JP2005142001A - スタック構造を有する燃料電池 - Google Patents

スタック構造を有する燃料電池 Download PDF

Info

Publication number
JP2005142001A
JP2005142001A JP2003376409A JP2003376409A JP2005142001A JP 2005142001 A JP2005142001 A JP 2005142001A JP 2003376409 A JP2003376409 A JP 2003376409A JP 2003376409 A JP2003376409 A JP 2003376409A JP 2005142001 A JP2005142001 A JP 2005142001A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
catalyst
cell
catalyst layer
fuel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003376409A
Other languages
English (en)
Other versions
JP5124900B2 (ja
Inventor
Yoshihito Sugano
善仁 菅野
Hideaki Kume
英明 久米
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2003376409A priority Critical patent/JP5124900B2/ja
Priority to US10/961,207 priority patent/US7638227B2/en
Priority to CA2693522A priority patent/CA2693522C/en
Priority to CA2486216A priority patent/CA2486216C/en
Priority to DE102004053589.2A priority patent/DE102004053589B4/de
Priority to CNB200410088310XA priority patent/CN1319203C/zh
Publication of JP2005142001A publication Critical patent/JP2005142001A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5124900B2 publication Critical patent/JP5124900B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/8636—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells with a gradient in another property than porosity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H01M8/0263—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant having meandering or serpentine paths
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H01M8/0265—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant the reactant or coolant channels having varying cross sections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04291—Arrangements for managing water in solid electrolyte fuel cell systems
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H01M8/242—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes comprising framed electrodes or intermediary frame-like gaskets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
    • H01M4/88—Processes of manufacture
    • H01M4/8803—Supports for the deposition of the catalytic active composition
    • H01M4/881—Electrolytic membranes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0206—Metals or alloys
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
    • H01M8/0213—Gas-impermeable carbon-containing materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/023—Porous and characterised by the material
    • H01M8/0234—Carbonaceous material
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

【課題】 スタック構造を有する燃料電池において、単セルにおける温度や、湿潤状態が最適でない場合でも燃料電池の発電性能の低下を抑制する。
【解決手段】 燃料電池スタック１０の各単セルに形成された水素極および酸素極は、触媒層を備えている。燃料電池スタック１０の両端部に積層された端セルが備える触媒層の厚さを、中央セルよりも厚くする。端セルと中央セルとで、触媒層が担持する触媒の比表面積や、触媒の種類を変えるようにしてもよい。
【選択図】 図４

Description

本発明は、スタック構造を有する燃料電池に関する。
水素イオンを透過する電解質膜を挟んで水素極と酸素極とを備え、水素極と酸素極でそれぞれ次の反応式で表される反応を生じさせることによって、起電力を発生する燃料電池が提案されている。
水素極（アノード）：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ− （アノード反応）
酸素極（カソード）：（１／２）Ｏ２＋２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２Ｏ （カソード反応）
燃料電池は、電解質膜の種類に応じて、固体酸化物型燃料電池や、溶融炭酸塩型燃料電池や、リン酸型燃料電池や、固体高分子型燃料電池など種々の形式が提案されている。近年では、電力出力密度が高く小型化が可能である、動作温度が比較的低い、等の理由により、固体高分子型燃料電池が注目されており、種々の改良が検討されている。
また、燃料電池には、電解質膜の両面にガス拡散性を有するアノードとカソードとを形成した単セルを、セパレータを介して複数積層させたスタック構造を有するものがある。このスタック構造を有する燃料電池（以下、燃料電池スタックと呼ぶ）では、積層方向の両端部に位置する単セルは、放熱によって中央部に位置する単セルよりも温度が低くなる傾向がある。このため、燃料電池スタックの両端部の単セルでは、蒸気圧が低下し、上述した反応によって生成された生成水が滞留しやすくなる傾向がある。
固体高分子型燃料電池では、電解質膜における水素イオンの導伝性を確保したり、触媒層とガス拡散層とを積層して構成されるガス拡散電極におけるガス拡散性を確保したりするために、単セルにおける水の管理が重要である。例えば、電解質膜中の含水量が低下すると、水素イオンの導伝性が低下するため、燃料電池の発電性能が低下する。また、ガス拡散電極に生成水が滞留すると、いわゆるフラッディングが発生し、ガス拡散性が低下するため、燃料電池の発電性能が低下する。したがって、固体高分子型燃料電池について、従来、単セルにおける水の管理に関連した種々の技術が提案されている（特許文献１，２参照）。
例えば、特許文献１では、燃料電池スタックの両端部において、酸化剤ガスの流量を大きくし、中央部において、酸化剤ガスの流量を小さくすることによって、複数の電解質膜の含水量を均一化する技術が開示されている。
また、特許文献２では、燃料電池スタックの両端部に位置する単セルのカソードガス拡散層の撥水性を他の部分に位置する単セルよりも低くしたり、両端部に位置する単セルのカソードガス拡散層のガス透過度を他の部分に位置する単セルよりも高くしたりすることなどによって、カソード触媒層中の過剰な水の滞留を抑制する技術が開示されている。
これらの技術は、いずれも単セルの湿潤状態を管理することによって、燃料電池の発電性能の低下の抑制を図っている。
特開平９−９２３２２号公報 特開２００１−３５７８６９号公報
しかし、上記特許文献１に記載された技術では、酸化剤ガスの流量の制御が複雑になるという問題があった。また上記特許文献２に記載された技術では、撥水性や、ガス透過度を考慮したガス拡散層の製造工程が複雑になるという問題があった。
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、スタック構造を有する燃料電池において、単セルにおける温度や、湿潤状態が最適でない場合でも燃料電池の発電性能の低下を抑制することを目的とする。
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、以下の構成を採用した。
本発明の第１の燃料電池は、
所定の電解質膜の両面にアノードとカソードとを備える単セルを複数積層したスタック構造を有する燃料電池であって、
前記アノードおよび前記カソードの少なくとも一方は、アノード反応またはカソード反応を促進するための触媒を担持する触媒層を備え、
前記複数の単セルには、前記触媒の種類と、重量と、比表面積とのうちの少なくとも１つが、他の単セルと異なる触媒層を備える単セルが混在することを要旨とする。
ここで、「触媒の種類が異なる」とは、触媒となる単一元素の種類が異なることや、合金の種類が異なることや、合金に含まれる元素の組成比が異なることや、触媒を担持する担体が異なることを意味している。また、「触媒の重量が異なる」とは、例えば、触媒層内に粒径が等しい触媒が同じ密度で担持されている場合に、触媒層の厚さが異なることなどを意味する。比表面積とは、単位重量当たりの面積である。
通常、燃料電池スタックは、その構造に起因して、大気や冷却水などへの放熱により、運転時に所定の温度分布が生じる。また、温度分布に応じて電解質膜の湿潤状態にも分布が生じる。したがって、単セルごとの発電性能にも温度分布や、電解質膜の含水量の分布に対応した分布が生じる。
また、触媒層が担持する触媒の種類や、重量や、比表面積が異なると、アノード反応およびカソード反応の反応速度が異なる。この意味で、触媒の種類や、重量、比表面積によって定まる触媒の性能を触媒能と呼ぶ。
本発明では、燃料電池スタックの温度分布や、電解質膜の含水量の分布に起因する発電性能の低下を補償するように、担持する触媒の種類と、重量と、比表面積とのうちの少なくとも１つが異なる触媒層を備える単セルを混在させて積層することができる。つまり、温度が低下しやすい部位や、フラッディングが発生しやすい部位や、乾燥しやすい部位に積層される単セルの触媒層の触媒能が、他の単セルの触媒層よりも高くなるようにすることができる。
こうすることによって、スタック構造を有する燃料電池において、発電性能が低下しやすい部位における上記各反応の反応場を十分に確保することができる。したがって、単セルにおける温度や、湿潤状態が最適でない場合の燃料電池の発電性能の低下を抑制することができる。
触媒能は、必ずしも燃料電池の発電性能の低下を完全に補償できなくてもよい。ただし、上記発電性能の低下を十分に補償できるように触媒能を変化させることにより、単セルごとの発電性能の均一化を図ることができる。
上記燃料電池において、例えば、
前記スタック構造の積層方向の少なくとも一方の端部に、該端部以外に積層されたいずれかの単セルが備える触媒層よりも、前記重量および比表面積の少なくとも一方が大きい触媒層を備える単セルが積層されているようにすることができる。
燃料電池スタックは、積層方向の端部において、単セルの温度が低下しやすく、この単セルにおいてフラッディングも発生しやすい。このため、端部の単セルにおいて、発電性能が低下しやすい。
本発明によって、温度低下や、フラッディングが生じやすい端部の単セルの発電性能の低下を抑制することができる。端部の単セルは、１枚であってもよいし、複数枚であってもよい。端部の単セルを複数枚とする場合、触媒層が担持する触媒の重量および比表面積の少なくとも一方を、温度分布に応じて段階的、あるいは、連続的に変化させるようにしてもよい。
なお、上記燃料電池において、
前記スタック構造の積層方向の両端部に、該両端部以外に積層されたいずれかの単セルが備える触媒層よりも、前記重量および比表面積の少なくとも一方が大きい触媒層を備える単セルが積層されているようにすることが好ましい。
こうすることによって、燃料電池の発電性能の低下を、さらに抑制することができる。
また、本発明の第１の燃料電池において、
前記スタック構造の積層方向の少なくとも一方の端部に、該端部以外に積層されたいずれかの単セルが備える触媒層が担持する触媒よりも、前記反応の速度が速くなる種類の触媒を担持する触媒層を備える単セルが積層されているようにしてもよい。
こうすることによっても、温度低下や、フラッディングが生じやすい端部の単セルの発電性能の低下を抑制することができる。
なお、上記燃料電池において、
前記スタック構造の積層方向の両端部に、該両端部以外に積層されたいずれかの単セルが備える触媒層が担持する触媒よりも、前記反応の速度が速くなる種類の触媒を担持する触媒層を備える単セルが積層されているようにすることが好ましい。
こうすることによって、燃料電池の発電性能の低下を、さらに抑制することができる。
本発明の第２の燃料電池は、
所定の電解質膜の両面にアノードとカソードとを備える単セルを複数積層したスタック構造を有する燃料電池であって、
前記アノードおよび前記カソードの少なくとも一方は、アノード反応またはカソード反応を促進するための触媒を担持する触媒層を備え、
前記複数の単セルのうちの少なくとも１枚の単セルが備える触媒層は、前記触媒の種類と、単位面積当たりの重量と、比表面積とのうちの少なくとも１つについて、不均一な面内分布を有することを要旨とする。
先に説明した温度分布や、電解質膜の含水量の分布は、１つの単セル内においても生じ得る。したがって、発電性能にも温度分布や、電解質膜の含水量の分布に対応した面内分布が生じ得る。
本発明では、単セル内の温度分布や、電解質膜の含水量の分布に起因する発電性能の面内分布を補償するように、触媒層が担持する触媒の種類や、重量や、比表面積が不均一な領域を設ける。つまり、温度が低下しやすい領域や、フラッディングが発生しやすい領域や、乾燥しやすい領域の触媒層の触媒能を、他の領域の触媒層よりも高いものとする。例えば、通常、単セルの中央部よりも周辺部の方が、温度が低下しやすいので、単セルの周辺部を中央部よりも触媒能が高くなるようにすることができる。
こうすることによって、スタック構造を有する燃料電池において、各単セルの発電性能が低下しやすい領域における上記各反応の反応場を十分に確保することができる。したがって、単セルにおける温度や、湿潤状態が最適でない場合の燃料電池の発電性能の低下を抑制することができる。
なお、上述した本発明の第１および第２の燃料電池において、
前記電解質膜は、固体高分子膜であるものとすることができる。
固体高分子型燃料電池は、他の形式の燃料電池と比較して、低温で作動するため、温度分布が単セルの発電性能、さらに、燃料電池の発電性能に与える影響が大きい。また、先に説明したように、固体高分子型燃料電池は、電解質膜の含水量の管理が重要である。したがって、本発明の燃料電池を固体高分子型燃料電池に適用することによって、温度低下や、フラッディングや、乾燥による発電性能の低下を抑制することができるので、特に効果が高い。
本発明の第１および第２の燃料電池を組み合わせて構成することようにしてもよい。
以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
Ａ．燃料電池スタックの構成：
Ｂ．第１実施例：
Ｂ１．電極構成：
Ｂ２．効果：
Ｃ．第２実施例：
Ｄ．変形例：
Ａ．燃料電池スタックの構成：
図１は、本実施例の燃料電池スタック１０の外観を示す斜視図である。燃料電池スタック１０は、図示する通り、単セル１００を所定数積層して形成される。単セル１００の積層数は、燃料電池スタック１０に要求される出力に応じて任意に設定可能である。１つの単セル１００は、１Ｖ程度の起電圧を生じる。各単セル１００は、それぞれ固体高分子型燃料電池として形成されている。単セル１００は、セパレータで酸素極、電解質膜、水素極をこの順序に挟んだ構造をなしている。燃料電池スタック１０では、隣接する単セル１００のセパレータは、それぞれ共有されている。単セル１００の詳細構造については後述する。
燃料電池スタック１０は、一端からエンドプレート１２、絶縁板１６、集電板１８、複数の単セル１００、集電板２０、絶縁板２２、エンドプレート１４の順に積層されて構成される。エンドプレート１２、１４は、剛性を確保するため、鋼等の金属によって形成されている。集電板１８、２０は、緻密質カーボンや銅板などガス不透過な導電性部材によって形成されている。絶縁板１６、２２は、ゴムや樹脂等の絶縁性部材によって形成されている。集電板１８、２０には、それぞれ出力端子１９、２１が設けられており、燃料電池スタック１０で発電した電力を出力可能となっている。
一方のエンドプレート１４には、燃料ガス供給口３５や、燃料ガス排出口３６や、酸化ガス供給口３３や、酸化ガス排出口３４や、冷却水供給口３１や、冷却水排出口３２が設けられている。燃料ガス供給口３５から燃料電池スタック１０に供給された燃料ガスは、エンドプレート１２に向かって流れながら各単セル１００に分配される。各単セル１００に配分された燃料ガスは、図中の上方から下方に単セル１００内の流路を流れた後、エンドプレート１４側に流れ、燃料ガス排出口３６から排出される。酸化ガスも同様に、酸化ガス供給口３３から供給された後、エンドプレート１２に向かって流れながら各単セル１００に分配され、各単セル１００内の流路を流れた後、酸化ガス排出口３４から排出される。燃料電池スタック１０は、このようなガスの流れを実現できるよう内部で各単セル１００のガス流路が形成されている。
燃料電池スタック１０の各単セル１００を構成する電解質膜は、セパレータと接する周辺領域がシールされている。このシールは、単セル１００内部から燃料ガスおよび酸化ガスが漏れ出し、両者が混合するのを防止する役割を果たす。燃料電池スタック１０は、図示を省略したが、ボルトとナットで積層方向に所定の押圧力がかかった状態で締結されて保持される。押圧力を伴って積層状態を保持するためには、必ずしもボルトとナットを用いる必要はなく、例えばスタック収納ケースを用いるものとしてもよい。
図２は、単セル１００の構造を示す斜視図である。単セル１００は、固体高分子型燃料電池として構成されている。単セル１００は、電解質膜１３２を水素極１３４と、酸素極１３６とで挟み込み、さらにその両側をセパレータ１１０、１２０で挟んだ構造を有している。図示の都合上、酸素極１３６は、電解質膜１３２に隠れた位置に存在する。水素極１３４、および、酸素極１３６は、後述するように、触媒層とガス拡散層とを積層させたガス拡散電極である。セパレータ１１０、１２０は、水素極１３４、酸素極１３６と対向する面に複数の凹凸状のリブが形成されている。セパレータ１１０、１２０が、水素極１３４、酸素極１３６を両側から挟み込むことによって、水素極１３４との間に燃料ガス流路１１２、酸素極１３６との間に酸化ガス流路１２２が形成される。
セパレータ１１０、１２０は、両面にリブが形成されており、片面は水素極１３４との間で燃料ガス流路１１２を形成し、他面は隣接する単セル１００が備える酸素極１３６との間で酸化ガス流路１２２を形成する。このように、セパレータ１１０、１２０は、ガス拡散電極との間でガス流路を形成するとともに、隣接するセル間で燃料ガスと酸化ガスの流れを分離する役割を果たしている。
電解質膜１３２は、固体高分子材料、例えば、フッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。電解質膜１３２としては、例えばナフィオン膜（デュポン社製）などを適用することができる。
電解質膜１３２の表面には、触媒としての白金を塗布することにより、触媒層が形成されている。本実施例では、触媒としての白金を担持したカーボン粉を有機溶剤に分散させ、電解質溶液（例えば、Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社、Ｎａｆｉｏｎ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ）を適量添加してペースト化した上で、電解質膜１３２上にスクリーン印刷する方法で触媒を塗布した。この触媒層の形成方法は、他にも種々の方法を適用でき、例えば、上記触媒を担持したカーボン粉を含有するペーストを膜成形してシートを作製し、電解質膜１３２上にプレスするものとしてもよい。また、触媒には白金と他の金属からなる合金を用いることもできる。
水素極１３４、および、酸素極１３６のガス拡散層は、炭素繊維を織成したカーボンクロスにより形成されている。ガス拡散層を炭素繊維からなるカーボンペーパ、または、カーボンフエルトにより形成するものとしてもよい。また、上述の触媒は、ガス拡散層と電解質膜１３２との間に介在しておればよいため、電解質膜１３２側に触媒を塗布する方法に代えて、ガス拡散層の電解質膜１３２と接する側に、触媒を塗布するものとしてもよい。
セパレータ１１０、１２０は、ガス不透過の導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンにより形成されている。セパレータ１１０、１２０は、その両面に、平行に配置された複数のリブが形成されている。リブは、必ずしも両面で平行に形成する必要はなく、面毎に直交するなど種々の角度で形成することができる。また、リブは、燃料ガスおよび酸化ガスの流路を形成可能な形状であれば、必ずしも平行な溝状である必要はない。
なお、本実施例の燃料電池スタック１０では、単セル１００の積層方向の端部（エンドプレート１２、１４の近傍）に積層されたセパレータ１１０、１２０のリブは、燃料ガスおよび酸化ガスの流路１１２、１２２の断面積が、他の部位に積層されたセパレータ１１０、１２０よりも大きくなるように形成されている（図示省略）。これは、以下の理由による。すなわち、燃料電池スタック１０は、運転時に、単セル１００の積層方向の中央部で温度が高く、端部で温度が低いという温度分布を有している。端部の単セル１００は、大気への放熱により温度が低下しやすいからである。端部の単セル１００では、温度低下に伴う蒸気圧の低下によって、生成水が滞留し易くなる。したがって、ガス流路の断面積を大きくして圧損を低減し、各ガスが各流路を流れやすくすることによって、過剰な生成水を除去するのである。
セパレータ１１０、１２０には、その周辺部の２カ所に、円形断面の冷却水孔１５１、１５２が形成されている。この冷却水孔１５１、１５２は、単セル１００を積層した際に、燃料電池スタック１０を積層方向に貫通する冷却水路を形成する。
セパレータ１１０、１２０の各辺付近には、それぞれの辺に沿う細長い形状の燃料ガス孔１５３、１５４、および、酸化ガス孔１５５、１５６が形成されている。燃料ガス孔１５３、１５４、および、酸化ガス孔１５５、１５６は、単セル１００を積層することによって燃料電池スタック１０を形成した際に、燃料電池スタック１０を積層方向に貫通する燃料ガス流路１１２、および、酸化ガス流路１２２を形成する。本実施例では、図２の上方の辺に沿って燃料ガス供給路、下方の辺に沿って燃料ガス排出路が形成される。また、左側の辺に沿って酸化ガス供給路、右側の辺に沿って酸化ガス排出路が形成される。
燃料電池スタック１０の燃料ガス供給口３５は、燃料ガス供給路につながっている。また、燃料ガス排出口３６は、燃料ガス排出路につながっている。燃料ガス供給口３５から供給された燃料ガスは、燃料ガス供給路を通じて各単セル１００の燃料ガス流路１１２に流れ込む。そして、水素極１３４で所定の反応に供された後、燃料ガス排出路から燃料ガス排出口３６に流出する。酸化ガスも同様の経路で流れる。
燃料電池スタック１０の酸化ガス供給口３３は、酸化ガス供給路につながっている。また、酸化ガス排出口３４は、酸化ガス排出路につながっている。酸化ガス供給口３３から供給された酸化ガスは、酸化ガス供給路を通じて各単セル１００の酸化ガス流路１２２に流れ込む。そして、酸素極１３６で所定の反応に供された後、酸化ガス排出路から酸化ガス排出口３４に流出する。
本実施例の燃料電池スタック１０では、５つの単セル１００ごとに１枚の割合で、冷却セパレータ１４０が設けられている。冷却セパレータ１４０は、単セル１００を冷却する冷却水路を形成するためのセパレータである。冷却セパレータ１４０には、冷却水孔を連絡する葛折状の冷却水溝１４２が形成されている。セパレータ１１０、１２０のうち冷却セパレータ１４０と対向する面は、リブのないフラットな面となっており、冷却セパレータ１４０に設けられた溝は、セパレータ１１０、１２０との間で冷却水路を形成する。なお、セパレータ１１０、１２０、および、冷却セパレータ１４０は、緻密質カーボンの他、導電性を有する種々の材料によって形成することができる。例えば、剛性および伝熱性を重視して、銅合金やアルミニウム合金などの金属で形成してもよい。また、冷却セパレータ１４０を設ける割合は、燃料電池スタック１０の要求出力に応じた単セル１００の発熱量、冷却水の温度および流量などの条件に応じて冷却に適した範囲で設定することができる。
Ｂ．第１実施例：
Ｂ１．電極構成：
図３は、第１実施例における単セル１００の電極構成を示す説明図である。図３（ａ）は、燃料電池スタック１０の中央部に積層された単セル（以下、中央セルと呼ぶ）の電極構成を示す断面図である。図３（ｂ）は、燃料電池スタック１０の端部に積層された単セル（以下、端セルと呼ぶ）の電極構成を示す断面図である。
図３（ａ）に示すように、中央セルでは、電解質膜１３２の一方の面に触媒層１３４ａとガス拡散層１３４ｂとを、この順序で積層することにより、水素極１３４が形成されている。また、電解質膜１３２のもう一方の面に触媒層１３６ａとガス拡散層１３６ｂとを、この順序で積層することにより、酸素極１３６が形成されている。
一方、端セルでは、図３（ｂ）に示すように、電解質膜１３２の一方の面に触媒層１３４ｃとガス拡散層１３４ｄとを、この順序で形成することにより、水素極１３４が形成されている。また、電解質膜１３２のもう一方の面に触媒層１３６ｃとガス拡散層１３６ｄとを、この順序で形成することにより、酸素極１３６が形成されている。
中央セルと端セルとでは、ガス拡散層の撥水性が異なる。そして、端セルのガス拡散層１３４ｄ、１３６ｄの撥水性は、それぞれ中央セルのガス拡散層１３４ｂ、１３６ｂの撥水性よりも低くしている。こうすることによって、生成水がガス拡散層表面に透過し易くすることができるので、ガスとともに排出され易くなる。したがって、ガス拡散層１３４ｄ、１３６ｄのガス透過性を良好に維持することができる。
また、中央セルおよび端セルの触媒層が担持する触媒の種類および比表面積は同じである。したがって、中央セルおよび端セルの触媒層の単位体積当たりの触媒能は同じである。
中央セルと端セルとでは、触媒層の厚さが異なる。そして、端セルの触媒層１３４ｃ、１３６ｃの厚さは、それぞれ中央セルの触媒層１３４ａ、１３６ａの厚さよりも厚く設定している。したがって、端セルの触媒層１３４ｃ、１３６ｃの触媒能は、中央セルの触媒層１３４ａ、１３６ａの触媒能よりも高い。本実施例では、端セルの触媒層１３４ｃ、１３６ｃの厚さは、それぞれ中央セルの触媒層１３４ａ、１３６ａの厚さの２倍であるものとした。なお、本実施例では、中央セルの触媒層１３４ａの厚さと、触媒層１３６ａの厚さ、あるいは、端セルの触媒層１３４ｃの厚さと、触媒層１３６ｃの厚さとは、それぞれ等しいものとしたが、任意に設定可能である。
Ｂ２．効果：
図４は、第１実施例の効果を示す説明図である。図４（ａ）は、燃料電池スタック１０を側面（単セル１００の積層方向と直交する方向）から見た様子を模式的に示している。ここでは、単セル１００の積層方向の両端から、それぞれ４枚の単セル１００を端セルとした。図４（ｂ）は、各触媒層の厚さの積層方向の分布を示している。図４（ｃ）は、セル電圧の積層方向の分布を示している。図４（ｂ）、（ｃ）に、本実施例における各分布を、それぞれ実線で示した。また、これと併せて、従来の燃料電池スタックにおける各分布を、それぞれ破線で示した。従来の燃料電池スタックとは、図４（ｂ）から分かるように、各触媒層の厚さが全て同じである単セルを複数積層させたものである。
図４（ｃ）に示したように、従来の燃料電池スタックでは、単セルの積層方向の中央部で温度が高く、端部で温度が低いという温度分布に伴い、端セルのセル電圧が低下していた。これに対して、本実施例の燃料電池スタック１０では、全ての単セル１００でほぼ同一のセル電圧が得られた。
なお、本実施例では、図４（ｂ）に示したように、４枚の端セルの触媒層の厚さを同一としたが、図中に変形例として一点鎖線で示したように、触媒層の厚さを温度分布に応じて段階的に変化させてもよい。
以上説明した第１実施例の燃料電池スタック１０によれば、端セルの触媒層の厚さを中央セルの触媒層の厚さよりも厚くしているので、端セルにおける反応の場を増加させ、触媒層全体としての触媒能を高めることができる。したがって、端セルの温度低下や、フラッディングによる燃料電池スタック１０の発電性能の低下を抑制することができる。
Ｃ．第２実施例：
第１実施例では、中央セルと端セルとで、触媒層の厚さを変えた。第２実施例では、中央セルと端セルとで、触媒層が担持する触媒の比表面積を変える。
図５は、第２実施例における単セル１００の電極構成を示す説明図である。第２実施例では、中央セルの触媒層１３４ａ、１３６ａの厚さと、端セルの触媒層１３４ｅ、１３６ｅの厚さとが同じである。そして、端セルの触媒層１３４ｅ、１３６ｅが担持する触媒の比表面積が、中央セルの触媒層１３４ａ、１３６ａが担持する触媒の比表面積よりも大きく設定されている。これ以外は、第１実施例と同じである。
以上説明した第２実施例の燃料電池によれば、端セルの触媒層が担持する触媒の比表面積を、中央セルの触媒層が担持する触媒の比表面積よりも大きくしているので、端セルにおける反応の場を増加させることができる。したがって、端セルの温度低下や、フラッディングによる燃料電池スタック１０の発電性能の低下を抑制することができる。
Ｄ．変形例：
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形例が可能である。
Ｄ１．変形例１：
上記実施例では、単セル１００の積層方向の温度分布に応じて、端セルの触媒層の厚さや、触媒層が担持する触媒の比表面積を、中央セルよりも大きくしたが、これに限られない。中央セルと端セルとで、触媒層が担持する触媒の種類を変えてもよい。すなわち、温度が低下しやすい端セルに、中央セルよりも触媒能の高い触媒を用いるようにしてもよい。
Ｄ２．変形例２：
上記実施例では、単セル１００の積層方向の温度分布に応じて、端セルの触媒層の厚さや、触媒層が担持する触媒の比表面積を、中央セルよりも大きくした。変形例１では、各単セル１００において、温度の面内分布に応じて触媒層の厚さを変える。
図６は、変形例１における単セル１００の電極構成の一例を示す説明図である。図の上段には、酸素極１３６側から見た単セル１００の様子を示した。なお、図示の便宜上、セパレータ１１０や、ガス拡散層１３６ｂは省略して示した。図の下段には、図の上段のＡ−Ａ断面における温度分布（面内分布）を示した。
図の上段において、ハッチングを付した中央部の領域Ｍは、比較的温度の高い領域に対応する。クロスハッチングを付した周辺部の領域Ｎは、比較的温度の低い領域に対応する。そして、触媒層の厚さは、面内で不均一であり、領域Ｎの触媒層の厚さは、領域Ｍの触媒層の厚さよりも厚い。水素極１３４側も同様である。
こうすることによっても、温度低下やフラッディングによる燃料電池スタック１０の発電性能の低下を抑制することができる。
なお、変形例１では、領域Ｎと領域Ｍとで、触媒層の厚さを変えるものとしたが、触媒層が担持する触媒の比表面積や、触媒の種類を変えるようにしてもよい。また、変形例１では、温度分布に応じて、２種類の領域を設けたが、３種類以上の領域を設けるようにしてもよい。
Ｄ３．変形例３：
上記実施例では、水素極１３４と、酸素極１３６との両方に本発明を適用した例を示したが、いずれか一方に適用するようにしてもよい。ただし、少なくとも酸素極１３６に適用することが好ましい。一般に、水素極でのアノード反応よりも酸素極でのカソード反応の方が、反応速度が遅いからである。
Ｄ４．変形例４：
上記第１実施例では、単セル１００の両端の端セルに本発明を適用したが、いずれか一方の端セルに適用するようにしてもよい。
また、触媒能の異なる触媒層を備える単セル１００を混在させて積層するようにしてもよい。例えば、上記実施例の燃料電池スタック１０では、冷却セパレータ１４０が設けられているから、これに隣接する単セル１００は、温度が低下しやすい。したがって、冷却セパレータ１４０に隣接する単セル１００の触媒層の厚さを厚くしたり、触媒層が担持する触媒の比表面積を増加させたり、触媒の種類を触媒能の高いものにしたりしてもよい。
また、高温になり乾燥しやすい単セルに触媒能の高い触媒層を用いるようにしてもよい。こうすることによって、電解質膜の乾燥による燃料電池スタック１０の発電性能の低下を抑制することができる。
Ｄ５．変形例５：
上記実施例および変形例１では、温度分布に応じて、触媒能に関連するパラメータ、すなわち、触媒層の厚さや、触媒層が担持する触媒の比表面積や、触媒の種類を、それぞれ独立に変える場合について説明したが、これらを組み合わせて変えるようにしてもよい。
Ｄ６．変形例６：
上記実施例では、本発明の燃料電池を固体高分子型燃料電池に適用したが、スタック構造を有する他の形式の燃料電池にも適用可能である。
Ｄ７．変形例７：
上記実施例および変形例では、温度が低下しやすい単セル、フラッディングが発生しやすい単セルに、触媒能が高い触媒層を適用した例を示したが、これに限られない。本発明は、一般に、燃料電池スタックにおいて、単セルにおける温度や、湿潤状態が最適でない場合でも燃料電池の発電性能の低下を抑制するものであるから、乾燥しやすい単セルに触媒能が高い触媒層を適用するようにしてもよい。
燃料電池スタック１０の外観を表わす斜視図である。 単セル１００の構造を示す斜視図である。 第１実施例における電極構成を示す説明図である。 燃料電池スタック１０の積層方向の分布を示す説明図である。 第２実施例における電極構成を示す説明図である。 変形例１における単セル１００の電極構成の一例を示す説明図である。
符号の説明
１０...燃料電池スタック
１２、１４...エンドプレート
１６、２２...絶縁板
１８、２０...集電板
１９、２１...出力端子
３１...冷却水供給口
３２...冷却水排出口
３３...酸化ガス供給口
３４...酸化ガス排出口
３５...燃料ガス供給口
３６...燃料ガス排出口
１００...単セル
１１０、１２０...セパレータ
１１２...燃料ガス流路
１２２...酸化ガス流路
１３２...電解質膜
１３４...水素極
１３４ａ、１３４ｃ、１３４ｅ...触媒層
１３４ｂ、１３４ｄ...ガス拡散層
１３６...酸素極
１３６ａ、１３６ｃ、１３６ｅ...触媒層
１３６ｂ、１３６ｄ...ガス拡散層
１４０...冷却セパレータ
１４２...冷却水溝
１５１、１５２...冷却水孔
１５３、１５４...燃料ガス孔
１５５、１５６...酸化ガス孔

Claims (7)

  1. 所定の電解質膜の両面にアノードとカソードとを備える単セルを複数積層したスタック構造を有する燃料電池であって、
    前記アノードおよび前記カソードの少なくとも一方は、アノード反応またはカソード反応を促進するための触媒を担持する触媒層を備え、
    前記複数の単セルには、前記触媒の種類と、重量と、比表面積とのうちの少なくとも１つが、他の単セルと異なる触媒層を備える単セルが混在する、
    燃料電池。
  2. 請求項１記載の燃料電池であって、
    前記スタック構造の積層方向の少なくとも一方の端部に、該端部以外に積層されたいずれかの単セルが備える触媒層よりも、前記重量および比表面積の少なくとも一方が大きい触媒層を備える単セルが積層されている、
    燃料電池。
  3. 請求項２記載の燃料電池であって、
    前記スタック構造の積層方向の両端部に、該両端部以外に積層されたいずれかの単セルが備える触媒層よりも、前記重量および比表面積の少なくとも一方が大きい触媒層を備える単セルが積層されている、
    燃料電池。
  4. 請求項１記載の燃料電池であって、
    前記スタック構造の積層方向の少なくとも一方の端部に、該端部以外に積層されたいずれかの単セルが備える触媒層が担持する触媒よりも、前記反応の速度が速くなる種類の触媒を担持する触媒層を備える単セルが積層されている、
    燃料電池。
  5. 請求項４記載の燃料電池であって、
    前記スタック構造の積層方向の両端部に、該両端部以外に積層されたいずれかの単セルが備える触媒層が担持する触媒よりも、前記反応の速度が速くなる種類の触媒を担持する触媒層を備える単セルが積層されている、
    燃料電池。
  6. 所定の電解質膜の両面にアノードとカソードとを備える単セルを複数積層したスタック構造を有する燃料電池であって、
    前記アノードおよび前記カソードの少なくとも一方は、アノード反応またはカソード反応を促進するための触媒を担持する触媒層を備え、
    前記複数の単セルのうちの少なくとも１枚の単セルが備える触媒層は、前記触媒の種類と、単位面積当たりの重量と、比表面積とのうちの少なくとも１つについて、不均一な面内分布を有する、
    燃料電池。
  7. 請求項１または６記載の燃料電池であって、
    前記電解質膜は、固体高分子膜である、燃料電池。
JP2003376409A 2003-11-06 2003-11-06 スタック構造を有する燃料電池 Expired - Fee Related JP5124900B2 (ja)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003376409A JP5124900B2 (ja) 2003-11-06 2003-11-06 スタック構造を有する燃料電池
US10/961,207 US7638227B2 (en) 2003-11-06 2004-10-12 Fuel cell having stack structure
CA2693522A CA2693522C (en) 2003-11-06 2004-10-28 Fuel cell with non-uniform catalyst
CA2486216A CA2486216C (en) 2003-11-06 2004-10-28 Fuel cell having stack structure
DE102004053589.2A DE102004053589B4 (de) 2003-11-06 2004-11-05 Brennstoffzelle mit einer Stapelstruktur
CNB200410088310XA CN1319203C (zh) 2003-11-06 2004-11-08 具有堆叠结构的燃料电池

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003376409A JP5124900B2 (ja) 2003-11-06 2003-11-06 スタック構造を有する燃料電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005142001A true JP2005142001A (ja) 2005-06-02
JP5124900B2 JP5124900B2 (ja) 2013-01-23

Family

ID=34567110

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003376409A Expired - Fee Related JP5124900B2 (ja) 2003-11-06 2003-11-06 スタック構造を有する燃料電池

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7638227B2 (ja)
JP (1) JP5124900B2 (ja)
CN (1) CN1319203C (ja)
CA (2) CA2486216C (ja)
DE (1) DE102004053589B4 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008204833A (ja) * 2007-02-21 2008-09-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池
JP2010153267A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Equos Research Co Ltd 燃料電池スタック
JP2010257738A (ja) * 2009-04-24 2010-11-11 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池および燃料電池装置
JP2013041673A (ja) * 2011-08-11 2013-02-28 Nippon Soken Inc 固体電解質型の燃料電池スタック
JP2014160579A (ja) * 2013-02-20 2014-09-04 Honda Motor Co Ltd 燃料電池スタック

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006012476A (ja) * 2004-06-23 2006-01-12 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池用膜−電極接合体
DE102007021462B3 (de) * 2007-05-08 2008-10-30 Forschungszentrum Jülich GmbH Kühlkörper für Brennstoffzellen
CN101621129B (zh) * 2008-06-30 2012-08-29 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 燃料电池组
US8206871B2 (en) * 2009-07-10 2012-06-26 GM Global Technology Operations LLC Insulating layer for a fuel cell assembly
US20170062851A1 (en) * 2015-04-24 2017-03-02 GM Global Technology Operations LLC Fuel cell stack end cells with improved diagnostic capabilities
CN107154503B (zh) * 2017-04-20 2019-09-27 清华大学 一种可快速冷启动的长寿命燃料电池电堆模块
US11894566B2 (en) 2020-05-12 2024-02-06 Robert Bosch Gmbh Catalyst materials for a fuel cell stack
CN112909312B (zh) * 2021-01-21 2023-01-31 上海神力科技有限公司 一种质子交换膜燃料电堆

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05205765A (ja) * 1992-01-23 1993-08-13 Fuji Electric Co Ltd 積層燃料電池
JPH06260207A (ja) * 1993-03-02 1994-09-16 Fuji Electric Co Ltd 燐酸形燃料電池のスタック
JP2000195536A (ja) * 1998-12-24 2000-07-14 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池
JP2001015145A (ja) * 1999-06-25 2001-01-19 Sanyo Electric Co Ltd 固体高分子電解質型燃料電池
JP2001068139A (ja) * 1999-08-25 2001-03-16 Sanyo Electric Co Ltd 固体高分子型燃料電池
JP2001357869A (ja) * 2000-06-14 2001-12-26 Sanyo Electric Co Ltd 固体高分子型燃料電池スタック
JP2003077480A (ja) * 2001-08-31 2003-03-14 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池
JP2006526271A (ja) * 2003-05-15 2006-11-16 日産自動車株式会社 燃料電池システム

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4567117A (en) * 1982-07-08 1986-01-28 Energy Research Corporation Fuel cell employing non-uniform catalyst
US4851377A (en) 1987-06-16 1989-07-25 International Fuel Cells Corporation Fuel cell, a fuel cell electrode, and a method for making a fuel cell electrode
JPH01151163A (ja) 1987-12-07 1989-06-13 Fuji Electric Co Ltd 燃料電池
US5068161A (en) * 1990-03-30 1991-11-26 Johnson Matthey Public Limited Company Catalyst material
JPH04357673A (ja) 1991-03-25 1992-12-10 Fuji Electric Co Ltd 積層燃料電池
JPH05144443A (ja) 1991-11-21 1993-06-11 Fuji Electric Co Ltd 積層燃料電池
JP3245929B2 (ja) * 1992-03-09 2002-01-15 株式会社日立製作所 燃料電池及びその応用装置
ES2101920T3 (es) 1992-11-05 1997-07-16 Siemens Ag Procedimiento y dispositivo para la evacuacion de agua y/o gases inertes de una bateria de pilas de combustible.
JP3553101B2 (ja) 1993-03-15 2004-08-11 三菱重工業株式会社 固体高分子電解質燃料電池
GB9324101D0 (en) * 1993-11-23 1994-01-12 Johnson Matthey Plc Improved manufacture of electrodes
JPH08148151A (ja) * 1994-11-17 1996-06-07 Tokyo Gas Co Ltd 燃料電池用電極及びその製造方法
JPH0992322A (ja) 1995-09-27 1997-04-04 Aqueous Res:Kk 燃料電池スタック
US5672439A (en) * 1995-12-18 1997-09-30 Ballard Power Systems, Inc. Method and apparatus for reducing reactant crossover in an electrochemical fuel cell
JPH117971A (ja) 1997-06-18 1999-01-12 Mitsubishi Electric Corp 中、大容量燃料電池発電装置
JP4205774B2 (ja) 1998-03-02 2009-01-07 本田技研工業株式会社 燃料電池
JP2000100457A (ja) * 1998-09-25 2000-04-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池
DE19962686A1 (de) 1999-12-23 2001-07-26 Siemens Ag Membran-Elektroden-Einheit für eine Brennstoffzelle und Herstellungsverfahren dazu
US6749892B2 (en) * 2000-03-22 2004-06-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for fabricating membrane-electrode assembly and fuel cell adopting the membrane-electrode assembly
JP3894109B2 (ja) 2002-11-28 2007-03-14 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
US7063905B2 (en) * 2003-01-27 2006-06-20 General Motors Corporation Fuel cell H2 exhaust conversion

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05205765A (ja) * 1992-01-23 1993-08-13 Fuji Electric Co Ltd 積層燃料電池
JPH06260207A (ja) * 1993-03-02 1994-09-16 Fuji Electric Co Ltd 燐酸形燃料電池のスタック
JP2000195536A (ja) * 1998-12-24 2000-07-14 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池
JP2001015145A (ja) * 1999-06-25 2001-01-19 Sanyo Electric Co Ltd 固体高分子電解質型燃料電池
JP2001068139A (ja) * 1999-08-25 2001-03-16 Sanyo Electric Co Ltd 固体高分子型燃料電池
JP2001357869A (ja) * 2000-06-14 2001-12-26 Sanyo Electric Co Ltd 固体高分子型燃料電池スタック
JP2003077480A (ja) * 2001-08-31 2003-03-14 Mitsubishi Electric Corp 燃料電池
JP2006526271A (ja) * 2003-05-15 2006-11-16 日産自動車株式会社 燃料電池システム

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008204833A (ja) * 2007-02-21 2008-09-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池
JP2010153267A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Equos Research Co Ltd 燃料電池スタック
JP2010257738A (ja) * 2009-04-24 2010-11-11 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池および燃料電池装置
JP2013041673A (ja) * 2011-08-11 2013-02-28 Nippon Soken Inc 固体電解質型の燃料電池スタック
JP2014160579A (ja) * 2013-02-20 2014-09-04 Honda Motor Co Ltd 燃料電池スタック

Also Published As

Publication number Publication date
DE102004053589B4 (de) 2014-06-18
CN1319203C (zh) 2007-05-30
CA2693522C (en) 2012-07-10
CN1614804A (zh) 2005-05-11
CA2486216A1 (en) 2005-05-06
US7638227B2 (en) 2009-12-29
JP5124900B2 (ja) 2013-01-23
US20050106448A1 (en) 2005-05-19
CA2486216C (en) 2010-05-11
DE102004053589A1 (de) 2005-06-23
CA2693522A1 (en) 2005-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7566511B2 (en) Solid polymer cell assembly
JP4519375B2 (ja) 燃料電池
JP4956870B2 (ja) 燃料電池および燃料電池の製造方法
JP5124900B2 (ja) スタック構造を有する燃料電池
JP3448550B2 (ja) 固体高分子型燃料電池スタック
JP3354550B2 (ja) 固体高分子型燃料電池および固体高分子型燃料電池スタック
JP2001135326A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池および同スタック
JP3500086B2 (ja) 燃料電池用セル及びこれを用いた燃料電池
JP2005222720A (ja) 燃料電池
JP3685039B2 (ja) 固体高分子型燃料電池システム
JP2004134130A (ja) 燃料電池スタック
JP5341321B2 (ja) 固体高分子型燃料電池用電解質膜・電極構造体
JP3875612B2 (ja) 燃料電池スタック
JPH05190193A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JP2004185904A (ja) 燃料電池
JPH06333581A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JP2002270197A (ja) 高分子電解質型燃料電池
JP2004349013A (ja) 燃料電池スタック
JPH06333582A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JP2009009750A (ja) 固体高分子型燃料電池
JP2009048905A (ja) 燃料電池
JP2008016415A (ja) 燃料電池用電極およびその製造方法、並びに、この燃料電池用電極を備える燃料電池
JP2005190749A (ja) 燃料電池用膜電極接合体及びそれを用いた固体高分子形燃料電池
US20060240292A1 (en) Fuel cell
JP2004087505A (ja) 固体高分子型燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060830

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090224

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100309

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100423

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110419

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110527

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120221

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120510

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20120518

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120717

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120910

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20121002

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121015

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151109

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees