持させた、あるいは、固体高分子型燃料電池の
場合には、ポリテトラフルオロエチレンスルホン酸に水
を含浸させた電解質(電解質層)30の両側に、カソー
ド側電極32およびアノード側電極34が配設される接
合体36を有するとともに、前記カソード側電極32お
よび前記アノード側電極34には、例えば、多孔質層で
ある多孔質カーボンペーパ等からなるガス拡散層が配設
される。
The unit power generation cell 14 is a phosphoric acid fuel cell (PAFC) whose operating (operating) temperature is set at around 120 ° C. to 200 ° C., or a solid fuel cell whose operating (operating) temperature is set at around 80 ° C. It is a polymer fuel cell (PEFC), and as shown in FIG. 2, in the case of a phosphoric acid fuel cell,
Phosphoric acid is held in a porous material made of an inorganic material such as SiC or a basic polymer, particularly a polybenzimidazole matrix, or in the case of a polymer electrolyte fuel cell, polytetrafluoroethylene sulfonic acid is used. A cathode 36 and an anode 34 are provided on both sides of an electrolyte (electrolyte layer) 30 impregnated with water. For example, a gas diffusion layer made of porous carbon paper, which is a porous layer, is provided.

【0026】接合体36は、額縁状フイルム38と一体
的に構成されている。この額縁状フイルム38は、電解
質30の寸法よりも小さな開口部40を有しており、前
記額縁状フイルム38の一方の面に前記電解質30とカ
ソード側電極32が配置されるとともに、前記額縁状フ
イルム38の他方の面にアノード側電極34が配置さ
れ、これらが一体的に固着されている(図3参照)。
The joint 36 is integrally formed with a frame-shaped film 38. The frame-shaped film 38 has an opening 40 smaller than the size of the electrolyte 30. The electrolyte 30 and the cathode-side electrode 32 are arranged on one surface of the frame-shaped film 38, and the frame-shaped film 38 is The anode electrode 34 is arranged on the other surface of the film 38, and these are integrally fixed (see FIG. 3).

【0027】額縁状フイルム38は、種々の材料が適用
されるものであり、電解質30としてリン酸が用いられ
る際に、ポリイミドフイルム等の耐熱性樹脂フイルムが
使用される一方、前記電解質30としてポリテトラフル
オロエチレンスルホン酸に水を含浸させたものが使用さ
れる際には、熱可塑性エラストマーシート等が用いられ
る。
Various materials are applied to the frame-shaped film 38. When phosphoric acid is used as the electrolyte 30, a heat-resistant resin film such as a polyimide film is used. When a material obtained by impregnating tetrafluoroethylene sulfonic acid with water is used, a thermoplastic elastomer sheet or the like is used.

【0028】アノード側電極34に額縁状フイルム3
8、電解質30およびカソード側電極32の順に積層
し、熱間プレスあるいは冷間プレスにより接合体36を
一体的に成形する。接合体36の両側には、第1および
第2シール部材42、44を介して第1および第2セパ
レータ46、48が配置されることにより、単位発電セ
ル14が構成される。
The frame-shaped film 3 is connected to the anode 34.
8, the electrolyte 30 and the cathode-side electrode 32 are laminated in this order, and the joined body 36 is integrally formed by hot pressing or cold pressing. The unit power generation cell 14 is configured by disposing the first and second separators 46 and 48 on both sides of the joined body 36 via the first and second seal members 42 and 44.

【0029】額縁状フイルム38と第1および第2セパ
レータ46、48とは、水平方向(矢印B方向)に長尺
な長方形状に設定されており、水平方向両端縁部上部側
には、燃料ガス供給マニホールド24aおよび酸化剤ガ
ス供給マニホールド26aを構成する燃料ガス用供給孔
部50aおよび酸化剤ガス用供給孔部52aが形成され
る。
The frame-shaped film 38 and the first and second separators 46 and 48 are set in a rectangular shape which is long in the horizontal direction (the direction of arrow B). A fuel gas supply hole 50a and an oxidant gas supply hole 52a that constitute the gas supply manifold 24a and the oxidant gas supply manifold 26a are formed.

【0030】額縁状フイルム38と第1および第2セパ
レータ46、48の水平方向両端縁部略中央側には、冷
却媒体供給マニホールド28aおよび冷却媒体排出マニ
ホールド28bを構成する冷却媒体用供給孔部54aお
よび冷却媒体用排出孔部54bが設けられるとともに、
幅方向両端縁下部側には、酸化剤ガス排出マニホールド
26bおよび燃料ガス排出マニホールド24bを構成す
る酸化剤ガス用排出孔部52bおよび燃料ガス用排出孔
部50bが設けられる。
At the substantially center of both ends of the frame-shaped film 38 and the first and second separators 46 and 48 in the horizontal direction, a cooling medium supply hole 54a which forms a cooling medium supply manifold 28a and a cooling medium discharge manifold 28b. And a cooling medium discharge hole 54b is provided,
An oxidizing gas discharge hole 52b and a fuel gas discharge hole 50b that constitute the oxidizing gas discharge manifold 26b and the fuel gas discharge manifold 24b are provided below the both ends in the width direction.

【0031】第1セパレータ46のアノード側電極34
に対向する面46aには、燃料ガス用供給孔部50aの
近傍で終端する複数本、例えば、4本の第1燃料ガス流
通溝(流通路)56a〜56dが設けられる。第1燃料
ガス流通溝56a〜56dは、面46a内において水平
方向(矢印B方向)に延在した後に下方向(矢印C方
向)に屈曲して蛇行しており、この面46aの下部側で
2本の第2燃料ガス流通溝(流通路)58a、58bに
合流する。この第2燃料ガス流通溝58a、58bは、
燃料ガス用排出孔部50bの近傍で終端する。
The anode 34 of the first separator 46
A plurality of, for example, four first fuel gas flow grooves (flow passages) 56a to 56d that terminate in the vicinity of the fuel gas supply hole 50a are provided on the surface 46a facing the fuel gas supply hole 50a. The first fuel gas flow grooves 56a to 56d extend in the horizontal direction (arrow B direction) in the surface 46a and then bend downward (mean arrow C) to meander. The two fuel gas flow grooves (flow paths) 58a and 58b merge. The second fuel gas flow grooves 58a and 58b are
It terminates near the fuel gas discharge hole 50b.

【0032】図4に示すように、第2セパレータ48の
カソード側電極32に対向する面48a側には、酸化剤
ガス用供給孔部52aの近傍で終端する複数本、例え
ば、4本の第1酸化剤ガス流通溝(流通路)60a〜6
0dが形成される。この第1酸化剤ガス流通溝60a〜
60dは、面48a内において水平方向(矢印B方向)
に蛇行しながらこの面48aに沿って形成されており、
その下部側で2本の第2酸化剤ガス流通溝(流通路)6
2a、62bに合流し、前記第2酸化剤ガス流通溝62
a、62bが酸化剤ガス用排出孔部52bの近傍で終端
する。
As shown in FIG. 4, on the surface 48a of the second separator 48 facing the cathode electrode 32, a plurality of, for example, four, ends near the oxidant gas supply hole 52a. 1 Oxidizing gas flow grooves (flow paths) 60a to 6
0d is formed. The first oxidant gas flow grooves 60a-
60d is a horizontal direction (arrow B direction) within the surface 48a.
Is formed along this surface 48a while meandering,
On the lower side, two second oxidizing gas flow grooves (flow paths) 6
2a and 62b, and the second oxidizing gas flow groove 62
a, 62b terminate near the oxidant gas discharge hole 52b.

【0033】第1および第2セパレータ46、48は、
導電性材料、例えば、緻密質のカーボン材料や金属等で
構成されている。第1および第2シール部材42、44
は、ポリテトラフルオロエチレン等の適度な剛性を有す
る耐熱性樹脂で形成されている。
The first and second separators 46 and 48 are
It is made of a conductive material, for example, a dense carbon material or metal. First and second seal members 42, 44
Is formed of a heat-resistant resin having an appropriate rigidity such as polytetrafluoroethylene.

【0034】図2に示すように、第1シール部材42
は、第1セパレータ46の燃料ガス用供給孔部50aと
燃料ガス用排出孔部50bとを周回シールするシール部
64a、64bに、前記燃料ガス用供給孔部50aと前
記第1燃料ガス流通溝56a〜56dを連通する連通部
66aと、前記燃料ガス用排出孔部50bと前記第2燃
料ガス流通溝58a、58bを連通する連通部66bと
を設けている。
As shown in FIG. 2, the first sealing member 42
The fuel gas supply hole 50a and the first fuel gas flow groove are provided in seal portions 64a and 64b for orbiting the fuel gas supply hole 50a and the fuel gas discharge hole 50b of the first separator 46. A communication portion 66a that communicates 56a to 56d and a communication portion 66b that communicates the fuel gas discharge hole 50b and the second fuel gas circulation grooves 58a and 58b are provided.

【0035】第2シール部材44は、同様に、第2セパ
レータ48に設けられている酸化剤ガス用供給孔部52
aと酸化剤ガス用排出孔部52bとを周回シールするシ
ール部68a、68bに、前記酸化剤ガス用供給孔部5
2aと第1酸化剤ガス流通溝60a〜60dとを連通す
る連通部70aと、前記酸化剤ガス用排出孔部52bと
第2酸化剤ガス流通溝62a、62bとを連通する連通
部70bとを設けている。
Similarly, the second seal member 44 is provided with an oxidizing gas supply hole 52 provided in the second separator 48.
a and the oxidizing gas supply hole 5b are provided in seal portions 68a and 68b for sealing the oxidizing gas discharge hole portion 52b.
A communication portion 70a that communicates the second oxidant gas flow grooves 60a to 60d with a communication portion 70a that communicates the oxidant gas discharge hole portion 52b and the second oxidant gas flow grooves 62a and 62b. Provided.

【0036】連通部66a、66b、70aおよび70
bは、第1および第2シール部材42、44を厚さ方向
に所定の深さまで切り欠いて構成されており、第1燃料
ガス流通溝56a〜56d、第2燃料ガス流通溝58
a、58b、第1酸化剤ガス流通溝60a〜60dおよ
び第2酸化剤ガス流通溝62a、62bをそれぞれ一体
的に連通するチャンバタイプに設定されている。
The communicating portions 66a, 66b, 70a and 70
b is formed by cutting the first and second seal members 42 and 44 to a predetermined depth in the thickness direction, and includes first fuel gas flow grooves 56a to 56d and a second fuel gas flow groove 58.
a, 58b, the first oxidizing gas flow grooves 60a to 60d, and the second oxidizing gas flowing grooves 62a, 62b are each set to a chamber type that integrally communicates with each other.

【0037】このように構成される燃料電池スタック1
0の動作について、以下に説明する。
The fuel cell stack 1 configured as described above
The operation of 0 will be described below.

【0038】燃料電池スタック10内には、燃料ガス供
給マニホールド24aから水素含有ガス等の燃料ガスが
供給されるとともに、酸化剤ガス供給マニホールド26
aから空気または酸素含有ガスである酸化剤ガスが供給
され、さらに冷却媒体供給マニホールド28aから純水
やエチレングリコールやオイル等の冷却媒体が供給され
る。
In the fuel cell stack 10, a fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied from a fuel gas supply manifold 24a, and an oxidizing gas supply manifold 26 is supplied.
Air or an oxidizing gas which is an oxygen-containing gas is supplied from a, and a cooling medium such as pure water, ethylene glycol or oil is supplied from a cooling medium supply manifold 28a.

【0039】図3に示すように、燃料ガス供給マニホー
ルド24aに導入された燃料ガスは、各単位発電セル1
4を構成する第1セパレータ46の燃料ガス用供給孔部
50aに供給され、一部が分流されて第1シール部材4
2に形成された連通部66aを通って前記第1セパレー
タ46の面46aに設けられている第1燃料ガス流通溝
56a〜56dに導入される。第1燃料ガス流通溝56
a〜56dに供給された燃料ガスは、第1セパレータ4
6の面46aを矢印B方向に沿って蛇行しながら重力方
向に移動する。
As shown in FIG. 3, the fuel gas introduced into the fuel gas supply manifold 24a is supplied to each unit power generation cell 1
The first sealing member 4 is supplied to the fuel gas supply hole 50a of the first separator 46 constituting the first sealing member 4 and partially diverted.
The second fuel gas is introduced into the first fuel gas flow grooves 56a to 56d provided on the surface 46a of the first separator 46 through the communication portion 66a formed in the second separator 2. First fuel gas flow groove 56
a-56d are supplied to the first separator 4
6 in the direction of gravity while meandering along the direction of arrow B.

【0040】その際、燃料ガス中の水素ガスは、接合体
36を構成するアノード側電極34に供給される一方、
未使用の燃料ガスは、第2燃料ガス流通溝58a、58
bに供給された後、第1シール部材42に設けられてい
る連通部66bを通って燃料ガス用排出孔部50bから
燃料ガス排出マニホールド24bに排出される。
At this time, while the hydrogen gas in the fuel gas is supplied to the anode 34 constituting the joined body 36,
Unused fuel gas is supplied to the second fuel gas flow grooves 58a, 58
After being supplied to the fuel gas discharge manifold b, the fuel gas is discharged from the fuel gas discharge hole 50b through the communication portion 66b provided in the first seal member.

【0041】同様に、酸化剤ガス供給マニホールド26
aに供給された酸化剤ガスの一部は、各単位発電セル1
4を構成する第2セパレータ48の酸化剤ガス用供給孔
部52aから第2シール部材44に形成された連通部7
0aを通ってこの第2セパレータ48の面48a側に設
けられている第1酸化剤ガス流通溝60a〜60dに導
入される。酸化剤ガスは、図4に示すように、第1酸化
剤ガス流通溝60a〜60dを介して第2セパレータ4
8の面48aに沿って矢印B方向に蛇行しながら重力方
向に移動する。
Similarly, the oxidizing gas supply manifold 26
a part of the oxidizing gas supplied to each unit power generation cell 1
The communication portion 7 formed in the second seal member 44 from the oxidant gas supply hole portion 52a of the second separator 48 constituting the second seal member 44
Oa is introduced into the first oxidizing gas flow grooves 60a to 60d provided on the surface 48a side of the second separator 48. As shown in FIG. 4, the oxidizing gas is supplied to the second separator 4 via the first oxidizing gas flow grooves 60a to 60d.
8 and moves in the direction of gravity while meandering in the direction of arrow B along the surface 48a.

【0042】その際、酸化剤ガス中の酸素ガスは、接合
体36を構成するカソード側電極32に供給される一
方、未使用の酸化剤ガスは、第2酸化剤ガス流通溝62
a、62bから第2シール部材44の連通部70bを通
って酸化剤ガス用排出孔部52bに排出され、酸化剤ガ
ス排出マニホールド26bに導出される。
At this time, the oxygen gas in the oxidizing gas is supplied to the cathode 32 constituting the joined body 36, while the unused oxidizing gas is supplied to the second oxidizing gas flow groove 62.
a, 62b, are discharged to the oxidizing gas discharge hole 52b through the communicating portion 70b of the second seal member 44, and are led out to the oxidizing gas discharge manifold 26b.

【0043】冷却媒体供給マニホールド28aに導入さ
れた冷却媒体は、同様に、温度調整用セル18に送ら
れ、図示しないシール部材に設けられた連通部を介して
面方向に供給される。そして、冷却媒体は、単位発電セ
ル14を冷却した後、前記連通部を通って冷却媒体排出
マニホールド28bに排出される。
Similarly, the cooling medium introduced into the cooling medium supply manifold 28a is sent to the temperature adjusting cell 18, and is supplied in the surface direction through a communicating portion provided on a sealing member (not shown). Then, after cooling the unit power generation cell 14, the cooling medium is discharged to the cooling medium discharge manifold 28b through the communication section.

【0044】この場合、第1の実施形態では、図2およ
び図3に示すように、第1セパレータ46において、燃
料ガス用供給孔部50aと第1燃料ガス流通溝56a〜
56dとが、直接、連通することがなく、この第1セパ
レータ46の面46aに配置される第1シール部材42
に、前記燃料ガス用供給孔部50aと前記第1燃料ガス
流通溝56a〜56dとを連通するための連通部66a
が設けられている。従って、図3に示すように、燃料ガ
ス供給マニホールド24aに導入された燃料ガスの一部
が各単位発電セル14を構成する第1シール部材42の
連通部66aから第1燃料ガス流通溝56a〜56dに
送られる際、前記燃料ガスは、第1セパレータ46の厚
さ方向に沿って迂回するようにして第1燃料ガス流通溝
56a〜56dに導入されている。
In this case, in the first embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, in the first separator 46, the fuel gas supply hole 50a and the first fuel gas flow grooves 56a to 56a.
56d does not directly communicate with the first seal member 42 disposed on the surface 46a of the first separator 46.
A communication portion 66a for communicating the fuel gas supply hole 50a with the first fuel gas flow grooves 56a to 56d.
Is provided. Therefore, as shown in FIG. 3, a part of the fuel gas introduced into the fuel gas supply manifold 24 a is transferred from the communication portion 66 a of the first seal member 42 constituting each unit power generation cell 14 to the first fuel gas flow grooves 56 a to 56 a. When being sent to 56d, the fuel gas is introduced into the first fuel gas flow grooves 56a to 56d so as to bypass along the thickness direction of the first separator 46.

【0045】このため、燃料ガス供給マニホールド24
aを流通する燃料ガスの主流から分流する燃料ガスは、
まず、第1シール部材42に形成された連通部66a、
すなわち、ガスチャンバに一旦導入されてこの燃料ガス
の流速が減少されることになり、流速の均一化が図られ
る。
Therefore, the fuel gas supply manifold 24
The fuel gas diverted from the main stream of the fuel gas flowing through a
First, the communication portion 66a formed in the first seal member 42,
That is, once introduced into the gas chamber, the flow velocity of the fuel gas is reduced, and the flow velocity is made uniform.

【0046】次いで、燃料ガスは、連通部66aから流
れ方向が90゜ずつ2回にわたって変更されることによ
り、前記燃料ガスの流速がさらに減少された後、第1燃
料ガス流通溝56a〜56dに供給される。これによ
り、第1燃料ガス流通溝56a〜56dの位置、すなわ
ち、配列方向端部位置と配列方向中央部位置とによる燃
料ガスの流入速度に速度差が惹起されることがなく、前
記第1燃料ガス流通溝56a〜56dに対して燃料ガス
を均一に分配供給することが可能になる。従って、アノ
ード側電極34の全面にわたって燃料ガスを均一かつ円
滑に供給することができ、単位発電セル14における発
電性能を有効に向上させることが可能になるという効果
が得られる。
Next, the flow direction of the fuel gas is changed twice from the communicating portion 66a by 90 ° so that the flow velocity of the fuel gas is further reduced, and then the fuel gas flows into the first fuel gas flow grooves 56a to 56d. Supplied. Accordingly, there is no speed difference between the positions of the first fuel gas flow grooves 56a to 56d, that is, the inflow speed of the fuel gas between the end position in the arrangement direction and the center position in the arrangement direction. The fuel gas can be uniformly distributed and supplied to the gas flow grooves 56a to 56d. Therefore, the fuel gas can be uniformly and smoothly supplied over the entire surface of the anode 34, and the power generation performance of the unit power generation cell 14 can be effectively improved.

【0047】さらに、燃料ガスが燃料ガス供給マニホー
ルド24aから分流して第1セパレータ46の第1燃料
ガス流通溝56a〜56dに供給される際、この燃料ガ
ス供給マニホールド24aの流れ(主流)に変化を及ぼ
すことがない。分流した燃料ガスの流速は、第1シール
部材42の連通部66aに導入されて減少されるからで
ある。このため、積層されている複数の単位発電セル1
4に対し、燃料ガス供給マニホールド24aを流動する
燃料ガスから均一に所望の量の燃料ガスを分配供給する
ことができ、各単位発電セル14に発電性能のばらつき
が発生することがなく、燃料電池スタック10全体とし
て所望の出力を確実に得ることができる。
Further, when the fuel gas is divided from the fuel gas supply manifold 24a and supplied to the first fuel gas flow grooves 56a to 56d of the first separator 46, the fuel gas changes to the flow (main flow) of the fuel gas supply manifold 24a. Has no effect. This is because the flow velocity of the divided fuel gas is reduced by being introduced into the communication portion 66a of the first seal member 42. For this reason, the plurality of unit power generation cells 1
4, a desired amount of fuel gas can be uniformly distributed and supplied from the fuel gas flowing through the fuel gas supply manifold 24a. A desired output can be reliably obtained as the entire stack 10.

【0048】さらにまた、第1セパレータ46の面46
aに配置される第1シール部材42を有するとともに、
この第1シール部材42には、前記第1セパレータ46
の燃料ガス用供給孔部50aと第1燃料ガス流通溝56
a〜56dとを連通するための連通部66aが設けられ
ている。また、第1シール部材42には、第1セパレー
タ46の燃料ガス用排出孔部50bと第2燃料ガス流通
溝58a、58bとを連通するための連通部66bが設
けられている。
Further, the surface 46 of the first separator 46
a having a first seal member 42 disposed at
The first seal member 42 includes the first separator 46.
Fuel gas supply hole 50a and first fuel gas flow groove 56
A communication portion 66a for communicating with a to 56d is provided. Further, the first seal member 42 is provided with a communication part 66b for communicating the fuel gas discharge hole 50b of the first separator 46 with the second fuel gas circulation grooves 58a, 58b.

【0049】これにより、第1セパレータ46内に段付
きチャンバ等を形成する必要がなく、段付き部の強度お
よび剛性を確保するために、前記第1セパレータ46の
厚さを相当に肉厚に設定する必要がない。従って、相当
に肉薄な第1セパレータ46を用いることが可能にな
り、単位発電セル14の矢印A方向の寸法が有効に短尺
化され、燃料電池スタック10全体の小型化が容易に図
られるという利点がある。
Thus, it is not necessary to form a stepped chamber or the like in the first separator 46, and the thickness of the first separator 46 is considerably increased in order to secure the strength and rigidity of the stepped portion. No need to set. Therefore, it is possible to use the first separator 46 which is considerably thinner, the size of the unit power generation cell 14 in the direction of arrow A is effectively shortened, and the size of the entire fuel cell stack 10 is easily reduced. There is.

【0050】なお、酸化剤ガスを第2セパレータ48に
設けられている第1酸化剤ガス流通溝60a〜60dに
供給する際にも同様に、前記酸化剤ガスを均一かつ円滑
に供給することができ、単位発電セル14の発電性能を
有効に向上させることが可能になる。
When the oxidizing gas is supplied to the first oxidizing gas flow grooves 60a to 60d provided in the second separator 48, the oxidizing gas can be supplied uniformly and smoothly. As a result, the power generation performance of the unit power generation cell 14 can be effectively improved.

【0051】さらに、温度調整用セル18においても同
様に、冷却媒体を均一に供給することができ、単位発電
セル14の冷却効率が有効に向上して燃料電池スタック
10全体の発電性能を高く維持することが可能になる。
Further, similarly, the cooling medium can be uniformly supplied to the temperature adjusting cell 18 as well, and the cooling efficiency of the unit power generation cell 14 is effectively improved, and the power generation performance of the entire fuel cell stack 10 is maintained at a high level. It becomes possible to do.

【0052】図5は、本発明の第2の実施形態に係る単
位発電セルを構成する第1(または第2)シール部材8
0および第1セパレータ46の斜視説明図である。な
お、第1の実施形態に係る単位発電セル14と同一の構
成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は
省略する。
FIG. 5 shows a first (or second) seal member 8 constituting a unit power generation cell according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a perspective explanatory view of a zero and a first separator. Note that the same components as those of the unit power generation cell 14 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0053】この第1シール部材80では、燃料ガス用
供給孔部50aを周回シールするシール部82aに、こ
の燃料ガス用供給孔部50aと第1セパレータ46の第
1燃料ガス流通溝56a〜56dとを連通する溝形状の
連通部84a〜84dが、この第1燃料ガス流通溝56
a〜56dに対応して設けられている。第1シール部材
80では、燃料ガス用排出孔部50bを周回シールする
シール部82bに、この燃料ガス用排出孔部50bと第
2燃料ガス流通溝58a、58bとを連通する溝形状の
連通部86a、86bが、この第2燃料ガス流通溝58
a、58bに対応して設けられている。
In the first seal member 80, the fuel gas supply hole 50 a and the first fuel gas flow grooves 56 a to 56 d of the first separator 46 are provided in the seal portion 82 a for sealing around the fuel gas supply hole 50 a. The first fuel gas flow grooves 56 are formed by groove-shaped communication portions 84a to 84d that communicate with the first fuel gas flow grooves 56.
a to 56d. In the first seal member 80, a groove-shaped communicating portion that communicates the fuel gas discharge hole 50b and the second fuel gas flow grooves 58a, 58b is formed on a seal portion 82b that seals around the fuel gas discharge hole 50b. 86a and 86b are provided in the second fuel gas flow grooves 58.
a, 58b.

【0054】このように構成される第2の実施形態で
は、第1セパレータ46の燃料ガス用供給孔部50aに
供給された燃料ガスが、第1シール部材80に設けられ
ている連通部84a〜84dを通った後に第1燃料ガス
流通溝56a〜56dに供給される。このため、燃料ガ
ス用供給孔部50aから第1燃料ガス流通溝56a〜5
6dに燃料ガスが供給される間、この燃料ガスの流れ方
向が変更されて流速が減少される。
In the second embodiment configured as described above, the fuel gas supplied to the fuel gas supply hole 50 a of the first separator 46 is connected to the communicating portions 84 a to 84 a provided in the first seal member 80. After passing through 84d, the fuel gas is supplied to the first fuel gas flow grooves 56a to 56d. For this reason, the fuel gas supply holes 50a extend from the first fuel gas flow grooves 56a to 56a.
While the fuel gas is supplied to 6d, the flow direction of the fuel gas is changed, and the flow velocity is reduced.

【0055】これにより、第2の実施形態では、第1燃
料ガス流通溝56a〜56dに対して燃料ガスを均一に
分配供給することができ、単位発電セル14の発電性能
を有効に向上させることができる等、第1の実施形態と
同様の効果が得られる。なお、第2の実施形態では、燃
料ガスを分配供給する場合について説明したが、酸化剤
ガスおよび冷却媒体においても同様の構成が採用され
る。
As a result, in the second embodiment, the fuel gas can be uniformly distributed and supplied to the first fuel gas flow grooves 56a to 56d, and the power generation performance of the unit power generation cell 14 can be effectively improved. For example, the same effects as those of the first embodiment can be obtained. Although the case of distributing and supplying the fuel gas has been described in the second embodiment, the same configuration is adopted for the oxidizing gas and the cooling medium.

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明に係る燃料電池では、流体がセパ
レータの流体用孔部から流路部材を介して前記セパレー
タの面内に設けられている流通路に供給されるため、こ
の流体の流れ方向が種々変更されて流速が減少され、前
記流通路に対して前記流体を均一に分配供給することが
できる。これにより、単位発電セルの発電効率が有効に
向上するとともに、セパレータの厚さを肉薄に設定する
ことが可能になり、燃料電池の薄肉化が容易に図られ
る。
In the fuel cell according to the present invention, the fluid is supplied from the fluid hole of the separator to the flow passage provided in the plane of the separator via the flow path member. The direction is variously changed, the flow velocity is reduced, and the fluid can be uniformly distributed and supplied to the flow passage. Thereby, the power generation efficiency of the unit power generation cell is effectively improved, and the thickness of the separator can be set to be thin, so that the fuel cell can be easily made thin.

【0057】また、本発明に係る燃料電池スタックで
は、内部マニホールドを構成する流体用孔部から流路部
材を経由して各セパレータの面内に設けられている流通
路に流体が供給されるため、この流体の流速が有効に減
少されて前記流通路に該流体を均一に分配供給すること
ができる。
Further, in the fuel cell stack according to the present invention, the fluid is supplied from the fluid hole constituting the internal manifold to the flow passage provided in the plane of each separator via the flow passage member. The flow velocity of the fluid is effectively reduced, so that the fluid can be uniformly distributed and supplied to the flow passage.

【0058】このため、単位発電セルの発電性能を向上
させるとともに、内部マニホールド内の流体の流れが変
化することがなく、各単位発電セルに対して前記流体を
均一に分配することが可能になる。これにより、各単位
発電セルの発電性能を確実に維持し、燃料電池スタック
全体の出力を有効に向上させることが可能になる。しか
も、セパレータの厚さを増加させることがなく、燃料電
池スタック全体の小型化が容易に図られる。
Therefore, the power generation performance of the unit power generation cells can be improved, and the fluid can be uniformly distributed to each unit power generation cell without changing the flow of the fluid in the internal manifold. . This makes it possible to reliably maintain the power generation performance of each unit power generation cell and effectively improve the output of the entire fuel cell stack. In addition, the size of the entire fuel cell stack can be easily reduced without increasing the thickness of the separator.

【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スタッ
クの概略斜視図である。
FIG. 1 is a schematic perspective view of a fuel cell stack according to a first embodiment of the present invention.

【図2】前記燃料電池スタックの要部分解斜視図であ
る。
FIG. 2 is an exploded perspective view of a main part of the fuel cell stack.

【図3】前記燃料電池スタックを構成する単位発電セル
の断面説明図である。
FIG. 3 is an explanatory sectional view of a unit power generation cell constituting the fuel cell stack.

【図4】前記単位発電セルを構成する第2セパレータの
正面図である。
FIG. 4 is a front view of a second separator constituting the unit power generation cell.

【図5】本発明の第2の実施形態に係る単位発電セルを
構成する第1(または第2)シール部材および第1セパ
レータの斜視説明図である。
FIG. 5 is a perspective explanatory view of a first (or second) seal member and a first separator constituting a unit power generation cell according to a second embodiment of the present invention.

【図6】従来技術に係るセパレータの正面図である。FIG. 6 is a front view of a separator according to the related art.

【図7】前記従来技術に係るセパレータを組み込む単位
発電セルの断面説明図である。
FIG. 7 is an explanatory sectional view of a unit power generation cell incorporating the separator according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…燃料電池スタック 14…単位発電
セル 16a、16b…集電用電極 18…温度調整
用セル 20a、20b…エンドプレート 24a…燃料ガ
ス供給マニホールド 24b…燃料ガス排出マニホールド 26a…酸化剤
ガス供給マニホールド 26b…酸化剤ガス排出マニホールド 28a…冷却媒
体供給マニホールド 28b…冷却媒体排出マニホールド 30…電解質 32…カソード側電極 34…アノード
側電極 36…接合体 42、44、8
0…シール部材 46、48…セパレータ 50a…燃料ガ
ス用供給孔部 50b…燃料ガス用排出孔部 52a…酸化剤
ガス用供給孔部 52b…酸化剤ガス用排出孔部 54a…冷却媒
体用供給孔部 54b…冷却媒体用排出孔部 56a〜56d、58a、58b…燃料ガス流通溝 60a〜60d、62a、62b…酸化剤ガス流通溝 64a、64b、68a、68b、82a、82b…シ
ール部 66a、66b、70a、70b、84a〜84d、8
6a、86b…連通部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell stack 14 ... Unit power generation cell 16a, 16b ... Current collection electrode 18 ... Temperature adjustment cell 20a, 20b ... End plate 24a ... Fuel gas supply manifold 24b ... Fuel gas discharge manifold 26a ... Oxidant gas supply manifold 26b ... Oxidant gas discharge manifold 28a ... Cooling medium supply manifold 28b ... Cooling medium discharge manifold 30 ... Electrolyte 32 ... Cathode side electrode 34 ... Anode side electrode 36 ... Joint bodies 42,44,8
0: seal members 46, 48 ... separator 50a ... fuel gas supply hole 50b ... fuel gas discharge hole 52a ... oxidant gas supply hole 52b ... oxidant gas discharge hole 54a ... cooling medium supply hole Portion 54b Coolant discharge holes 56a-56d, 58a, 58b Fuel gas flow grooves 60a-60d, 62a, 62b Oxidant gas flow grooves 64a, 64b, 68a, 68b, 82a, 82b Seal portions 66a, 66b, 70a, 70b, 84a to 84d, 8
6a, 86b ... communication part

Claims (4)

【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
とで挟んで構成される接合体を有し、前記接合体をセパ
レータにより挟持した単位発電セルを備える燃料電池で
あって、 前記セパレータは、厚さ方向に貫通して少なくとも燃料
ガス、酸化剤ガスまたは冷却媒体のいずれか1つを含む
流体が流通される流体用孔部と、 前記流体を前記セパレータの面内に沿って供給するとと
もに、前記流体用孔部の近傍で終端する流通路と、 を備え、 該セパレータの面には、前記流体用孔部と前記流通路と
の間で前記流体の流通を可能にするための流路部材が配
設されることを特徴とする燃料電池。
1. A fuel cell comprising a unit formed by sandwiching an electrolyte between an anode-side electrode and a cathode-side electrode, and comprising a unitary power generation cell sandwiching the joint between separators, wherein the separator comprises: A fluid hole through which a fluid containing at least one of a fuel gas, an oxidizing gas or a cooling medium flows through in the thickness direction, and the fluid is supplied along the plane of the separator, A flow path terminating in the vicinity of the fluid hole, and a flow path member for allowing the fluid to flow between the fluid hole and the flow path on the surface of the separator. A fuel cell, wherein:
【請求項2】請求項1記載の燃料電池において、前記流
路部材は、前記セパレータと前記接合体との間に介装さ
れるシール部材であり、 前記シール部材は、前記流体用孔部を周回シールするシ
ール部に、前記流体用孔部と前記流通路とを連通する連
通部を設けることを特徴とする燃料電池。
2. The fuel cell according to claim 1, wherein the flow path member is a seal member interposed between the separator and the joined body, and the seal member has a hole for the fluid. A fuel cell, characterized in that a communication portion that connects the fluid hole and the flow passage is provided in a seal portion that seals around.
【請求項3】電解質をアノード側電極とカソード側電極
とで挟んで構成される接合体を有し、前記接合体をセパ
レータにより挟持した単位発電セルが、複数積層して構
成される燃料電池スタックであって、 前記セパレータは、厚さ方向に貫通して少なくとも燃料
ガス、酸化剤ガスまたは冷却媒体のいずれか1つを含む
流体が流通されるとともに、積層方向に延在する内部マ
ニホールドを構成する流体用孔部と、 前記流体を前記セパレータの面内に沿って供給するとと
もに、前記流体用孔部の近傍で終端する流通路と、 を備え、 該セパレータの面には、前記流体用孔部と前記流通路と
の間で前記流体の流通を可能にするための流路部材が配
設されることを特徴とする燃料電池スタック。
3. A fuel cell stack comprising a joined body comprising an electrolyte sandwiched between an anode side electrode and a cathode side electrode, and a plurality of unit power generation cells sandwiching the joined body between separators. In the separator, a fluid including at least one of a fuel gas, an oxidizing gas, and a cooling medium flows through the separator in a thickness direction, and forms an internal manifold extending in a stacking direction. A fluid hole, and a fluid passage that supplies the fluid along the surface of the separator and terminates near the fluid hole. The fluid hole includes a fluid hole. A fuel cell stack provided with a flow path member for allowing the fluid to flow between the fuel cell stack and the flow passage.
【請求項4】請求項3記載の燃料電池スタックにおい
て、前記流路部材は、前記セパレータと前記接合体との
間に介装されるシール部材であり、 前記シール部材は、前記流体用孔部を周回シールするシ
ール部に、前記流体用孔部と前記流通路とを連通する連
通部を設けることを特徴とする燃料電池スタック。
4. The fuel cell stack according to claim 3, wherein the flow path member is a seal member interposed between the separator and the assembly, and the seal member is the fluid hole. A fuel cell stack, characterized in that a communication portion that connects the fluid hole and the flow passage is provided in a seal portion that seals around the fuel cell.
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