【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解質膜を燃料極と酸化剤極とで挟んで形成した膜電極構造体を備えた燃料電池セルを平面状に並列させた平面積層型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、燃料電池として、電解質膜を燃料極と酸化剤極とで挟んで形成した膜電極構造体を、一対のセパレータで挟持して燃料電池セルを構成し、この燃料電池セルを複数積層させた構造のものが一般的に知られている。ただし、この構造の燃料電池では、出力を高めるために燃料電池セルの積層数を増やすと、その分燃料電池の積層寸法が増大するため、車高に制限のある車両に搭載する場合等には適さない。また、この構造の燃料電池では、一つの燃料電池セルで発電不良が発生すると、積層された燃料電池全体に影響が及び、発電出力が大幅に低下してしまう。このような不具合を解消するものとして、膜電極構造体を備えた燃料電池セルを平面状に並列させる平面積層型燃料電池が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に、電解質膜を挟んで酸化剤極と燃料極を対峙させた複数個の燃料電池セルを、同じ面に並ぶように平面に並べ、互いに隣接する一方の燃料電池セルの燃料極の背面と他方の燃料電池セルの酸化剤極の背面とを導電性のＺ字状接続板で電気的に接続する平面積層型燃料電池が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−５６８５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術においては、平面積層型燃料電池を構成する各燃料電池セルは略同一形状に形成されているため、各燃料電池セルの膜電極構造体は、それぞれの面積が略等しくなるように形成されている。しかし、各膜電極構造体における電流密度は反応ガスの流れ方や温度分布に依存するため、同一面積に形成された各膜電極構造体での発生電流にばらつきが生じる場合がある。直列に接続された各燃料電池セルでは、各膜電極構造体を流れる電流が最も発電電流の低い膜電極構造体の電流に抑えられてしまうため、その分燃料電池全体での出力が低下してしまい信頼性の点で問題があった。
【０００６】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、燃料電池全体での出力を確保することができ、信頼性を高めることができる平面積層型燃料電池を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、電解質膜（例えば、実施の形態における固体高分子電解質膜７）を燃料極（例えば、実施の形態におけるアノード電極８）と酸化剤極（例えば、実施の形態におけるカソード電極９）とで挟んで形成した膜電極構造体（例えば、実施の形態における膜電極構造体３）を備えた燃料電池セル（例えば、実施の形態における燃料電池セル２）を平面状に並列させ、互いに隣り合う燃料電池セルのうち、一方の燃料電池セルの燃料極（例えば、実施の形態におけるアノード電極８Ａ）を、他方の燃料電池セルの酸化剤極（例えば、実施の形態におけるカソード電極９Ｂ）に接続させて直列接続を得る平面積層型燃料電池において、各燃料電池セルの前記膜電極構造体の電流密度分布（例えば、実施の形態における電流密度分布Ｄ１〜Ｄ４）に対応させて、各燃料電池セルの前記膜電極構造体の面積（例えば、実施の形態における面積Ｓ１〜Ｓ４）を設定したことを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、各膜電極構造体の面積を、前記電流密度分布に対応させて設定するので、各膜電極構造体毎の発電電流が略均等になるように設定することができる。これにより、直列に接続された各燃料電池セルの発生電流のばらつきを低減できるとともに、各膜電極構造体に流れる電流を発電電流と同等にすることができるため、燃料電池全体の出力を確保することができ、信頼性を高めることができる。
【０００９】
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載のものであって、前記互いに隣り合う燃料電池セルの前記膜電極構造体は、前記電流密度分布に対して並行方向に接続されることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、前記電流密度分布（換言すれば電流密度分布の変化する方向）に対し並行方向に接続したセルにより電圧はセル数分増加するようになる。そこで前記電流密度分布に合わせて各膜電極構造体の面積を変更することで、各膜電極構造体での発電電流を均等化させることができる。すなわち、電流密度が低くなる領域に配置される膜電極構造体の面積を大きく設定して、電流密度が高くなる領域に配置される膜電極構造体の面積を小さく設定することで、各膜電極構造体の発電電流を均等化させることができる。
【００１１】
本発明の請求項３に係る発明は、請求項１に記載のものであって、前記互いに隣り合う燃料電池セルの前記膜電極構造体は、前記電流密度分布に対して直交方向に接続されることを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、前記電流密度分布（換言すれば電流密度分布の変化する方向）に対し直交方向に接続したセルにより電圧はセル数分増加するようになる。そこで前記電流密度毎の面積が等しくなるように各膜電極構造体を区画することで、前記電流密度の変化による発生電流の変動を各膜電極構造体で均等化させることができる。すなわち、前記電流密度が変化して発生電流に変動が生じても、前記電流密度毎の面積が等しくなるように区画すると、その変動は各膜電極構造体に均等に及ぶので、各膜電極構造体毎の電流のばらつきの発生は抑制できる。よって、各膜電極構造体の面積を略同一に維持しつつ、発電電流を均等化させることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施の形態に係る平面積層型燃料電池の平面図である。図２は図１の平面積層型燃料電池の断面図である。これらに示したように、平面積層型燃料電池１は、平面視略長方形に形成された燃料電池セル２を平面状に並列させて構成されている。
【００１４】
各燃料電池セル２（２Ａ〜２Ｆ）は、固体高分子電解質膜（以下、単に電解質膜という。）７をアノード電極８およびカソード電極９とで挟んで形成されている。電解質膜７は、例えば、ペルフルオロスルホン酸ポリマーで構成されている。アノード電極８およびカソード電極９は、多孔質カーボンクロスまたは多孔質カーボンペーパー等からなるガス拡散層と、Ｐｔを主体とする合金からなる触媒層とを備え、触媒層の表面を電解質膜７に接触させている。
【００１５】
また、図２に示したように、燃料電池セル２Ａ、２Ｆの外側端面には、外部回路１６に接続されたターミナル１４Ａ、１４Ｂが設けられるとともに、互いに隣り合う燃料電池セル２、２間には、導電接合部１３が介装されている。また、各燃料電池セル２の電解質膜７は、左側端部を上方向に突出させるとともに、右側端部を下方向に突出させた断面略Ｚ字状に形成されている。そして、各燃料電池セル２の各電極８、９は前記突出した電解質膜７により互いにオフセットして設けられている。このように、互いに隣り合う燃料電池セル（例えば２Ａ、２Ｂ）のうち、一方の燃料電池セル２Ａのアノード電極８Ａを、他方の燃料電池セル２Ｂのカソード電極９Ｂに導電接合部１３を介して接続されるので、直列接続を得ることができる。従って、各燃料電池セル２を厚さ方向に積層した場合と同様の、高い出力電圧を得ることができる。
なお、各燃料電池セル２の同一の電極８、９同士は、前記突出した電解質膜７により絶縁されている。
【００１６】
各燃料電池セル２のアノード電極８側に水素ガスを、カソード電極９側に酸化剤ガスを供給させることで、燃料電池セル２に発電させる。すなわち、アノード電極８の電極反応面に燃料ガスを供給すると、ここで水素がイオン化され、電解質膜７を介してカソード電極９に移動する。この間に生じた電子はターミナル１４Ａ，１４Ｂを介して外部回路１６に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。
【００１７】
本実施の形態における各燃料電池セル２の膜電極構造体３は、その面積を、各燃料電池セル２の前記膜電極構造体３の電流密度分布に対応させて、設定している。これについて図３〜図５を用いて説明する。
図３は各燃料電池セルの膜電極構造体の電流密度分布を示す説明図である。この図は、供給口１７から排出口１８に向かって反応ガスが膜電極構造体３上を流通した時の、膜電極構造体３の電流密度分布Ｄ１〜Ｄ４を示している。この場合には、領域Ｄ３が最も電流密度が高く、次いで、領域Ｄ４、Ｄ２、そして、領域Ｄ１が最も電流密度が低くなっている。このときに、各領域Ｄ１〜Ｄ４毎に同一の面積で膜電極構造体３を区画すると、各膜電極構造体３での発電電流がばらついてしまい、燃料電池全体を流れる電流が、最も低い領域Ｄ１の発電電流に抑えられてしまうことになる。
【００１８】
そこで、本実施の形態においては、各膜電極構造体の面積を、前記電流密度分布Ｄ１〜Ｄ４に対応させて設定する。図４は、互いに隣り合う膜電極構造体３ａ１〜３ａ４を電流密度分布Ｄ１〜Ｄ４の変化する方向に対して並行方向に接続した場合の説明図である。この場合、前記電流密度分布（換言すれば電流密度分布の変化する方向）に対し並行方向に接続したセル２により電圧はセル数分増加するようになる。同図に示したように、電流密度が低くなる領域Ｄ１、Ｄ４に配置される膜電極構造体３ａ１、３ａ４の面積Ｓ１、Ｓ４を大きく設定して、電流密度が高くなる領域Ｄ２、Ｄ３に配置される膜電極構造体３ａ２、３ａ３の面積を小さく設定することで、各膜電極構造体３ａ１〜３ａ４の発電電流を均等化させることができる。
これにより、直列に接続された各燃料電池セル２の発生電流のばらつきを低減できるとともに、各膜電極構造体３に流れる電流を発電電流と同等にすることができるため、燃料電池全体の出力を確保することができ、信頼性を高めることができる。
【００１９】
また、図５は、互いに隣り合う膜電極構造体３ｂ１〜３ｂ４を電流密度分布Ｄ１〜Ｄ４の変化する方向に対して直交方向に接続した場合の説明図である。この場合、前記電流密度分布（換言すれば電流密度分布の変化する方向）に対し直交方向に接続したセル２により電圧はセル数分増加するようになる。この場合には、各膜電極構造体３ｂ１〜３ｂ４を、前記電流密度Ｄ１〜Ｄ４毎の面積が等しくなるように区画することで、各膜電極構造体ｂ１〜３ｂ４における、電流密度Ｄ１〜Ｄ４の変化による発生電流の変動が均等になるので、各膜電極構造体３ｂ１〜３ｂ４毎の電流のばらつきの発生は抑制できる。従って、この場合にも、燃料電池全体の出力を確保することができ、信頼性を高めることができる。
【００２０】
また、図６は反応ガスの流れが不均一な場合における、各燃料電池セルの膜電極構造体の電流密度分布を示す説明図である。この図は、反応ガス供給口１９と排出口２０とが対角線状に配置され、膜電極構造体３上の反応ガスの流れが不均一になる時の、膜電極構造体３の電流密度分布Ｄ１０〜Ｄ１４を示している。この場合には、領域Ｄ１２が最も電流密度が高く、次いで、領域Ｄ１３、Ｄ１１、Ｄ１４そして、領域Ｄ１０が最も電流密度が低くなっている。
このように、反応ガスの流れが不均一な場合であっても、図７に示すように、前記電流密度分布Ｄ１０〜Ｄ１４に合わせて各膜電極構造体３ｃ１〜３ｃ５の面積Ｓ１０〜Ｓ１４を変更することで、各膜電極構造体３ｃ１〜３ｃ５での発電電流を均等化することができる。
また、図８に示したように、各膜電極構造体３ｄ１〜３ｄ６を、前記電流密度Ｄ１０〜Ｄ１４毎の面積Ｓ１０〜Ｓ１４が等しくなるように区画することで、前記電流密度Ｄ１０〜Ｄ１４の変化による発生電流の変動を各膜電極構造体３ｄ１〜３ｄ６で均等化させることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の発明によれば、直列に接続された各燃料電池セルの発生電流のばらつきを低減できるとともに、各膜電極構造体に流れる電流を発電電流と同等にすることができるため、燃料電池全体の出力を確保することができ、信頼性を高めることができる。
【００２２】
また、請求項２に記載の発明によれば、前記電流密度分布に合わせて各膜電極構造体の面積を変更することで、各膜電極構造体での発電電流を均等化させることができる。
また、請求項３に記載の発明によれば、各膜電極構造体を、前記電流密度毎の面積が等しくなるように区画することで、前記電流密度の変化による発生電流の変動を各膜電極構造体で均等化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る平面積層型燃料電池の平面図である。
【図２】図１の平面積層型燃料電池の断面図である。
【図３】各燃料電池セルの膜電極構造体の電流密度分布を示す説明図である。
【図４】互いに隣り合う膜電極構造体を図３の電流密度分布に対して並行方向に接続した場合の説明図である。
【図５】互いに隣り合う膜電極構造体を図３の電流密度分布に対して直交方向に接続した場合の説明図である。
【図６】反応ガスの流れが不均一な場合における、各燃料電池セルの膜電極構造体の電流密度分布を示す説明図である。
【図７】互いに隣り合う膜電極構造体を図６の電流密度分布に対して並行方向に接続した場合の説明図である。
【図８】互いに隣り合う膜電極構造体を図６の電流密度分布に対して直交方向に接続した場合の説明図である。
【符号の説明】
１ 平面積層型燃料電池
２ 燃料電池セル
３ 膜電極構造体
７ 固体高分子電解質膜
８ アノード電極
９ カソード電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a planar stacked fuel cell in which fuel cells each having a membrane electrode structure formed by sandwiching an electrolyte membrane between a fuel electrode and an oxidant electrode are arranged in a plane.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a fuel cell, a membrane electrode structure formed by sandwiching an electrolyte membrane between a fuel electrode and an oxidizer electrode is sandwiched between a pair of separators to form a fuel cell, and a plurality of the fuel cells are stacked. Structures are generally known. However, in the fuel cell of this structure, when the number of stacked fuel cells is increased in order to increase the output, the stacked dimensions of the fuel cell are correspondingly increased. Not suitable. Further, in the fuel cell having this structure, when power generation failure occurs in one fuel cell, the entire fuel cell stack is affected, and the power generation output is greatly reduced. As a solution to such a problem, there has been proposed a planar stacked fuel cell in which fuel cells each having a membrane electrode structure are arranged in a plane.
[0003]
For example, in Patent Document 1, a plurality of fuel cells in which an oxidizer electrode and a fuel electrode are opposed to each other with an electrolyte membrane interposed therebetween are arranged in a plane so as to be arranged on the same surface, and the fuel of one of the adjacent fuel cells is disposed. A planar stacked fuel cell is disclosed in which a back surface of an electrode and a back surface of an oxidizer electrode of the other fuel cell are electrically connected by a conductive Z-shaped connection plate.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-56855 [0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the related art, since the fuel cells constituting the planar stacked fuel cell are formed in substantially the same shape, the membrane electrode structures of the fuel cells have substantially the same area. Is formed. However, since the current density in each of the membrane electrode structures depends on the flow of the reaction gas and the temperature distribution, the current generated in each of the membrane electrode structures formed in the same area may vary. In each of the fuel cells connected in series, the current flowing through each of the membrane electrode structures is suppressed to the current of the membrane electrode structure having the lowest power generation current. There was a problem in terms of reliability.
[0006]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and has as its object to provide a planar stacked fuel cell that can ensure output of the entire fuel cell and can increase reliability. .
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 of the present invention provides an electrolyte membrane (for example, solid polymer electrolyte membrane 7 in the embodiment) and a fuel electrode (for example, anode electrode 8 in the embodiment). A fuel cell (for example, in the embodiment) having a membrane electrode structure (for example, the membrane electrode structure 3 in the embodiment) formed between the oxidant electrode (for example, the cathode electrode 9 in the embodiment). The fuel cells 2) are arranged in parallel in a plane, and the fuel electrode (for example, the anode electrode 8A in the embodiment) of one of the fuel cells adjacent to each other is connected to the oxidant of the other fuel cell. In a planar stacked fuel cell that is connected to a pole (for example, the cathode electrode 9B in the embodiment) to obtain a series connection, the current density distribution of the membrane electrode structure of each fuel cell (eg, For example, the area (for example, the area S1 to S4 in the embodiment) of the membrane electrode structure of each fuel cell is set corresponding to the current density distribution D1 to D4 in the embodiment. .
[0008]
According to the present invention, since the area of each membrane electrode structure is set in accordance with the current density distribution, it is possible to set the generated current for each membrane electrode structure to be substantially equal. This can reduce the variation in the generated current of each fuel cell connected in series, and can make the current flowing through each membrane electrode structure equal to the generated current, thereby securing the output of the entire fuel cell. And reliability can be improved.
[0009]
The invention according to claim 2 of the present invention is the invention according to claim 1, wherein the membrane electrode structures of the fuel cell cells adjacent to each other are connected in a direction parallel to the current density distribution. It is characterized by the following.
[0010]
According to the present invention, the voltage is increased by the number of cells by the cells connected in parallel to the current density distribution (in other words, the direction in which the current density distribution changes). Therefore, by changing the area of each of the membrane electrode structures in accordance with the current density distribution, it is possible to equalize the generated current in each of the membrane electrode structures. That is, by setting the area of the membrane electrode structure arranged in the region where the current density is low to be large and by setting the area of the membrane electrode structure arranged in the region where the current density is high to be small, The generated current of the structure can be equalized.
[0011]
The invention according to claim 3 of the present invention is the invention according to claim 1, wherein the membrane electrode structures of the fuel cell cells adjacent to each other are connected in a direction orthogonal to the current density distribution. It is characterized by the following.
[0012]
According to the present invention, the voltage is increased by the number of cells due to the cells connected in a direction perpendicular to the current density distribution (in other words, the direction in which the current density distribution changes). Therefore, by dividing each membrane electrode structure so that the area for each current density is equal, the variation of the generated current due to the change in the current density can be equalized in each membrane electrode structure. That is, even if the current density changes and the generated current fluctuates, if the area is divided so that the area for each current density is equal, the fluctuation equally spreads to each membrane electrode structure. The occurrence of variations in current for each body can be suppressed. Therefore, it is possible to equalize the generated current while keeping the area of each membrane electrode structure substantially the same.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a plan view of a planar stacked fuel cell according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of the planar stacked fuel cell of FIG. As shown in these figures, the planar stacked fuel cell 1 is configured by arranging the fuel cells 2 formed in a substantially rectangular shape in a plan view in a plane.
[0014]
Each of the fuel cells 2 (2A to 2F) is formed by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane (hereinafter simply referred to as an electrolyte membrane) 7 between an anode electrode 8 and a cathode electrode 9. The electrolyte membrane 7 is made of, for example, a perfluorosulfonic acid polymer. Each of the anode electrode 8 and the cathode electrode 9 includes a gas diffusion layer made of porous carbon cloth or porous carbon paper, and a catalyst layer made of an alloy mainly composed of Pt, and the surface of the catalyst layer comes into contact with the electrolyte membrane 7. Let me.
[0015]
Further, as shown in FIG. 2, terminals 14A and 14B connected to an external circuit 16 are provided on the outer end surfaces of the fuel cells 2A and 2F, and between the adjacent fuel cells 2 and 2. , A conductive joint 13 is interposed. The electrolyte membrane 7 of each fuel cell 2 has a substantially Z-shaped cross section with the left end protruding upward and the right end protruding downward. The electrodes 8 and 9 of each fuel cell 2 are offset from each other by the protruding electrolyte membrane 7. As described above, of the adjacent fuel cells (for example, 2A and 2B), the anode 8A of one fuel cell 2A is connected to the cathode 9B of the other fuel cell 2B via the conductive joint 13. Therefore, a series connection can be obtained. Therefore, a high output voltage can be obtained as in the case where the fuel cells 2 are stacked in the thickness direction.
The same electrodes 8 and 9 of each fuel cell 2 are insulated by the protruding electrolyte membrane 7.
[0016]
By supplying hydrogen gas to the anode electrode 8 side and oxidizing gas to the cathode electrode 9 side of each fuel cell 2, the fuel cell 2 is caused to generate power. That is, when a fuel gas is supplied to the electrode reaction surface of the anode electrode 8, hydrogen is ionized here and moves to the cathode electrode 9 via the electrolyte membrane 7. The electrons generated during this time are taken out to the external circuit 16 via the terminals 14A and 14B and used as DC electric energy.
[0017]
In the present embodiment, the area of the membrane electrode structure 3 of each fuel cell 2 is set in accordance with the current density distribution of the membrane electrode structure 3 of each fuel cell 2. This will be described with reference to FIGS.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a current density distribution of the membrane electrode structure of each fuel cell. This figure shows current density distributions D1 to D4 of the membrane electrode structure 3 when the reaction gas flows on the membrane electrode structure 3 from the supply port 17 to the discharge port 18. In this case, the region D3 has the highest current density, and the regions D4, D2, and the region D1 have the lowest current density. At this time, if the membrane electrode structure 3 is partitioned with the same area for each of the regions D1 to D4, the generated current in each membrane electrode structure 3 varies, and the current flowing through the entire fuel cell is the lowest. That is, the generated current is suppressed to D1.
[0018]
Therefore, in the present embodiment, the area of each membrane electrode structure is set corresponding to the current density distributions D1 to D4. FIG. 4 is an explanatory diagram in the case where the adjacent membrane electrode structures 3a1 to 3a4 are connected in a direction parallel to the direction in which the current density distributions D1 to D4 change. In this case, the voltage is increased by the number of cells due to the cells 2 connected in parallel to the current density distribution (in other words, the direction in which the current density distribution changes). As shown in the figure, the areas S1 and S4 of the membrane electrode structures 3a1 and 3a4 arranged in the regions D1 and D4 where the current density is low are set to be large, and are arranged in the regions D2 and D3 where the current density is high. By setting the areas of the membrane electrode structures 3a2 and 3a3 to be small, the generated currents of the membrane electrode structures 3a1 to 3a4 can be equalized.
This can reduce the variation in the generated current of each fuel cell 2 connected in series, and can make the current flowing through each membrane electrode structure 3 equal to the generated current, thereby reducing the output of the entire fuel cell. And reliability can be improved.
[0019]
FIG. 5 is an explanatory diagram in the case where the adjacent membrane electrode structures 3b1 to 3b4 are connected in a direction orthogonal to the direction in which the current density distributions D1 to D4 change. In this case, the voltage is increased by the number of cells due to the cells 2 connected in a direction perpendicular to the current density distribution (in other words, the direction in which the current density distribution changes). In this case, by dividing each of the membrane electrode structures 3b1 to 3b4 so that the area of each of the current densities D1 to D4 is equal, the current density D1 to D4 of each of the membrane electrode structures b1 to b4 is reduced. Since the fluctuation of the generated current due to the change becomes uniform, it is possible to suppress the occurrence of the fluctuation of the current for each of the membrane electrode structures 3b1 to 3b4. Therefore, also in this case, the output of the entire fuel cell can be secured, and the reliability can be improved.
[0020]
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the current density distribution of the membrane electrode structure of each fuel cell when the flow of the reaction gas is uneven. This figure shows the current density distribution D10 of the membrane electrode structure 3 when the reaction gas supply port 19 and the discharge port 20 are arranged diagonally and the flow of the reaction gas on the membrane electrode structure 3 becomes uneven. To D14. In this case, the region D12 has the highest current density, and the regions D13, D11, D14, and the region D10 have the lowest current density.
As described above, even when the flow of the reaction gas is uneven, as shown in FIG. 7, the areas S10 to S14 of the membrane electrode structures 3c1 to 3c5 are changed in accordance with the current density distributions D10 to D14. By doing so, it is possible to equalize the generated current in each of the membrane electrode structures 3c1 to 3c5.
Also, as shown in FIG. 8, the change in the current densities D10 to D14 is achieved by partitioning the membrane electrode structures 3d1 to 3d6 so that the areas S10 to S14 for the current densities D10 to D14 are equal. The fluctuation of the generated current due to the above can be equalized in each of the membrane electrode structures 3d1 to 3d6.
[0021]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, it is possible to reduce the variation in the generated current of each fuel cell connected in series, and to make the current flowing through each membrane electrode structure equal to the generated current. Therefore, the output of the entire fuel cell can be secured, and the reliability can be improved.
[0022]
Further, according to the second aspect of the present invention, by changing the area of each membrane electrode structure in accordance with the current density distribution, it is possible to equalize the generated current in each membrane electrode structure.
According to the third aspect of the present invention, by dividing each membrane electrode structure so that the area for each current density is equal, the variation of the generated current due to the change of the current density is reduced by each membrane electrode. It can be equalized by the structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a planar stacked fuel cell according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the planar stacked fuel cell of FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a current density distribution of a membrane electrode structure of each fuel cell.
FIG. 4 is an explanatory diagram in the case where adjacent membrane electrode structures are connected in parallel to the current density distribution of FIG. 3;
FIG. 5 is an explanatory diagram of a case where adjacent membrane electrode structures are connected in a direction orthogonal to the current density distribution of FIG. 3;
FIG. 6 is an explanatory diagram showing the current density distribution of the membrane electrode structure of each fuel cell when the flow of the reaction gas is uneven.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a case where adjacent membrane electrode structures are connected in parallel to the current density distribution of FIG. 6;
8 is an explanatory diagram of a case where adjacent membrane electrode structures are connected in a direction orthogonal to the current density distribution of FIG. 6;
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 plane stacked fuel cell 2 fuel cell 3 membrane electrode structure 7 solid polymer electrolyte membrane 8 anode electrode 9 cathode electrode
