JP2002134130A - 燃料電池用セパレータ - Google Patents
燃料電池用セパレータInfo
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- JP2002134130A JP2002134130A JP2000322740A JP2000322740A JP2002134130A JP 2002134130 A JP2002134130 A JP 2002134130A JP 2000322740 A JP2000322740 A JP 2000322740A JP 2000322740 A JP2000322740 A JP 2000322740A JP 2002134130 A JP2002134130 A JP 2002134130A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 内部に冷媒流路を形成した、かつ形成容易な
冷媒流路としたセパレータの提供。 【解決手段】 （１）セパレータ１８の一側面から他側
面へセパレータの面方向に貫通する貫通孔３０からなる
冷媒流路２６が内部に形成された、カーボンまたは導電
性樹脂からなる一体型のセパレータ１８からなり、セパ
レータ内部の冷媒流路２６は該セパレータの両側にガス
ケット３１を介して配置された冷媒マニホールド３２内
の冷媒流路２６に接続している燃料電池用セパレータ。
（２）セパレータ１８の内部の冷媒流路２６と冷媒マニ
ホールド３２内の冷媒流路２６とが蛇行するサーペンタ
イン流路を形成している燃料電池用セパレータ。（３）
折り返し部は冷媒マニホールド３２内にある。
冷媒流路としたセパレータの提供。 【解決手段】 （１）セパレータ１８の一側面から他側
面へセパレータの面方向に貫通する貫通孔３０からなる
冷媒流路２６が内部に形成された、カーボンまたは導電
性樹脂からなる一体型のセパレータ１８からなり、セパ
レータ内部の冷媒流路２６は該セパレータの両側にガス
ケット３１を介して配置された冷媒マニホールド３２内
の冷媒流路２６に接続している燃料電池用セパレータ。
（２）セパレータ１８の内部の冷媒流路２６と冷媒マニ
ホールド３２内の冷媒流路２６とが蛇行するサーペンタ
イン流路を形成している燃料電池用セパレータ。（３）
折り返し部は冷媒マニホールド３２内にある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池に関し、
とくに固体高分子電解質型燃料電池のセパレータに関す
る。
とくに固体高分子電解質型燃料電池のセパレータに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子電解質型燃料電池は、イオン
交換膜からなる電解質膜とこの電解質膜の一面に配置さ
れた触媒層および拡散層からなる電極（アノード、燃料
極）および電解質膜の他面に配置された触媒層および拡
散層からなる電極（カソード、空気極）とからなる膜−
電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assem
bly ）と、アノード、カソードに燃料ガス（水素）およ
び酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための流体
通路を形成するセパレータとからセルを構成し、複数の
セルを積層してモジュールとし、モジュールを積層して
モジュール群を構成し、モジュール群のセル積層方向両
端に、ターミナル、インシュレータ、エンドプレートを
配置してスタックを構成し、スタックをスタックの外側
でセル積層体積層方向に延びる締結部材（たとえば、テ
ンションプレート）にて締め付け、固定したものからな
る。固体高分子電解質型燃料電池では、アノード側で
は、水素を水素イオンと電子にする反応が行われ、水素
イオンは電解質膜中をカソード側に移動し、カソード側
では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノ
ードで生成した電子がセパレータを通してくる）から水
を生成する反応が行われる。 アノード側：Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ- カソード側：２Ｈ+ ＋２ｅ- ＋（１／２）Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ カソードでの水生成反応では熱が出るので、セパレータ
間には、各セル毎にあるいは複数個のセル毎に、冷却媒
体（通常は冷却水）が流れる冷媒流路が形成されてお
り、燃料電池を冷却している。従来、セパレータがカー
ボンまたは導電性樹脂からなる場合は、その冷媒流路
は、セパレータを２分割して分割されたセパレータの表
面に溝を形成しこの溝同士が合うように分割されたセパ
レータを重ね合わせ、対向する溝によって形成される空
間から形成されていた。また、特開平１０−５０３２７
号は内部にサーペンタイン（蛇行）流路を形成したセパ
レータを示しているが、その形成方法は開示されていな
い。
交換膜からなる電解質膜とこの電解質膜の一面に配置さ
れた触媒層および拡散層からなる電極（アノード、燃料
極）および電解質膜の他面に配置された触媒層および拡
散層からなる電極（カソード、空気極）とからなる膜−
電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membrane-Electrode Assem
bly ）と、アノード、カソードに燃料ガス（水素）およ
び酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給するための流体
通路を形成するセパレータとからセルを構成し、複数の
セルを積層してモジュールとし、モジュールを積層して
モジュール群を構成し、モジュール群のセル積層方向両
端に、ターミナル、インシュレータ、エンドプレートを
配置してスタックを構成し、スタックをスタックの外側
でセル積層体積層方向に延びる締結部材（たとえば、テ
ンションプレート）にて締め付け、固定したものからな
る。固体高分子電解質型燃料電池では、アノード側で
は、水素を水素イオンと電子にする反応が行われ、水素
イオンは電解質膜中をカソード側に移動し、カソード側
では酸素と水素イオンおよび電子（隣りのＭＥＡのアノ
ードで生成した電子がセパレータを通してくる）から水
を生成する反応が行われる。 アノード側：Ｈ2 →２Ｈ+ ＋２ｅ- カソード側：２Ｈ+ ＋２ｅ- ＋（１／２）Ｏ2 →Ｈ2 Ｏ カソードでの水生成反応では熱が出るので、セパレータ
間には、各セル毎にあるいは複数個のセル毎に、冷却媒
体（通常は冷却水）が流れる冷媒流路が形成されてお
り、燃料電池を冷却している。従来、セパレータがカー
ボンまたは導電性樹脂からなる場合は、その冷媒流路
は、セパレータを２分割して分割されたセパレータの表
面に溝を形成しこの溝同士が合うように分割されたセパ
レータを重ね合わせ、対向する溝によって形成される空
間から形成されていた。また、特開平１０−５０３２７
号は内部にサーペンタイン（蛇行）流路を形成したセパ
レータを示しているが、その形成方法は開示されていな
い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の燃料電
池のセパレータでは、つぎの課題がある。冷媒流路を形
成するのでセパレータを分割するものでは、分割セパレ
ータの重ね合わせ接触面に接触電気抵抗が生じ、燃料電
池の電気出力が低下する。また、冷媒流路をセパレータ
内に形成するものでは、セパレータ成形時にサーペンタ
イン冷媒流路形成用の中子が抜けないので、サーペンタ
イン流路を単純には一体セパレータ内に形成することは
できない。溶解型の特殊中子を利用すると冷媒流路を形
成できるかもしれないが、その場合は生産性が著しく低
下する他、コストアップの要因となる。本発明の目的
は、内部に冷媒流路を形成した、かつ形成容易な冷媒流
路としたセパレータを提供することにある。
池のセパレータでは、つぎの課題がある。冷媒流路を形
成するのでセパレータを分割するものでは、分割セパレ
ータの重ね合わせ接触面に接触電気抵抗が生じ、燃料電
池の電気出力が低下する。また、冷媒流路をセパレータ
内に形成するものでは、セパレータ成形時にサーペンタ
イン冷媒流路形成用の中子が抜けないので、サーペンタ
イン流路を単純には一体セパレータ内に形成することは
できない。溶解型の特殊中子を利用すると冷媒流路を形
成できるかもしれないが、その場合は生産性が著しく低
下する他、コストアップの要因となる。本発明の目的
は、内部に冷媒流路を形成した、かつ形成容易な冷媒流
路としたセパレータを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。 （１） セパレータの一側面から他側面へセパレータの
面方向に貫通する貫通孔からなる冷媒流路が内部に形成
された、カーボンまたは導電性樹脂からなる一体型のセ
パレータからなり、前記セパレータ内部の冷媒流路は該
セパレータの両側にガスケットを介して配置された冷媒
マニホールド内の冷媒流路に接続している燃料電池用セ
パレータ。 （２） 前記セパレータの内部の冷媒流路と前記冷媒マ
ニホールド内の冷媒流路とが蛇行するサーペンタイン流
路を形成している（１）記載の燃料電池用セパレータ。 （３） 前記サーペンタイン流路の折り返し部が前記冷
媒マニホールド内に形成されている（２）記載の燃料電
池用セパレータ。
明はつぎの通りである。 （１） セパレータの一側面から他側面へセパレータの
面方向に貫通する貫通孔からなる冷媒流路が内部に形成
された、カーボンまたは導電性樹脂からなる一体型のセ
パレータからなり、前記セパレータ内部の冷媒流路は該
セパレータの両側にガスケットを介して配置された冷媒
マニホールド内の冷媒流路に接続している燃料電池用セ
パレータ。 （２） 前記セパレータの内部の冷媒流路と前記冷媒マ
ニホールド内の冷媒流路とが蛇行するサーペンタイン流
路を形成している（１）記載の燃料電池用セパレータ。 （３） 前記サーペンタイン流路の折り返し部が前記冷
媒マニホールド内に形成されている（２）記載の燃料電
池用セパレータ。
【０００５】上記（１）の燃料電池用セパレータでは、
一体型セパレータの内部に冷媒流路が形成されるので、
従来の分割型セパレータに比べて分割セパレータの合わ
せ面の接触電気抵抗が無く、その分燃料電池の出力が向
上する。また、セパレータでの電気抵抗発熱も少なくな
る。また、貫通孔はセパレータの一側面から他側面まで
直線状に貫通するので、成形時の中子抜きができ、セパ
レータの一体成形時にセパレータ内冷媒流路が容易に成
形可能である。上記（２）の燃料電池用セパレータで
は、セパレータの内部の冷媒流路と冷媒マニホールド内
の冷媒流路とにわたって、蛇行するサーペンタイン流路
が形成されており、従来のセパレータ内のみにサーペン
タイン流路が形成されていた場合に比べて、セパレータ
製造を困難にすることなく、サーペンタイン流路を容易
に形成できる。上記（３）の燃料電池用セパレータで
は、折り返し部が冷媒マニホールド内に形成されるの
で、セパレータの内部の冷媒流路の流路構造を単純化す
ることができる。
一体型セパレータの内部に冷媒流路が形成されるので、
従来の分割型セパレータに比べて分割セパレータの合わ
せ面の接触電気抵抗が無く、その分燃料電池の出力が向
上する。また、セパレータでの電気抵抗発熱も少なくな
る。また、貫通孔はセパレータの一側面から他側面まで
直線状に貫通するので、成形時の中子抜きができ、セパ
レータの一体成形時にセパレータ内冷媒流路が容易に成
形可能である。上記（２）の燃料電池用セパレータで
は、セパレータの内部の冷媒流路と冷媒マニホールド内
の冷媒流路とにわたって、蛇行するサーペンタイン流路
が形成されており、従来のセパレータ内のみにサーペン
タイン流路が形成されていた場合に比べて、セパレータ
製造を困難にすることなく、サーペンタイン流路を容易
に形成できる。上記（３）の燃料電池用セパレータで
は、折り返し部が冷媒マニホールド内に形成されるの
で、セパレータの内部の冷媒流路の流路構造を単純化す
ることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の燃料電池用セパ
レータを図１〜図６を参照して、説明する。図中、図３
は実施例１を示し、図４は実施例２を示す。図１、図
２、図５、図６は両実施例に共通に適用できる。はじめ
に、本発明の実施例１と実施例２に共通する部分を、図
１〜図３、図５、図６を参照して、説明する。
レータを図１〜図６を参照して、説明する。図中、図３
は実施例１を示し、図４は実施例２を示す。図１、図
２、図５、図６は両実施例に共通に適用できる。はじめ
に、本発明の実施例１と実施例２に共通する部分を、図
１〜図３、図５、図６を参照して、説明する。
【０００７】本発明の燃料電池用セパレータが組み付け
られる燃料電池は固体高分子電解質型燃料電池１０であ
る。固体高分子電解質型燃料電池１０は、たとえば燃料
電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いら
れてもよい。固体高分子電解質型燃料電池１０は、図
５、図６に示すように、イオン交換膜からなる電解質膜
１１とこの電解質膜１１の一面に配置された触媒層１２
および拡散層１３からなる電極１４（アノード、燃料
極）および電解質膜１１の他面に配置された触媒層１５
および拡散層１６からなる電極１７（カソード、空気
極）とからなる膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membra
ne-Electrode Assembly ）と、電極１４、１７に燃料ガ
ス（水素）および酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給
するための流体通路２７および燃料電池冷却用の冷媒
（通常は冷却水）が流れる冷媒流路２６を形成するセパ
レータ１８とを重ねてセルを形成し、該セルを複数積層
してモジュール１９とし、モジュール１９を積層してモ
ジュール群を構成し、モジュール１９群のセル積層方向
（燃料電池積層方向）両端に、ターミナル２０、インシ
ュレータ２１、エンドプレート２２を配置してスタック
２３を構成し、スタック２３を積層方向に締め付けスタ
ック２３の外側で燃料電池積層体積層方向に延びる締結
部材２４（たとえば、テンションプレート）とボルト２
５で固定したものからなる。
られる燃料電池は固体高分子電解質型燃料電池１０であ
る。固体高分子電解質型燃料電池１０は、たとえば燃料
電池自動車に搭載される。ただし、自動車以外に用いら
れてもよい。固体高分子電解質型燃料電池１０は、図
５、図６に示すように、イオン交換膜からなる電解質膜
１１とこの電解質膜１１の一面に配置された触媒層１２
および拡散層１３からなる電極１４（アノード、燃料
極）および電解質膜１１の他面に配置された触媒層１５
および拡散層１６からなる電極１７（カソード、空気
極）とからなる膜−電極アッセンブリ（ＭＥＡ：Membra
ne-Electrode Assembly ）と、電極１４、１７に燃料ガ
ス（水素）および酸化ガス（酸素、通常は空気）を供給
するための流体通路２７および燃料電池冷却用の冷媒
（通常は冷却水）が流れる冷媒流路２６を形成するセパ
レータ１８とを重ねてセルを形成し、該セルを複数積層
してモジュール１９とし、モジュール１９を積層してモ
ジュール群を構成し、モジュール１９群のセル積層方向
（燃料電池積層方向）両端に、ターミナル２０、インシ
ュレータ２１、エンドプレート２２を配置してスタック
２３を構成し、スタック２３を積層方向に締め付けスタ
ック２３の外側で燃料電池積層体積層方向に延びる締結
部材２４（たとえば、テンションプレート）とボルト２
５で固定したものからなる。
【０００８】冷媒流路２６はセル毎に、または複数のセ
ル毎に、設けられる。たとえば、図６では、２つのセル
毎に１つの冷媒流路２６が設けられている。セパレータ
１８は、冷媒流路２６を有するセパレータ１８Ａと、冷
媒流路２６を有さないセパレータ１８Ｂを含む。ただ
し、全セパレータ１８に冷媒流路２６を設ける場合はセ
パレータ１８Ｂはない。セパレータ１８Ｂは、燃料ガス
と酸化ガスを区画する。セパレータ１８Ａは、燃料ガス
と酸化ガスを区画するとともに、冷却水と、燃料ガスお
よび酸化ガスを区画する。セパレータ１８は、また、隣
り合うセルのアノードからカソードに電子が流れる電気
の通路をも形成している。セパレータ１８は、カーボン
板に、または導電性粒子（たとえば、カーボン粒子）を
混入して導電性をもたせた樹脂板に、冷媒流路２６やガ
ス流路２７を形成したものからなり、一体成形により形
成されている。
ル毎に、設けられる。たとえば、図６では、２つのセル
毎に１つの冷媒流路２６が設けられている。セパレータ
１８は、冷媒流路２６を有するセパレータ１８Ａと、冷
媒流路２６を有さないセパレータ１８Ｂを含む。ただ
し、全セパレータ１８に冷媒流路２６を設ける場合はセ
パレータ１８Ｂはない。セパレータ１８Ｂは、燃料ガス
と酸化ガスを区画する。セパレータ１８Ａは、燃料ガス
と酸化ガスを区画するとともに、冷却水と、燃料ガスお
よび酸化ガスを区画する。セパレータ１８は、また、隣
り合うセルのアノードからカソードに電子が流れる電気
の通路をも形成している。セパレータ１８は、カーボン
板に、または導電性粒子（たとえば、カーボン粒子）を
混入して導電性をもたせた樹脂板に、冷媒流路２６やガ
ス流路２７を形成したものからなり、一体成形により形
成されている。
【０００９】図１、図２に示すように、セパレータ１８
の一表面には、燃料ガス流路２７ａが形成されており、
他表面には酸化ガス（エア）流路２７ｂが形成されてい
る。セパレータ１８には、セル積層方向にモジュール群
全長にわたって延びるガス入口２８（燃料ガス入口２８
ａ、酸化ガス入口２８ｂ）と、セル積層方向にモジュー
ル群全長にわたって延びるガス出口２９（燃料ガス出口
２９ａ、酸化ガス出口２９ｂ）が形成されている。ガス
流路２７（２７ａ、２７ｂ）は、ガス入口２８からガス
出口２９まで、セル面内を、蛇行して延びる。セパレー
タ１８のガス流路２７は互いに並行するガス流路群であ
ってもよい。図１は、燃料ガス流路２７ａと酸化ガス
（エア）流路２７ｂのうち一方の流路のみの蛇行を示し
ているが、他方の流路はセパレータ裏側で一方の流路と
左右対称に蛇行する。
の一表面には、燃料ガス流路２７ａが形成されており、
他表面には酸化ガス（エア）流路２７ｂが形成されてい
る。セパレータ１８には、セル積層方向にモジュール群
全長にわたって延びるガス入口２８（燃料ガス入口２８
ａ、酸化ガス入口２８ｂ）と、セル積層方向にモジュー
ル群全長にわたって延びるガス出口２９（燃料ガス出口
２９ａ、酸化ガス出口２９ｂ）が形成されている。ガス
流路２７（２７ａ、２７ｂ）は、ガス入口２８からガス
出口２９まで、セル面内を、蛇行して延びる。セパレー
タ１８のガス流路２７は互いに並行するガス流路群であ
ってもよい。図１は、燃料ガス流路２７ａと酸化ガス
（エア）流路２７ｂのうち一方の流路のみの蛇行を示し
ているが、他方の流路はセパレータ裏側で一方の流路と
左右対称に蛇行する。
【００１０】図２、図３に示すように、冷媒流路２６を
有するセパレータ１８Ａは、セパレータの一側面３３か
ら他側面３４へセパレータの面方向に貫通する１個以上
の貫通孔３０を有する。貫通孔３０はセパレータの一側
面３３から他側面３４まで直線状に延びていてもよい
し、セパレータの一側面３３から他側面３４まで延びる
途中で（たとえば、Ｌ字状を形成するように）屈曲して
いてもよい。貫通孔３０は、セパレータ１８Ａの厚み方
向（板厚方向）中央部に形成されており、セパレータ１
８Ａの内部に形成されており、板厚方向の表面に露出し
ていない。貫通孔３０は、冷媒流路２６のうち、セパレ
ータ１８Ａに形成された冷媒流路２６ｃを構成してい
る。したがって、セパレータ１８Ａは冷媒流路１８Ａを
内部に一体に形成した、一体型のセパレータからなり、
従来のように冷媒流路を形成するために２分割して重ね
たセパレータではない。セパレータ内部の冷媒流路２６
ｃと表面のガス流路２７とはセパレータの壁の厚み方向
の一部分で互いに隔てられている。
有するセパレータ１８Ａは、セパレータの一側面３３か
ら他側面３４へセパレータの面方向に貫通する１個以上
の貫通孔３０を有する。貫通孔３０はセパレータの一側
面３３から他側面３４まで直線状に延びていてもよい
し、セパレータの一側面３３から他側面３４まで延びる
途中で（たとえば、Ｌ字状を形成するように）屈曲して
いてもよい。貫通孔３０は、セパレータ１８Ａの厚み方
向（板厚方向）中央部に形成されており、セパレータ１
８Ａの内部に形成されており、板厚方向の表面に露出し
ていない。貫通孔３０は、冷媒流路２６のうち、セパレ
ータ１８Ａに形成された冷媒流路２６ｃを構成してい
る。したがって、セパレータ１８Ａは冷媒流路１８Ａを
内部に一体に形成した、一体型のセパレータからなり、
従来のように冷媒流路を形成するために２分割して重ね
たセパレータではない。セパレータ内部の冷媒流路２６
ｃと表面のガス流路２７とはセパレータの壁の厚み方向
の一部分で互いに隔てられている。
【００１１】図２、図３に示すように、セパレータ内部
の複数の貫通孔３０はセパレータ１８の両側にガスケッ
ト（シール材兼電気絶縁材）３１を介して配置された冷
媒マニホールド３２内の冷媒流路２６ｄに接続してい
る。そして、セパレータ１８に形成された１以上の貫通
孔３０は、冷媒マニホールド３２内の冷媒流路２６ｄに
よって、互いに連通しており、冷媒流路２６の部位では
ガスケット３１に孔があいている。貫通孔３０からなる
セパレータ１８の冷媒流路２６ｃと冷媒マニホールド３
２内の冷媒流路２６ｄとは、冷媒流路２６を構成してい
る。
の複数の貫通孔３０はセパレータ１８の両側にガスケッ
ト（シール材兼電気絶縁材）３１を介して配置された冷
媒マニホールド３２内の冷媒流路２６ｄに接続してい
る。そして、セパレータ１８に形成された１以上の貫通
孔３０は、冷媒マニホールド３２内の冷媒流路２６ｄに
よって、互いに連通しており、冷媒流路２６の部位では
ガスケット３１に孔があいている。貫通孔３０からなる
セパレータ１８の冷媒流路２６ｃと冷媒マニホールド３
２内の冷媒流路２６ｄとは、冷媒流路２６を構成してい
る。
【００１２】セパレータ１８の両側の冷媒マニホールド
３２は、スタック長手方向（セル積層方向）にスタック
全長にわたって延びる。冷媒マニホールド３２内の冷媒
流路２６ｄは、冷媒マニホールド３２の長手方向にモジ
ュール全長にわたって延びる冷媒入口２６ａと冷媒出口
２６ｂを含んでおり、冷媒入口２６ａは、スタック一側
にある冷媒マニホールド３２内に形成されており、冷媒
出口２６ｂは、スタック他側にある冷媒マニホールド３
２内に形成されている。冷媒入口２６ａから入った冷媒
は、冷媒マニホールド３２内の冷媒流路２６ｄとセパレ
ータ１８の冷媒流路２６ｃとを通過した後、冷媒出口２
６ｂに至り、冷媒出口２６ｂから出て、スタック外で冷
却された後冷媒入口２６ａへと循環する。冷媒マニホー
ルド３２内の冷媒流路２６ｄのうち、冷媒入口２６ａお
よび冷媒出口２６ｂを除いた部分は、スタック長手方向
に、モジュールの全長にわたって貫通していてもよい
し、あるいは各セル毎に独立していてもよい。製作上
は、モジュールの全長にわたって貫通している方が流路
形成が容易である。
３２は、スタック長手方向（セル積層方向）にスタック
全長にわたって延びる。冷媒マニホールド３２内の冷媒
流路２６ｄは、冷媒マニホールド３２の長手方向にモジ
ュール全長にわたって延びる冷媒入口２６ａと冷媒出口
２６ｂを含んでおり、冷媒入口２６ａは、スタック一側
にある冷媒マニホールド３２内に形成されており、冷媒
出口２６ｂは、スタック他側にある冷媒マニホールド３
２内に形成されている。冷媒入口２６ａから入った冷媒
は、冷媒マニホールド３２内の冷媒流路２６ｄとセパレ
ータ１８の冷媒流路２６ｃとを通過した後、冷媒出口２
６ｂに至り、冷媒出口２６ｂから出て、スタック外で冷
却された後冷媒入口２６ａへと循環する。冷媒マニホー
ルド３２内の冷媒流路２６ｄのうち、冷媒入口２６ａお
よび冷媒出口２６ｂを除いた部分は、スタック長手方向
に、モジュールの全長にわたって貫通していてもよい
し、あるいは各セル毎に独立していてもよい。製作上
は、モジュールの全長にわたって貫通している方が流路
形成が容易である。
【００１３】冷媒マニホールド３２は、金属製または樹
脂製である。また、図５の締結部材２４を、冷媒マニホ
ールド３２に兼ねさせてもよい。その場合は、締結部材
２４と冷媒マニホールド３２とは同一部材となり、締結
部材がスタックの両側面にガスケット３１を介して密着
していることになる。
脂製である。また、図５の締結部材２４を、冷媒マニホ
ールド３２に兼ねさせてもよい。その場合は、締結部材
２４と冷媒マニホールド３２とは同一部材となり、締結
部材がスタックの両側面にガスケット３１を介して密着
していることになる。
【００１４】上記の、実施例１、２に共通する構造の作
用を説明する。上記の燃料電池用セパレータ１８では、
一体型セパレータの内部に冷媒流路２６ｃが形成される
ので、従来の分割型セパレータに比べて分割セパレータ
の合わせ面の接触電気抵抗が無く、その分燃料電池の電
圧、出力が向上する。また、セパレータ１８での電気抵
抗発熱も少なくなる。また、貫通孔３０はセパレータ１
８の一側面３３から他側面３４までセパレータの面方向
に貫通するので、セパレータ成形時に流路形成用の中子
抜きができ、セパレータの一体成形時にセパレータ内冷
媒流路２６ｃが容易に成形可能である。
用を説明する。上記の燃料電池用セパレータ１８では、
一体型セパレータの内部に冷媒流路２６ｃが形成される
ので、従来の分割型セパレータに比べて分割セパレータ
の合わせ面の接触電気抵抗が無く、その分燃料電池の電
圧、出力が向上する。また、セパレータ１８での電気抵
抗発熱も少なくなる。また、貫通孔３０はセパレータ１
８の一側面３３から他側面３４までセパレータの面方向
に貫通するので、セパレータ成形時に流路形成用の中子
抜きができ、セパレータの一体成形時にセパレータ内冷
媒流路２６ｃが容易に成形可能である。
【００１５】つぎに、本発明の各実施例に特有な部分を
説明する。本発明の実施例１では、図３に示すように、
セパレータ１８の内部の冷媒流路２６ｃと冷媒マニホー
ルド３２内の冷媒流路２６ｄとが、蛇行するサーペンタ
イン冷媒流路２６を形成している場合を示している。蛇
行部は、冷媒マニホールド３２内に形成され、セパレー
タ１８内の冷媒流路２６ｃは直線状である。冷媒マニホ
ールド３２内の冷媒流路２６ｄは、隣接する冷媒流路２
６ｃを連通する流路２６ｄ-2と、冷媒流路２６ｃと冷媒
マニホールド３２を連通する流路２６ｄ-1とを有する。
隣接する、セパレータ１８内の冷媒流路２６ｃでは、冷
媒の流れの方向は、互いに逆向きとなる。
説明する。本発明の実施例１では、図３に示すように、
セパレータ１８の内部の冷媒流路２６ｃと冷媒マニホー
ルド３２内の冷媒流路２６ｄとが、蛇行するサーペンタ
イン冷媒流路２６を形成している場合を示している。蛇
行部は、冷媒マニホールド３２内に形成され、セパレー
タ１８内の冷媒流路２６ｃは直線状である。冷媒マニホ
ールド３２内の冷媒流路２６ｄは、隣接する冷媒流路２
６ｃを連通する流路２６ｄ-2と、冷媒流路２６ｃと冷媒
マニホールド３２を連通する流路２６ｄ-1とを有する。
隣接する、セパレータ１８内の冷媒流路２６ｃでは、冷
媒の流れの方向は、互いに逆向きとなる。
【００１６】実施例１では、サーペンタイン冷媒流路２
６であっても、セパレータ１８内の冷媒流路２６ｃは直
線状であるから、直線状の中子により冷媒流路２６ｃを
成形しセパレータ成形後中子を引き抜くことができ、製
作可能である。もしも、セパレータ１８内の冷媒流路２
６ｃ自体が蛇行していると、中子の引き抜きができない
ので、溶解性の特殊中子を用いざるを得ず、成形が非効
率的になり、生産性が極端に低下する。したがって、従
来のセパレータ内のみにサーペンタイン流路が形成され
ていた場合に比べて、セパレータ製造を困難にすること
なく、サーペンタイン流路を容易に形成できる。
６であっても、セパレータ１８内の冷媒流路２６ｃは直
線状であるから、直線状の中子により冷媒流路２６ｃを
成形しセパレータ成形後中子を引き抜くことができ、製
作可能である。もしも、セパレータ１８内の冷媒流路２
６ｃ自体が蛇行していると、中子の引き抜きができない
ので、溶解性の特殊中子を用いざるを得ず、成形が非効
率的になり、生産性が極端に低下する。したがって、従
来のセパレータ内のみにサーペンタイン流路が形成され
ていた場合に比べて、セパレータ製造を困難にすること
なく、サーペンタイン流路を容易に形成できる。
【００１７】本発明の実施例２では、図４に示すよう
に、スタックの一側の冷媒マニホールド３２内の冷媒流
路２６ｄは各セルでまたは全セルで連通した１つの一体
通路からなり、スタックの他側の冷媒マニホールド３２
内の冷媒流路２６ｄも各セルでまたは全セルで連通した
１つの一体通路からなり、セパレータ１８内の全冷媒流
路２６ｃを通って、スタックの一側の冷媒マニホールド
３２内の冷媒流路２６ｄからスタックの他側の冷媒マニ
ホールド３２内の冷媒流路２６ｄに向かって、一方向
に、冷媒が流れる構造となっている。セパレータ１８内
の全冷媒流路２６ｃにおいて、冷媒の流れの向きは同じ
である。
に、スタックの一側の冷媒マニホールド３２内の冷媒流
路２６ｄは各セルでまたは全セルで連通した１つの一体
通路からなり、スタックの他側の冷媒マニホールド３２
内の冷媒流路２６ｄも各セルでまたは全セルで連通した
１つの一体通路からなり、セパレータ１８内の全冷媒流
路２６ｃを通って、スタックの一側の冷媒マニホールド
３２内の冷媒流路２６ｄからスタックの他側の冷媒マニ
ホールド３２内の冷媒流路２６ｄに向かって、一方向
に、冷媒が流れる構造となっている。セパレータ１８内
の全冷媒流路２６ｃにおいて、冷媒の流れの向きは同じ
である。
【００１８】この場合は、実施例１と同様に、セパレー
タ１８内の冷媒流路２６ｃは直線状であるから、直線状
の中子により冷媒流路２６ｃを成形しセパレータ成形後
中子を引き抜くことができ、製作可能である。その他
に、冷媒マニホールド３２内の冷媒流路２６ｄが蛇行し
ないので、実施例１のような蛇行流路を形成する必要が
なく、冷媒流路２６ｄが製作容易であるし、その製作も
極めて容易である。
タ１８内の冷媒流路２６ｃは直線状であるから、直線状
の中子により冷媒流路２６ｃを成形しセパレータ成形後
中子を引き抜くことができ、製作可能である。その他
に、冷媒マニホールド３２内の冷媒流路２６ｄが蛇行し
ないので、実施例１のような蛇行流路を形成する必要が
なく、冷媒流路２６ｄが製作容易であるし、その製作も
極めて容易である。
【００１９】
【発明の効果】請求項１の燃料電池用セパレータによれ
ば、一体型セパレータの内部に冷媒流路が形成されるの
で、従来の分割型セパレータに比べて分割セパレータの
合わせ面の接触電気抵抗が無く、その分燃料電池の出力
が向上する。また、貫通孔はセパレータの一側面から他
側面へセパレータの面方向に貫通するので、成形時の中
子抜きができ、セパレータの一体成形時にセパレータ内
冷媒流路を容易に成形できる。請求項２の燃料電池用セ
パレータによれば、セパレータの内部の冷媒流路と冷媒
マニホールド内の冷媒流路とにわたって、蛇行するサー
ペンタイン流路が形成されており、従来のセパレータ内
のみにサーペンタイン流路が形成されていた場合に比べ
て、セパレータ製造を困難にすることなく、サーペンタ
イン流路を容易に形成できる。請求項３の燃料電池用セ
パレータによれば、折り返し部が冷媒マニホールド内に
形成されるので、セパレータの内部の冷媒流路の流路構
造を単純化することができ、セパレータ製造を困難にす
ることなく、サーペンタイン流路を容易に形成できる。
ば、一体型セパレータの内部に冷媒流路が形成されるの
で、従来の分割型セパレータに比べて分割セパレータの
合わせ面の接触電気抵抗が無く、その分燃料電池の出力
が向上する。また、貫通孔はセパレータの一側面から他
側面へセパレータの面方向に貫通するので、成形時の中
子抜きができ、セパレータの一体成形時にセパレータ内
冷媒流路を容易に成形できる。請求項２の燃料電池用セ
パレータによれば、セパレータの内部の冷媒流路と冷媒
マニホールド内の冷媒流路とにわたって、蛇行するサー
ペンタイン流路が形成されており、従来のセパレータ内
のみにサーペンタイン流路が形成されていた場合に比べ
て、セパレータ製造を困難にすることなく、サーペンタ
イン流路を容易に形成できる。請求項３の燃料電池用セ
パレータによれば、折り返し部が冷媒マニホールド内に
形成されるので、セパレータの内部の冷媒流路の流路構
造を単純化することができ、セパレータ製造を困難にす
ることなく、サーペンタイン流路を容易に形成できる。
【図１】本発明実施例１、２の燃料電池用セパレータの
正面図である。
正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明の実施例１の場合の、図２のＢ−Ｂ断面
図である。
図である。
【図４】本発明の実施例２の場合の、図２のＢ−Ｂ断面
図である。
図である。
【図５】本発明実施例１、２のセパレータを備えた燃料
電池の全体概略図である。
電池の全体概略図である。
【図６】本発明実施例１、２のセパレータを備えた燃料
電池の一部拡大断面図である。
電池の一部拡大断面図である。
１０ （固体高分子電解質型）燃料電池 １１ 電解質膜 １２ 触媒層 １３ 拡散層 １４ 電極（アノード、燃料極） １５ 触媒層 １６ 拡散層 １７ 電極（カソード、空気極） １８ セパレータ １８Ａ 冷媒流路を有するセパレータ １８Ｂ 冷媒流路を有さないセパレータ １９ モジュール ２０ ターミナル ２１ インシュレータ ２２ エンドプレート ２３ スタック ２４ テンションプレート ２５ ボルト ２６ 冷媒流路（冷媒が水の場合は冷却水流路） ２６ａ 冷媒流路入口 ２６ｂ 冷媒流路出口 ２６ｃ セパレータ内冷媒流路 ２６ｄ 冷媒マニホールド内冷媒流路 ２６ｄ-1 流路 ２６ｄ-2 流路 ２７ ガス流路 ２７ａ 燃料ガス流路 ２７ｂ 酸化ガス（エア）流路 ２８ ガス入口 ２８ａ 燃料ガス入口 ２８ｂ 酸化ガス入口 ２９ ガス出口 ２９ａ 燃料ガス出口 ２９ｂ 酸化ガス出口 ３０ 貫通孔 ３１ ガスケット（シール材） ３２ 冷媒マニホールド ３３ セパレータの一側面 ３４ セパレータの他側面
Claims (3)
- 【請求項１】 セパレータの一側面から他側面へセパレ
ータの面方向に貫通する貫通孔からなる冷媒流路が内部
に形成された、カーボンまたは導電性樹脂からなる一体
型のセパレータからなり、前記セパレータ内部の冷媒流
路は該セパレータの両側にガスケットを介して配置され
た冷媒マニホールド内の冷媒流路に接続している燃料電
池用セパレータ。 - 【請求項２】 前記セパレータの内部の冷媒流路と前記
冷媒マニホールド内の冷媒流路とが蛇行するサーペンタ
イン流路を形成している請求項１記載の燃料電池用セパ
レータ。 - 【請求項３】 前記サーペンタイン流路の折り返し部が
前記冷媒マニホールド内に形成されている請求項２記載
の燃料電池用セパレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000322740A JP2002134130A (ja) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | 燃料電池用セパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000322740A JP2002134130A (ja) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | 燃料電池用セパレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002134130A true JP2002134130A (ja) | 2002-05-10 |
Family
ID=18800564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000322740A Pending JP2002134130A (ja) | 2000-10-23 | 2000-10-23 | 燃料電池用セパレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002134130A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003007407A1 (en) * | 2001-07-09 | 2003-01-23 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing separator for fuel cell |
| JP2005533359A (ja) * | 2002-07-12 | 2005-11-04 | ハー−テック ヴァッセルシュトッフ−エネルグレ−ジステーメ ゲーエムベーハー | 向流式冷却システムとスタック軸に並行に配置された複数の冷却剤集積ダクトとを含む燃料電池スタック |
| KR100632347B1 (ko) * | 2005-08-24 | 2006-10-11 | 다이모스(주) | 유로의 최적화를 위한 연료전지용 분리판 구조 |
| FR2887685A1 (fr) * | 2005-06-28 | 2006-12-29 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Plaque bipolaire de pile a combustible a isolation electrique amelioree, pile a combustible resultante, procede de realisation d'une telle pile et applications |
| KR101060800B1 (ko) | 2008-11-11 | 2011-08-30 | 한국타이어 주식회사 | 일체형 연료전지 분리판의 제조방법 |
| US9373854B2 (en) | 2011-05-17 | 2016-06-21 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Solid polymer fuel cell |
-
2000
- 2000-10-23 JP JP2000322740A patent/JP2002134130A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003007407A1 (en) * | 2001-07-09 | 2003-01-23 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing separator for fuel cell |
| US7138206B2 (en) | 2001-07-09 | 2006-11-21 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing separator for fuel cell |
| JP2005533359A (ja) * | 2002-07-12 | 2005-11-04 | ハー−テック ヴァッセルシュトッフ−エネルグレ−ジステーメ ゲーエムベーハー | 向流式冷却システムとスタック軸に並行に配置された複数の冷却剤集積ダクトとを含む燃料電池スタック |
| FR2887685A1 (fr) * | 2005-06-28 | 2006-12-29 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Plaque bipolaire de pile a combustible a isolation electrique amelioree, pile a combustible resultante, procede de realisation d'une telle pile et applications |
| KR100632347B1 (ko) * | 2005-08-24 | 2006-10-11 | 다이모스(주) | 유로의 최적화를 위한 연료전지용 분리판 구조 |
| KR101060800B1 (ko) | 2008-11-11 | 2011-08-30 | 한국타이어 주식회사 | 일체형 연료전지 분리판의 제조방법 |
| US9373854B2 (en) | 2011-05-17 | 2016-06-21 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Solid polymer fuel cell |
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