JP2003323905A - Solid polymer fuel cell - Google Patents

Solid polymer fuel cell

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JP2003323905A
JP2003323905A JP2002205574A JP2002205574A JP2003323905A JP 2003323905 A JP2003323905 A JP 2003323905A JP 2002205574 A JP2002205574 A JP 2002205574A JP 2002205574 A JP2002205574 A JP 2002205574A JP 2003323905 A JP2003323905 A JP 2003323905A
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洋介 藤井
Toshiya Wakahoi
俊哉 若穂囲
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成利 杉田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent retention of water and to uniformize current density with a simple structure. <P>SOLUTION: A fuel cell 10 comprises an electrolyte membrane/electrode structure 14, and first and second separators 16, 18 sandwiching the structure 14. The first separator 16 has a surface 16a facing toward a cathode-side electrode 36. First and second oxidant gas flow passage blocks 38a, 38b are independently provided at the upper part and the lower part of the surface 16a, respectively. Both ends of the blocks 38a, 38b are communicated with first and second oxidant gas supplying communication holes 20a, 24a, and first and second oxidant gas discharging communication holes 20b, 24b. The blocks 38a, 38b have linear flow passages, of which flow directions are set to be opposite. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、電解質の両側にそ
れぞれ電極を設けた電解質・電極接合体と、前記電解質
・電極接合体を挟持する一対のセパレータとを設けた固
体高分子型燃料電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell provided with an electrolyte / electrode assembly having electrodes on both sides of an electrolyte and a pair of separators sandwiching the electrolyte / electrode assembly. .

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に、固体高分子型燃料電池は、高
分子イオン交換膜(陽イオン交換膜)からなる電解質膜
の両側に、それぞれアノード側電極およびカソード側電
極を対設した電解質膜・電極構造体を、セパレータによ
って挟持することにより構成されている。この種の燃料
電池は、通常、電解質(電解質膜)・電極構造体および
セパレータを所定数だけ積層することにより、燃料電池
スタックとして使用されている。
2. Description of the Related Art Generally, a polymer electrolyte fuel cell is an electrolyte membrane in which an anode-side electrode and a cathode-side electrode are respectively provided on both sides of an electrolyte membrane composed of a polymer ion exchange membrane (cation exchange membrane). -It is configured by sandwiching the electrode structure with separators. This type of fuel cell is usually used as a fuel cell stack by stacking a predetermined number of electrolytes (electrolyte membranes) / electrode structures and separators.

【0003】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、電極触媒上で
水素がイオン化され、電解質膜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, the fuel gas supplied to the anode electrode, for example, a gas containing mainly hydrogen (hereinafter, also referred to as hydrogen-containing gas) is ionized into hydrogen on the electrode catalyst to form an electrolyte. It moves to the cathode side electrode side through the film. Electrons generated during that time are taken out to an external circuit and used as direct current electrical energy. In addition,
Since the cathode side electrode is supplied with an oxidant gas, for example, a gas mainly containing oxygen or air (hereinafter, also referred to as oxygen containing gas), hydrogen ions, electrons and oxygen are generated in the cathode side electrode. React to produce water.

【0004】上記の燃料電池では、セパレータの面内
に、アノード側電極に対向して燃料ガスを流すための燃
料ガス流路(反応ガス流路)と、カソード側電極に対向
して酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路(反応ガス
流路)とが設けられている。また、セパレータ間には、
必要に応じて冷却媒体を流すための冷却媒体流路が前記
セパレータの面方向に沿って設けられている。
In the above fuel cell, a fuel gas passage (reaction gas passage) for flowing a fuel gas is provided in the surface of the separator so as to face the anode electrode, and an oxidant gas faces the cathode electrode. And an oxidant gas flow channel (reaction gas flow channel) for flowing the gas. Also, between the separators,
A cooling medium flow path for flowing a cooling medium is provided along the surface direction of the separator as needed.

【0005】この場合、所望の発電機能を維持するため
に、それぞれのセパレータの面内には、アノード側電極
およびカソード側電極の発電面(反応面)全面にわたっ
て燃料ガスおよび酸化剤ガスを供給する必要がある。こ
のため、セパレータには、長尺な燃料ガス流路および酸
化剤ガス流路が蛇行するように設けられたり、多数本の
流路溝からなる燃料ガス流路および酸化剤ガス流路が設
けられたりしている。
In this case, in order to maintain a desired power generation function, a fuel gas and an oxidant gas are supplied over the entire power generation surface (reaction surface) of the anode electrode and the cathode electrode within the surface of each separator. There is a need. Therefore, the separator is provided with a long fuel gas channel and an oxidant gas channel in a meandering manner, and is provided with a fuel gas channel and an oxidant gas channel consisting of a plurality of channel grooves. I am.

【0006】ところが、上記のように、セパレータの面
内において、燃料ガス流路および酸化剤ガス流路が長尺
であると、発電面内に燃料ガスや酸化剤ガスを均一に供
給することができず、発電効率が低下するおそれがあ
る。さらに、生成水がガス流れ方向に移動して燃料ガス
流路や酸化剤ガス流路の下流側に滞留し、燃料ガスや酸
化剤ガスの流れが阻止されることがある。さらにまた、
燃料ガス流路や酸化剤ガス流路に折り返し部分や流路本
数の変化があると、乱流の発生、流速の変動および滞留
水の影響等を受け易く、発電環境の悪化が惹起されるこ
とがある。
However, as described above, if the fuel gas flow path and the oxidant gas flow path are long in the plane of the separator, the fuel gas and the oxidant gas can be uniformly supplied into the power generation surface. If it is not possible, the power generation efficiency may decrease. Further, the generated water may move in the gas flow direction and stay in the downstream side of the fuel gas passage or the oxidant gas passage, and the flow of the fuel gas or the oxidant gas may be blocked. Furthermore,
If the fuel gas flow path or the oxidant gas flow path has a folded portion or a change in the number of flow paths, it is easily affected by the occurrence of turbulence, fluctuations in flow speed, and accumulated water, which causes deterioration of the power generation environment. There is.

【0007】そこで、この種の問題を解決するために、
例えば、特開2001−250568号公報に開示され
た固体高分子型燃料電池の集電板が知られている。この
従来技術では、図11に示すように、集電板1の陰極
(図示せず)に対向する一方の積層面には、上下に2分
割された燃料ガス通路2a、2bが設けられるととも
に、この集電板1の陽極(図示せず)に対向する他方の
積層面には、同様に、上下に2分割された酸化剤ガス通
路(図示せず)が形成されている。
Therefore, in order to solve this kind of problem,
For example, a current collector plate for a polymer electrolyte fuel cell disclosed in JP 2001-250568 A is known. In this conventional technique, as shown in FIG. 11, fuel gas passages 2a and 2b which are vertically divided into two are provided on one laminated surface facing a cathode (not shown) of the current collector plate 1, and Similarly, an oxidant gas passage (not shown) which is vertically divided into two is formed on the other laminated surface of the current collector plate 1 facing the anode (not shown).

【0008】集電板1の一端部には、燃料ガス通路2
a、2bに燃料ガスを供給する第1および第2吸気孔3
a、3bと、図示しない酸化剤ガス通路から酸化剤ガス
を排出するための第1および第2排気孔4c、4dと、
給水孔5aとが形成されている。集電板1の他端部に
は、燃料ガス通路2a、2bから燃料ガスを排出するた
めの第1および第2排気孔3c、3dと、図示しない酸
化剤ガス通路に酸化剤ガスを供給するための第1および
第2吸気孔4a、4bと、排水孔5bとが形成されてい
る。
A fuel gas passage 2 is provided at one end of the current collector plate 1.
First and second intake holes 3 for supplying fuel gas to a and 2b
a, 3b, and first and second exhaust holes 4c, 4d for discharging the oxidant gas from an oxidant gas passage (not shown),
A water supply hole 5a is formed. At the other end of the collector plate 1, first and second exhaust holes 3c and 3d for discharging the fuel gas from the fuel gas passages 2a and 2b, and an oxidant gas are supplied to an oxidant gas passage (not shown). First and second intake holes 4a and 4b for drainage and a drain hole 5b are formed.

【0009】燃料ガス通路2a、2bは、第1および第
2吸気孔3a、3b側から水平方向に直線的に延在する
複数本の平行溝6a、6bと、第1および第2排気孔3
c、3d側に近接する格子溝7a、7bとにより所定の
流路溝を構成している。
The fuel gas passages 2a and 2b have a plurality of parallel grooves 6a and 6b extending linearly in the horizontal direction from the first and second intake holes 3a and 3b, and the first and second exhaust holes 3.
A predetermined flow path groove is formed by the lattice grooves 7a and 7b adjacent to the c and 3d sides.

【0010】このように、燃料ガス通路2a、2bの下
流側部分に、連通度合いが大きくなるように格子溝7
a、7bを設けることにより、液化した水分による閉塞
を抑えることができる。さらに、直線状の平行溝6a、
6bを設けることにより、燃料ガス通路2a、2bの上
流側で水分量が低下することを抑制し、良好な発電効率
を維持するとともに、圧力損失を低減することが可能に
なる、としている。
As described above, the lattice grooves 7 are provided so that the degree of communication is increased in the downstream side portions of the fuel gas passages 2a, 2b.
By providing a and 7b, it is possible to suppress clogging due to liquefied water. Further, the straight parallel grooves 6a,
By providing 6b, it is possible to suppress a decrease in water content on the upstream side of the fuel gas passages 2a, 2b, maintain good power generation efficiency, and reduce pressure loss.

【0011】[0011]

【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、分割されている燃料ガス通路2a、2b
における燃料ガスの流れ方向が、同一方向(矢印X方
向)でかつ水平方向に設定されている。このため、流れ
方向下流側に生成水が滞留し易くなり、発電面内におけ
る反応分布を均一にすることができず、部分的に(特
に、流れ方向上流側に)電流密度が集中し易いという問
題が指摘されている。これにより、効率的な発電性能を
維持することができないという不具合がある。
However, in the above-mentioned prior art, the divided fuel gas passages 2a, 2b are provided.
The flow direction of the fuel gas is set to be the same direction (direction of arrow X) and horizontal. For this reason, the generated water tends to stay on the downstream side in the flow direction, the reaction distribution in the power generation surface cannot be made uniform, and the current density tends to concentrate partially (especially on the upstream side in the flow direction). A problem has been pointed out. As a result, there is a problem in that efficient power generation performance cannot be maintained.

【0012】本発明はこの種の問題を解決するものであ
り、簡単な構成で、電解質・電極構造体に反応ガスを均
一に供給するとともに、滞留水の発生を阻止することが
でき、しかも電流密度を均一化することが可能な固体高
分子型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 with a simple structure, it is possible to uniformly supply a reaction gas to the electrolyte / electrode structure and prevent the generation of stagnant water, and further, to prevent the generation of current. An object of the present invention is to provide a polymer electrolyte fuel cell capable of uniforming the density.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
固体高分子型燃料電池では、少なくとも一方のセパレー
タの電解質・電極構造体に対向する面に、酸化剤ガスま
たは燃料ガスである反応ガスを該セパレータの長辺方向
に延在する直線流路に沿って流すための複数の反応ガス
流路ブロックが短辺方向に独立して設けられるととも
に、短辺方向に隣り合う前記反応ガス流路ブロックの反
応ガス流れ方向が、互いに逆方向に設定されている。
In the polymer electrolyte fuel cell according to claim 1 of the present invention, a reaction of an oxidant gas or a fuel gas on at least one surface of the separator facing the electrolyte / electrode structure. A plurality of reaction gas flow passage blocks for flowing a gas along a straight flow passage extending in the long side direction of the separator are independently provided in the short side direction, and the reaction gas flows are adjacent to each other in the short side direction. The reaction gas flow directions of the passage blocks are set to be opposite to each other.

【0014】このため、反応ガス流路ブロックは、幅方
向の寸法が比較的狭い範囲内に設定されており、反応ガ
スの流れが幅方向に対して不均一になるおそれが少な
い。従って、電解質・電極接合体を構成する長方形状の
反応面内において、反応分布を均一化することができ
る。
Therefore, the reaction gas flow path block is set such that the dimension in the width direction is within a relatively narrow range, and the flow of the reaction gas is less likely to be non-uniform in the width direction. Therefore, the reaction distribution can be made uniform within the rectangular reaction surface forming the electrolyte / electrode assembly.

【0015】しかも、隣り合う反応ガス流路ブロックの
反応ガス流れ方向が、互いに逆方向に設定されており、
前記反応ガス流路ブロック内に滞留水が発生することを
有効に阻止することが可能になる。この場合、特に連続
発電時では、反応ガス流路の上流側に電流密度が集中し
易くなるが、隣り合う反応ガス流路ブロックの反応ガス
流れ方向が逆転されるため、反応面内の電流密度を均一
化することができる。これにより、高負荷発電時におい
ても、良好な発電状態を確実に維持することが可能にな
る。
Moreover, the reaction gas flow directions of the reaction gas flow path blocks adjacent to each other are set to be opposite to each other,
It becomes possible to effectively prevent the generation of stagnant water in the reaction gas flow path block. In this case, especially during continuous power generation, the current density tends to concentrate on the upstream side of the reaction gas flow channel, but the reaction gas flow direction of the adjacent reaction gas flow channel block is reversed, so the current density in the reaction plane Can be made uniform. This makes it possible to reliably maintain a good power generation state even during high-load power generation.

【0016】また、本発明の請求項2に係る固体高分子
型燃料電池では、一方のセパレータの電解質・電極構造
体に対向する面に、酸化剤ガスを直線流路に沿って流す
ための複数の酸化剤ガス流路ブロックが独立して設けら
れるとともに、他方のセパレータの電解質・電極構造体
に対向する面に、燃料ガスを直線流路に沿って流すため
の複数の燃料ガス流路ブロックが独立して設けられてい
る。
Further, in the polymer electrolyte fuel cell according to claim 2 of the present invention, a plurality of separators for allowing the oxidant gas to flow along the linear flow path are provided on the surface of one of the separators facing the electrolyte / electrode structure. The oxidant gas flow path block is independently provided, and a plurality of fuel gas flow path blocks for flowing the fuel gas along the straight flow path are provided on the surface of the other separator facing the electrolyte / electrode structure. It is provided independently.

【0017】そして、対向する酸化剤ガス流路ブロック
の酸化剤ガス流れ方向と燃料ガス流路ブロックの燃料ガ
ス流れ方向とは、互いに逆方向に設定されている。この
ため、水分量の少ない燃料ガス流路ブロックの上流側
と、水分量の多い酸化剤ガス流路ブロックの下流側とが
対向することになる。
The oxidant gas flow direction of the opposing oxidant gas flow path block and the fuel gas flow direction of the fuel gas flow path block are set opposite to each other. Therefore, the upstream side of the fuel gas flow path block having a small amount of water and the downstream side of the oxidant gas flow path block having a large amount of water are opposed to each other.

【0018】従って、電解質・電極接合体が部分的に乾
燥したり、滞留水が発生したりすることがなくなるた
め、前記電解質・電極接合体を構成する固体高分子電解
質膜の水分量を全体的に均一に維持することが可能にな
る。これにより、簡単な構成で、固体高分子電解質膜を
所望の加温状態に有効に維持することができ、良好な発
電機能を確実に得ることが可能になる。
Therefore, since the electrolyte / electrode assembly is not partially dried and accumulated water is not generated, the water content of the solid polymer electrolyte membrane constituting the electrolyte / electrode assembly is entirely reduced. It is possible to maintain the uniform. This makes it possible to effectively maintain the solid polymer electrolyte membrane in a desired warmed state with a simple structure and reliably obtain a good power generation function.

【0019】さらに、本発明の請求項3に係る固体高分
子型燃料電池では、セパレータが長方形状に構成されて
おり、少なくとも一方のセパレータの電解質・電極構造
体に対向する面には、酸化剤ガスまたは燃料ガスである
反応ガスを、該セパレータの長辺方向に延在する直線流
路に沿って流すための複数の反応ガス流路ブロックが短
辺方向に独立して設けられる。そして、反応ガス流路ブ
ロックのそれぞれの反応ガス流れ方向は、上下方向に設
定されている。
Furthermore, in the polymer electrolyte fuel cell according to claim 3 of the present invention, the separator is formed in a rectangular shape, and at least one of the separators has an oxidizing agent on the surface facing the electrolyte / electrode structure. A plurality of reaction gas flow path blocks for allowing a reaction gas, which is a gas or a fuel gas, to flow along a straight flow path extending in the long side direction of the separator is independently provided in the short side direction. The reaction gas flow directions of the reaction gas flow path blocks are set in the vertical direction.

【0020】これにより、燃料電池は、長辺方向が上下
方向に設定されるため、例えば、燃料電池スタックを構
成して車載用として使用する際、車両のフロントボック
ス内に有効に組み込むことができる。しかも、生成水が
重力によって下方側に移動するため、反応ガス流路ブロ
ック内に滞留水が発生することを阻止することが可能に
なる。
As a result, the fuel cell is set so that the long side direction is the vertical direction, and therefore, for example, when the fuel cell stack is configured and used for vehicle mounting, it can be effectively incorporated in the front box of the vehicle. . Moreover, since the generated water moves downward due to gravity, it is possible to prevent the accumulated water from being generated in the reaction gas flow path block.

【0021】さらにまた、本発明の請求項4に係る固体
高分子型燃料電池では、一方のセパレータの電解質・電
極構造体に対向する面に、酸化剤ガスを直線流路に沿っ
て流すための複数の酸化剤ガス流路ブロックが独立して
設けられるとともに、他方のセパレータの電解質・電極
構造体に対向する面に、燃料ガスを直線流路に沿って流
すための複数の燃料ガス流路ブロックが独立して設けら
れている。
Furthermore, in the polymer electrolyte fuel cell according to claim 4 of the present invention, the oxidant gas is caused to flow along the straight flow path on the surface of one of the separators facing the electrolyte / electrode structure. A plurality of oxidant gas flow path blocks are provided independently, and a plurality of fuel gas flow path blocks for flowing a fuel gas along a straight flow path on the surface of the other separator facing the electrolyte / electrode structure. Are provided independently.

【0022】そして、対向する酸化剤ガス流路ブロック
の酸化剤ガス流れ方向と燃料ガス流路ブロックの燃料ガ
ス流れ方向とは、共に下方側から上方側に向かうように
設定されている。従って、特に酸化剤ガス流路ブロック
の下流側、すなわち、上方側の生成水は、重力により下
方側に移動して反応面内に均一に流れる。このため、電
解質・電極接合体の含水量を均一に維持するとともに、
生成水が燃料ガス流路ブロック側に逆拡散してアノード
側電極を有効に加湿することができる。
The oxidant gas flow direction of the opposing oxidant gas flow path block and the fuel gas flow direction of the fuel gas flow path block are both set to go from the lower side to the upper side. Therefore, in particular, the generated water on the downstream side of the oxidant gas flow path block, that is, on the upper side, moves to the lower side by gravity and flows uniformly in the reaction surface. Therefore, while maintaining a uniform water content of the electrolyte-electrode assembly,
The generated water can diffuse back to the fuel gas flow path block side to effectively humidify the anode electrode.

【0023】また、本発明の請求項5に係る固体高分子
型燃料電池では、電解質・電極接合体を冷却するための
冷却媒体をセパレータの長辺方向に延在する直線流路に
沿って流すために、複数の冷却媒体流路ブロックが短辺
方向に独立して設けられるとともに、前記冷却媒体流路
ブロックのそれぞれの冷却媒体流れ方向は、下方側から
上方側に向かうように設定されている。これにより、冷
却媒体流路ブロック内に空気が滞留することがなく、冷
却媒体を円滑かつ確実に流動させることが可能になる。
Further, in the polymer electrolyte fuel cell according to claim 5 of the present invention, a cooling medium for cooling the electrolyte / electrode assembly is caused to flow along a straight flow path extending in the long side direction of the separator. Therefore, a plurality of cooling medium flow passage blocks are independently provided in the short side direction, and the cooling medium flow direction of each of the cooling medium flow passage blocks is set to go from the lower side to the upper side. . As a result, air does not stay in the cooling medium flow path block, and the cooling medium can be smoothly and reliably flowed.

【0024】しかも、冷却媒体は、反応面の冷却を行う
ことにより、下方側から上方側に向かって、すなわち、
酸化剤ガス流路ブロックの上流側から下流側に向かって
温度が上昇する。従って、酸化剤ガス流路ブロックの下
流側では、生成水により酸化剤ガスが高湿度になるもの
の、前記下流側が高温化されることによって、前記酸化
剤ガスの相対湿度が低下する。このため、酸化剤ガス流
路ブロックの下流側で水蒸気分圧が高くなって生成水の
排出性が向上し、電流密度分布を均一にして濃度過電圧
を低減することが可能になる。
Moreover, the cooling medium is cooled from the lower side to the upper side by cooling the reaction surface, that is,
The temperature rises from the upstream side to the downstream side of the oxidant gas flow path block. Therefore, on the downstream side of the oxidant gas flow path block, although the oxidant gas has a high humidity due to the generated water, the relative humidity of the oxidant gas decreases due to the temperature increase on the downstream side. Therefore, the partial pressure of water vapor becomes high on the downstream side of the oxidant gas flow path block, the dischargeability of the generated water is improved, and the current density distribution can be made uniform to reduce the concentration overvoltage.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施形態
に係る固体高分子型燃料電池10の要部分解斜視図であ
り、図2は、前記燃料電池10の一部断面図である。
1 is an exploded perspective view of a main part of a polymer electrolyte fuel cell 10 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial sectional view of the fuel cell 10. Is.

【0026】燃料電池10は、電解質膜・電極構造体
(電解質・電極接合体)14と、前記電解質膜・電極構
造体14を挟持する第1および第2セパレータ16、1
8とを備える。なお、電解質膜・電極構造体14と第1
および第2セパレータ16、18との間には、後述する
連通孔の周囲および電極面の外周を覆って、図示しない
シールが介装されている。
The fuel cell 10 includes an electrolyte membrane / electrode structure (electrolyte / electrode assembly) 14 and first and second separators 16 and 1 for sandwiching the electrolyte membrane / electrode structure 14.
8 and. The electrolyte membrane / electrode structure 14 and the first
A seal (not shown) is interposed between the second separators 16 and 18 and the periphery of a communication hole described below and the outer periphery of the electrode surface.

【0027】それぞれ長方形状に構成される電解質膜・
電極構造体14と第1および第2セパレータ16、18
の長辺方向(矢印B方向)の一端縁部(短辺側)には、
積層方向である矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガ
ス、例えば、酸素含有ガスを供給するための第1酸化剤
ガス供給連通孔20a、燃料ガス、例えば、水素含有ガ
スを排出するための第1燃料ガス排出連通孔22b、燃
料ガスを供給するための第2燃料ガス供給連通孔26
a、および酸化剤ガスを排出するための第2酸化剤ガス
排出連通孔24bが設けられる。
[0027] Electrolyte membranes each having a rectangular shape
Electrode structure 14 and first and second separators 16, 18
On one end edge (short side) in the long side direction (arrow B direction) of
A first oxidant gas supply communication hole 20a for supplying an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas, and a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas, which communicate with each other in the direction of arrow A, which is the stacking direction. First fuel gas discharge communication hole 22b, second fuel gas supply communication hole 26 for supplying fuel gas
and a second oxidant gas discharge communication hole 24b for discharging the oxidant gas.

【0028】電解質膜・電極構造体14と第1および第
2セパレータ16、18の長辺方向の他端縁部(短辺
側)には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを供
給するための第1燃料ガス供給連通孔22a、酸化剤ガ
スを排出するための第1酸化剤ガス排出連通孔20b、
酸化剤ガスを供給するための第2酸化剤ガス供給連通孔
24a、および燃料ガスを排出するための第2燃料ガス
排出連通孔26bが設けられる。
Fuel gas is supplied to the other end edges (shorter sides) in the long side direction of the electrolyte membrane / electrode structure 14 and the first and second separators 16 and 18 so as to communicate with each other in the direction of arrow A. Fuel gas supply communication hole 22a for discharging, oxidant gas discharge communication hole 20b for discharging oxidant gas,
A second oxidant gas supply communication hole 24a for supplying the oxidant gas and a second fuel gas discharge communication hole 26b for discharging the fuel gas are provided.

【0029】電解質膜・電極構造体14と第1および第
2セパレータ16、18の下端縁部には、純水やエチレ
ングリコールやオイル等の冷却媒体を供給するための第
1および第2冷却媒体供給連通孔28a、30aが設け
られるとともに、上端縁部には、冷却媒体を排出するた
めの第1および第2冷却媒体排出連通孔28b、30b
が設けられる。
First and second cooling media for supplying a cooling medium such as pure water or ethylene glycol or oil to the lower end edges of the electrolyte membrane / electrode structure 14 and the first and second separators 16 and 18. Supply communication holes 28a, 30a are provided, and first and second cooling medium discharge communication holes 28b, 30b for discharging the cooling medium are provided at the upper edge portion.
Is provided.

【0030】電解質膜・電極構造体14は、例えば、パ
ーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸されてなる固体
高分子電解質膜(電解質)32と、該固体高分子電解質
膜32を挟持するアノード側電極34およびカソード側
電極36とを備える。アノード側電極34およびカソー
ド側電極36は、カーボンペーパー等からなるガス拡散
層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子
が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されてなる電極触
媒層とをそれぞれ有する。
The electrolyte membrane / electrode structure 14 is, for example, a solid polymer electrolyte membrane (electrolyte) 32 formed by impregnating a thin film of perfluorosulfonic acid with water, and an anode side sandwiching the solid polymer electrolyte membrane 32. An electrode 34 and a cathode side electrode 36 are provided. The anode-side electrode 34 and the cathode-side electrode 36 are electrode catalysts in which a gas diffusion layer made of carbon paper or the like and porous carbon particles carrying platinum alloy on the surface are uniformly applied to the surface of the gas diffusion layer. And layers, respectively.

【0031】図1および図3に示すように、第1セパレ
ータ(一方のセパレータ)16の電解質膜・電極構造体
14側の面16aには、短辺方向(矢印C方向)を複数
に分割、例えば、2分割してそれぞれ第1および第2酸
化剤ガス流路ブロック(反応ガス流路ブロック)38
a、38bが独立して設けられる。第1および第2酸化
剤ガス流路ブロック38a、38bは、それぞれ長辺方
向(矢印B方向)に平行に延在する所定本数の直線流路
40a、40bを備える。
As shown in FIGS. 1 and 3, on the surface 16a of the first separator (one separator) 16 on the electrolyte membrane / electrode structure 14 side, the short side direction (arrow C direction) is divided into a plurality of parts. For example, the first and second oxidant gas flow path blocks (reaction gas flow path blocks) 38 are divided into two parts, respectively.
a and 38b are provided independently. The first and second oxidant gas flow path blocks 38a, 38b are provided with a predetermined number of straight flow paths 40a, 40b extending parallel to the long side direction (arrow B direction), respectively.

【0032】直線流路40aの両端は、連通路42a、
42bを介して第1酸化剤ガス供給連通孔20aと、第
1酸化剤ガス排出連通孔20bとに連通する。連通路4
2a、42bは、第1酸化剤ガス供給連通孔20aおよ
び第1酸化剤ガス排出連通孔20bから拡開して第1酸
化剤ガス流路ブロック38aの両端部に連結されるとと
もに、それぞれエンボス部44a、44bを設けること
によってディフューザ機能を備えている。
Both ends of the straight flow path 40a have communication passages 42a,
The first oxidant gas supply communication hole 20a and the first oxidant gas discharge communication hole 20b communicate with each other via 42b. Communication passage 4
2a and 42b are expanded from the first oxidant gas supply communication hole 20a and the first oxidant gas discharge communication hole 20b and are connected to both ends of the first oxidant gas flow path block 38a, and are embossed respectively. A diffuser function is provided by providing 44a and 44b.

【0033】第2酸化剤ガス流路ブロック38bの両端
と、第2酸化剤ガス供給連通孔24aおよび第2酸化剤
ガス排出連通孔24bとは、同様にディフューザ機能を
有する連通路42a、42bを介して連通している。第
1および第2酸化剤ガス流路ブロック38a、38b
は、それぞれの酸化剤ガス流れ方向が互いに逆方向に設
定されている。
Both ends of the second oxidant gas flow path block 38b, and the second oxidant gas supply communication hole 24a and the second oxidant gas discharge communication hole 24b similarly have communication passages 42a and 42b having a diffuser function. Communicate with each other. First and second oxidant gas flow path blocks 38a, 38b
Are set such that the flow directions of the respective oxidant gases are opposite to each other.

【0034】図4に示すように、第2セパレータ18の
アノード側電極34に対向する面18aには、短手方向
を複数に分割、例えば、2分割してそれぞれ第1および
第2燃料ガス流路ブロック(反応ガス流路ブロック)4
6a、46bが設けられる。第1および第2燃料ガス流
路ブロック46a、46bは、それぞれ矢印B方向に平
行に延在する所定本数の直線流路48a、48bを備え
るとともに、それぞれの燃料ガス流れ方向が互いに逆方
向に設定されている。
As shown in FIG. 4, on the surface 18a of the second separator 18 facing the anode-side electrode 34, the lateral direction is divided into a plurality of parts, for example, two parts, which are the first and second fuel gas flows, respectively. Channel block (reaction gas channel block) 4
6a and 46b are provided. The first and second fuel gas flow path blocks 46a and 46b are provided with a predetermined number of linear flow paths 48a and 48b extending in parallel with the arrow B direction, and the respective fuel gas flow directions are set to be opposite to each other. Has been done.

【0035】第1燃料ガス流路ブロック46aの両端部
と、第1燃料ガス供給連通孔22aおよび第1燃料ガス
排出連通孔22bとが、連通路50a、50bを介して
連通する。連通路50a、50bは、それぞれ第1燃料
ガス供給連通孔22aおよび第1燃料ガス排出連通孔2
2bから第1燃料ガス流路ブロック46aの両端部に向
かって拡開するとともに、エンボス部52a、52bを
設けることによってディフューザ機能を備えている。
Both ends of the first fuel gas flow path block 46a are in communication with the first fuel gas supply communication hole 22a and the first fuel gas discharge communication hole 22b through the communication passages 50a and 50b. The communication passages 50a and 50b are provided with a first fuel gas supply communication hole 22a and a first fuel gas discharge communication hole 2, respectively.
The diffuser function is provided by expanding from 2b toward both ends of the first fuel gas flow path block 46a and providing the embossed portions 52a and 52b.

【0036】第2燃料ガス流路ブロック46bの両端部
と、第2燃料ガス供給連通孔26aおよび第2燃料ガス
排出連通孔26bとは、同様にディフューザ機能を有す
る連通路50a、50bを介して連通している。
Both end portions of the second fuel gas flow path block 46b and the second fuel gas supply communication hole 26a and the second fuel gas discharge communication hole 26b are similarly connected via communication passages 50a and 50b having a diffuser function. It is in communication.

【0037】図5に示すように、第2セパレータ18の
面18aとは反対の面18bには、冷却媒体流路54が
設けられる。この冷却媒体流路54は、鉛直方向(矢印
C方向)に平行に延在する所定本数の直線流路56を設
けている。前記直線流路56の両端は、第1および第2
冷却媒体供給連通孔28a、30aと、第1および第2
冷却媒体排出連通孔28b、30bとに連通している。
As shown in FIG. 5, a cooling medium passage 54 is provided on the surface 18b of the second separator 18 opposite to the surface 18a. The cooling medium flow passage 54 is provided with a predetermined number of linear flow passages 56 extending parallel to the vertical direction (direction of arrow C). Both ends of the linear flow path 56 have first and second ends.
Cooling medium supply communication holes 28a, 30a, and first and second
It communicates with the cooling medium discharge communication holes 28b and 30b.

【0038】このように構成される燃料電池10の動作
について、以下に説明する。
The operation of the fuel cell 10 thus constructed will be described below.

【0039】図1に示すように、燃料電池10内には、
水素含有ガス等の燃料ガスと、酸素含有ガスである空気
等の酸化剤ガスと、純水やエチレングリコールやオイル
等の冷却媒体とが供給される。矢印A方向に連通してい
る第1酸化剤ガス供給連通孔20aに供給された酸化剤
ガスは、図1および図3に示すように、第1セパレータ
16の第1酸化剤ガス流路ブロック38aに連通路42
aを介して導入される。この第1酸化剤ガス流路ブロッ
ク38aでは、酸化剤ガスが直線流路40aを介して矢
印B1方向に移動し、電解質膜・電極構造体14を構成
するカソード側電極36に沿って移動する。
As shown in FIG. 1, in the fuel cell 10,
A fuel gas such as a hydrogen-containing gas, an oxidant gas such as air that is an oxygen-containing gas, and a cooling medium such as pure water, ethylene glycol, or oil are supplied. As shown in FIGS. 1 and 3, the oxidant gas supplied to the first oxidant gas supply communication hole 20a communicating in the direction of arrow A is the first oxidant gas flow path block 38a of the first separator 16 as shown in FIGS. To passage 42
It is introduced via a. In the first oxidant gas flow path block 38a, the oxidant gas moves in the direction of arrow B1 via the linear flow path 40a and moves along the cathode side electrode 36 forming the electrolyte membrane / electrode structure 14.

【0040】同様に、矢印A方向に連通している第2酸
化剤ガス供給連通孔24aに供給された酸化剤ガスは、
第1セパレータ16の第2酸化剤ガス流路ブロック38
bに連通路42aを介して導入される。この第2酸化剤
ガス流路ブロック38bでは、酸化剤ガスが直線流路4
0bを介して矢印B2方向に移動し、電解質膜・電極構
造体14を構成するカソード側電極36に沿って移動す
る。
Similarly, the oxidizing gas supplied to the second oxidizing gas supply communication hole 24a communicating in the direction of arrow A is
The second oxidant gas flow path block 38 of the first separator 16
It is introduced into b through the communication passage 42a. In the second oxidant gas flow path block 38b, the oxidant gas is supplied in the straight flow path 4
It moves in the direction of the arrow B2 via 0b, and moves along the cathode side electrode 36 forming the electrolyte membrane / electrode structure 14.

【0041】一方、燃料ガスは、図1および図4に示す
ように、矢印A方向に連通している第1および第2燃料
ガス供給連通孔22a、26aから第2セパレータ18
の第1および第2燃料ガス流路ブロック46a、46b
に、それぞれ連通路50aを介して導入される。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 4, the fuel gas is communicated in the direction of arrow A from the first and second fuel gas supply communication holes 22a and 26a to the second separator 18.
First and second fuel gas flow path blocks 46a, 46b
Are introduced via the communication passages 50a.

【0042】第1燃料ガス流路ブロック46aでは、燃
料ガスが直線流路48aを介して矢印B2方向に移動す
るとともに、第2燃料ガス流路ブロック46bでは、燃
料ガスが直線流路48bを介して矢印B1方向に移動す
る。このため、燃料ガスは、電解質膜・電極構造体14
を構成するアノード側電極34に沿って移動する。
In the first fuel gas flow path block 46a, the fuel gas moves in the direction of arrow B2 through the straight flow path 48a, and in the second fuel gas flow path block 46b, the fuel gas passes through the straight flow path 48b. Move in the direction of arrow B1. Therefore, the fuel gas is used as the electrolyte membrane / electrode structure 14
Moves along the anode-side electrode 34 constituting the.

【0043】従って、電解質膜・電極構造体14では、
カソード側電極36に供給される酸化剤ガスと、アノー
ド側電極34に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内
で電気化学反応により消費され、発電が行われる(図2
参照)。
Therefore, in the electrolyte membrane / electrode structure 14,
The oxidant gas supplied to the cathode side electrode 36 and the fuel gas supplied to the anode side electrode 34 are consumed by an electrochemical reaction in the electrode catalyst layer to generate electricity (FIG. 2).
reference).

【0044】次いで、カソード側電極36に供給されて
消費された酸化剤ガスは、連通路42bを介して第1お
よび第2酸化剤ガス排出連通孔20b、24bに排出さ
れる(図3参照)。同様に、アノード側電極34に供給
されて消費された燃料ガスは、連通路50bを介して第
1および第2燃料ガス排出連通孔22b、26bに排出
される(図4参照)。
Next, the oxidant gas supplied to the cathode side electrode 36 and consumed is discharged to the first and second oxidant gas discharge communication holes 20b and 24b through the communication passage 42b (see FIG. 3). . Similarly, the fuel gas supplied to the anode electrode 34 and consumed is discharged to the first and second fuel gas discharge communication holes 22b and 26b through the communication passage 50b (see FIG. 4).

【0045】また、第1および第2冷却媒体供給連通孔
28a、30aに供給された冷却媒体は、第2セパレー
タ18の冷却媒体流路54に導入される。この冷却媒体
は、直線流路56に沿って鉛直上方向に移動し、電解質
膜・電極構造体14を冷却した後、第1および第2冷却
媒体排出連通孔28b、30bに排出される(図1およ
び図5参照)。
The cooling medium supplied to the first and second cooling medium supply communication holes 28a and 30a is introduced into the cooling medium flow path 54 of the second separator 18. The cooling medium moves vertically upward along the linear flow path 56 to cool the electrolyte membrane / electrode structure 14, and then is discharged to the first and second cooling medium discharge communication holes 28b and 30b (FIG. 1 and FIG. 5).

【0046】この場合、第1の実施形態では、図3に示
すように、第1セパレータ16の面16aには、上下方
向に2分割された第1および第2酸化剤ガス流路ブロッ
ク38a、38bが独立して設けられている。そして、
第1酸化剤ガス流路ブロック38aの両端に、第1酸化
剤ガス供給連通孔20aおよび第1酸化剤ガス排出連通
孔20bが連通するとともに、第2酸化剤ガス流路ブロ
ック38bの両端に、第2酸化剤ガス供給連通孔24a
および第2酸化剤ガス排出連通孔24bが連通してい
る。
In this case, in the first embodiment, as shown in FIG. 3, on the surface 16a of the first separator 16, the first and second oxidant gas flow path blocks 38a, which are vertically divided into two, are provided. 38b is provided independently. And
Both ends of the first oxidant gas flow path block 38a communicate with the first oxidant gas supply communication hole 20a and the first oxidant gas discharge communication hole 20b, and both ends of the second oxidant gas flow path block 38b. Second oxidant gas supply communication hole 24a
And the second oxidant gas discharge communication hole 24b communicates with each other.

【0047】同様に、図4に示すように、第2セパレー
タ18の面18aには、上下方向に2分割された第1お
よび第2燃料ガス流路ブロック46a、46bが独立し
て設けられている。第1燃料ガス流路ブロック46aの
両端が、第1燃料ガス供給連通孔22aおよび第1燃料
ガス排出連通孔22bに連通するとともに、第2燃料ガ
ス流路ブロック46bの両端が、第2燃料ガス供給連通
孔26aおよび第2燃料ガス排出連通孔26bに連通し
ている。
Similarly, as shown in FIG. 4, the surface 18a of the second separator 18 is provided with the first and second fuel gas flow path blocks 46a and 46b which are vertically divided into two. There is. Both ends of the first fuel gas flow passage block 46a communicate with the first fuel gas supply communication hole 22a and the first fuel gas discharge communication hole 22b, and both ends of the second fuel gas flow passage block 46b communicate with the second fuel gas. It communicates with the supply communication hole 26a and the second fuel gas discharge communication hole 26b.

【0048】その際、第1および第2酸化剤ガス流路ブ
ロック38a、38bと、第1および第2燃料ガス流路
ブロック46a、46bとは、それぞれ所定本数の直線
流路40a、40bおよび48a、48bを介して幅方
向(矢印C方向)の寸法が比較的狭い範囲内に設定され
た直線的な流路を構成している。
At this time, the first and second oxidant gas flow path blocks 38a and 38b and the first and second fuel gas flow path blocks 46a and 46b are respectively provided with a predetermined number of linear flow paths 40a, 40b and 48a. , 48b to form a linear flow path whose dimension in the width direction (arrow C direction) is set within a relatively narrow range.

【0049】このため、電解質膜・電極構造体14のカ
ソード側電極36およびアノード側電極34の各電極面
では、反応ガスである酸化剤ガスおよび燃料ガスの供給
量に変動が発生することを抑制し、反応分布を均一化す
ることができるとともに、反応ガス流路の下流側に滞留
水が発生することを有効に阻止することが可能になる。
Therefore, on the electrode surfaces of the cathode-side electrode 36 and the anode-side electrode 34 of the electrolyte membrane / electrode structure 14, it is possible to suppress fluctuations in the supply amounts of the oxidizing gas and the fuel gas, which are reaction gases. However, the reaction distribution can be made uniform, and the generation of accumulated water on the downstream side of the reaction gas channel can be effectively prevented.

【0050】また、燃料電池10では、特に、連続発電
時(高負荷発電時)において、反応ガス流路の上流側に
電流密度が集中し易く、例えば、図3では、第1および
第2酸化剤ガス供給連通孔20a、24aの近傍に高い
電流密度が発生し易い。
Further, in the fuel cell 10, particularly during continuous power generation (during high load power generation), the current density is likely to concentrate on the upstream side of the reaction gas passage. For example, in FIG. 3, the first and second oxidations are performed. A high current density is likely to occur near the agent gas supply communication holes 20a and 24a.

【0051】ここで、第1の実施形態では、図3に示す
ように、第1酸化剤ガス流路ブロック38aの酸化剤ガ
ス流れ方向が、矢印B1方向に設定されるとともに、第
2酸化剤ガス流路ブロック38bの酸化剤ガス流れ方向
が、前記矢印B1方向とは反対の矢印B2方向に設定さ
れている。
Here, in the first embodiment, as shown in FIG. 3, the oxidant gas flow direction of the first oxidant gas flow path block 38a is set to the arrow B1 direction, and the second oxidant gas is supplied. The flow direction of the oxidizing gas in the gas flow path block 38b is set in the arrow B2 direction opposite to the arrow B1 direction.

【0052】従って、第1および第2酸化剤ガス供給連
通孔20a、24aは、第1セパレータ16の矢印B方
向両端縁部(短辺側)に設けられており、カソード側電
極36内の電流密度を均一化することが可能になる。こ
れにより、高負荷発電時においても、良好な発電状態を
確実に維持することができるという効果が得られる。
Therefore, the first and second oxidant gas supply communication holes 20a, 24a are provided at both ends (short side) of the first separator 16 in the direction of arrow B, and the current in the cathode side electrode 36 is increased. It is possible to make the density uniform. As a result, it is possible to reliably maintain a good power generation state even during high-load power generation.

【0053】さらに、第1および第2酸化剤ガス流路ブ
ロック38a、38bでは、流路の折り返しや流路本数
の変動がない。このため、冷却媒体による冷却効率の相
違から異常加熱が発生したり、酸化剤ガスの乱流が発生
したり、酸化剤ガスの流速の変動が発生したり、滞留水
が発生したりすることがなく、これらの発電環境の相違
による影響を回避することができる。なお、上記の第1
の実施形態では、酸化剤ガスのみを用いて説明している
が、燃料ガス側でも同様の効果が得られる。
Furthermore, in the first and second oxidant gas flow passage blocks 38a and 38b, there is no folding back of the flow passages or variation in the number of flow passages. Therefore, abnormal heating may occur due to the difference in cooling efficiency due to the cooling medium, turbulent flow of the oxidant gas may occur, fluctuation of the flow rate of the oxidant gas may occur, and stagnant water may occur. Therefore, it is possible to avoid the influence of these differences in the power generation environment. In addition, the first
In the above embodiment, only the oxidizing gas is used for description, but the same effect can be obtained on the fuel gas side.

【0054】さらにまた、第1の実施形態では、図3お
よび図4に示すように、対向する第1酸化剤ガス流路ブ
ロック38aと第1燃料ガス流路ブロック46a、およ
び第2酸化剤ガス流路ブロック38bと第2燃料ガス流
路ブロック46bにおいて、酸化剤ガス流れ方向と燃料
ガス流れ方向とが、互いに逆方向に設定されている。
Furthermore, in the first embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the first oxidant gas flow path block 38a, the first fuel gas flow path block 46a, and the second oxidant gas that face each other are provided. In the flow passage block 38b and the second fuel gas flow passage block 46b, the oxidant gas flow direction and the fuel gas flow direction are set to be opposite to each other.

【0055】従って、水分量の少ない第1および第2燃
料ガス流路ブロック46a、46bの上流側と、水分量
の多い第1および第2酸化剤ガス流路ブロック38a、
38bの下流側とが対向しているため、電解質膜・電極
構造体14が部分的に乾燥したり、滞留水が発生したり
することがない。これにより、固体高分子電解質膜32
の水分量を全体的に均一に維持することが可能になり、
前記電解質膜・電極構造体14を介して良好な発電機能
を確実に維持することができるという利点がある。
Therefore, the upstream side of the first and second fuel gas flow path blocks 46a and 46b having a small water content and the first and second oxidant gas flow path blocks 38a having a large water content,
Since the downstream side of 38b is opposed, the electrolyte membrane / electrode structure 14 is not partially dried or accumulated water is not generated. Thereby, the solid polymer electrolyte membrane 32
It is possible to keep the water content of
There is an advantage that a good power generation function can be surely maintained through the electrolyte membrane / electrode structure 14.

【0056】また、第1および第2酸化剤ガス供給連通
孔20a、24aが、第1および第2酸化剤ガス排出連
通孔20b、24bよりも鉛直上方向に設定されてお
り、第1燃料ガス供給連通孔22a、26aが、第1お
よび第2燃料ガス排出連通孔22b、26bよりも鉛直
上方向に設定されている。従って、反応ガスである酸化
剤ガスおよび燃料ガスは、重力方向に沿って上方側から
下方側に流れるため、特に生成水が滞留することがな
く、良好な排水性を有するという効果がある。
Further, the first and second oxidant gas supply communication holes 20a and 24a are set vertically above the first and second oxidant gas discharge communication holes 20b and 24b, and the first fuel gas The supply communication holes 22a and 26a are set vertically above the first and second fuel gas discharge communication holes 22b and 26b. Therefore, the oxidant gas and the fuel gas, which are reaction gases, flow from the upper side to the lower side along the direction of gravity, so that the produced water does not particularly stay and has an effect of having a good drainage property.

【0057】さらに、第1の実施形態では、長辺方向が
水平方向(矢印B方向)に設定されているため、高さ方
向の寸法が有効に短尺化されている。従って、燃料電池
10を矢印A方向に積層して燃料電池スタックを構成す
ると、特に、車載用として使用される際に車両の床下等
に有効に組み込むことが可能になる。
Further, in the first embodiment, since the long side direction is set in the horizontal direction (direction of arrow B), the dimension in the height direction is effectively shortened. Therefore, by stacking the fuel cells 10 in the direction of arrow A to form a fuel cell stack, it becomes possible to effectively incorporate the fuel cell 10 under the floor or the like of the vehicle, particularly when used for vehicle mounting.

【0058】図6は、本発明の第2の実施形態に係る燃
料電池を構成する第1セパレータ60の一部正面説明図
である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池10を構
成する第1セパレータ16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. 6 is a partial front view of the first separator 60 constituting the fuel cell according to the second embodiment of the present invention. The same components as those of the first separator 16 constituting the fuel cell 10 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0059】この第1セパレータ60は、第1酸化剤ガ
ス流路ブロック38aと、第1酸化剤ガス供給連通孔2
0aとを連通する連通路62を備えている。連通路62
は、連通路42aのエンボス部44aに代替して、所定
本数のフィン部材64を所定の位置に配置してディフュ
ーザを構成している。
The first separator 60 includes the first oxidant gas flow path block 38a and the first oxidant gas supply communication hole 2
0a is provided with a communication passage 62. Communication passage 62
Replaces the embossed portion 44a of the communication passage 42a and arranges a predetermined number of fin members 64 at a predetermined position to form a diffuser.

【0060】これにより、フィン部材64を備えた連通
路62では、エンボス部44aを備えた連通路42aと
同様に、第1酸化剤ガス供給連通孔20aから第1酸化
剤ガス流路ブロック38aに供給される酸化剤ガスを、
ディフューザ機能を介して確実に分散供給することがで
き、カソード側電極36の電極面に沿って前記酸化剤ガ
スを良好に供給することが可能になる。
Thus, in the communication passage 62 having the fin member 64, like the communication passage 42a having the embossed portion 44a, the first oxidant gas supply communication hole 20a extends to the first oxidant gas flow path block 38a. The supplied oxidant gas is
The oxidant gas can be reliably supplied through the diffuser function, and the oxidant gas can be satisfactorily supplied along the electrode surface of the cathode side electrode 36.

【0061】図7は、本発明の第3の実施形態に係る固
体高分子型燃料電池70の要部分解斜視図である。な
お、第1の実施形態に係る燃料電池10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. 7 is an exploded perspective view of essential parts of a polymer electrolyte fuel cell 70 according to a third embodiment of the present invention. The same components as those of the fuel cell 10 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0062】燃料電池70は、それぞれ長方形状に構成
される電解質膜・電極構造体72と、前記電解質膜・電
極構造体72を挟持する第1および第2セパレータ7
4、76とを備え、これらがそれぞれの長辺側を上下方
向(矢印C方向)にして配設される。
The fuel cell 70 has a rectangular electrolyte membrane / electrode structure 72, and first and second separators 7 sandwiching the electrolyte membrane / electrode structure 72.
4 and 76, which are arranged with their long sides in the vertical direction (direction of arrow C).

【0063】電解質膜・電極構造体72と第1および第
2セパレータ74、76の長辺方向の一端縁部(下端縁
部)には、矢印A方向に互いに連通して第1酸化剤ガス
供給連通孔20a、第1燃料ガス供給連通孔22a、第
2酸化剤ガス供給連通孔24aおよび第2燃料ガス供給
連通孔26aが、矢印B2方向に沿って、順次、設けら
れる。
The first oxidant gas is supplied to one end edge (lower end edge) of the electrolyte membrane / electrode structure 72 and the first and second separators 74 and 76 in the long side direction so as to communicate with each other in the direction of arrow A. The communication hole 20a, the first fuel gas supply communication hole 22a, the second oxidant gas supply communication hole 24a, and the second fuel gas supply communication hole 26a are sequentially provided along the arrow B2 direction.

【0064】電解質膜・電極構造体72と第1および第
2セパレータ74、76の長辺方向の他端縁部(上端縁
部)には、矢印A方向に互いに連通して第1燃料ガス排
出連通孔22b、第1酸化剤ガス排出連通孔20b、第
2燃料ガス排出連通孔26bおよび第2酸化剤ガス排出
連通孔24bが、矢印B2方向に向かって、順次、設け
られる。
The other end edge (upper edge) of the electrolyte membrane / electrode structure 72 and the first and second separators 74, 76 in the long side direction communicate with each other in the direction of arrow A to discharge the first fuel gas. The communication hole 22b, the first oxidant gas discharge communication hole 20b, the second fuel gas discharge communication hole 26b, and the second oxidant gas discharge communication hole 24b are sequentially provided in the direction of arrow B2.

【0065】電解質膜・電極構造体72と第1および第
2セパレータ74、76の短辺方向両端縁部には、下部
側に第1および第2冷却媒体供給連通孔28a、30a
が設けられるとともに、上部側に第1および第2冷却媒
体排出連通孔28b、30bが設けられる。
At both ends of the electrolyte membrane / electrode structure 72 and the first and second separators 74 and 76 in the short side direction, the first and second cooling medium supply communication holes 28a and 30a are formed on the lower side.
And the first and second cooling medium discharge communication holes 28b and 30b are provided on the upper side.

【0066】図7におよび図8に示すように、第1セパ
レータ74のカソード側電極36側の面74aには、短
辺方向(矢印B方向)に、例えば、2分割してそれぞれ
第1および第2酸化剤ガス流路ブロック(反応ガス流路
ブロック)78a、78bが独立して設けられる。第1
および第2酸化剤ガス流路ブロック78a、78bは、
それぞれ長辺方向である上下方向(矢印C方向)に平行
に延在する所定本数の直線流路80a、80bを備え
る。直線流路80a、80bの下端側は、連通路42a
を介して第1および第2酸化剤ガス供給連通孔20a、
24aに連通する一方、上端側は、連通路42bを介し
て第1および第2酸化剤ガス排出連通孔20b、24b
に連通する。
As shown in FIGS. 7 and 8, the surface 74a of the first separator 74 on the cathode side electrode 36 side is divided into, for example, two parts in the short side direction (arrow B direction), respectively. The second oxidant gas flow path blocks (reaction gas flow path blocks) 78a and 78b are independently provided. First
And the second oxidant gas flow path blocks 78a, 78b are
A predetermined number of linear flow paths 80a and 80b extending in parallel in the vertical direction (direction of arrow C), which is the long-side direction, are provided. The lower ends of the straight flow passages 80a and 80b are connected to the communication passage 42a.
Through the first and second oxidant gas supply communication holes 20a,
While communicating with 24a, the first and second oxidant gas discharge communication holes 20b, 24b are provided on the upper end side through a communication passage 42b.
Communicate with.

【0067】図9に示すように、第2セパレータ76の
アノード側電極34に対向する面76aには、第1およ
び第2燃料ガス流路ブロック(反応ガス流路ブロック)
82a、82bが設けられる。第1および第2燃料ガス
流路ブロック82a、82bの下端側は、連通路50a
を介して第1および第2燃料ガス供給連通孔22a、2
6aに連通する一方、上端側は、連通路50bを介して
第1および第2燃料ガス排出連通孔22b、26bに連
通する。第1および第2燃料ガス流路ブロック82a、
82bは、それぞれ上下方向に平行に延在する所定本数
の直線流路84a、84bを備える。
As shown in FIG. 9, the first and second fuel gas flow path blocks (reaction gas flow path blocks) are provided on the surface 76a of the second separator 76 facing the anode electrode 34.
82a and 82b are provided. The lower end sides of the first and second fuel gas flow path blocks 82a and 82b have communication passages 50a.
Through the first and second fuel gas supply communication holes 22a, 2
While communicating with 6a, the upper end side communicates with the first and second fuel gas discharge communication holes 22b, 26b through a communication passage 50b. First and second fuel gas flow path blocks 82a,
The reference numeral 82b includes a predetermined number of linear flow paths 84a and 84b that extend in parallel in the vertical direction.

【0068】図7および図10に示すように、第2セパ
レータ76の面76aとは反対の面76bには、第1お
よび第2冷却媒体流路ブロック86a、86bが設けら
れる。第1および第2冷却媒体流路ブロック86a、8
6bは、それぞれ鉛直方向に平行に延在する直線流路8
8a、88bを備えるとともに、前記直線流路88a、
88bの下部側および上部側は、それぞれ第1および第
2冷却媒体供給連通孔28a、30aと第1および第2
冷却媒体排出連通孔28b、30bとに連通すべく水平
方向に屈曲形成されている。
As shown in FIGS. 7 and 10, first and second cooling medium flow path blocks 86a and 86b are provided on the surface 76b of the second separator 76, which is opposite to the surface 76a. First and second cooling medium flow path blocks 86a, 8
6b are straight flow paths 8 extending in parallel to the vertical direction.
8a, 88b, the linear flow path 88a,
The lower side and the upper side of 88b are respectively the first and second cooling medium supply communication holes 28a and 30a and the first and second cooling medium supply communicating holes 28a and 30a.
It is bent and formed in the horizontal direction so as to communicate with the cooling medium discharge communication holes 28b and 30b.

【0069】このように構成される燃料電池70では、
下部側に設けられている第1および第2酸化剤ガス供給
連通孔20a、24aに酸化剤ガスが供給されるととも
に、第1および第2燃料ガス供給連通孔22a、26a
に燃料ガスが供給される。第1および第2酸化剤ガス供
給連通孔20a、24aに供給された酸化剤ガスは、第
1セパレータ74の第1および第2酸化剤ガス流路ブロ
ック78a、78bに導入される。
In the fuel cell 70 thus constructed,
The oxidant gas is supplied to the first and second oxidant gas supply communication holes 20a and 24a provided on the lower side, and the first and second fuel gas supply communication holes 22a and 26a are also supplied.
Is supplied with fuel gas. The oxidant gas supplied to the first and second oxidant gas supply communication holes 20a and 24a is introduced into the first and second oxidant gas flow path blocks 78a and 78b of the first separator 74.

【0070】図7および図8に示すように、第1および
第2酸化剤ガス流路ブロック78a、78bでは、酸化
剤ガスがそれぞれの直線流路80a、80bを介して鉛
直上方向に移動する。この酸化剤ガスは、電解質膜・電
極構造体72を構成するカソード側電極36に沿って上
方に移動した後、第1および第2酸化剤ガス排出連通孔
20b、24bから排出される。
As shown in FIGS. 7 and 8, in the first and second oxidant gas flow passage blocks 78a and 78b, the oxidant gas moves vertically upward through the respective linear flow passages 80a and 80b. . The oxidant gas moves upward along the cathode side electrode 36 forming the electrolyte membrane / electrode structure 72, and is then discharged from the first and second oxidant gas discharge communication holes 20b and 24b.

【0071】一方、燃料ガスは、図9に示すように、第
2セパレータ76の第1および第2燃料ガス流路ブロッ
ク82a、82bの下部側に導入される。第1および第
2燃料ガス流路ブロック82a、82bでは、それぞれ
燃料ガスが直線流路84a、84bを介して鉛直上方向
に移動する。このため、燃料ガスは、電解質膜・電極構
造体72を構成するアノード側電極34に沿って上方に
移動した後、第1および第2燃料ガス排出連通孔22
b、26bから排出される(図7参照)。
On the other hand, the fuel gas is introduced to the lower side of the first and second fuel gas flow path blocks 82a and 82b of the second separator 76, as shown in FIG. In the first and second fuel gas flow path blocks 82a and 82b, the fuel gas moves vertically upward through the linear flow paths 84a and 84b, respectively. Therefore, the fuel gas moves upward along the anode-side electrode 34 forming the electrolyte membrane / electrode structure 72, and then the first and second fuel gas discharge communication holes 22.
It is discharged from b and 26b (see FIG. 7).

【0072】従って、電解質膜・電極構造体72では、
カソード側電極36に供給される酸化剤ガスと、アノー
ド側電極34に供給される燃料ガスとによって発電が行
われる。その際、発電面(反応面)が冷却媒体により冷
却される。
Therefore, in the electrolyte membrane / electrode structure 72,
Electric power is generated by the oxidant gas supplied to the cathode side electrode 36 and the fuel gas supplied to the anode side electrode 34. At that time, the power generation surface (reaction surface) is cooled by the cooling medium.

【0073】すなわち、図7および図10に示すよう
に、第1および第2冷却媒体供給連通孔28a、30a
に供給された冷却媒体は、第2セパレータ76の第1お
よび第2冷却媒体流路ブロック86a、86bの下部側
に導入される。第1および第2冷却媒体流路ブロック8
6a、86bでは、冷却媒体が直線流路88a、88b
を介して鉛直上方向に移動した後、水平方向に流動して
第1および第2冷却媒体排出連通孔28b、30bから
排出される。
That is, as shown in FIGS. 7 and 10, the first and second cooling medium supply communication holes 28a, 30a.
The cooling medium supplied to the second separator 76 is introduced to the lower side of the first and second cooling medium flow path blocks 86a and 86b of the second separator 76. First and second cooling medium flow path block 8
In 6a and 86b, the cooling medium has straight flow paths 88a and 88b.
After moving vertically through the flow path, it flows horizontally and is discharged from the first and second cooling medium discharge communication holes 28b and 30b.

【0074】この場合、第3の実施形態では、電解質膜
・電極構造体72と第1および第2セパレータ74、7
6とが長方形状に構成されるとともに、長辺方向が上下
方向に設定されている。このため、燃料電池70を、例
えば、矢印A方向に所定の数だけ積層して燃料電池スタ
ックを構成すれば、車載用として使用する際に車両のフ
ロントボックス内に有効に組み込むことができる。
In this case, in the third embodiment, the electrolyte membrane / electrode structure 72 and the first and second separators 74 and 7 are used.
6 and 6 are formed in a rectangular shape, and the long side direction is set in the vertical direction. Therefore, if a predetermined number of fuel cells 70 are stacked in the direction of arrow A to form a fuel cell stack, the fuel cells can be effectively incorporated in the front box of the vehicle when used as a vehicle.

【0075】さらに、燃料電池70では、第1セパレー
タ74の面74aにおいて、第1および第2酸化剤ガス
流路ブロック78a、78bを構成する直線流路80
a、80bが上下方向に向かって設けられており、酸化
剤ガスが上下方向に、具体的には、下方側から上方側に
向かって流れている。
Further, in the fuel cell 70, the straight flow passage 80 forming the first and second oxidant gas flow passage blocks 78a and 78b on the surface 74a of the first separator 74.
a and 80b are provided in the vertical direction, and the oxidizing gas flows in the vertical direction, specifically, from the lower side to the upper side.

【0076】従って、第1および第2酸化剤ガス流路ブ
ロック78a、78bでは、下流側となる上方側で生成
水が発生し易いが、この生成水は重力によって下方側に
確実に移動し、電解質膜・電極構造体72の反応面内に
均一に流れることができる。これにより、電解質膜・電
極構造体72の含水量を均一に維持するとともに、生成
水が第1および第2酸化剤ガス流路ブロック78a、7
8bから第1および第2燃料ガス流路ブロック82a、
82b側に逆拡散し、アノード側電極34を有効に加湿
することが可能になるという効果が得られる。
Therefore, in the first and second oxidant gas flow path blocks 78a and 78b, generated water is likely to be generated on the upper side which is the downstream side, but this generated water surely moves to the lower side due to gravity, It is possible to uniformly flow in the reaction surface of the electrolyte membrane / electrode structure 72. As a result, the water content of the electrolyte membrane / electrode structure 72 is maintained uniform, and the produced water is generated by the first and second oxidant gas flow path blocks 78a, 7a.
8b to first and second fuel gas flow path blocks 82a,
There is an effect that it is possible to back-diffuse to the 82 b side and effectively humidify the anode 34.

【0077】さらにまた、第2セパレータ76の面76
bに設けられる第1および第2冷却媒体流路ブロック8
6a、86bは、酸化剤ガスおよび燃料ガスと同様に、
下方側から上方側に向かって冷却媒体の流れ方向が設定
されている。このため、第1および第2冷却媒体流路ブ
ロック86a、86b内に空気が滞留することがなく、
冷却媒体を円滑かつ確実に流動させることができる。
Furthermore, the surface 76 of the second separator 76
First and second cooling medium flow path block 8 provided in b
6a and 86b are similar to the oxidant gas and the fuel gas,
The flow direction of the cooling medium is set from the lower side to the upper side. For this reason, air does not stay in the first and second cooling medium flow path blocks 86a and 86b,
The cooling medium can be made to flow smoothly and reliably.

【0078】しかも、冷却媒体は、電解質膜・電極構造
体72の反応面の冷却を行うことにより温度が上昇し、
第1および第2冷却媒体流路ブロック86a、86bの
上流側(下方側)から下流側(上方側)に向かって温度
が上昇する。これにより、第1および第2酸化剤ガス流
路ブロック78a、78bでは、下流側である上方側に
おいて生成水により酸化剤ガスが高湿度になるものの、
この上方側が高温化されることによって前記酸化剤ガス
の相対湿度が低下する。従って、第1および第2酸化剤
ガス流路ブロック78a、78bの上方側で水蒸気分圧
が高くなるため、生成水の排出性が向上し、電流密度分
布を均一にして濃度過電圧を低減することが可能になる
という利点が得られる。
Moreover, the temperature of the cooling medium rises by cooling the reaction surface of the electrolyte membrane / electrode structure 72,
The temperature rises from the upstream side (lower side) of the first and second cooling medium flow path blocks 86a and 86b toward the downstream side (upper side). As a result, in the first and second oxidant gas flow path blocks 78a and 78b, although the oxidant gas has high humidity due to the generated water on the upper side which is the downstream side,
By raising the temperature of the upper side, the relative humidity of the oxidant gas decreases. Therefore, the water vapor partial pressure is increased above the first and second oxidant gas flow path blocks 78a, 78b, so that the drainage of the generated water is improved, the current density distribution is made uniform, and the concentration overvoltage is reduced. The advantage is that

【0079】なお、第1乃至第3の実施形態では、第1
および第2セパレータ16(60、74)、18(7
6)に、2分割された第1および第2酸化剤ガス流路ブ
ロック38a(78a)、38b(78b)と第1およ
び第2燃料ガス流路ブロック46a(82a)、46b
(82b)とが独立して設けられているが、これに限定
されるものではない。この種の反応ガス流路ブロック
を、例えば、3分割、4分割または5分割以上に独立し
て構成してもよい。その際、特に偶数の分割に設定する
と、電極面内の反応が容易に均一化されて好ましい。
In the first to third embodiments, the first
And the second separator 16 (60, 74), 18 (7
6), the first and second oxidant gas flow path blocks 38a (78a) and 38b (78b) and the first and second fuel gas flow path blocks 46a (82a) and 46b divided into two parts.
(82b) is provided independently, but is not limited to this. This type of reaction gas flow path block may be independently configured into, for example, three divisions, four divisions, or five divisions or more. In that case, it is preferable to set the number of divisions to an even number, because the reaction in the electrode surface can be easily made uniform.

【0080】また、アノード側電極34およびカソード
側電極36は、それぞれ単一に構成されているが、反応
ガス流路ブロックに対応して複数に分割して構成しても
よい。これにより、電極材料を節約することができ、経
済的なものとなる。
Further, the anode side electrode 34 and the cathode side electrode 36 are each formed in a single structure, but may be formed in a plurality of parts corresponding to the reaction gas flow path block. Thereby, the electrode material can be saved, which is economical.

【0081】[0081]

【発明の効果】本発明に係る固体高分子型燃料電池で
は、少なくとも一方のセパレータに長辺方向に沿って設
けられた反応ガス流路ブロックが、幅方向の寸法を比較
的狭い範囲内に設定された直線状流路に構成されるた
め、幅方向に対して反応ガスの流れが均一になり、長方
形状の反応面内において反応分布を均一化することがで
きる。
In the polymer electrolyte fuel cell according to the present invention, the reaction gas flow path block provided on at least one of the separators along the long side direction has a widthwise dimension set within a relatively narrow range. Since it is constituted by the linear flow path, the flow of the reaction gas becomes uniform in the width direction, and the reaction distribution can be made uniform in the rectangular reaction surface.

【0082】しかも、隣り合う反応ガス流路ブロックの
反応ガス流れ方向が、互いに逆方向に設定されており、
前記反応ガス流路ブロックに滞留水が発生することを有
効に阻止し、発電面内の電流密度を均一化することが可
能になる。これにより、特に高負荷発電時においても、
良好な発電状態を確実に維持することができる。
Moreover, the reaction gas flow directions of the reaction gas flow passage blocks adjacent to each other are set to be opposite to each other,
It is possible to effectively prevent the generation of stagnant water in the reaction gas flow path block and make the current density in the power generation surface uniform. As a result, even during high load power generation,
It is possible to reliably maintain a good power generation state.

【0083】また、本発明では、長方形状に構成された
セパレータに長辺方向に延在する直線流路に沿って反応
ガスを流すために、複数の反応ガス流路ブロックを短辺
方向に独立して設けるとともに、前記反応ガス流路ブロ
ックの反応ガス流れ方向を上下方向に設定している。従
って、燃料電池は長辺方向が上下方向に設定され、例え
ば、燃料電池スタックを構成して車載用として使用する
際に、車両のフロントボックス内に有効に組み込むこと
ができる。
Further, according to the present invention, a plurality of reaction gas flow path blocks are independently provided in the short side direction in order to flow the reaction gas along the straight flow path extending in the long side direction in the rectangular separator. In addition, the reaction gas flow direction of the reaction gas flow path block is set to the vertical direction. Therefore, the long side direction of the fuel cell is set to the up-down direction, and for example, when the fuel cell stack is configured and used for vehicle mounting, it can be effectively incorporated in the front box of the vehicle.

【0084】しかも、反応ガス流れ方向が上下方向に設
定されるため、生成水が重力によって下方側に円滑に排
出され、反応ガス流路ブロック内に滞留水が発生するこ
とを確実に阻止することが可能になる。
Moreover, since the flow direction of the reaction gas is set up and down, the generated water is smoothly discharged to the lower side by gravity, and it is possible to reliably prevent the accumulated water from being generated in the reaction gas flow path block. Will be possible.

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

【図1】本発明の第1の実施形態に係る固体高分子型燃
料電池の要部分解斜視図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of essential parts of a polymer electrolyte fuel cell according to a first embodiment of the present invention.

【図2】前記燃料電池の一部断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the fuel cell.

【図3】前記燃料電池を構成する第1セパレータの正面
説明図である。
FIG. 3 is a front view showing a first separator constituting the fuel cell.

【図4】前記燃料電池を構成する第2セパレータの一方
の面の正面説明図である。
FIG. 4 is a front explanatory view of one surface of a second separator constituting the fuel cell.

【図5】前記第2セパレータの他方の面の正面説明図で
ある。
FIG. 5 is a front explanatory view of the other surface of the second separator.

【図6】本発明の第2の実施形態に係る燃料電池を構成
する第1セパレータの一部正面説明図である。
FIG. 6 is a partial front view showing a first separator constituting a fuel cell according to a second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3の実施形態に係る燃料電池の要部
分解斜視図である。
FIG. 7 is an exploded perspective view of essential parts of a fuel cell according to a third embodiment of the present invention.

【図8】前記燃料電池を構成する第1セパレータの正面
説明図である。
FIG. 8 is a front explanatory view of a first separator constituting the fuel cell.

【図9】前記燃料電池を構成する第2セパレータの一方
の面の正面説明図である。
FIG. 9 is a front explanatory view of one surface of a second separator that constitutes the fuel cell.

【図10】前記第2セパレータの他方の面の正面説明図
である。
FIG. 10 is a front view showing the other surface of the second separator.

【図11】従来技術に係る集電板の正面説明図である。FIG. 11 is a front explanatory view of a current collector plate according to a conventional technique.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、70…燃料電池 14、72…電
解質膜・電極構造体 16、18、60、74、76…セパレータ 20a、24a…酸化剤ガス供給連通孔 20b、24b…酸化剤ガス排出連通孔 22a、26a…燃料ガス供給連通孔 22b、26b
…燃料ガス排出連通孔 28a、30a…冷却媒体供給連通孔 28b、30b
…冷却媒体排出連通孔 32…固体高分子電解質膜 34…アノード
側電極 36…カソード側電極 38a、38b、78a、78b…酸化剤ガス流路ブロ
ック 40a、40b、48a、48b、56、80a、80
b、84a、84b、88a、88b…直線流路 42a、42b、50a、50b、62…連通路 44a、44b、52a、52b…エンボス部 46a、46b、82a、82b…燃料ガス流路ブロッ
ク 54…冷却媒体流路 64…フィン部材 86a、86b…冷却媒体流路ブロック
10, 70 ... Fuel cell 14, 72 ... Electrolyte membrane / electrode structure 16, 18, 60, 74, 76 ... Separator 20a, 24a ... Oxidizing gas supply communication hole 20b, 24b ... Oxidizing gas discharge communication hole 22a, 26a ... Fuel gas supply communication holes 22b, 26b
... Fuel gas discharge communication holes 28a, 30a ... Cooling medium supply communication holes 28b, 30b
... Cooling medium discharge communication hole 32 ... Solid polymer electrolyte membrane 34 ... Anode side electrode 36 ... Cathode side electrodes 38a, 38b, 78a, 78b ... Oxidant gas flow path blocks 40a, 40b, 48a, 48b, 56, 80a, 80
b, 84a, 84b, 88a, 88b ... Linear flow passages 42a, 42b, 50a, 50b, 62 ... Communication passages 44a, 44b, 52a, 52b ... Embossed portions 46a, 46b, 82a, 82b ... Fuel gas flow passage block 54 ... Cooling medium flow channel 64 ... Fin members 86a, 86b ... Cooling medium flow channel block

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 若穂囲 俊哉 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 杉田 成利 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 Fターム(参考) 5H026 AA06 CC03 CC08 5H027 AA06    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Toshiya Wakaho             1-4-1 Chuo Stock Market, Wako City, Saitama Prefecture             Inside Honda Research Laboratory (72) Inventor Shigetoshi Sugita             1-4-1 Chuo Stock Market, Wako City, Saitama Prefecture             Inside Honda Research Laboratory F-term (reference) 5H026 AA06 CC03 CC08                 5H027 AA06

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電解質の両側にそれぞれ電極を設けた電解
質・電極構造体と、前記電解質・電極構造体を挟持する
一対のセパレータとを設けた固体高分子型燃料電池であ
って、 前記セパレータは長方形状に構成されており、少なくと
も一方のセパレータの前記電解質・電極構造体に対向す
る面には、酸化剤ガスまたは燃料ガスである反応ガス
を、該セパレータの長辺方向に延在する直線流路に沿っ
て流すための複数の反応ガス流路ブロックが短辺方向に
独立して設けられるとともに、 短辺方向に隣り合う前記反応ガス流路ブロックの反応ガ
ス流れ方向が、互いに逆方向に設定されることを特徴と
する固体高分子型燃料電池。
1. A polymer electrolyte fuel cell comprising an electrolyte / electrode structure having electrodes on both sides of the electrolyte and a pair of separators sandwiching the electrolyte / electrode structure, wherein the separator is The reaction gas, which is an oxidant gas or a fuel gas, is formed on a surface of at least one of the separators facing the electrolyte / electrode structure in a straight line extending in the long side direction of the separator. A plurality of reaction gas flow path blocks for flowing along the path are independently provided in the short side direction, and the reaction gas flow directions of the reaction gas flow path blocks adjacent to each other in the short side direction are set to opposite directions. And a polymer electrolyte fuel cell.
【請求項2】請求項1記載の固体高分子型燃料電池にお
いて、前記一方のセパレータには、前記反応ガス流路ブ
ロックとして酸化剤ガス流路ブロックが設けられるとと
もに、 他方のセパレータには、前記反応ガス流路ブロックとし
て燃料ガス流路ブロックが設けられ、 対向する前記酸化剤ガス流路ブロックの酸化剤ガス流れ
方向と前記燃料ガス流路ブロックの燃料ガス流れ方向と
は、互いに逆方向に設定されることを特徴とする固体高
分子型燃料電池。
2. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein one of the separators is provided with an oxidant gas flow channel block as the reaction gas flow channel block, and the other separator is provided with the oxidant gas flow channel block. A fuel gas flow path block is provided as a reaction gas flow path block, and the oxidant gas flow direction of the opposing oxidant gas flow path block and the fuel gas flow direction of the fuel gas flow path block are set opposite to each other. And a polymer electrolyte fuel cell.
【請求項3】電解質の両側にそれぞれ電極を設けた電解
質・電極構造体と、前記電解質・電極構造体を挟持する
一対のセパレータとを設けた固体高分子型燃料電池であ
って、 前記セパレータは長方形状に構成されており、少なくと
も一方のセパレータの前記電解質・電極構造体に対向す
る面には、酸化剤ガスまたは燃料ガスである反応ガス
を、該セパレータの長辺方向に延在する直線流路に沿っ
て流すための複数の反応ガス流路ブロックが短辺方向に
独立して設けられるとともに、 前記反応ガス流路ブロックのそれぞれの反応ガス流れ方
向が、上下方向に設定されることを特徴とする固体高分
子型燃料電池。
3. A polymer electrolyte fuel cell comprising an electrolyte / electrode structure having electrodes on both sides of the electrolyte, and a pair of separators sandwiching the electrolyte / electrode structure, wherein the separator is The reaction gas, which is an oxidant gas or a fuel gas, is formed on a surface of at least one of the separators facing the electrolyte / electrode structure in a straight line extending in the long side direction of the separator. A plurality of reaction gas flow path blocks for flowing along the path are independently provided in the short side direction, and the reaction gas flow directions of the reaction gas flow path blocks are set to the vertical direction. Polymer electrolyte fuel cell.
【請求項4】請求項3記載の固体高分子型燃料電池にお
いて、前記一方のセパレータには、前記反応ガス流路ブ
ロックとして酸化剤ガス流路ブロックが設けられるとと
もに、 他方のセパレータには、前記反応ガス流路ブロックとし
て燃料ガス流路ブロックが設けられ、 対向する前記酸化剤ガス流路ブロックの酸化剤ガス流れ
方向と前記燃料ガス流路ブロックの燃料ガス流れ方向と
は、共に下方側から上方側に向かうように設定されるこ
とを特徴とする固体高分子型燃料電池。
4. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 3, wherein one of the separators is provided with an oxidant gas flow path block as the reaction gas flow path block, and the other separator is provided with the oxidant gas flow path block. A fuel gas flow path block is provided as the reaction gas flow path block, and the oxidant gas flow direction of the opposing oxidant gas flow path block and the fuel gas flow direction of the fuel gas flow path block are both from the lower side to the upper side. A polymer electrolyte fuel cell characterized by being set so as to face toward the side.
【請求項5】請求項3または4記載の固体高分子型燃料
電池において、電解質・電極接合体を冷却するための冷
却媒体を、前記セパレータの長辺方向に延在する直線流
路に沿って流すための複数の冷却媒体流路ブロックが短
辺方向に独立して設けられるとともに、 前記冷却媒体流路ブロックのそれぞれの冷却媒体流れ方
向は、下方側から上方側に向かうように設定されること
を特徴とする固体高分子型燃料電池。
5. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 3 or 4, wherein a cooling medium for cooling the electrolyte / electrode assembly is provided along a straight flow path extending in the long side direction of the separator. A plurality of cooling medium flow passage blocks for flowing are provided independently in the short side direction, and the cooling medium flow direction of each of the cooling medium flow passage blocks is set to go from the lower side to the upper side. A polymer electrolyte fuel cell characterized by:
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