JP2002184431A - Fuel cell separator and fuel cell - Google Patents

Fuel cell separator and fuel cell

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JP2002184431A
JP2002184431A JP2000382643A JP2000382643A JP2002184431A JP 2002184431 A JP2002184431 A JP 2002184431A JP 2000382643 A JP2000382643 A JP 2000382643A JP 2000382643 A JP2000382643 A JP 2000382643A JP 2002184431 A JP2002184431 A JP 2002184431A
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JP
Japan
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separator
electrode
fuel cell
gas
water
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Application number
JP2000382643A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Tomita
淳 冨田
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide fuel cell separators having electrodes superior in gas diffusivity and to provide a fuel cell with superior power generating performance and durability. SOLUTION: The separators 4 and 5 are so positioned as oppositely abutting on a pair of electrodes 2 and 3 clamping a solid polymer electrolyte membrane 1 from both sides and gas channels 41 and 51 are provided on the opposite faces of the electrodes 2 and 3. The fuel cell separators 4 and 5 are characterized in that the angle on the side of the gas channels 41 and 51 formed by abutment faces 48a and 88a of the separators 4 and 5 abutting on the electrodes 2 and 3 and crossing faces 46d and 90 crossing with the abutment faces 48a and 88a of side faces 46a and 86a of the gas channels 41 and 51 is an acute angle. The fuel cell is characterized in that the fuel cell separators 4 and 5 clamp the pair of electrodes 2 and 3 clamping the solid polymer electrolyte membrane 1 from both side.

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】本発明は燃料電池用セパレー
タおよび燃料電池に関する。
The present invention relates to a fuel cell separator and a fuel cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】大気の汚染をできる限り減らすために自
動車の排ガス対策が重要になっており、その対策の一つ
として電気自動車が使用されているが、充電設備や走行
距離などの問題で普及に至っていない。
2. Description of the Related Art In order to reduce air pollution as much as possible, it is important to take measures against exhaust gas from automobiles, and as one of the measures, electric vehicles are used. Has not been reached.

【0003】燃料電池は、水素と酸素を使用して電気分
解の逆反応で発電し、水以外の排出物がなくクリーンな
発電装置として注目されており、燃料電池を使用した自
動車が最も将来性のあるクリーンな自動車であると見ら
れている。燃料電池の中でも固体高分子電解質型燃料電
池が低温で作動するため自動車用として最も有望であ
る。
[0003] Fuel cells are attracting attention as clean power generation devices that generate hydrogen by the reverse reaction of electrolysis using hydrogen and oxygen and do not emit any waste other than water. It is considered to be a clean car with a certain quality. Among the fuel cells, solid polymer electrolyte fuel cells operate at low temperatures and are most promising for automobiles.

【0004】固体高分子電解質型燃料電池は、一般的に
多数の単セルが積層されており、単セルは、二つの電極
(燃料極と酸化剤極)で固体高分子電解質膜を挟んで接
合した固体高分子電解質膜と電極の接合体を、燃料ガス
または酸化剤ガスのガス流路を有するセパレータで挟ん
だ構造をしている。
[0004] A solid polymer electrolyte fuel cell generally has a large number of single cells stacked, and the single cell is joined with a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between two electrodes (a fuel electrode and an oxidant electrode). The joined body of the solid polymer electrolyte membrane and the electrode is sandwiched between separators having a gas flow path for a fuel gas or an oxidizing gas.

【0005】セパレータの役割として、膜・電極接合体
(以下、MEAと称する。)の性能を充分に引き出すこ
とのできる構造をもつことが重要である。その一つとし
て、MEAを構成するガス拡散層の全面にむらなくガス
を供給する役割がある。そのためには、以下に説明する
ように、セパレータのガス流路や拡散層において水つま
りが起こらないことが必要である。
[0005] As a role of the separator, it is important to have a structure that can sufficiently bring out the performance of a membrane-electrode assembly (hereinafter referred to as MEA). As one of them, there is a role to supply gas uniformly to the entire surface of the gas diffusion layer constituting the MEA. For that purpose, as described below, it is necessary that water clogging does not occur in the gas flow path and the diffusion layer of the separator.

【0006】図6は一般的な固体高分子電解質型燃料電
池単セルの模式断面図である。固体高分子電解質型燃料
電池は電解質として固体高分子電解質膜101が用いら
れてる。MEA110は、固体高分子電解質膜101を
酸化剤極102と燃料極103で挟持した状態で接合さ
れている。酸化剤極102、燃料極103は、それぞれ
ガス拡散集電体(拡散層)102a、103aに触媒層
102b、103bを積層して構成され、それぞれの触
媒層102b、103bが固体高分子電解質膜101側
に面している。
FIG. 6 is a schematic sectional view of a general single cell of a solid polymer electrolyte fuel cell. A solid polymer electrolyte fuel cell uses a solid polymer electrolyte membrane 101 as an electrolyte. The MEA 110 is joined with the solid polymer electrolyte membrane 101 sandwiched between the oxidant electrode 102 and the fuel electrode 103. The oxidizer electrode 102 and the fuel electrode 103 are configured by laminating catalyst layers 102b and 103b on gas diffusion current collectors (diffusion layers) 102a and 103a, respectively, and the respective catalyst layers 102b and 103b are formed of a solid polymer electrolyte membrane 101. Facing the side.

【0007】MEA110をセパレータ104とセパレ
ータ105で挟持して、固体高分子電解質型燃料電池単
セルが構成されている。燃料電池は、この固体高分子電
解質型燃料電池単セルが多数積層されている。セパレー
タ104には、酸化剤ガスが流通する酸化剤ガス流路1
04aが設けられている。セパレータ105には、燃料
ガスが流通する燃料ガス流路105aが設けられてい
る。酸化剤ガスは、酸素を含有するガスで空気などが使
用できる。燃料ガスは、水素を含有するガスでメタノー
ル・ガソリンなどの炭化水素系燃料から水素を含むガス
に改質した改質ガスや純水素などが使用される。酸化剤
ガス、燃料ガスには、固体高分子電解質膜101を加湿
するために水蒸気が含まれている。
[0007] The MEA 110 is sandwiched between the separator 104 and the separator 105 to constitute a single cell of a solid polymer electrolyte fuel cell. A fuel cell has a large number of single cells of this solid polymer electrolyte fuel cell. The oxidizing gas flow path 1 through which the oxidizing gas flows
04a is provided. The separator 105 is provided with a fuel gas passage 105a through which the fuel gas flows. The oxidizing gas is an oxygen-containing gas such as air. As the fuel gas, a hydrogen-containing gas, such as a reformed gas obtained by reforming a hydrocarbon-based fuel such as methanol or gasoline into a gas containing hydrogen, pure hydrogen, or the like is used. The oxidizing gas and the fuel gas contain water vapor for humidifying the solid polymer electrolyte membrane 101.

【0008】燃料極103では、式(1)の反応が起こ
る。 2H→4H+4e ・・・(1) 燃料極103で生成されたプロトンHは、固体高分子
電解質膜101を通って酸化剤極102に向かって移動
し、それと同時に、燃料極103で生成された電子e
はセパレータ105、燃料極103と酸化剤極102と
の間に接続された負荷、セパレータ104を通って酸化
剤極4に移動する。
[0008] At the fuel electrode 103, the reaction of the formula (1) occurs. 2H 2 → 4H + + 4e (1) The proton H + generated at the fuel electrode 103 moves toward the oxidant electrode 102 through the solid polymer electrolyte membrane 101, and at the same time, the fuel electrode 103 Electron e generated by
Moves to the oxidizer electrode 4 through the separator 105, the load connected between the fuel electrode 103 and the oxidizer electrode 102, and the separator 104.

【0009】一方、酸化剤極4では、酸素が式(2)の
反応で還元され、燃料極103から移動してきたプロト
ンHと結合して水となる。 O+4H+4e→2HO ・・・(2) 生成された水の一部は、濃度勾配によって固体高分子電
解質膜101に入り、燃料極103に向かって拡散して
移動し、一部は蒸発して、未反応の酸化剤ガスと一緒に
排出される。上記の式(1)、式(2)の反応はともに
電子導電体である電極構成材、電解液(電解質)および
気体の三者が接触する三相界面上で起きる。
On the other hand, at the oxidant electrode 4, oxygen is reduced by the reaction of the formula (2), and combines with the protons H + transferred from the fuel electrode 103 to form water. O 2 + 4H + + 4e → 2H 2 O (2) Part of the generated water enters the solid polymer electrolyte membrane 101 due to the concentration gradient, and diffuses and moves toward the fuel electrode 103. The part evaporates and is discharged with unreacted oxidant gas. The reactions of the above formulas (1) and (2) both occur on the three-phase interface where the three members of the electrode constituent material, the electrolyte (electrolyte), and the gas, which are electronic conductors, come into contact.

【0010】上記の式(1)、式(2)の反応が進むた
めには、ガス拡散集電体102a、103aを通過した
燃料ガス、酸化剤ガスが触媒層102b、103bに充
分に供給されることが必要である。そのためには、酸化
剤ガス、燃料ガス中の水蒸気がガス拡散集電体102
a、103aにおいて凝集しないこと、および酸化剤極
4において式(2)の反応により生成された水がガス拡
散集電体102aにとどまらないことが重要である。
In order for the reactions of the above equations (1) and (2) to proceed, the fuel gas and the oxidizing gas that have passed through the gas diffusion current collectors 102a and 103a are sufficiently supplied to the catalyst layers 102b and 103b. It is necessary to For this purpose, water vapor in the oxidizing gas and the fuel gas is supplied to the gas diffusion current collector 102.
It is important that no agglomeration occurs at a and 103a, and that water generated by the reaction of the formula (2) at the oxidant electrode 4 does not remain at the gas diffusion current collector 102a.

【0011】そのため、ガス拡散集電体102a、10
3aに撥水性を持たせたり、ガス拡散集電体102a、
103aの孔径を調整することなどにより、水の凝集を
防止するのが一般的である。しかし、たとえば高電流域
での運転条件においては凝集水がガス拡散集電体102
aにとどまってしまい触媒層102bへのガスの供給が
滞ってしまう、いわゆるフラッディングが起こるなどの
現象が見られ、ガスの拡散性を確保する対策は充分では
ない。
Therefore, the gas diffusion current collectors 102a,
3a is made to have water repellency, or the gas diffusion current collector 102a,
In general, coagulation of water is prevented by adjusting the pore diameter of 103a. However, for example, under operating conditions in a high current range, the coagulated water is
The phenomenon that the gas supply to the catalyst layer 102b is interrupted due to staying at a, that is, so-called flooding occurs, and a measure for ensuring gas diffusibility is not sufficient.

【0012】従来技術として、特開平10−17258
6公報には、流路の一部に、吸水量に応じて流路断面積
を変化させる吸水部材が設けられた燃料電池が開示され
ている。
As a prior art, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-17258
Patent Document 6 discloses a fuel cell in which a water-absorbing member that changes the cross-sectional area of the flow path according to the amount of water absorption is provided in a part of the flow path.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術は、セパレータのガス流路における水つまりの防止に
効果を発揮するが、ガス拡散集電体内部のセパレータと
の接触部分付近における水つまりの低減にはほとんど寄
与せず、ガス拡散性が不十分である問題点があった。
However, the prior art is effective in preventing water clogging in the gas flow path of the separator, but reduces the water clogging in the gas diffusion current collector near the contact portion with the separator. And there was a problem that gas diffusivity was insufficient.

【0014】本発明は上記課題を解決したもので、電極
のガス拡散性に優れた燃料電池用セパレータおよび発電
性能と耐久性に優れた燃料電池を提供する。
The present invention has solved the above-mentioned problems, and provides a fuel cell separator having excellent electrode gas diffusion properties and a fuel cell having excellent power generation performance and durability.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために、本発明の請求項1において講じた技術的手段
(以下、第1の技術的手段と称する。)は、固体高分子
電解質膜を両側から挟持する一対の電極に対向し当接し
て位置し、該電極との対向面にガス流路が設けられたセ
パレータであって、該セパレータの前記電極との当接面
と、前記ガス流路の側面の前記当接面と交差する交差面
とのなす前記ガス流路側の角度が鋭角であることを特徴
とする燃料電池セパレータである。
Means for Solving the Problems In order to solve the above technical problems, the technical means (hereinafter referred to as first technical means) taken in claim 1 of the present invention is a solid polymer electrolyte. A separator provided with a gas flow path on a surface facing the pair of electrodes sandwiching the membrane from both sides, and a contact surface of the separator with the electrode, The fuel cell separator according to claim 1, wherein an angle between a side surface of the gas flow path and an intersecting surface intersecting with the contact surface on the gas flow path side is an acute angle.

【0016】上記第1の技術的手段による効果は、以下
のようである。
The effects of the first technical means are as follows.

【0017】すなわち、セパレータの電極との当接面
と、ガス流路の側面の当接面と交差する交差面とのなす
ガス流路側の角度が鋭角であるので、ガス流路側面の電
極と当接する角部が電極に与えるせん断力を緩和するこ
とができる。これにより電極のガス拡散層を形成する部
材が切断されて、撥水性をもたない新生面の形成が抑制
されるので、角部での水の凝集を減少させることがで
き、電極のガス拡散性に優れた燃料電池用セパレータが
できる。
That is, since the angle on the gas flow path side formed by the contact surface of the separator with the electrode and the crossing surface of the gas flow path that intersects with the contact surface is acute, the electrode on the gas flow path side surface is The shearing force applied to the electrode by the contacting corner can be reduced. As a result, the member forming the gas diffusion layer of the electrode is cut, and the formation of a new surface having no water repellency is suppressed, so that the aggregation of water at the corners can be reduced, and the gas diffusion property of the electrode can be reduced. An excellent fuel cell separator can be obtained.

【0018】また、セパレータの電極との当接面と、ガ
ス流路の側面の当接面と交差する交差面とのなすガス流
路側の角度が鋭角であるので、セパレータの電極との接
触面積を減少でき、この接触面における水の凝集を減少
させることができ、電極のガス拡散性に優れた燃料電池
用セパレータができる。
Further, since the angle between the contact surface of the separator with the electrode and the crossing surface of the side surface of the gas flow passage that intersects with the contact surface is acute, the contact area between the separator and the electrode is small. And the aggregation of water at the contact surface can be reduced, and a fuel cell separator having excellent electrode gas diffusion properties can be obtained.

【0019】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項2において講じた技術的手段(以下、第2の技
術的手段と称する。)は、前記ガス流路が、前記電極に
対向し該電極に向かって幅が広がっている当接部と、該
当接部に連続し前記電極と反対側に位置し、かつ略同一
の幅を有する基部を有することを特徴とする請求項1記
載の燃料電池セパレータである。
In order to solve the above technical problem, the technical means (hereinafter referred to as the second technical means) taken in claim 2 of the present invention is such that the gas flow path faces the electrode. 2. A contact portion having a width increasing toward the electrode, and a base portion continuing from the contact portion and located on a side opposite to the electrode and having substantially the same width. Fuel cell separator.

【0020】上記第2の技術的手段による効果は、以下
のようである。
The effects of the second technical means are as follows.

【0021】すなわち、ガス流路が電極に向かって幅が
広がって当接しているので、請求項1と同様に、ガス流
路側面の電極と当接する角部が電極に与えるせん断力を
緩和することができ、角部での水の凝集を減少させるこ
とができ、電極のガス拡散性に優れた燃料電池用セパレ
ータができる。
That is, since the gas flow path is widened toward the electrode and is in contact therewith, the corner portion of the gas flow path which is in contact with the electrode alleviates the shearing force applied to the electrode. Thus, the aggregation of water at the corners can be reduced, and a fuel cell separator having excellent electrode gas diffusion properties can be obtained.

【0022】また、ガス流路が電極に向かって幅が広が
って当接しているので、請求項1と同様に、セパレータ
の電極との接触面積を減少でき、この接触面における水
の凝集を減少させることができ、電極のガス拡散性に優
れた燃料電池用セパレータができる。
Further, since the gas flow path is widened toward the electrode and is in contact therewith, the contact area of the separator with the electrode can be reduced, and the aggregation of water on the contact surface can be reduced. Thus, a fuel cell separator having excellent electrode gas diffusion properties can be obtained.

【0023】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項3において講じた技術的手段(以下、第3の技
術的手段と称する。)は、前記当接部の側面のガス流通
方向に直交する断面形状が、前記電極に向かって凸状で
あることを特徴とする請求項2記載の燃料電池セパレー
タである。
In order to solve the above technical problem, the technical means (hereinafter referred to as third technical means) taken in claim 3 of the present invention is a gas flow direction on the side surface of the contact portion. 3. The fuel cell separator according to claim 2, wherein a cross-sectional shape perpendicular to the shape is convex toward the electrode.

【0024】上記第3の技術的手段による効果は、以下
のようである。
The effects of the third technical means are as follows.

【0025】すなわち、当接部の側面のガス流通方向に
直交する断面形状が、電極に向かって凸状であるので、
この曲率によりガス流路側面の電極と当接する角部に水
がとどまりにくくなり、また電極に与えるせん断力を緩
和することができ、角部での水の凝集を減少させること
ができ、電極のガス拡散性に優れた燃料電池用セパレー
タができる。
That is, since the cross-sectional shape of the side surface of the contact portion perpendicular to the gas flow direction is convex toward the electrode,
This curvature makes it difficult for water to stay at the corner of the gas channel side that abuts on the electrode, and also alleviates the shearing force applied to the electrode, reduces water aggregation at the corner, and reduces the A fuel cell separator having excellent gas diffusion properties can be obtained.

【0026】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項4において講じた技術的手段(以下、第4の技
術的手段と称する。)は、請求項1〜3のいずれかに記
載の一対の燃料電池用セパレータで、固体高分子電解質
膜を両側から挟持する一対の電極を挟んだことを特徴と
する燃料電池である。
In order to solve the above technical problem, the technical means (hereinafter referred to as fourth technical means) taken in claim 4 of the present invention is described in any one of claims 1 to 3. And a pair of electrodes for sandwiching the solid polymer electrolyte membrane from both sides.

【0027】上記第4の技術的手段による効果は、以下
のようである。
The effects of the fourth technical means are as follows.

【0028】すなわち、電極のガス拡散性に優れた燃料
電池用セパレータを使用しているので、発電性能と耐久
性に優れた燃料電池を製造できる。
That is, since a fuel cell separator having excellent electrode gas diffusion properties is used, a fuel cell having excellent power generation performance and durability can be manufactured.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】本発明者は、水つまりが生ずる原
因を解析し、その原因を取り除くため鋭意研究し本発明
に至った。図7は水つまりが生ずる原因を説明する説明
図である。図7は電極102とセパレータ104の当接
部を拡大した部分断面図である。セパレータ104のガ
ス流路104a側が電極102に当接している。電極1
02はガス拡散集電体(拡散層)102aの上に触媒層
102bが積層されている。電極102のガス拡散集電
体102a側がセパレータ104に当接している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventor has analyzed the cause of the occurrence of water clogging, and has conducted intensive research to eliminate the cause, leading to the present invention. FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the cause of water clogging. FIG. 7 is an enlarged partial cross-sectional view of the contact portion between the electrode 102 and the separator 104. The gas flow path 104 a side of the separator 104 is in contact with the electrode 102. Electrode 1
In reference numeral 02, a catalyst layer 102b is laminated on a gas diffusion current collector (diffusion layer) 102a. The gas diffusion current collector 102 a side of the electrode 102 is in contact with the separator 104.

【0030】水分が凝集しやすい部分は、セパレータ1
04とガス拡散集電体102aの接触部分である。ガス
拡散集電体102aのセパレータ104との接触部分で
水の凝集が起こると、ガス拡散集電体102aの凝集水
が存在する部分はガスが拡散できないので、触媒層10
2bに充分なガスが供給されなくなる。また、水の凝集
により、ガス拡散集電体102aの撥水性の低下が起こ
りやすくなり、さらに水の凝集が起こりやすくなるとい
った悪循環がおこる。このためガス拡散集電体102a
内において水の凝集が起こった場合、速やかに凝集水が
ガス拡散集電体102aの外部へ排出されることが必要
である。
The portion where water easily aggregates is the separator 1
04 and the gas diffusion current collector 102a. If water agglomeration occurs at the contact portion of the gas diffusion current collector 102a with the separator 104, the gas cannot diffuse at the portion of the gas diffusion current collector 102a where the coagulated water exists.
Sufficient gas is not supplied to 2b. In addition, the water agglomeration tends to cause a decrease in the water repellency of the gas diffusion current collector 102a due to the aggregation of water, and a vicious cycle occurs in which the aggregation of the water easily occurs. Therefore, the gas diffusion current collector 102a
When water agglomerates in the inside, it is necessary that the agglomerated water be quickly discharged to the outside of the gas diffusion current collector 102a.

【0031】セパレータ104とガス拡散集電体102
aの接触部分において水分が凝集しやすい原因として、
セパレータ104の凸部104bの角によりガス拡散集
電体102aにせん断力がかかり、撥水処理したガス拡
散集電体102aの炭素繊維などが坐屈し、撥水処理の
施されていない新生面が表出し、そこに水の凝集が起こ
りやすくなることが考えられる。また他の原因として、
セパレータ104が親水性の場合、セパレータ104と
ガス拡散集電体102aの接触部分のセパレータ104
表面近くでは水の凝集が起こりやすいことが考えられ
る。
The separator 104 and the gas diffusion current collector 102
As a cause that water is likely to coagulate in the contact portion of a,
A shear force is applied to the gas diffusion current collector 102a by the corner of the convex portion 104b of the separator 104, and the carbon fibers and the like of the gas diffusion current collector 102a subjected to the water-repellent treatment buckle, and a new surface not subjected to the water-repellent treatment is exposed. It is conceivable that water agglomeration easily occurs. Another cause is
When the separator 104 is hydrophilic, the separator 104 at the contact portion between the separator 104 and the gas diffusion current collector 102a is used.
It is considered that aggregation of water is likely to occur near the surface.

【0032】上記の考察に基づいて、本発明者はセパレ
ータ104の凸部104bの角がガス拡散集電体102
aに与える剪断力を緩和する手段を設けることにより、
セパレータ104とガス拡散集電体102aの接触部分
における水の凝集を減少させ、セパレータのガス拡散性
を向上させた。また本発明者はセパレータ104とガス
拡散集電体102aの接触面積を減らすことにより、セ
パレータ104とガス拡散集電体102aの接触部分に
おける水の凝集を減少させ、セパレータのガス拡散性を
向上させた。さらに本発明者は、このようなセパレータ
を使用して燃料電池を製造することにより、燃料電池の
発電性能と耐久性を向上させた。
Based on the above considerations, the present inventor has determined that the corner of the convex portion 104b of the separator 104 is
by providing a means for reducing the shearing force applied to a.
The aggregation of water at the contact portion between the separator 104 and the gas diffusion current collector 102a was reduced, and the gas diffusion property of the separator was improved. In addition, the present inventor reduces the contact area between the separator 104 and the gas diffusion current collector 102a, thereby reducing the aggregation of water at the contact portion between the separator 104 and the gas diffusion current collector 102a and improving the gas diffusivity of the separator. Was. Furthermore, the present inventor has improved the power generation performance and durability of the fuel cell by manufacturing a fuel cell using such a separator.

【0033】以下、本発明の実施例について、図面に基
づいて説明する。図1は実施例の固体高分子電解質型燃
料電池単セルの模式断面図である。図6と同様に、ME
A(膜・電極接合体)10は、固体高分子電解質膜1を
酸化剤極2と燃料極3で挟持した状態で接合されてい
る。酸化剤極2、燃料極3は、それぞれガス拡散集電体
22、32に触媒層21、31を積層して構成され、そ
れぞれの触媒層21、31が固体高分子電解質膜1側に
面している。MEA10をセパレータ4とセパレータ5
で挟持して、固体高分子電解質型燃料電池単セルが構成
されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view of a single cell of a solid polymer electrolyte fuel cell according to an embodiment. As in FIG.
A (membrane-electrode assembly) 10 is joined in a state where the solid polymer electrolyte membrane 1 is sandwiched between the oxidant electrode 2 and the fuel electrode 3. The oxidizer electrode 2 and the fuel electrode 3 are configured by laminating catalyst layers 21 and 31 on gas diffusion current collectors 22 and 32, respectively, and the respective catalyst layers 21 and 31 face the solid polymer electrolyte membrane 1 side. ing. MEA 10 is divided into separator 4 and separator 5
To constitute a solid polymer electrolyte fuel cell unit cell.

【0034】セパレータ4には、酸化剤ガスが流通する
酸化剤ガス流路41が設けられている。セパレータ5に
は、燃料ガスが流通する燃料ガス流路51が設けられて
いる。図2はセパレータ4の正面説明図である。酸化剤
ガスは、酸化剤ガス供給マニホールド42から酸化剤ガ
ス流路41を通って酸化剤ガス排出マニホールド43に
排出される。図3はセパレータ5の正面説明図である。
燃料ガスは、燃料ガス供給マニホールド52から燃料ガ
ス流路51を通って燃料ガス排出マニホールド53に排
出される。
The separator 4 is provided with an oxidizing gas passage 41 through which the oxidizing gas flows. The separator 5 is provided with a fuel gas passage 51 through which fuel gas flows. FIG. 2 is an explanatory front view of the separator 4. The oxidizing gas is discharged from the oxidizing gas supply manifold 42 to the oxidizing gas discharge manifold 43 through the oxidizing gas passage 41. FIG. 3 is an explanatory front view of the separator 5.
The fuel gas is discharged from the fuel gas supply manifold 52 to the fuel gas discharge manifold 53 through the fuel gas flow path 51.

【0035】(実施例)図4は実施例のガス流路の構造
を説明する部分断面説明図である。図4は酸化剤ガス流
路で説明するが、燃料ガス流路も同じ構造である。酸化
剤ガス流路41は凹部形状で、同一の幅(幅1mm)を
有する基部45と酸化剤極2に向かって幅が広がってい
る当接部46から構成されている。当接部46は酸化剤
極2に対向し当接している。基部45は当接部46に連
続し酸化剤極2と反対側に位置している。
(Embodiment) FIG. 4 is a partially sectional explanatory view for explaining the structure of a gas flow channel of the embodiment. Although FIG. 4 illustrates the oxidizing gas channel, the fuel gas channel has the same structure. The oxidant gas flow path 41 has a concave shape and includes a base 45 having the same width (1 mm in width) and a contact portion 46 having a width increasing toward the oxidant electrode 2. The contact portion 46 faces and contacts the oxidant electrode 2. The base 45 is continuous with the contact portion 46 and is located on the side opposite to the oxidant electrode 2.

【0036】互いに隣接する酸化剤ガス流路41の間に
は凸部48がある。各凸部48の頂上面は同一の平面上
にあり、酸化剤極2に当接する当接面48aを形成して
いる。各凸部48の断面は同じ形状をしており、高さ1
mm、幅1mmであり、その角部49は半径0.2mm
のR面形状となっている。
There is a projection 48 between the oxidizing gas channels 41 adjacent to each other. The top surface of each projection 48 is on the same plane, and forms a contact surface 48a that contacts the oxidant electrode 2. The cross section of each projection 48 has the same shape, and the height 1
mm, the width is 1 mm, and the corner 49 is 0.2 mm in radius.
R surface shape.

【0037】すなわち、当接部46の側面46aの断面
形状は、酸化剤極2に向かって凸状に膨らんでいる。こ
の側面46aが当接面48aと交差する交差面46bは
当接面48aと一致しており、当接面48aと交差面4
6bの酸化剤ガス流路41側の角度は0度である。
That is, the cross-sectional shape of the side surface 46 a of the contact portion 46 swells in a convex shape toward the oxidant electrode 2. The intersection surface 46b where this side surface 46a intersects with the contact surface 48a coincides with the contact surface 48a, and the intersection surface 4a and the intersection surface 4a
The angle of 6b on the oxidant gas flow path 41 side is 0 degree.

【0038】実施例に用いた酸化剤極、燃料極は以下の
ように製作した。市販のカーボンペーパー(東レ社製、
TGP−H−060)をポリテトラフルオロエチレン
(以下PTFEと略)粒子分散液(ダイキン工業社製、
D−1グレード、PTFE粒子60wt%含有)をポリ
テトラフルオロエチレン粒子濃度が15wt%になるよ
うに水で希釈したポリテトラフルオロエチレン粒子希釈
溶液に1分間浸漬した後、約80℃で水分を乾燥させ、
大気中390℃で60分間保持して撥水化処理した。
The oxidizer electrode and the fuel electrode used in the examples were manufactured as follows. Commercially available carbon paper (made by Toray Industries,
TGP-H-060) as a polytetrafluoroethylene (hereinafter abbreviated as PTFE) particle dispersion (manufactured by Daikin Industries, Ltd.)
D-1 grade, containing 60 wt% of PTFE particles) is immersed for 1 minute in a polytetrafluoroethylene particle dilute solution diluted with water so that the polytetrafluoroethylene particle concentration becomes 15 wt%, and then dried at about 80 ° C. Let
It was kept at 390 ° C. in the air for 60 minutes to perform a water-repellent treatment.

【0039】次に、カーボンブラック微粒子(キャボッ
ト社製、XC72−R、平均粒径約30nm)、エチレ
ングリコール、イソプロピルアルコールを混合しペース
ト状にする。このペーストを上記の撥水化処理されたカ
ーボンペーパー上に、スクリーン印刷法により塗布し、
約80℃で1時間乾燥し、導電性多孔質層を形成する。
この導電性多孔質層が形成されたカーボンペーパーを、
上記のカーボンペーパーを撥水化処理した方法と同様の
方法で撥水化処理した。これをガス拡散集電体とする。
Next, carbon black fine particles (XC72-R, manufactured by Cabot Corporation, average particle size of about 30 nm), ethylene glycol and isopropyl alcohol are mixed to form a paste. This paste is applied on the water-repellent treated carbon paper by a screen printing method,
Dry at about 80 ° C. for 1 hour to form a conductive porous layer.
The carbon paper on which the conductive porous layer is formed is
The carbon paper was treated for water repellency in the same manner as the method for treating the water repellency. This is a gas diffusion current collector.

【0040】白金担持カーボン(白金含有量40wt
%)と水とイオン交換樹脂溶液(旭化成社製、アシプレ
ックス溶液SS−1080)およびイソプロピルアルコ
ールを充分に混合して触媒ペーストを作製し、上記のガ
ス拡散集電体のカーボンブラックを印刷した面上に、ド
クターブレード法により白金量として約0.5mg/c
となるように塗布し乾燥して、ガス拡散集電体上に
触媒層を形成した。このガス拡散集電体上に触媒層を形
成したものを酸化剤極、燃料極とした。
Platinum-supported carbon (40 wt.% Platinum content)
%), Water, an ion-exchange resin solution (Aciplex solution SS-1080, manufactured by Asahi Kasei Corporation) and isopropyl alcohol to prepare a catalyst paste, and the surface of the gas diffusion current collector printed with carbon black. Above, about 0.5 mg / c as platinum amount by doctor blade method
m 2 and dried to form a catalyst layer on the gas diffusion current collector. The catalyst layer formed on the gas diffusion current collector was used as an oxidizer electrode and a fuel electrode.

【0041】こうして製造した酸化剤極2と燃料極3で
固体高分子電解質膜1(デュポン社製、ナフィオン11
2)を挟持し、160℃、4Mpaの条件でホットプレ
スにより接合してMEA10を製造した。このMEA1
0をセパレータ4とセパレータ5で挟持して燃料電池単
セルを製造した。
The oxidizer electrode 2 and the fuel electrode 3 thus manufactured are connected to the solid polymer electrolyte membrane 1 (Nafion 11 manufactured by DuPont).
2) was sandwiched and joined by hot pressing under the conditions of 160 ° C. and 4 MPa to produce MEA 10. This MEA1
0 was sandwiched between the separator 4 and the separator 5 to produce a single fuel cell.

【0042】評価は燃料電池単セルの出力特性で行っ
た。酸化剤ガスとして0.25MPaの空気を酸化剤ガ
ス流路41に供給した(利用率40%)。燃料ガスとし
て0.25MPaの水素を燃料ガス流路51に供給した
(利用率80%)。この際、酸化剤ガス、燃料ガスとも
に水による加湿をした。酸化剤の加湿量は空気ガス量に
対しモル比で0.1、燃料の加湿量は純水素ガス量に対
しモル比で0.3とした。セル温度80℃とし、電流密
度を0A/cmから1A/cmまで変化させ発電試
験を行った。また0.5A/cmの電流密度で運転時
間1000hの耐久試験を行なった。
The evaluation was performed based on the output characteristics of a single fuel cell. Air of 0.25 MPa was supplied to the oxidant gas flow path 41 as an oxidant gas (utilization rate: 40%). Hydrogen of 0.25 MPa was supplied to the fuel gas flow path 51 as a fuel gas (utilization rate: 80%). At this time, both the oxidizing gas and the fuel gas were humidified by water. The humidifying amount of the oxidizing agent was 0.1 in molar ratio to the air gas amount, and the humidifying amount of the fuel was 0.3 in molar ratio to the pure hydrogen gas amount. A power generation test was performed with the cell temperature set to 80 ° C. and the current density changed from 0 A / cm 2 to 1 A / cm 2 . A durability test was performed at a current density of 0.5 A / cm 2 for an operation time of 1000 h.

【0043】(比較例)比較例は、セパレータのガス流
路の断面形状が異なる以外、実施例と同じ構造であり、
固体高分子電解質膜・酸化剤極・燃料極および燃料電池
単セルの製造方法も同じであり、同じ方法で評価した。
Comparative Example The comparative example has the same structure as the example except that the cross-sectional shape of the gas passage of the separator is different.
The manufacturing methods of the solid polymer electrolyte membrane, the oxidizer electrode, the fuel electrode, and the single cell of the fuel cell were the same, and the evaluation was performed by the same method.

【0044】図8は実施例のガス流路の構造を説明する
部分断面説明図である。図8は酸化剤ガス流路で説明す
るが、燃料ガス流路も同じ構造である。符号としては図
6と同様の符号を使用した。酸化剤ガス流路104aは
同一の幅(幅1mm)を有する凹部形状である。本発明
に即していえば、同一の幅(幅1mm)を有する基部1
04cと同一の幅(幅1mm)を有する当接部104d
から構成されている。
FIG. 8 is a partial sectional view for explaining the structure of the gas flow channel of the embodiment. FIG. 8 illustrates the oxidizing gas channel, but the fuel gas channel has the same structure. The same reference numerals as in FIG. 6 were used. The oxidizing gas channel 104a has a concave shape having the same width (width 1 mm). According to the present invention, the base 1 having the same width (width 1 mm)
Abutment portion 104d having the same width (width 1 mm) as 04c
It is composed of

【0045】互いに隣接する酸化剤ガス流路104aの
間には当接部104bがある。各当接部104bの頂上
面は同一の平面上にあり、酸化剤極102に当接する当
接面104eを形成している。各当接部104bの断面
は同じ形状をしており、高さ1mm、幅1mmであり、
その角部104fは直角形状である。当接部104dの
側面46aが当接面104eと交差する交差面104h
は側面104gと一致しており、当接面104eと交差
面104hの酸化剤ガス流路104a側の角度は90度
である。
There is a contact portion 104b between the oxidizing gas flow paths 104a adjacent to each other. The top surface of each contact portion 104b is on the same plane, and forms a contact surface 104e that contacts the oxidant electrode 102. The cross section of each contact portion 104b has the same shape, and is 1 mm in height and 1 mm in width.
The corner 104f has a right angle. Intersecting surface 104h where side surface 46a of contact portion 104d intersects contact surface 104e
Is equal to the side surface 104g, and the angle between the contact surface 104e and the intersection surface 104h on the oxidant gas flow path 104a side is 90 degrees.

【0046】(評価結果)表1は実施例と比較例の発電
試験結果である。電流密度0.2、1.0、1.5A/
cm時の出力電圧を示している。実施例は比較例に比
べ高電流域(1.0、1.5A/cm)において発電
性能が高い。これは、実施例の方が水の凝集が起こりに
くくなっていることを示している。
(Evaluation Results) Table 1 shows the power generation test results of the example and the comparative example. Current density 0.2, 1.0, 1.5 A /
The output voltage at cm 2 is shown. The example has higher power generation performance in the high current region (1.0, 1.5 A / cm 2 ) than the comparative example. This indicates that aggregation of water is less likely to occur in the example.

【0047】[0047]

【表1】 表2は実施例と比較例の耐久試験結果である。耐久試験
初期(0h)と1000h運転後の0.5A/cm
の出力電圧を示している。実施例では比較例に比べ出力
電圧の低下率が小さくなっている(実施例0.7%、比
較例1.2%)。
[Table 1] Table 2 shows the durability test results of the examples and the comparative examples. The output voltage at the beginning of the durability test (0 h) and at 0.5 A / cm 2 after 1000 hours of operation are shown. In the example, the rate of decrease in the output voltage is smaller than in the comparative example (Example 0.7%, Comparative Example 1.2%).

【0048】[0048]

【表2】 この耐久試験後にセパレータ4とセパレータ5を外して
MEA10を取り出した。このMEA10のセパレータ
4またはセパレータ5と当接している電極表面を水平に
して、その電極表面に水をかけたのち、電極表面が鉛直
にして撥水性の状態を目視観察し撥水性評価を行った。
撥水性が低下している部分には水が残っている。耐久試
験前の撥水性評価では電極表面に水が残っている部分は
なかった。
[Table 2] After the durability test, the separator 4 and the separator 5 were removed, and the MEA 10 was taken out. After making the electrode surface of the MEA 10 in contact with the separator 4 or the separator 5 horizontal, watering the electrode surface, the electrode surface was vertical, and the state of water repellency was visually observed to evaluate the water repellency. .
Water remains in the portion where the water repellency is reduced. In the water repellency evaluation before the durability test, there was no portion where water remained on the electrode surface.

【0049】耐久試験後の撥水性評価では比較例、実施
例ともセパレータとの接触部分(セパレータの凸部との
接触部分)の電極表面において、水が落下しにくくなっ
ていて、撥水性が低下していた。この水が残っている部
分は、セパレータの凸部に対応して帯状になっている。
この帯状の幅を測定した。比較例では、撥水性の低下し
ていた幅が1〜1.1mmと、セパレータと電極の接触
している幅(凸部104bの幅1mm)よりやや広くな
っていた。一方、実施例では、撥水性の低下していた幅
が0.4〜0.5mmと、セパレータと電極の接触して
いる幅(凸部48の頂上面の幅0.6mm)よりやや狭
くなっていた。実施例の方が比較例より撥水性の低下が
起こりにくいことが確認された。
In the water repellency evaluation after the durability test, in both the comparative example and the example, water hardly dropped on the electrode surface in the contact portion with the separator (the contact portion with the convex portion of the separator), and the water repellency was lowered. Was. The portion where the water remains has a band shape corresponding to the convex portion of the separator.
The band-like width was measured. In the comparative example, the width at which the water repellency was reduced was 1 to 1.1 mm, which was slightly larger than the width of the contact between the separator and the electrode (the width of the convex portion 104b was 1 mm). On the other hand, in the example, the width of the reduced water repellency is 0.4 to 0.5 mm, which is slightly smaller than the width of the contact between the separator and the electrode (the width of the top surface of the projection 48 is 0.6 mm). I was It was confirmed that the water repellency of the example was less likely to decrease than the comparative example.

【0050】比較例のセパレータの場合、図7のように
電極とセパレータの接触部分で水が凝集し、とどまりや
すい。特にこのことは、セパレータの材質が親水性の場
合、起こりやすい。なぜなら、セパレータが親水性であ
ると、電極とセパレータの接触部分のセパレータ表面上
で小さな水の凝集が起こった場合、その小さな凝集水は
セパレータ表面を濡らし、ガスが付近に拡散してきても
凝集水はセパレータ表面にとどまったままになりやすい
からである。
In the case of the separator of the comparative example, as shown in FIG. 7, water aggregates at the contact portion between the electrode and the separator and tends to stay. In particular, this is likely to occur when the material of the separator is hydrophilic. Because, when the separator is hydrophilic, when small water agglomerates on the separator surface at the contact portion between the electrode and the separator, the small agglomerated water wets the separator surface, and even if the gas diffuses to the vicinity, the coagulated water This is because they tend to remain on the separator surface.

【0051】また、凸部104bの角部ではセパレータ
によりガス拡散集電体にせん断力が働き、坐屈が起こ
り、炭素繊維の新生面が表出される。炭素繊維の新生面
は撥水処理されていないので、水の凝集が起こりやすく
なる。この結果、電極とセパレータの接触部分で水が凝
集が起こり、ガス拡散集電体におけるガスの拡散を妨
げ、出力電圧を低下させる。また、凝集水が同じ部位に
留まり続けることで、ガス拡散集電体に施した撥水性が
低下し、さらに水が凝集しやすくなる。この結果、電池
性能(出力電圧)の耐久性にも悪い影響を与え、耐久性
が低下したものである。
At the corners of the convex portion 104b, a shearing force acts on the gas diffusion current collector by the separator, buckling occurs, and a new surface of carbon fiber is exposed. Since the new surface of the carbon fiber has not been subjected to the water-repellent treatment, water aggregation is likely to occur. As a result, water agglomerates at the contact portion between the electrode and the separator, hinders gas diffusion in the gas diffusion current collector, and lowers the output voltage. Further, when the coagulated water stays at the same site, the water repellency applied to the gas diffusion current collector is reduced, and the water is more likely to coagulate. As a result, the durability of the battery performance (output voltage) is adversely affected, and the durability is reduced.

【0052】さらに、凸部104bの角部において、セ
パレータによりガス拡散集電体にかかるせん断力が、ガ
ス拡散集電体の炭素繊維の弾性率を低下させ、ガス拡散
集電体のクリープが起こり、長時間運転における接触抵
抗が増大した結果、耐久性が低下した。
Further, at the corners of the projections 104b, the shearing force applied to the gas diffusion current collector by the separator lowers the elastic modulus of the carbon fibers of the gas diffusion current collector, causing creep of the gas diffusion current collector. As a result, the contact resistance during long-time operation increased, resulting in a decrease in durability.

【0053】一方、実施例のセパレータの場合、凸部4
8の角につけた曲率により、水が角部でとどまりにくく
なり、また、炭素繊維にせん断力もかからなくなり、撥
水処理されていない炭素繊維の新生面が表出されること
が起こりにくい。このことによりガス拡散集電体のセパ
レーター接触部での水つまりが、比較例に比べ起こりに
くくなり、高電流域における運転のように、ガス拡散集
電体内に水が滞りやすい場合にも、ガスの拡散性が高く
保たれる。また、凝集水が同じ部位で留まり続けること
が減り、拡散層の撥水性の低下が防止され、電池性能
(出力電圧)の耐久性も向上する。
On the other hand, in the case of the separator of the embodiment, the protrusion 4
Due to the curvature given to the corner of No. 8, water hardly stays at the corner, and no shearing force is applied to the carbon fiber, so that a new surface of the carbon fiber that has not been subjected to the water-repellent treatment does not easily appear. As a result, water clogging at the separator contact portion of the gas diffusion current collector is less likely to occur than in the comparative example. Is kept highly diffusible. Further, the coagulated water is less likely to stay at the same site, the water repellency of the diffusion layer is prevented from lowering, and the durability of the battery performance (output voltage) is improved.

【0054】また、凸部48の角付近でセパレータによ
りガス拡散集電体にかかっていたせん断力が軽減され、
ガス拡散集電体の炭素繊維の弾性率を低下を防ぎ、ガス
拡散集電体のクリープが起こりにくくなり、長時間運転
における接触抵抗の増大を防止できる。さらにセパレー
タとガス拡散集電体の接触面積が小さくなるので、セパ
レータが親水性であっても水の凝集を少なくすることが
できる。
Further, the shear force applied to the gas diffusion current collector by the separator near the corner of the convex portion 48 is reduced,
It is possible to prevent the elastic modulus of the carbon fibers of the gas diffusion current collector from lowering, make it difficult for the gas diffusion current collector to creep, and prevent an increase in contact resistance during long-time operation. Furthermore, since the contact area between the separator and the gas diffusion current collector is reduced, aggregation of water can be reduced even if the separator is hydrophilic.

【0055】図5は本発明の変形例のガス流路の構造を
説明する部分断面説明図である。ガス流路81は凹部形
状で、同一の幅(幅1mm)を有する基部85と電極に
向かって幅が広がっている当接部86から構成されてい
る。当接部86は電極に対向し当接している。基部85
は当接部86に連続し電極と反対側に位置している。
FIG. 5 is a partial sectional view for explaining the structure of a gas flow channel according to a modification of the present invention. The gas flow path 81 has a concave shape, and includes a base 85 having the same width (1 mm in width) and a contact portion 86 which becomes wider toward the electrode. The contact portion 86 faces and contacts the electrode. Base 85
Is located on the opposite side of the electrode from the contact portion 86.

【0056】互いに隣接する酸化剤ガス流路81の間に
は凸部88がある。各凸部88の頂上面は同一の平面上
にあり、電極に当接する当接面88aを形成している。
各凸部88の断面は同じ形状をしており、高さ1mm、
幅1mmであり、その角部89は0.2mmのC面形状
となっている。当接部86の側面86aが当接面88a
と交差する交差面90と当接面88aとのなすガス流路
81側の角度は45度である。
There is a projection 88 between the oxidizing gas channels 81 adjacent to each other. The top surface of each projection 88 is on the same plane and forms a contact surface 88a that contacts the electrode.
The cross section of each projection 88 has the same shape, a height of 1 mm,
The width is 1 mm, and the corner 89 has a C-plane shape of 0.2 mm. The side surface 86a of the contact portion 86 is a contact surface 88a.
The angle formed on the gas flow path 81 side by the intersection surface 90 intersecting with the contact surface 88a is 45 degrees.

【0057】この場合も凸部88の角によるガス拡散集
電体に対するせん断力を低下させることができ、かつセ
パレータとガス拡散集電体の接触面積を小さくできる。
このことによりガス拡散集電体のセパレーター接触部で
の水つまりが少なくなり、実施例と同じく電極のガス拡
散性に優れたセパレータおよび発電性能と耐久性に優れ
た燃料電池を製造できる。
Also in this case, the shearing force on the gas diffusion current collector due to the corner of the projection 88 can be reduced, and the contact area between the separator and the gas diffusion current collector can be reduced.
As a result, water clogging at the separator contact portion of the gas diffusion current collector is reduced, and a separator having excellent electrode gas diffusion properties and a fuel cell having excellent power generation performance and durability can be manufactured as in the examples.

【0058】[0058]

【発明の効果】以上のように、本発明は、固体高分子電
解質膜を両側から挟持する一対の電極に対向し当接して
位置し、該電極との対向面にガス流路が設けられたセパ
レータであって、該セパレータの前記電極との当接面
と、前記ガス流路の側面の前記当接面と交差する交差面
とのなす前記ガス流路側の角度が鋭角であることを特徴
とする燃料電池セパレータおよび該燃料電池用セパレー
タで、固体高分子電解質膜を両側から挟持する一対の電
極を挟んだことを特徴とする燃料電池であるので、電極
のガス拡散性に優れた燃料電池用セパレータおよび発電
性能と耐久性に優れた燃料電池を提供できる。
As described above, according to the present invention, a gas flow path is provided on a surface facing a pair of electrodes which sandwich a solid polymer electrolyte membrane from both sides. A separator, wherein the contact surface of the separator with the electrode and the gas flow path side formed by an intersection of the side surface of the gas flow path and the intersection surface intersecting with the contact surface are acute angles. A fuel cell separator comprising a pair of electrodes sandwiching a solid polymer electrolyte membrane from both sides of the fuel cell separator and the fuel cell separator, the fuel cell separator having excellent electrode gas diffusion properties A separator and a fuel cell having excellent power generation performance and durability can be provided.

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

【図1】実施例の固体高分子電解質型燃料電池単セルの
模式断面図
FIG. 1 is a schematic sectional view of a single cell of a solid polymer electrolyte fuel cell according to an embodiment.

【図2】セパレータ4の正面説明図FIG. 2 is an explanatory front view of a separator 4.

【図3】セパレータ5の正面説明図FIG. 3 is an explanatory front view of a separator 5;

【図4】実施例のガス流路の構造を説明する部分断面説
明図
FIG. 4 is a partial cross-sectional explanatory view illustrating the structure of a gas flow channel according to an embodiment.

【図5】本発明の変形例のガス流路の構造を説明する部
分断面説明図
FIG. 5 is a partial cross-sectional explanatory view illustrating a structure of a gas flow channel according to a modification of the present invention.

【図6】一般的な固体高分子電解質型燃料電池単セルの
模式断面図
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a general solid polymer electrolyte fuel cell single cell.

【図7】水つまりが生ずる原因を説明する説明図FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining the cause of water clogging.

【図8】実施例のガス流路の構造を説明する部分断面説
明図
FIG. 8 is a partial cross-sectional explanatory view illustrating the structure of a gas flow channel according to an embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…固体高分子電解質膜 2…酸化剤極(電極) 3…燃料極(電極) 4、5…セパレータ 41…酸化剤ガス流路(ガス流路) 45、85…基部 46、86…当接部 46a、86a…側面 46b、90…交差面 48a、88a…当接面 51…燃料ガス流路(ガス流路) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Solid polymer electrolyte membrane 2 ... Oxidizer electrode (electrode) 3 ... Fuel electrode (electrode) 4, 5 ... Separator 41 ... Oxidant gas flow path (gas flow path) 45, 85 ... Base 46, 86 ... Contact Part 46a, 86a ... Side surface 46b, 90 ... Intersecting surface 48a, 88a ... Contact surface 51 ... Fuel gas flow path (gas flow path)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体高分子電解質膜を両側から挟持する
一対の電極に対向し当接して位置し、該電極との対向面
にガス流路が設けられたセパレータであって、該セパレ
ータの前記電極との当接面と、前記ガス流路の側面の前
記当接面と交差する交差面とのなす前記ガス流路側の角
度が鋭角であることを特徴とする燃料電池セパレータ。
1. A separator having a gas flow path provided on a surface facing a pair of electrodes sandwiching a solid polymer electrolyte membrane from both sides and facing the electrodes. A fuel cell separator, wherein an angle between a contact surface with an electrode and an intersecting surface of the side surface of the gas flow path intersecting with the contact surface on the gas flow path side is an acute angle.
【請求項2】 前記ガス流路が、前記電極に対向し該電
極に向かって幅が広がっている当接部と、該当接部に連
続し前記電極と反対側に位置し、かつ略同一の幅を有す
る基部を有することを特徴とする請求項1記載の燃料電
池セパレータ。
2. The gas flow path according to claim 1, wherein said gas flow path is opposed to said electrode, and has a width that is increased toward said electrode. The fuel cell separator according to claim 1, further comprising a base having a width.
【請求項3】 前記当接部の側面のガス流通方向に直交
する断面形状が、前記電極に向かって凸状であることを
特徴とする請求項2記載の燃料電池セパレータ。
3. The fuel cell separator according to claim 2, wherein a cross-sectional shape of the side surface of the contact portion orthogonal to a gas flow direction is convex toward the electrode.
【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の一対の
燃料電池用セパレータで、固体高分子電解質膜を両側か
ら挟持する一対の電極を挟んだことを特徴とする燃料電
池。
4. A fuel cell comprising: a pair of fuel cell separators according to claim 1 with a pair of electrodes sandwiching a solid polymer electrolyte membrane from both sides.
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