JP2005216581A - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池のガス流路の形状に関する。 The present invention relates to the shape of a gas flow path of a fuel cell.
燃料電池の発電容量は電極の化学反応が起こった面積に比例し、安定した発電を継続するためには供給ガスを電極全体に均一濃度で供給することが望まれており、一般に電極の利用面積を大きくするためにガス流路の形状は蛇行流路が用いられている。(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、蛇行流路はその形状から供給ガスを電極全体に均一濃度で供給することが難しく、安定的に発電することが困難であり、また、ガス流路における圧力が均等ではないのでガス漏れ防止対策が難しいという問題があった。 However, because of the shape of the meandering channel, it is difficult to supply the supply gas to the entire electrode at a uniform concentration, it is difficult to generate power stably, and the pressure in the gas channel is not uniform, thus preventing gas leakage There was a problem that measures were difficult.
本発明は、請求項1に記載の発明によれば、電解質膜の両面を電極で挟持し、電極の外側をセパレータで挟持して燃料電池セルを構成し、一方の電極に燃料ガスを供給し、他方の電極に酸化剤ガスを供給する燃料電池において、セパレータは電極の外側に積層される第1セパレータと、第1セパレータの外側に積層される第2セパレータとで構成し、第1セパレータの電極と接する面に広範囲に亘って凹設した第1ガス収容空間を形成し、第1セパレータと第2セパレータの接合面に第1ガス収容空間と略同形状の第2ガス収容空間を形成し、第1ガス収容空間と第2ガス収容空間とを多数の連通孔で連通し、第2ガス収容空間から第1ガス収容空間に向けてガスが流れるようにしたことを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, a fuel cell is constructed by sandwiching both surfaces of an electrolyte membrane with electrodes and sandwiching the outside of the electrode with a separator, and supplying fuel gas to one electrode. In the fuel cell for supplying the oxidant gas to the other electrode, the separator is composed of a first separator stacked on the outer side of the electrode and a second separator stacked on the outer side of the first separator. A first gas storage space that is recessed over a wide range is formed on the surface in contact with the electrode, and a second gas storage space having substantially the same shape as the first gas storage space is formed on the joining surface of the first separator and the second separator. The first gas storage space and the second gas storage space are communicated with each other through a large number of communication holes so that the gas flows from the second gas storage space toward the first gas storage space.
また、請求項2に記載の発明によれば、請求項1に記載の燃料電池において、第1セパレータと第2セパレータの対角する2隅近傍に厚み方向に貫通するガス排出貫通孔を形成し、第1セパレータの内側面に第1ガス収容空間から対向する第1セパレータのガス排出貫通孔に連通するガス排出溝を形成し、第2セパレータの中央部に厚み方向に貫通するガス導入貫通孔を形成し、第2セパレータの外側面に燃料電池セルを連設した際にガス導入貫通孔と別の燃料電池セルのガス排出貫通孔が連通するガス導入溝を形成したことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the fuel cell according to the first aspect, a gas discharge through-hole penetrating in the thickness direction is formed in the vicinity of two diagonal corners of the first separator and the second separator. A gas introduction through hole is formed in the inner surface of the first separator, the gas exhaust groove communicating with the gas exhaust through hole of the first separator facing from the first gas storage space, and penetrating in the thickness direction in the center of the second separator. When the fuel cell is continuously provided on the outer side surface of the second separator, a gas introduction groove is formed in which the gas introduction through hole communicates with the gas discharge through hole of another fuel cell.
本発明の燃料電池は、供給ガスが電極全体に均一濃度で行き渡るため、電流密度分布が均一になり発電電流が安定し、また、ガス流路における圧力が均等になるのでガス漏れ防止対策がしやすいという効果がある。 In the fuel cell of the present invention, the supply gas spreads over the entire electrode at a uniform concentration, so that the current density distribution is uniform, the generated current is stable, and the pressure in the gas flow path is uniform, so that gas leakage prevention measures are taken. The effect is easy.
電極を挟持するセパレータを第1セパレータと第2セパレータとで構成し、第1セパレータの電極と接する面に電極と接する部分を凹設して第1ガス収容空間を形成し、第1セパレータと第2セパレータとの接合面に第1ガス収容空間と略同一形状の第2ガス収容空間を形成し、第1ガス収容空間と第2ガス収容空間とを多数の連通孔で連通し、第2ガス収容空間に導入される供給ガスが連通孔を通って第1ガス収容空間に流れ、電極に供給できるようにした。 A separator for sandwiching the electrode is composed of a first separator and a second separator, and a portion in contact with the electrode is formed on the surface of the first separator in contact with the electrode to form a first gas storage space. A second gas storage space having substantially the same shape as the first gas storage space is formed on the joint surface with the two separators, and the first gas storage space and the second gas storage space are communicated with each other through a plurality of communication holes; The supply gas introduced into the storage space flows through the communication hole to the first gas storage space and can be supplied to the electrode.
本発明に係る燃料電池の実施例1を図1〜図3の添付図面に基づいて説明する。 A fuel cell according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings of FIGS.
燃料電池は、電解質膜2と、この電解質膜2の両面を挟持する電極3と、電極3の外側を挟持するセパレータ4とで成る燃料電池セル1を複数積層して形成される。そして、セパレータ4に形成されるガス流路を通して電解質膜2の一方面の電極3に燃料ガスを供給し、他方面の電極3に酸化剤ガスを供給するようになっている。
The fuel cell is formed by laminating a plurality of
セパレータ4は電極3の外側に積層される第1セパレータ5と、この第1セパレータ5の外側に積層される第2セパレータ6とで構成されている。第1セパレータ5は電極3と接する面に電極3と接する部分が円状に凹設されて第1ガス収容空間7が形成され、第1セパレータ5と第2セパレータ6の接合面に第1ガス収容空間7と略同形状に凹設されて第2ガス収容空間8が形成され、第1ガス収容空間7と第2ガス収容空間8との間には両空間を連通する多数の連通孔9が全体部に互いに適宜間隔をおいて形成されている。
The
また、第1セパレータ5と第2セパレータ6の対角する2隅近傍に厚み方向に貫通するガス排出貫通孔10が形成され、第1セパレータ5の内側面に第1ガス収容空間7から対向する第1セパレータ5のガス排出貫通孔10に連通するガス排出溝11が形成され、第2セパレータ6の中央部の厚み方向に貫通するガス導入貫通孔12が形成され、第2セパレータ6の外側面に燃料電池セル1を連設した際にガス導入貫通孔12と別の燃料電池セル1のガス排出貫通孔10が連通するガス導入溝13が形成されている。電解質膜2はガス排出貫通孔10と対向する部位に孔14が形成されている。
Further, gas discharge through
これにより、ガス導入貫通孔12から導入されたガスは第2ガス収容空間8に一旦溜まり、第2ガス収容空間8から多数の連通孔9を通して第1ガス収容空間7に流れ、電極全体に均一濃度で行き渡る。それから、ガスはガス排出溝11を通ってガス排出貫通孔10に流れ、次の燃料電池セル1のガス導入溝13に流れる。こうして、燃料電池は全ての燃料電池セル1にガスが流れるようになっている。ガスは一方のセパレータ4から燃料ガスが供給され、他方のセパレータ4から酸化剤ガスが供給される。
As a result, the gas introduced from the gas introduction through-
尚、燃料電池セル1の中央上下に形成された貫通孔15は冷却水を流すためのものであり、燃料電池セル1の4隅近傍に形成された8つの貫通孔16は複数の燃料電池セル1を連結するために使われるガイドピンを挿通させるためのものである。
The through
1 燃料電池セル
2 電解質膜
3 電極
5 第1セパレータ
6 第2セパレータ
7 第1ガス収容空間
8 第2ガス収容空間
9 連通孔
10 ガス排出貫通孔
11 ガス排出溝
12 ガス導入貫通孔
13 ガス導入溝
DESCRIPTION OF
Claims (2)
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