JP2005222764A - Fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique of a fuel cell which prevents contamination of a refrigerant caused by corrosion of the refrigerant in the fuel cell, and prevents forming of a short circuit caused by the contamination, at a low cost without losing a cooling effect. <P>SOLUTION: An inner face of a communicating hole 16 for supplying the refrigerant which penetrates unit power generation cells 31, 32, and an inner face of a refrigerant introducing portion to a refrigerant path of a separator are insulated, and an insulating coating 21 and an insulating portion 34 are formed. In this structure, liquid resistance per one unit power generation cell of the refrigerant in the communicating hole 16 for supplying the refrigerant is set to be 1.5 to 30kΩ, while liquid resistance resulting from the insulating portion 34 is set to be 0.2 to 15MΩ. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、燃料電池の冷却技術に係り、冷媒の汚染を防ぐ技術に関する。   The present invention relates to a fuel cell cooling technique, and more particularly to a technique for preventing refrigerant contamination.

固体高分子型燃料電池は、電池反応により発生する熱を除去するために、燃料電池内に冷媒を流す構造となっている。この構造では、単位燃料電池(セル)およびセパレータが積層された燃料電池において、セルおよびセパレータの積層面の同一箇所に積層方向に貫通する同一形状の貫通孔が形成されている。そして、この連通孔はセルを分離するセパレータの表面に設けられた冷媒流路につながっており、この連通孔に冷媒を流すと、セパレータの冷媒流路に冷媒が流れ、セパレータが冷却される。これにより、固体高分子型燃料電池の冷却が行われる。   The polymer electrolyte fuel cell has a structure in which a refrigerant flows in the fuel cell in order to remove heat generated by the cell reaction. In this structure, in a fuel cell in which unit fuel cells (cells) and separators are stacked, through holes having the same shape that penetrate in the stacking direction are formed at the same locations on the stack surfaces of the cells and separators. And this communicating hole is connected to the refrigerant flow path provided in the surface of the separator which isolate | separates a cell, If a refrigerant | coolant is poured through this communicating hole, a refrigerant will flow into the refrigerant flow path of a separator and a separator will be cooled. Thereby, the solid polymer fuel cell is cooled.

固体高分子型燃料電池は、セルが多数積層され、生成する電圧を稼ぐ構造になっているので、上述した連通孔を介して電位の異なる部材が存在する構造となる。このため、冷媒には、電気絶縁性が要求される。仮に冷媒に許容できない導電性があると、冷媒を介した短絡回路が形成され、電池としての機能が損なわれる。   Since the polymer electrolyte fuel cell has a structure in which a large number of cells are stacked to generate a generated voltage, members having different potentials exist through the above-described communication holes. For this reason, electrical insulation is requested | required of a refrigerant | coolant. If the refrigerant has unacceptable electrical conductivity, a short circuit via the refrigerant is formed, and the battery function is impaired.

また冷媒には、上述した高い絶縁性と共に、幅広い温度領域(−30℃〜150℃前後)に対応できる温度特性が要求される。自動車用の燃料電池では、電気絶縁性の観点から、冷媒として純水を用いることが望ましいが、不凍性の観点からエチレングルコールの純水希釈液等を用いるのが一般的である。   Further, the refrigerant is required to have a temperature characteristic that can cope with a wide temperature range (around −30 ° C. to 150 ° C.) in addition to the high insulating properties described above. In a fuel cell for automobiles, it is desirable to use pure water as a refrigerant from the viewpoint of electrical insulation, but from the viewpoint of antifreezing, it is general to use a pure water dilution of ethylene glycol or the like.

セパレータに金属材料を用いた場合、腐食によりセパレータから不純物イオンが冷媒中に漏出する。このため、冷媒として絶縁性の高い物質を用いた場合であっても、ある程度の使用時間が経過すると、冷媒の汚染によって冷媒の絶縁性が低下する。このため、冷媒を介した被冷却部材間の電気絶縁性が問題となる。   When a metal material is used for the separator, impurity ions leak from the separator into the refrigerant due to corrosion. For this reason, even when a highly insulating substance is used as the refrigerant, after a certain amount of use time, the insulation of the refrigerant deteriorates due to the contamination of the refrigerant. For this reason, the electrical insulation between the members to be cooled via the refrigerant becomes a problem.

冷媒を介して存在する被冷却部材間の電気絶縁性を確保する技術として、特許文献1に記載された技術が知られている。この技術では、積層構造を貫通する連通孔、およびセパレータに設けられた冷媒経路の内面(冷媒に接触する表面)にゾル−ゲル法により絶縁性の被覆をコーティングし、電気絶縁性を確保する技術である。   A technique described in Patent Document 1 is known as a technique for ensuring electrical insulation between members to be cooled that exist via a refrigerant. In this technology, a communication hole penetrating the laminated structure and an inner surface of a refrigerant path (a surface in contact with the refrigerant) provided in the separator are coated with an insulating coating by a sol-gel method to ensure electric insulation. It is.

また、上記特許文献1に記載された技術とは異なるアプローチとして、特許文献2に記載された技術が知られている。この技術は、冷媒である冷却水と接触する部分に、電気を加えると冷却水中のイオンが吸収されたり放出されたりする材料を配置し、冷却水の電位が接触する部分の電位と大きく隔たらないようにする方法である。   Further, as an approach different from the technique described in Patent Document 1, the technique described in Patent Document 2 is known. In this technology, a material that absorbs and discharges ions in the cooling water when electricity is applied is placed in the part that comes into contact with the coolant, which is a refrigerant, and the potential of the cooling water is far away from the part in contact with the cooling water. It is a way to prevent it.

特開平7−230818号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-230818 特開2001−297784号公報JP 2001-297784 A

しかしながら、特許文献1に記載の冷媒経路に絶縁被覆を形成する方法は、絶縁被覆の熱伝導性が劣るために、冷媒を用いた熱交換効率が低下し、冷却効果の低下を招く問題があった。また特許文献2に記載の技術は、装置が複雑になり、また高価な部材を使用しなければならず、高コストであるという問題があった。   However, the method of forming an insulating coating on the refrigerant path described in Patent Document 1 has a problem in that the heat conductivity of the insulating coating is inferior and the heat exchange efficiency using the refrigerant is lowered, leading to a reduction in cooling effect. It was. In addition, the technique described in Patent Document 2 has a problem in that the apparatus is complicated and expensive members must be used, resulting in high costs.

本発明は、燃料電池における腐食に起因する冷媒の汚染の防止、およびその汚染による短絡回路の形成の防止を、冷却効果の低下なしに、しかも低コストで実現する技術を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a technique for realizing the prevention of refrigerant contamination caused by corrosion in a fuel cell and the formation of a short circuit due to the contamination without lowering the cooling effect and at a low cost. To do.

本発明の燃料電池は、表面に冷媒経路を形成したセパレータを備えた単位発電セルと、前記単位発電セルを貫通して設けられ、内面が絶縁被覆された冷媒供給用の冷媒連通孔および冷媒排出用の冷媒連通孔と、前記冷媒供給用の冷媒連通孔から前記冷媒経路に冷媒を導入するための冷媒導入部分と前記冷媒排出用の冷媒連通孔に前記冷媒経路から冷媒を排出するための冷媒排出部分との間に設けられ、内面が絶縁被覆された絶縁部とを備え、前記単位発電セル当たりにおける前記冷媒供給用の冷媒連通孔の液抵抗が1.5〜30kΩであり、前記絶縁部における液抵抗が0.2〜15MΩであることを特徴とする。   A fuel cell according to the present invention includes a unit power generation cell having a separator having a refrigerant path formed on a surface thereof, a refrigerant communication hole for refrigerant supply provided through the unit power generation cell and having an inner surface insulated, and a refrigerant discharge Refrigerant communication hole, a refrigerant introduction portion for introducing refrigerant into the refrigerant path from the refrigerant supply refrigerant communication hole, and a refrigerant for discharging refrigerant from the refrigerant path to the refrigerant discharge hole for refrigerant discharge An insulating portion having an inner surface covered with an insulation coating, and a liquid resistance of the refrigerant communication hole for supplying the refrigerant per unit power generation cell is 1.5 to 30 kΩ, and the insulating portion The liquid resistance in is 0.2 to 15 MΩ.

本発明において、単位発電セルにおける冷媒連通孔の液抵抗は、単位発電セル1つ当たりにおける内面が絶縁被覆された冷媒連通孔内の冷媒が示す電気抵抗である。この冷媒連通孔の液抵抗は、セル厚に比例し、冷媒の導電率および冷媒連通孔の断面積に反比例する。通常、冷媒連通孔の液抵抗は、単位セルにおける冷媒連通孔の長さ(セル厚)、冷媒連通孔の断面積、冷媒の導電率から算出される。冷媒連通孔の液抵抗を調整するには、冷媒連通孔の長さ(セル厚)、冷媒連通孔の断面積、冷媒の導電率の3つのパラメータの組み合わせを調整すればよい。   In the present invention, the liquid resistance of the refrigerant communication hole in the unit power generation cell is an electric resistance indicated by the refrigerant in the refrigerant communication hole whose inner surface per unit power generation cell is covered with insulation. The liquid resistance of the refrigerant communication hole is proportional to the cell thickness and inversely proportional to the refrigerant conductivity and the cross-sectional area of the refrigerant communication hole. Usually, the liquid resistance of the refrigerant communication hole is calculated from the length (cell thickness) of the refrigerant communication hole in the unit cell, the cross-sectional area of the refrigerant communication hole, and the conductivity of the refrigerant. In order to adjust the liquid resistance of the refrigerant communication hole, a combination of the three parameters of the length (cell thickness) of the refrigerant communication hole, the cross-sectional area of the refrigerant communication hole, and the conductivity of the refrigerant may be adjusted.

絶縁部は、セパレータに形成された冷媒経路への冷媒導入部分と、冷媒経路からの冷媒排出部分との間に設けられる。絶縁部は、冷媒と接する部分を絶縁被覆することで構成される。絶縁部の位置は任意であるが、例えば、冷媒導入部分と冷媒排出部分に絶縁被覆した部分を設け、その絶縁被覆された部分の長さ(この長さを沿面距離という)を調節することで、液抵抗を確保する構成を挙げることができる。この場合、冷媒経路には絶縁部は形成せず、冷媒経路の両端付近に絶縁部を形成することで、冷媒の冷却効率を低下させることなく、所定の液抵抗を確保することができる。   The insulating part is provided between a refrigerant introduction part to the refrigerant path formed in the separator and a refrigerant discharge part from the refrigerant path. An insulating part is comprised by insulatingly coating the part which contact | connects a refrigerant | coolant. The position of the insulating portion is arbitrary, but for example, by providing an insulating coating portion on the refrigerant introduction portion and the refrigerant discharge portion, and adjusting the length of the insulating coating portion (this length is called creepage distance) The structure which ensures liquid resistance can be mentioned. In this case, an insulating part is not formed in the refrigerant path, and an insulating part is formed in the vicinity of both ends of the refrigerant path, whereby a predetermined liquid resistance can be ensured without reducing the cooling efficiency of the refrigerant.

絶縁部が示す液抵抗は、冷媒の流路に沿った絶縁部の長さと冷媒の導電率に比例し、絶縁部における流路の断面積に反比例する。上記絶縁部における液抵抗を調整するには、これら3つのパラメータの組み合わせを調整すればよい。   The liquid resistance indicated by the insulating part is proportional to the length of the insulating part along the refrigerant flow path and the conductivity of the refrigerant, and inversely proportional to the cross-sectional area of the flow path in the insulating part. In order to adjust the liquid resistance in the insulating portion, a combination of these three parameters may be adjusted.

本発明においては、冷媒に接する面に絶縁被覆処理を施した部分を連通孔と冷媒導排出部間に設けることで、これらの部分が示す液抵抗の抵抗分により、冷媒を介して流れる腐食電流を抑制する。すなわち、腐食電流は、燃料電池で生成される電圧をドライビング・フォースとして生じるのであるが、絶縁部分における冷媒が示す液抵抗を適当に確保することで、非絶縁部分に流れる腐食電流を抑制するのである。この際、連通孔の絶縁部分が示す液抵抗を積極的に利用することで、冷媒導排出部間のみでこの液抵抗の確保を行おうとする場合に問題となる発電効率の低下を抑えることができる。   In the present invention, by providing a portion subjected to insulation coating on the surface in contact with the refrigerant between the communication hole and the refrigerant guide / discharge portion, the corrosion current that flows through the refrigerant due to the resistance of the liquid resistance indicated by these portions. Suppress. That is, the corrosion current is generated by using the voltage generated in the fuel cell as a driving force, but by appropriately securing the liquid resistance exhibited by the refrigerant in the insulating portion, the corrosion current flowing in the non-insulating portion is suppressed. is there. At this time, by actively utilizing the liquid resistance indicated by the insulating portion of the communication hole, it is possible to suppress a decrease in power generation efficiency, which is a problem when securing this liquid resistance only between the refrigerant guide and discharge parts. it can.

つまり本発明では、積層されたセルを貫通し、冷媒を各セルに供給分配するための通路である連通孔の内面を絶縁被服で覆い、その部分が示す液抵抗を腐食電流の抑制に利用する。すなわち、内面を絶縁被覆した連通孔の1セル当たりの液抵抗を所定の範囲とすることで、腐食電流の抑制作用を連通孔における液抵抗にも負担させ、それによりセパレータの冷媒導排出部間の絶縁部が負う腐食電流の抑制作用の負担を軽減する。こうすることで、冷媒導排出部間に形成される絶縁被覆された部分の長さ(沿面距離)をあまり大きくすることなく腐食電流の抑制を行うことができる。そのため、非発電部の面積を小さくすることができ、セパレータの非絶縁部の防食と燃料電池の発電効率の追求とを両立させることができる。   That is, in the present invention, the inner surface of the communication hole, which is a passage through which the stacked cells pass and supply and distribute the refrigerant to each cell, is covered with insulating clothing, and the liquid resistance indicated by that portion is used to suppress the corrosion current. . In other words, by setting the liquid resistance per cell of the communication hole whose inner surface is insulation-coated to a predetermined range, the action of suppressing the corrosion current is also borne by the liquid resistance in the communication hole, and thereby, between the refrigerant guide and discharge parts of the separator. This reduces the burden of inhibiting the corrosion current borne by the insulation. By doing so, it is possible to suppress the corrosion current without increasing the length (creeping distance) of the insulation-coated portion formed between the refrigerant conducting and discharging portions. Therefore, the area of the non-power generation part can be reduced, and both the anticorrosion of the non-insulation part of the separator and the pursuit of power generation efficiency of the fuel cell can be achieved.

本発明において絶縁部は、冷媒導入部分および/または冷媒排出部分に設けられていることは好ましい。この態様によれば、セパレータの冷媒経路への冷媒導入部分と、そこからの冷媒排出部分に電気絶縁被覆を形成し、冷媒経路には電気絶縁被覆を形成しないので、冷媒による冷却効果の低下を抑えることができる。また、電気絶縁のための被覆は、シリコーンゴム等の被覆によるものでよいので、低コストで実現することができる。   In the present invention, it is preferable that the insulating portion is provided in the refrigerant introduction portion and / or the refrigerant discharge portion. According to this aspect, since the electric insulation coating is formed on the refrigerant introduction portion to the refrigerant path of the separator and the refrigerant discharge portion therefrom, and no electric insulation coating is formed on the refrigerant path, the cooling effect by the refrigerant is reduced. Can be suppressed. Moreover, since the coating for electrical insulation may be a coating of silicone rubber or the like, it can be realized at a low cost.

本発明において、冷媒の導電率は極力低い方が好ましく、できれば10μS/cm以下であることが好ましい。冷媒の導電率が10μS/cmを越えた値となると、冷媒を介して流れる腐食電流の影響が大きくなり、本発明の液抵抗の設定による腐食電流の抑制効果が小さくなってしまう。   In the present invention, the conductivity of the refrigerant is preferably as low as possible, preferably 10 μS / cm or less. If the conductivity of the refrigerant exceeds 10 μS / cm, the influence of the corrosion current flowing through the refrigerant becomes large, and the effect of suppressing the corrosion current by setting the liquid resistance of the present invention becomes small.

次に1セル当たりの連通孔の液抵抗の下限について説明する。連通孔の液抵抗が通常の導体と同程度である場合、冷媒を介してセル同士が短絡することになるから、1セル当たりの連通孔の液抵抗は、ある程度以上の値が必要となる。この1セル当たりの連通孔の液抵抗の下限は、後述するように1.5kΩ程度とすることが好ましい。1セル当たりの連通孔の液抵抗が1.5kΩを下回ると、連通孔の液抵抗による効果が小さくなり好ましくない。   Next, the lower limit of the liquid resistance of the communication hole per cell will be described. When the liquid resistance of the communication hole is about the same as that of a normal conductor, the cells are short-circuited via the refrigerant, so that the liquid resistance of the communication hole per cell needs a value of a certain level or more. The lower limit of the liquid resistance of the communication hole per cell is preferably about 1.5 kΩ as will be described later. If the liquid resistance of the communication hole per cell is less than 1.5 kΩ, the effect of the liquid resistance of the communication hole is reduced, which is not preferable.

1セル当たりの連通孔の液抵抗の上限には、以下のような臨界的な意味がある。すなわち、1セル当たりの連通孔の液抵抗は、高ければ高い程、冷媒の絶縁性という観点からは好ましいのであるが、ある程度以上大きくなると、腐食を抑制する効果は飽和傾向を示す。また、1セル当たりの連通孔の液抵抗を大きくするには、連通孔の断面積を減少させれば良いのであるが そうすると各セルに流れる冷媒の流量を制限することになる。このことは、多数のセルを積層した構造において、各セルに均等に冷媒を分配することが困難になることを意味する。また、1セル当たりの連通孔の液抵抗を大きくするには、セル厚を大きくし、連通孔の長さを長くする方法もあるが、そうすると燃料電池が大型化および高重量化し好ましくない。   The upper limit of the liquid resistance of the communication hole per cell has the following critical meaning. That is, the higher the liquid resistance of the communication hole per cell, the better from the viewpoint of the insulating properties of the refrigerant. However, when the resistance is increased to a certain level, the effect of suppressing corrosion shows a saturation tendency. Further, in order to increase the liquid resistance of the communication hole per cell, it is only necessary to reduce the cross-sectional area of the communication hole. However, this restricts the flow rate of the refrigerant flowing through each cell. This means that in a structure in which a large number of cells are stacked, it becomes difficult to distribute the refrigerant evenly to each cell. In order to increase the liquid resistance of the communication holes per cell, there is a method of increasing the cell thickness and lengthening the length of the communication holes, but this is not preferable because the fuel cell becomes larger and heavier.

また、冷媒の導電率を低くすることで、液抵抗を確保することもできるが、燃料電池の構成材料からの電食によらないコンタミ成分の溶出による冷媒の導電率のある程度の上昇は実際上避けられない。そのため、冷媒の初期の導電率をむやみに下げることによる液抵抗の確保は、長期的にみて維持困難であり、実用性に乏しい。このような理由により、1セル当たりの連通孔の液抵抗の上限は、30kΩ程度とすることが適当となる。   In addition, by reducing the conductivity of the refrigerant, it is possible to ensure liquid resistance. However, a certain increase in the conductivity of the refrigerant due to elution of contaminant components not due to electrolytic corrosion from the constituent materials of the fuel cell is practical. Unavoidable. For this reason, securing liquid resistance by reducing the initial conductivity of the refrigerant unnecessarily is difficult to maintain in the long run and lacks practicality. For these reasons, it is appropriate that the upper limit of the liquid resistance of the communication hole per cell is about 30 kΩ.

単位セルにおけるセパレータ部分の冷媒導入部と排出部との間の液抵抗が0.2MΩを下回ると、冷媒の導電率に著しい上昇が発生する。これは、液抵抗の低さに起因して流れる腐食電流によって、セパレータを構成する材料の腐食の進行が助長され、それに従い冷媒中における金属イオンの濃度が上昇するためである。   When the liquid resistance between the refrigerant introduction part and the discharge part of the separator part in the unit cell is less than 0.2 MΩ, the conductivity of the refrigerant is significantly increased. This is because the corrosion current flowing due to the low liquid resistance promotes the progress of corrosion of the material constituting the separator, and the concentration of metal ions in the refrigerant increases accordingly.

単位セルにおけるセパレータ部分の冷媒導入部と排出部間の液抵抗の上限は、15MΩ程度とすることが好ましい。これは、セパレータ部分の冷媒導入部と排出部間の液抵抗が15MΩより高くなると、腐食電流の抑制効果が飽和傾向を示し、さらに絶縁部の確保に従う発電領域の減少により発電効率の低下が顕在化するからである。   The upper limit of the liquid resistance between the refrigerant introduction part and the discharge part of the separator part in the unit cell is preferably about 15 MΩ. This is because when the liquid resistance between the refrigerant introduction part and the discharge part in the separator part becomes higher than 15 MΩ, the suppression effect of the corrosion current tends to saturate, and the power generation efficiency decreases due to the reduction of the power generation area according to the securing of the insulation part It is because it becomes.

以下、発電領域を確保できなくなることによる発電効率の低下について説明する。セパレータ部分の冷媒導入部と排出部間の液抵抗を確保するには、冷媒導入部と排出部との間に液抵抗を確保するための所定の長さ(この長さを沿面距離という)を確保した絶縁部を設ける必要がある。この絶縁部では、内面が絶縁被覆されるので、冷媒による冷却効果が低下する。そのため、この絶縁部が設けられた領域は、非発電領域とせざるを得ない。そのため、液抵抗を確保するために、沿面距離を長くした場合、セパレータの非発電面積を大きくしなければならず、発電効率が低下することになる。   Hereinafter, a decrease in power generation efficiency due to the inability to secure a power generation area will be described. In order to ensure the liquid resistance between the refrigerant introduction part and the discharge part of the separator part, a predetermined length (this length is referred to as creepage distance) for ensuring the liquid resistance between the refrigerant introduction part and the discharge part. It is necessary to provide a secured insulating part. In this insulating part, since the inner surface is covered with insulation, the cooling effect by the refrigerant is reduced. For this reason, the region where the insulating portion is provided must be a non-power generation region. Therefore, in order to ensure the liquid resistance, when the creeping distance is increased, the non-power generation area of the separator must be increased, and the power generation efficiency is reduced.

以上説明したように、1セル当たりの連通孔の液抵抗は、1.5〜30kΩが適当であり、単位セルのセパレータ部分の冷媒導入口と排出口間の液抵抗は、0.2〜15MΩが適当となる。   As described above, the liquid resistance of the communication hole per cell is suitably 1.5 to 30 kΩ, and the liquid resistance between the refrigerant inlet and outlet of the separator portion of the unit cell is 0.2 to 15 MΩ. Is appropriate.

本発明の燃料電池の他の構成は、表面に冷媒経路を形成したセパレータを備えた単位発電セルと、前記単位発電セルを貫通して設けられ、内面が絶縁被覆された冷媒供給用の冷媒連通孔および冷媒排出用の冷媒連通孔と、前記冷媒供給用の冷媒連通孔から前記冷媒経路に冷媒を導入するための冷媒導入部分と前記冷媒排出用の冷媒連通孔に前記冷媒経路から冷媒を排出するための冷媒排出部分との間に設けられ、内面が絶縁被覆された絶縁部とを備え、前記冷媒供給用の冷媒連通孔の両端間における液抵抗R1と前記絶縁部における液抵抗R2とが、(R1/R2)=0.1〜3の関係を満たすことを特徴とする。   Another configuration of the fuel cell according to the present invention includes a unit power generation cell provided with a separator having a refrigerant path formed on a surface thereof, and a refrigerant communication for supplying a refrigerant that is provided through the unit power generation cell and has an inner surface insulated. The refrigerant is discharged from the refrigerant path to the hole and the refrigerant communication hole for discharging the refrigerant, the refrigerant introduction portion for introducing the refrigerant from the refrigerant communication hole for supplying the refrigerant to the refrigerant path, and the refrigerant communication hole for discharging the refrigerant. And a liquid resistance R1 between the two ends of the refrigerant communication hole for supplying the refrigerant and a liquid resistance R2 at the insulating part. , (R1 / R2) = 0.1-3.

上記他の構成において、冷媒連通孔の両端間における液抵抗R1というのは、単位発電セルが複数積層された構造において、単位発電セル1つあたりの連通孔が示す液抵抗と単位発電セルの数との積として定義される。   In the other configuration, the liquid resistance R1 between both ends of the refrigerant communication hole is the number of the liquid resistance and the number of unit power generation cells indicated by the communication holes per unit power generation cell in a structure in which a plurality of unit power generation cells are stacked. Is defined as the product of

上記他の構成によれば、冷媒連通孔の内面に絶縁被覆を施し、各セルの冷媒連通孔が示す液抵抗の積算値R1を各セルのセパレータの絶縁部が示す液抵抗R2と同程度とすることで、絶縁部が負担する電圧降下機能の負担を低減させることができる。これにより、絶縁部を確保するための沿面距離を抑えることができ、各セパレータ部分における冷却有効面積を大きく確保でき、絶縁部を設けることによる発電効率の低下を抑えることができる。   According to the other configuration, the inner surface of the refrigerant communication hole is coated with an insulation, and the integrated value R1 of the liquid resistance indicated by the refrigerant communication hole of each cell is approximately the same as the liquid resistance R2 indicated by the insulating portion of the separator of each cell. By doing so, the burden of the voltage drop function which an insulation part bears can be reduced. Thereby, the creepage distance for ensuring an insulating part can be suppressed, the cooling effective area in each separator part can be ensured large, and the fall of the power generation efficiency by providing an insulating part can be suppressed.

R1/R2の値は、0.1〜3の関係を満たすようにする設定することが適当である。R1/R2の値が0.1を下回ると、冷媒連通孔が負担する電圧降下作用の効果が小さくなり、それにより絶縁部の負担が大きくなり、絶縁部の沿面距離を大きく確保しなければならなくなるので、好ましくない。   The value of R1 / R2 is suitably set so as to satisfy the relationship of 0.1-3. When the value of R1 / R2 is less than 0.1, the effect of the voltage drop effect borne by the refrigerant communication hole is reduced, thereby increasing the burden on the insulating portion and ensuring a large creepage distance of the insulating portion. Since it disappears, it is not preferable.

R1/R2の値を大きくするには、R1の値を確保するために、冷媒連通孔の断面積を小さくするか、冷媒の導電率を小さくする必要がある。しかしながら、前述したように冷媒連通孔の断面積を小さくすることは、冷媒の供給量の減少を招き、また冷媒の導電率を小さくすることには限界がある。また、R1/R2の値を大きくするために、R2を小さくすることも考えられるが、セパレータの冷媒経路の導排出部間に設けられた絶縁部が示す液抵抗をあまり小さくすることは、腐食電流の抑制効果を得る観点から好ましくない。したがって、R1/R2の値は、3を越えない程度に収めることが好ましい。   In order to increase the value of R1 / R2, it is necessary to reduce the cross-sectional area of the refrigerant communication hole or reduce the conductivity of the refrigerant in order to ensure the value of R1. However, as described above, reducing the cross-sectional area of the refrigerant communication hole causes a decrease in the supply amount of the refrigerant, and there is a limit to reducing the conductivity of the refrigerant. In order to increase the value of R1 / R2, it is conceivable to decrease R2, but reducing the liquid resistance exhibited by the insulating portion provided between the conducting and discharging portions of the refrigerant path of the separator is corrosive. From the viewpoint of obtaining a current suppressing effect, it is not preferable. Therefore, it is preferable that the value of R1 / R2 is kept within a range not exceeding 3.

以上説明した発明は、単位発電セルが50以上積層された構造の燃料電池に適用される場合に特に有用となる。後述するように、本発明は、多数積層されたセルを貫通する冷媒連通孔の積算液抵抗(各セル当たりの液抵抗の積算値)を利用し、冷媒を介して高電位側に位置するセルに加わる電圧を抑制し、それにより高電位側のセルにおいて顕著になる腐食電流を抑えている。したがって、セルをある程度の数積層していった場合に、その効果が顕著になる。後述するように、セルの積層数が50を越えたあたりから腐食電流の抑制効果が表れ、セルの積層数が100を越えると、その効果が特に顕著になる。   The invention described above is particularly useful when applied to a fuel cell having a structure in which 50 or more unit power generation cells are stacked. As will be described later, the present invention uses an accumulated liquid resistance (integrated value of the liquid resistance per cell) of the refrigerant communication holes penetrating a large number of stacked cells, and is located on the high potential side via the refrigerant. Thus, the corrosion current that becomes prominent in the high potential side cell is suppressed. Therefore, the effect becomes remarkable when a certain number of cells are stacked. As will be described later, the effect of suppressing the corrosion current appears when the number of stacked cells exceeds 50, and the effect becomes particularly remarkable when the number of stacked cells exceeds 100.

本発明によれば、冷媒を介してセパレータの絶縁被覆されていない部分に加わる電圧を低下させることができ、それにより腐食電流を抑制し、腐食の進行を抑えることができる。これにより、冷媒の汚染を防止することができ、さらに冷媒の汚染による短絡回路の形成を防止できる。また、上記効果を冷媒による冷却効果を低下させることなしに低コストで得ることができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the voltage applied to the portion of the separator that is not covered with insulation through the refrigerant, thereby suppressing the corrosion current and suppressing the progress of corrosion. Thereby, contamination of the refrigerant can be prevented, and further, formation of a short circuit due to the contamination of the refrigerant can be prevented. Moreover, the said effect can be acquired at low cost, without reducing the cooling effect by a refrigerant | coolant.

また、セパレータの腐食を抑制できるので、セパレータの板厚の減少、セパレータの強度の低下を抑制することができる。特に、腐食電流を抑制できるので、金属系のセパレータを採用した場合におけるセパレータからの金属イオンの溶出を抑えることができ、金属イオンの影響による冷媒の導電率の著しい上昇、金属イオンの影響による電解膜のイオン交換量の減少に従う発電能力の低下を抑えることができる。   Moreover, since corrosion of a separator can be suppressed, the reduction | decrease in the board thickness of a separator and the fall of the intensity | strength of a separator can be suppressed. In particular, since the corrosion current can be suppressed, the elution of metal ions from the separator when a metal separator is used can be suppressed, the conductivity of the refrigerant is significantly increased by the influence of the metal ions, and the electrolysis by the influence of the metal ions is performed. It is possible to suppress a decrease in power generation capacity according to a decrease in the ion exchange amount of the membrane.

また、単位発電セル当たりにおける冷媒連通孔が示す液抵抗の範囲とセパレータに形成された冷媒経路への冷媒導排出部間が示す液抵抗の範囲との組み合わせを最適化することで、セパレータの非発電部の面積を大きくすることなく、防食効果を得ることができる。つまり、セパレータの腐食を防止しつつ、燃料電池の発電効率の低下を最低限に抑えることができる。   In addition, by optimizing the combination of the range of the liquid resistance indicated by the refrigerant communication hole per unit power generation cell and the range of the liquid resistance indicated between the refrigerant guide and discharge parts to the refrigerant path formed in the separator, The anticorrosion effect can be obtained without increasing the area of the power generation unit. That is, a decrease in power generation efficiency of the fuel cell can be minimized while preventing the separator from corroding.

また複数のセルが積層された構造の燃料電池において、複数のセルを貫通する連通孔の内面を絶縁被覆し、連通孔の両端間の液抵抗R1をセパレータの冷媒経路につながる流路に形成された絶縁部が示す液抵抗R2と同程度(具体的には、(R1/R2)=0.1〜3程度)とすることで、高電位側に位置するセルにおける腐食電流を低減することができ、それによりセル構成材料の腐食を抑えることができる。   Further, in a fuel cell having a structure in which a plurality of cells are stacked, an inner surface of a communication hole penetrating the plurality of cells is insulated and a liquid resistance R1 between both ends of the communication hole is formed in a flow path connected to a refrigerant path of the separator. By using the same resistance as the liquid resistance R2 indicated by the insulating portion (specifically, (R1 / R2) = about 0.1 to 3), the corrosion current in the cell located on the high potential side can be reduced. Thus, corrosion of the cell constituent material can be suppressed.

1.実施形態の構成
まず、実施形態の概略の構造について説明する。図1は、実施形態の燃料電池を構成する単位発電セルの断面構造を示す断面図である。図2は、セパレータの構造を示す平面図である。単位発電セル31は、アノード側セパレータ(負極側セパレータ)2とカソード側セパレータ(正極側セパレータ)3との間にMEA(Membrane Electrode Assembly)1を挟み込んだ構造を有している。
1. Configuration of Embodiment First, a schematic structure of the embodiment will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a unit power generation cell constituting the fuel cell of the embodiment. FIG. 2 is a plan view showing the structure of the separator. The unit power generation cell 31 has a structure in which an MEA (Membrane Electrode Assembly) 1 is sandwiched between an anode side separator (negative electrode side separator) 2 and a cathode side separator (positive electrode side separator) 3.

MEA1は、電解質の膜の両面に電極を張り合わせた構造を有し、膜電極接合体とも呼ばれている。図1には、単位発電セル31と積層される隣の単位発電セルのカソード側セパレータ3も示されている。燃料電池は、図1に示す単位構造を繰り返し積層することで、必要な電圧が確保される。なお、符号30は、ガスのリークを防止するガスケットである。   The MEA 1 has a structure in which electrodes are bonded to both surfaces of an electrolyte membrane, and is also called a membrane electrode assembly. FIG. 1 also shows a cathode-side separator 3 of an adjacent unit power generation cell stacked with the unit power generation cell 31. In the fuel cell, a necessary voltage is secured by repeatedly laminating the unit structures shown in FIG. Reference numeral 30 denotes a gasket for preventing gas leakage.

アノード側セパレータ2の発電面(MEA側の面)には、水素を供給する燃料ガスを流すための溝11形成され、冷媒面(MEA側と反対の面)には、冷媒を流すための溝19が形成されている。また、カソード側セパレータ3の発電面には、酸化剤となるガスを流すための溝18が形成され、冷媒面には、冷媒を流すための溝20が形成されている。   A groove 11 for flowing a fuel gas for supplying hydrogen is formed on the power generation surface (surface on the MEA side) of the anode separator 2, and a groove for flowing refrigerant on the refrigerant surface (surface opposite to the MEA side). 19 is formed. Further, a groove 18 for flowing a gas serving as an oxidant is formed on the power generation surface of the cathode-side separator 3, and a groove 20 for flowing a refrigerant is formed on the refrigerant surface.

また、単位発電セル31のアノード側セパレータ2に形成された溝19と、隣の単位発電セルのカソード側セパレータ3に形成された溝20とが合さって冷媒経路4が形成される。この冷媒経路4に流れる冷媒によって、単位発電セル31のアノード側セパレータ2と、隣の単位発電セルのカソード側セパレータ3が冷却される。   The groove 19 formed in the anode side separator 2 of the unit power generation cell 31 and the groove 20 formed in the cathode side separator 3 of the adjacent unit power generation cell are combined to form the refrigerant path 4. The anode side separator 2 of the unit power generation cell 31 and the cathode side separator 3 of the adjacent unit power generation cell are cooled by the refrigerant flowing through the refrigerant path 4.

アノード側セパレータ2およびカソード側セパレータ3には、連通孔12〜15が形成されている。これらの孔は、単位発電セルが積層された構造において、各セルを貫く連通孔となる。   In the anode side separator 2 and the cathode side separator 3, communication holes 12 to 15 are formed. These holes serve as communication holes that penetrate each cell in a structure in which unit power generation cells are stacked.

すなわち、図2に示す符号12は、単位発電セル31を多層に積層し構造において、各単位発電セルのアノード側セパレータ2の溝11に燃料ガスを供給するための燃料ガス供給用連通孔である。符号13は、単位発電セル31を多層に積層した構造において、各単位発電セルのアノード側セパレータ2の溝11から排出される未反応の燃料ガスを集めて燃料電池の外に排出するための燃料ガス排出用連通孔である。符号14は、単位発電セル31を多層に積層した構造において、各単位発電セルのカソード側セパレータ3の溝18に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給用連通孔である。符号15は、単位発電セル31を多層に積層した構造において、各単位発電セルのカソード側セパレータ3の溝18から排出される未反応の酸化剤ガスを集めて燃料電池の外に排出するための酸化剤ガス排出用連通孔である。   That is, reference numeral 12 shown in FIG. 2 is a fuel gas supply communication hole for supplying fuel gas to the groove 11 of the anode-side separator 2 of each unit power generation cell in a structure in which unit power generation cells 31 are stacked in multiple layers. . Reference numeral 13 denotes a fuel for collecting unreacted fuel gas discharged from the groove 11 of the anode-side separator 2 of each unit power generation cell and discharging it outside the fuel cell in a structure in which the unit power generation cells 31 are stacked in multiple layers. It is a communication hole for gas discharge. Reference numeral 14 denotes an oxidant gas supply communication hole for supplying an oxidant gas to the groove 18 of the cathode-side separator 3 of each unit power generation cell in a structure in which the unit power generation cells 31 are stacked in multiple layers. Reference numeral 15 denotes a structure in which the unit power generation cells 31 are stacked in multiple layers to collect unreacted oxidant gas discharged from the groove 18 of the cathode side separator 3 of each unit power generation cell and discharge it outside the fuel cell. This is a communication hole for discharging the oxidant gas.

また、図2に示す符号16は、単位発電セル31を多層に積層した構造において、各単位発電セルのアノード側セパレータ2の溝19に冷媒を供給するための冷媒供給用連通孔である。符号17は、単位発電セル31を多層に積層した構造において、各単位発電セルのアノード側セパレータ2の溝19から排出される冷媒を集めて燃料電池の外に排出するための冷媒排出用連通孔である。なお、冷媒供給用連通孔16は、カソード側セパレータ3の冷媒面においても溝20に冷媒を供給し、また冷媒排出用連通孔17は、溝20から冷媒を回収する構造となっている。   Reference numeral 16 shown in FIG. 2 denotes a refrigerant supply communication hole for supplying a refrigerant to the groove 19 of the anode-side separator 2 of each unit power generation cell in a structure in which the unit power generation cells 31 are laminated in multiple layers. Reference numeral 17 denotes a refrigerant discharge communication hole for collecting and discharging the refrigerant discharged from the groove 19 of the anode separator 2 of each unit power generation cell in a structure in which the unit power generation cells 31 are stacked in multiple layers. It is. The refrigerant supply communication hole 16 supplies the refrigerant to the groove 20 also on the refrigerant surface of the cathode separator 3, and the refrigerant discharge communication hole 17 has a structure for collecting the refrigerant from the groove 20.

冷媒供給用連通孔16の内面の全面には、絶縁被覆21が形成されている。また、冷媒排出用連通孔17の内面の全面にも絶縁被覆22が形成されている。   An insulating coating 21 is formed on the entire inner surface of the refrigerant supply communication hole 16. An insulating coating 22 is also formed on the entire inner surface of the refrigerant discharge communication hole 17.

またアノード側セパレータ2の冷媒面において、冷媒供給用連通孔16から冷媒経路を構成する溝19への冷媒導入部分、および溝19から冷媒排出用連通孔17への冷媒排出部分において、溝19の内面に絶縁被覆23、24が形成されている。また、カソード側セパレータ3の冷媒面においても、冷媒供給用連通孔16から冷媒経路を構成する溝20への冷媒導入部分、および溝20から冷媒排出用連通孔17への冷媒排出部分において、溝20の内面に絶縁被覆25、26が形成されている。これら絶縁被覆によって、所定の沿面距離を有した絶縁部が得られる。   Further, on the refrigerant surface of the anode separator 2, in the refrigerant introduction portion from the refrigerant supply communication hole 16 to the groove 19 constituting the refrigerant path and the refrigerant discharge portion from the groove 19 to the refrigerant discharge communication hole 17, Insulating coatings 23 and 24 are formed on the inner surface. Also on the refrigerant surface of the cathode-side separator 3, grooves are introduced into the refrigerant introduction part from the refrigerant supply communication hole 16 to the groove 20 constituting the refrigerant path and the refrigerant discharge part from the groove 20 to the refrigerant discharge communication hole 17. Insulating coatings 25, 26 are formed on the inner surface of 20. By these insulating coatings, an insulating portion having a predetermined creepage distance can be obtained.

この構造についてより詳細に説明する。図3は、単位発電セルを2つ積層した構造の断面を示す図である。図3には、図1と異なり、冷媒供給用連通孔16部分の断面構造が示されている。   This structure will be described in more detail. FIG. 3 is a diagram showing a cross section of a structure in which two unit power generation cells are stacked. Unlike FIG. 1, FIG. 3 shows a cross-sectional structure of the refrigerant supply communication hole 16 portion.

図3には、同じ構造を有する単位発電セル31および32が示されている。図3に示されるように、単位発電セル31のカソード側セパレータ3と単位発電セル32のアノード側セパレータ2とが重ねられる。そして、単位発電セル31のカソード側セパレータ3の冷媒面に形成された溝20と、単位発電セル32のアノード側セパレータ2の冷媒面に形成された溝19とが合致して、冷媒経路33が形成される。また、冷媒供給用連通孔16の内面には、絶縁被覆21が形成され、さらに冷媒経路33と冷媒供給用連通孔16とを繋ぐ冷媒導入部分35(ブリッジ部)の内面にも絶縁被覆23および25が形成され、絶縁部34が構成されている。絶縁被覆23および25が形成されることで、冷媒導入部35がセパレータ材料を冷媒から電気的に絶縁する絶縁部34として構成される。なお、符号37は、気密性を確保するためのガスケットである   FIG. 3 shows unit power generation cells 31 and 32 having the same structure. As shown in FIG. 3, the cathode side separator 3 of the unit power generation cell 31 and the anode side separator 2 of the unit power generation cell 32 are overlapped. And the groove | channel 20 formed in the refrigerant | coolant surface of the cathode side separator 3 of the unit power generation cell 31 and the groove | channel 19 formed in the refrigerant | coolant surface of the anode side separator 2 of the unit power generation cell 32 match, and the refrigerant | coolant path | route 33 is formed. It is formed. An insulating coating 21 is formed on the inner surface of the refrigerant supply communication hole 16, and the insulating coating 23 and the inner surface of the refrigerant introduction portion 35 (bridge portion) that connects the refrigerant path 33 and the refrigerant supply communication hole 16 are also formed. 25 is formed, and the insulating part 34 is configured. By forming the insulation coatings 23 and 25, the refrigerant introduction part 35 is configured as an insulation part 34 that electrically insulates the separator material from the refrigerant. In addition, the code | symbol 37 is a gasket for ensuring airtightness.

本実施形態においては、冷媒導入部分35の全体が絶縁部34となっているが、絶縁部34は、冷媒導入部分35の一部に形成されていてもよい。また、絶縁部をさらに複数に分割して配置してもよい。   In the present embodiment, the entire refrigerant introduction portion 35 is the insulating portion 34, but the insulating portion 34 may be formed in a part of the refrigerant introduction portion 35. Further, the insulating portion may be further divided and arranged.

2.実施形態の製造例
次に実施形態を製造する手順および材料について、具体例を挙げて説明する。
2. Manufacturing Example of Embodiment Next, a procedure and materials for manufacturing the embodiment will be described with specific examples.

(MEA1の製造手順)
まず、表面に白金触媒を担持したカーボン粉末を用意し、このカーボン粉末を高分子電解質のアルコール溶液中に分散させ、高分子電解質スラリーを得た。他方で、ガス拡散電極となる厚さ200μmのカーボンペーパーをポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の水性ディスパージョンに浸し、それを乾燥および熱処理して撥水性の多孔質電極基材を得た。
(Production procedure of MEA1)
First, carbon powder carrying a platinum catalyst on the surface was prepared, and this carbon powder was dispersed in an alcohol solution of a polymer electrolyte to obtain a polymer electrolyte slurry. On the other hand, a carbon paper having a thickness of 200 μm serving as a gas diffusion electrode was immersed in an aqueous dispersion of polytetrafluoroethylene (PTFE), which was dried and heat-treated to obtain a water-repellent porous electrode substrate.

そして、前述の多孔質電極基材の片面に、前述の高分子電解質スラリーを塗布し、更に乾燥させることで、片面に高分子電解質による電極反応層を有するガス拡散電極を得た。このガス拡散電極を2枚用意し、電極反応層同士を内側にして、間に電解質の層を挟み、さらに110℃で30秒間のホットプレスを行ってMEAを得た。   And the gas diffusion electrode which has the electrode reaction layer by a polymer electrolyte on one side was obtained by apply | coating the above-mentioned polymer electrolyte slurry to one side of the above-mentioned porous electrode base material, and also making it dry. Two gas diffusion electrodes were prepared, the electrode reaction layers were inside, the electrolyte layer was sandwiched therebetween, and hot pressing was performed at 110 ° C. for 30 seconds to obtain an MEA.

ガス拡散電極を構成する部材としては、カーボンペーパーの他に、可撓性を有するカーボン繊維を織ったカーボンクロス、カーボン繊維とカーボン粉末を混合し、有機バインダーを加えて成形したカーボンフェルト等を用いることができる。   As a member constituting the gas diffusion electrode, in addition to carbon paper, carbon cloth woven with flexible carbon fiber, carbon felt formed by mixing carbon fiber and carbon powder, adding an organic binder, and the like are used. be able to.

(セパレータの製造手順)
次に、アノード側セパレータ2とカソード側セパレータ3の製造手順について説明する。ここでは、アノード側セパレータ2とカソード側セパレータ3とを同じ材料で製造する場合を説明する。ここでは、下記表1に示す組成の0.2mm厚のステンレス鋼板にプレス加工を施し、図2に示す形状のアノード側セパレータ2とカソード側セパレータ3を得た。
(Manufacturing procedure of separator)
Next, the manufacturing procedure of the anode side separator 2 and the cathode side separator 3 will be described. Here, the case where the anode side separator 2 and the cathode side separator 3 are manufactured with the same material will be described. Here, a 0.2 mm-thick stainless steel plate having the composition shown in Table 1 below was pressed to obtain an anode-side separator 2 and a cathode-side separator 3 having the shapes shown in FIG.

Figure 2005222764
Figure 2005222764

そして、冷媒供給用連通孔16および冷媒排出用連通孔17の内側(冷媒と接触する部分)、さらに冷媒導入部分および冷媒排出部分の溝内部に厚さ0.5mmのシリコーンゴムによる被覆を形成した。この被覆により、セパレータ材料と冷媒との電気的な絶縁が確保される。上記シリコーンゴムによる被覆により、図3に示す冷媒導入部分35が絶縁部として構成される。また図示しないが、同様な構造で冷媒排出部が絶縁部として構成される。   Then, a coating of 0.5 mm thick silicone rubber was formed inside the refrigerant supply communication hole 16 and the refrigerant discharge communication hole 17 (part in contact with the refrigerant), and further inside the groove of the refrigerant introduction part and the refrigerant discharge part. . This coating ensures electrical insulation between the separator material and the refrigerant. By the covering with the silicone rubber, the refrigerant introduction portion 35 shown in FIG. 3 is configured as an insulating portion. Moreover, although not shown in figure, a refrigerant | coolant discharge part is comprised as an insulation part by the same structure.

(燃料電池の製造手順)
まず、上述した手順で製造したMEAを電極面積が200cmとなるように切断加工した。次に、この所定の寸法に加工したMEAを、その周囲にガスシール材となるシリコーンゴム製のガスケット(図1または図3の符号30に相当)を配置した状態で、アノード側セパレータ(図1の符号2に相当)とカソード側セパレータ(図1の符号3に相当)とで挟み込み、単位発電セルとし、さらにそれを100セル積層した積層体を得た。そして、積層体の両端に銅製集電板を配置し、さらにその外側に絶縁材を介して一対のステンレス鋼板を配置し、この2枚のステンレス鋼板をボルトで15kg/cmの圧力で締付けることで、燃料電池を得た。
(Fuel cell manufacturing procedure)
First, the MEA manufactured by the above-described procedure was cut so that the electrode area was 200 cm 2 . Next, the MEA processed to a predetermined size is disposed with an anode separator (FIG. 1) in a state in which a silicone rubber gasket (corresponding to reference numeral 30 in FIG. 1 or FIG. 3) serving as a gas seal material is disposed around the MEA. 2) and a cathode separator (corresponding to reference numeral 3 in FIG. 1) to obtain a unit power generation cell, and a laminate in which 100 cells were further laminated was obtained. Then, a copper current collector plate is arranged at both ends of the laminate, and a pair of stainless steel plates are arranged outside through an insulating material, and the two stainless steel plates are tightened with bolts at a pressure of 15 kg / cm 2. A fuel cell was obtained.

3.試作した燃料電池の試験について
上述した手順で製造した燃料電池において、供給および排出用の冷媒連通孔の断面積、各セルにおける冷媒導入部および冷媒排出部の長さ(沿面距離)、および冷媒の導電率を下記表2に示すように各種の組み合わせで用意し、1000時間の耐久運転試験を行った。
3. About the test of the prototype fuel cell In the fuel cell manufactured by the above-described procedure, the cross-sectional area of the refrigerant communication hole for supply and discharge, the length of the refrigerant introduction part and the refrigerant discharge part (creeping distance) in each cell, and the refrigerant Conductivity was prepared in various combinations as shown in Table 2 below, and a 1000-hour endurance operation test was conducted.

Figure 2005222764
Figure 2005222764

耐久運転試験は、燃料ガスとして高純度の水素ガス、酸化剤ガスとして空気を用いて行った。また、水素ガスの供給圧力は0.1kgf/cmとし、排気側は大気開放とし、空気の供給圧力は0.05kgf/cmとし、やはり排気側は大気開放とした。ガス利用率は、水素側で70%、空気側で40%とした。冷媒は表2に示す導電率の30%エチレングリコール水溶液を総量20リットル循環させて使用した。冷媒は熱交換器で冷却され、その冷却効率と循環速度を調整することで、運転時の電池温度を75℃に維持するようにした。 The durability operation test was performed using high-purity hydrogen gas as the fuel gas and air as the oxidant gas. The supply pressure of hydrogen gas was 0.1 kgf / cm 2 , the exhaust side was open to the atmosphere, the supply pressure of air was 0.05 kgf / cm 2 , and the exhaust side was also open to the atmosphere. The gas utilization was 70% on the hydrogen side and 40% on the air side. As the refrigerant, a 30% ethylene glycol aqueous solution having a conductivity shown in Table 2 was circulated in a total amount of 20 liters. The refrigerant was cooled by a heat exchanger, and the battery temperature during operation was maintained at 75 ° C. by adjusting the cooling efficiency and circulation speed.

ガス利用率とは、発電される電力の電流密度が0.3A/cmである時に、電極反応に利用されるガスの割合を示す指標である。 The gas utilization rate is an index indicating the ratio of gas utilized for the electrode reaction when the current density of the generated electric power is 0.3 A / cm 2 .

表2において、冷媒連通孔における換算抵抗とは、1本の連通孔(連通孔は供給用と排出用に2本配置されている)の1セル当たりの長さにおける液抵抗である。この1セル当たりの液抵抗は、図3でいうと単位発電セル31および32の厚み方向の寸法における連通孔内に存在する冷媒が示す電気抵抗となる。冷媒連通孔における換算抵抗は、冷媒の初期導電率、連通孔の断面積、セル厚から算出される。   In Table 2, the conversion resistance in the refrigerant communication hole is a liquid resistance in the length per cell of one communication hole (two communication holes are arranged for supply and discharge). The liquid resistance per cell is the electric resistance indicated by the refrigerant existing in the communication hole in the dimension in the thickness direction of the unit power generation cells 31 and 32 in FIG. The conversion resistance in the refrigerant communication hole is calculated from the initial conductivity of the refrigerant, the cross-sectional area of the communication hole, and the cell thickness.

また、冷媒導入・排出部における換算抵抗とは、冷媒導入部(図3の符号35の部分)および冷媒排出部における冷媒が示す液抵抗の合計値である。冷媒導入・排出部における換算抵抗は、冷媒の初期導電率、冷媒導入部および冷媒排出部の断面積、冷媒導入部および冷媒排出部の長さ(沿面距離)から算出される。なお、セパレータの冷媒経路の他端には、冷媒導入部と同じ構造の冷媒排出部が設けられているが、この冷媒排出部は冷媒導入部と同じ構造、同じ寸法設定とした。上記の条件で行った耐久運転試験の前後における導電率を表3に示す。   Moreover, the conversion resistance in the refrigerant introduction / discharge section is the total value of the liquid resistance indicated by the refrigerant in the refrigerant introduction section (part 35 in FIG. 3) and the refrigerant discharge section. The conversion resistance in the refrigerant introduction / discharge section is calculated from the initial conductivity of the refrigerant, the cross-sectional areas of the refrigerant introduction section and the refrigerant discharge section, and the length (creeping distance) of the refrigerant introduction section and the refrigerant discharge section. In addition, although the refrigerant | coolant discharge part of the same structure as a refrigerant | coolant introduction part is provided in the other end of the refrigerant path of a separator, this refrigerant | coolant discharge part was set as the same structure and the same dimension setting as a refrigerant | coolant introduction part. Table 3 shows the electrical conductivity before and after the endurance test conducted under the above conditions.

Figure 2005222764
Figure 2005222764

表2および表3から明らかように、セパレータに絶縁部を設けない場合、つまり絶縁被覆された冷媒導入部および冷媒排出部を設けない場合、耐久運転試験後の冷媒の導電率が著しく上昇する。これは、絶縁部が存在することによる腐食電流の抑制効果が得られないからである。なお、冷媒導電率の増加率は、冷媒の耐久試験前の導電率をA、耐久試験後の導電率をBとした場合に、((B/A)−1)×100で算出した。   As is apparent from Tables 2 and 3, when the insulating part is not provided on the separator, that is, when the insulating-introduced refrigerant introducing part and the refrigerant discharging part are not provided, the conductivity of the refrigerant after the endurance operation test is remarkably increased. This is because the effect of suppressing the corrosion current due to the presence of the insulating portion cannot be obtained. The increase rate of the refrigerant conductivity was calculated by ((B / A) -1) × 100, where A is the conductivity before the durability test of the refrigerant and B is the conductivity after the durability test.

一方で、冷媒導入・排出部の液抵抗が0.2MΩ程度あれば、冷媒の導電率の上昇はかなり抑えられることが分かる。このことから、絶縁被覆を形成した冷媒導入部および冷媒排出部を設ける効果が確認される。   On the other hand, it can be seen that if the liquid resistance of the refrigerant introduction / discharge section is about 0.2 MΩ, the increase in the conductivity of the refrigerant can be suppressed considerably. From this, the effect of providing the refrigerant introduction part and the refrigerant discharge part in which the insulating coating is formed is confirmed.

また、冷媒導入・排出部の液抵抗を大きくした方が、耐久運転試験の前後における冷媒の導電率の上昇が小さくなる傾向が見て取れる。なお、実施例A9の冷媒導電率の上昇割合がやや大きいのは、初期の導電率が小さいために、セパレータ材料の腐食以外の要因による導電率上昇の影響が強く表れているからである。   Further, it can be seen that the increase in the conductivity of the refrigerant before and after the endurance operation test becomes smaller when the liquid resistance of the refrigerant introduction / discharge section is increased. The reason why the increase rate of the refrigerant conductivity in Example A9 is slightly large is that the initial conductivity is small, and therefore the effect of the increase in conductivity due to factors other than the corrosion of the separator material appears strongly.

また、表2および表3からは、冷媒連通孔の断面積を調整し、1セル当たりの冷媒連通孔の液抵抗を利用する効果も確認できる。たとえば、実施例A2と比較例B1とを比較した場合、両者の冷媒導・排出部の液抵抗は同じであるのに、冷媒の導電率の上昇割合は4倍以上も比較例B1の方が大きい。実施例A2は、初期の冷媒導電率が低いので、腐食以外の要因による導電率の上昇の影響が大きく、比較例B1よりも不利な条件であるが、冷媒の導電率の上昇割合は比較例B1に比較して1/4以下である。これは、実施例A2における冷媒連通孔の1セル当たりにおける液抵抗が比較例B1に比較して30倍も大きく設定されているからである。   Also, from Tables 2 and 3, it is possible to confirm the effect of adjusting the cross-sectional area of the refrigerant communication holes and using the liquid resistance of the refrigerant communication holes per cell. For example, when Example A2 and Comparative Example B1 are compared, the liquid resistance of both refrigerant guide / discharge parts is the same, but the rate of increase in the conductivity of the refrigerant is four times or more that of Comparative Example B1. large. In Example A2, since the initial refrigerant conductivity is low, the effect of the increase in conductivity due to factors other than corrosion is large, which is a disadvantageous condition compared to Comparative Example B1, but the rate of increase in the conductivity of the refrigerant is a comparative example. Compared to B1, it is 1/4 or less. This is because the liquid resistance per cell of the refrigerant communication hole in Example A2 is set to be 30 times larger than that in Comparative Example B1.

4.等価回路による解析
図1〜3に示す基本構造を有する燃料電池の冷媒を介して流れる腐食電流は、以下に説明する等価回路によって解析することができる。図4は、実施形態を利用して構成した燃料電池の冷媒に着目した等価回路である。図4に示す例では、1Vの電圧を発生する単位発電セルを220個直列に積層した燃料電池の例が示されている。
4). Analysis by an equivalent circuit The corrosion current flowing through the refrigerant of the fuel cell having the basic structure shown in FIGS. 1 to 3 can be analyzed by an equivalent circuit described below. FIG. 4 is an equivalent circuit focusing on the refrigerant of the fuel cell configured using the embodiment. The example shown in FIG. 4 shows an example of a fuel cell in which 220 unit power generation cells that generate a voltage of 1 V are stacked in series.

図4に示す等価回路において、Rは、各セルのセパレータにおける冷媒経路の両端に形成された冷媒導入部および冷媒排出部の液抵抗の合計値である。Rは、1セル当たりにおける冷媒供給用連通孔の液抵抗である。 In the equivalent circuit shown in FIG. 4, RA is the total value of the liquid resistance of the refrigerant introduction part and the refrigerant discharge part formed at both ends of the refrigerant path in the separator of each cell. R B is a liquid resistance of the refrigerant supply passage in per cell.

図5は、冷媒連通孔内面の絶縁被覆を形成しない場合、つまり図4の等価回路において、R=0である場合におけるセルの位置とセパレータの冷媒経路に流れる腐食電流との関係を調べたデータプロット図である。 FIG. 5 shows the relationship between the position of the cell and the corrosion current flowing through the separator refrigerant path when the insulating coating on the inner surface of the refrigerant communication hole is not formed, that is, in the equivalent circuit of FIG. 4 when R B = 0. It is a data plot figure.

図5に示すように、多数のセルを積層した構造では、低電位側(セル1またはセル1に近い側セル)のセルでは、冷媒経路中を防食電流が流れ、高電位側(セル220またはセル220に近い側セル)では、冷媒経路中を腐食電流が流れる。   As shown in FIG. 5, in a structure in which a large number of cells are stacked, in a cell on the low potential side (cell 1 or a cell close to cell 1), an anticorrosion current flows in the refrigerant path, and the high potential side (cell 220 or In the side cell close to the cell 220), a corrosion current flows in the refrigerant path.

図6は、セルの積層数と燃料電池内を流れる腐食電流との関係を示す線図である。図6においてデータ(1)は、表2の実施例A7に示す条件で構成した単位発電セルを用いた燃料電池において、冷媒連通孔(冷媒供給用連通孔および冷媒排出用連通孔)における絶縁被覆の形成を行わない場合を想定し、セルの積層数と燃料電池の正極と負極との間を流れる腐食電流の関係を、図4に示す等価回路モデルに基づいて求めたシミュレーションデータである。   FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the number of stacked cells and the corrosion current flowing in the fuel cell. In FIG. 6, data (1) indicates the insulation coating in the refrigerant communication holes (the refrigerant supply communication holes and the refrigerant discharge communication holes) in the fuel cell using the unit power generation cell configured under the conditions shown in Example A7 of Table 2. 5 is simulation data obtained on the basis of the equivalent circuit model shown in FIG. 4, assuming that the formation of is not performed, and the relationship between the number of stacked cells and the corrosion current flowing between the positive electrode and the negative electrode of the fuel cell.

データ(2)は、表2の実施例A7に示す条件で構成した単位発電セルを用いた燃料電池におけるセルの積層数と燃料電池内を流れる腐食電流の総量との関係を求めた実測データである。   Data (2) is actually measured data for determining the relationship between the number of cell stacks in a fuel cell using unit power generation cells configured under the conditions shown in Example A7 of Table 2 and the total amount of corrosion current flowing in the fuel cell. is there.

データ(3)は、表2の実施例A7に示す条件で構成した単位発電セルを用いた燃料電池におけるセルの積層数と燃料電池内を流れる腐食電流の総量との関係を、図4に示す等価回路モデルに基づいて求めたシミュレーションデータである。   Data (3) shows the relationship between the number of cell stacks in the fuel cell using the unit power generation cell configured under the conditions shown in Example A7 of Table 2 and the total amount of corrosion current flowing in the fuel cell, as shown in FIG. It is the simulation data calculated | required based on the equivalent circuit model.

図6から分かるように、冷媒連通孔内に絶縁被覆を形成することで、燃料電池内を流れる腐食電流を大きく抑制することができる。特に、積層するセルの数が50を越えるあたりからその効果が顕著なること、さらに積層するセルの数が100を越える構造とする場合に腐食電流の抑制効果が極めて大きくなることが分かる。また、実測データ(2)とシミュレーションデータ(3)との精度の良い一致から、図4の等価回路の妥当性が理解される。   As can be seen from FIG. 6, the corrosion current flowing in the fuel cell can be greatly suppressed by forming the insulating coating in the refrigerant communication hole. In particular, it can be seen that the effect is remarkable when the number of cells to be stacked exceeds 50, and that the effect of suppressing the corrosion current is extremely large when the number of cells to be stacked is more than 100. Moreover, the validity of the equivalent circuit of FIG. 4 is understood from the coincidence between the measured data (2) and the simulation data (3) with good accuracy.

各セルを貫通する冷媒連通孔の内面を冷媒から電気的に絶縁する効用は、図4の等価海路を用いて説明することができる。すなわち、腐食電流は、積層された各セルに加わる1Vの電圧の積算電位差(図4のモデルの場合、最大で220V)をドライビング・フォースとして発生するのであるが、RがなくRだけである場合、Rのみがこの電位差の負荷となるので、Rが存在する場合に比較して、より多くの腐食電流が流れてしまう。これに対して、Rがある程度の値で存在すると、Rも負荷となるので、その液抵抗により加わる電圧が分圧され、絶縁されていないセパレータ部分に加わる電位が小さくなる。これにより、絶縁されていないセパレータ部分に流れる腐食電流を抑制することができる。 The effect of electrically insulating the inner surface of the refrigerant communication hole penetrating each cell from the refrigerant can be described using the equivalent seaway of FIG. That is, the corrosion current (in the case of the 4 models, 220V at maximum) integrating the potential difference between the voltage of 1V applied to each cell stacked although to generate a driving-force, only no R B R A in some cases, only R a is a load of the potential difference, as compared with the case where R B is present, resulting in more corrosion current flows. In contrast, when the R B are present at a certain value, because it becomes a load R B, pressurized voltage applied by the liquid resistance is divided, the potential is reduced applied to the separator portion not insulated. Thereby, the corrosion current which flows into the separator part which is not insulated can be suppressed.

特にセルの積層数が多い場合、Rの値が小さくても、高電位側のセルにおいては、Rとセルの積層数との積の値が効いてくるので、図5に示すような特に高電位側のセルで問題になる腐食電流の発生を抑える効果が大きくなる。このことは、図6に示されるように、セルの積層数がある程度以上の場合に、Rを設ける効果が顕著に得られる点にも現れている。 Especially when the number of stacked cells is large, even with a small value of R B, in the cell of the high potential side, the value of the product of the number of laminated R B and the cell comes into play, as shown in FIG. 5 In particular, the effect of suppressing the generation of corrosion current, which is a problem in the high potential side cell, is increased. This is as shown in FIG. 6, when the number of stacked cells is more than a certain degree, it appears also that the effect of providing the R B is obtained remarkably.

以下、Rを設けることによる作用効果についてより詳細な説明を加える。まず、上述の表2および表3に示すデータを整理すると、下記表4が得られる。 Hereinafter, added more detailed description about the function and effect of the provision of the R B. First, when the data shown in Table 2 and Table 3 are arranged, the following Table 4 is obtained.

Figure 2005222764
Figure 2005222764

表4において、両端間の換算液抵抗R1というのは、多数積層された(この場合は100セル)セルを貫通した冷媒連通孔の構造において、セル1つ当たりの冷媒連通孔が示す抵抗値の燃料電池全体における積算値である。例えば、セル1つ当たりにおける冷媒連通孔が示す液抵抗がRであり、セルの積層枚数が220である場合、R1=220×Rとなる。 In Table 4, the converted liquid resistance R1 between both ends is the resistance value indicated by the refrigerant communication holes per cell in the structure of the refrigerant communication holes penetrating a large number of stacked cells (in this case, 100 cells). This is an integrated value for the entire fuel cell. For example, liquid resistance indicated by the refrigerant communicating hole in one per cell is R B, when the number of stacked cells is 220, and R1 = 220 × R B.

表4から明らかなように、セル1つあたりの冷媒連通孔の液抵抗が小さくても、多数のセルが積層された燃料電池単位で見れば、積算された連通孔の液抵抗は、セパレータ部分の絶縁部の液抵抗に匹敵する値となる。   As is apparent from Table 4, even if the liquid resistance of the refrigerant communication holes per cell is small, the accumulated liquid resistance of the communication holes is the separator portion when viewed in units of fuel cells in which a large number of cells are stacked. The value is comparable to the liquid resistance of the insulating part.

表4は、燃料電池における連通孔の両端間における液抵抗が、セパレータ部分の絶縁部の液抵抗に匹敵する程度になった場合に、連通孔を絶縁し液抵抗を持たせる効果が顕著に得られることを示しているともいえる。   Table 4 shows that when the liquid resistance between both ends of the communication hole in the fuel cell is comparable to the liquid resistance of the insulating portion of the separator part, the effect of insulating the communication hole and providing liquid resistance is remarkably obtained. It can be said that it is shown.

表4から、冷媒供給用の冷媒連通孔の両端間における液抵抗R1と絶縁部における液抵抗R2との関係を(R1/R2)=0.1〜3程度の範囲にした場合に、冷媒の導電率を抑制することができることが結論される。   From Table 4, when the relationship between the liquid resistance R1 between both ends of the refrigerant communication hole for supplying the refrigerant and the liquid resistance R2 in the insulating portion is in the range of (R1 / R2) = 0.1-3, It is concluded that the conductivity can be suppressed.

なお、比較例B1およびB2においても(R1/R2)=0.1〜3の範囲が満たされているが、比較例B1は、冷媒連通孔の液抵抗が0.5kΩと小さすぎ、そのため表3に示すように、耐久試験の前後における冷媒の導電率の増加が大きくなっており、好ましくない。また、比較例B1は、初期の冷媒の導電率を30μS/cmと大きくすることで、冷媒連通孔と冷媒導・排出部の液抵抗を下げており、冷媒の絶縁性を大きく犠牲にしている点で好ましくない。   In Comparative Examples B1 and B2, the range of (R1 / R2) = 0.1 to 3 is satisfied. However, Comparative Example B1 has a liquid resistance of the refrigerant communication hole that is too small as 0.5 kΩ, so that As shown in FIG. 3, the increase in the conductivity of the refrigerant before and after the durability test is large, which is not preferable. Further, in Comparative Example B1, by increasing the initial refrigerant conductivity to 30 μS / cm, the liquid resistance of the refrigerant communication hole and the refrigerant guide / discharge part is lowered, and the insulation of the refrigerant is greatly sacrificed. It is not preferable in terms.

また、比較例B3は、冷媒導・排出部の液抵抗が小さすぎ、この液抵抗を実現するために、初期における冷媒の導電率を許容できない程度に大きくしているので好ましくない。   Further, Comparative Example B3 is not preferable because the liquid resistance of the refrigerant guide / discharge section is too small, and in order to realize this liquid resistance, the initial conductivity of the refrigerant is increased to an unacceptable level.

本発明は、セパレータの腐食に起因する性能低下を抑えた燃料電池に利用することができる。また、動作中における冷媒の汚染を抑えた燃料電池に利用することができる。本発明を利用した燃料電池は、小型、軽量、低コストで高効率であり、また性能低下が少なく、モータ駆動の自動車のエネルギー源として利用するのに好適である。勿論、本発明は、各種の電気エネルギーの発生源として利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a fuel cell that suppresses performance degradation caused by separator corrosion. Moreover, it can utilize for the fuel cell which suppressed the contamination of the refrigerant | coolant in operation | movement. A fuel cell using the present invention is small, lightweight, low cost, highly efficient, has little performance degradation, and is suitable for use as an energy source for motor-driven automobiles. Of course, the present invention can be used as a source of various electric energy.

実施形態の単位発電セルの断面構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross-section of the unit power generation cell of embodiment. セパレータの構造を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of a separator. 単位発電セルを積層した構造における冷媒連通孔付近の断面構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the cross-sectional structure of the refrigerant | coolant communicating hole vicinity in the structure which laminated | stacked the unit power generation cell. 冷媒を媒体とした電流経路を示す等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram which shows the electric current path | route which used the refrigerant | coolant as a medium. 積層されたセルの位置と腐食電流との関係を示すデータプロット図である。It is a data plot figure which shows the relationship between the position of the laminated | stacked cell, and the corrosion current. セルの積層数と燃料電池を流れる腐食電流との関係を示す線図である。It is a diagram which shows the relationship between the number of lamination | stacking of a cell, and the corrosion current which flows through a fuel cell.

符号の説明Explanation of symbols

1…MEA(Membrane Electrode Assembly)、2…アノード側セパレータ、3…カソード側セパレータ、4…冷媒経路、11…燃料ガスを流すための溝、12…燃料ガス供給用連通孔、13…燃料ガス排出用連通孔、14…酸化剤ガス供給用連通孔、15…酸化剤ガス排出用連通孔、16…冷媒供給用連通孔、17…冷媒排出用連通孔、18…酸化剤となるガスを流すための溝、19…冷媒を流すための溝、20…冷媒を流すための溝、21…絶縁被覆、22…絶縁被覆、23…絶縁被覆、24…絶縁被覆、25…絶縁被覆、26…絶縁被覆、30…ガスケット、31…単位発電セル、32…単位発電セル、33…冷媒経路、34…絶縁部、35…冷媒導入部分、37…ガスケット   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... MEA (Membrane Electrode Assembly), 2 ... Anode side separator, 3 ... Cathode side separator, 4 ... Refrigerant path, 11 ... Groove for flowing fuel gas, 12 ... Communication hole for fuel gas supply, 13 ... Fuel gas discharge Communication holes, 14 ... oxidant gas supply communication holes, 15 ... oxidant gas discharge communication holes, 16 ... refrigerant supply communication holes, 17 ... refrigerant discharge communication holes, 18 ... for flowing a gas to be an oxidant. , 19 ... groove for flowing refrigerant, 20 ... groove for flowing refrigerant, 21 ... insulating coating, 22 ... insulating coating, 23 ... insulating coating, 24 ... insulating coating, 25 ... insulating coating, 26 ... insulating coating , 30 ... gasket, 31 ... unit power generation cell, 32 ... unit power generation cell, 33 ... refrigerant path, 34 ... insulating part, 35 ... refrigerant introduction part, 37 ... gasket

Claims (5)

表面に冷媒経路を形成したセパレータを備えた単位発電セルと、
前記単位発電セルを貫通して設けられ、内面が絶縁被覆された冷媒供給用の冷媒連通孔および冷媒排出用の冷媒連通孔と、
前記冷媒供給用の冷媒連通孔から前記冷媒経路に冷媒を導入するための冷媒導入部分と前記冷媒排出用の冷媒連通孔に前記冷媒経路から冷媒を排出するための冷媒排出部分との間に設けられ、内面が絶縁被覆された絶縁部と
を備え、
前記単位発電セル当たりにおける前記冷媒供給用の冷媒連通孔の液抵抗が1.5〜30kΩであり、
前記絶縁部における液抵抗が0.2〜15MΩであることを特徴とする燃料電池。
A unit power generation cell including a separator having a refrigerant path formed on the surface;
A refrigerant communication hole for supplying a refrigerant and a refrigerant communication hole for discharging a refrigerant that are provided through the unit power generation cell and have an inner surface covered with an insulation coating,
Provided between the refrigerant introduction part for introducing the refrigerant into the refrigerant path from the refrigerant communication hole for supplying the refrigerant and the refrigerant discharge part for discharging the refrigerant from the refrigerant path to the refrigerant communication hole for discharging the refrigerant. And an insulating part whose inner surface is insulated and coated,
The liquid resistance of the refrigerant communication hole for supplying the refrigerant per unit power generation cell is 1.5 to 30 kΩ,
A fuel cell having a liquid resistance of 0.2 to 15 MΩ in the insulating portion.
表面に冷媒経路を形成したセパレータを備えた単位発電セルと、
前記単位発電セルを貫通して設けられ、内面が絶縁被覆された冷媒供給用の冷媒連通孔および冷媒排出用の冷媒連通孔と、
前記冷媒供給用の冷媒連通孔から前記冷媒経路に冷媒を導入するための冷媒導入部分と前記冷媒排出用の冷媒連通孔に前記冷媒経路から冷媒を排出するための冷媒排出部分との間に設けられ、内面が絶縁被覆された絶縁部と
を備え、
前記冷媒供給用の冷媒連通孔の両端間における液抵抗R1と前記絶縁部における液抵抗R2とが、(R1/R2)=0.1〜3の関係を満たすことを特徴とする燃料電池。
A unit power generation cell including a separator having a refrigerant path formed on the surface;
A refrigerant communication hole for supplying a refrigerant and a refrigerant communication hole for discharging a refrigerant that are provided through the unit power generation cell and have an inner surface covered with an insulation coating,
Provided between the refrigerant introduction part for introducing the refrigerant into the refrigerant path from the refrigerant communication hole for supplying the refrigerant and the refrigerant discharge part for discharging the refrigerant from the refrigerant path to the refrigerant communication hole for discharging the refrigerant. And an insulating part whose inner surface is insulated and coated,
The fuel cell, wherein a liquid resistance R1 between both ends of the refrigerant supply hole for supplying the refrigerant and a liquid resistance R2 in the insulating portion satisfy a relationship of (R1 / R2) = 0.1-3.
前記絶縁部は、前記冷媒導入部分および/または前記冷媒排出部分に設けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the insulating portion is provided in the refrigerant introduction portion and / or the refrigerant discharge portion. 前記冷媒の導電率が10μS/cm以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the electric conductivity of the refrigerant is 10 μS / cm or less. 前記単位発電セルが50以上積層されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の燃料電池。   The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein 50 or more unit power generation cells are stacked.
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