JP2006066131A - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体と、セパレータとが水平方向に積層され、前記電解質・電極構造体と一方のセパレータとの間には、前記電極の面方向に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記反応ガス流路の複数の出口側端部に連通する反応ガス出口連通孔が形成される燃料電池に関する。 In the present invention, an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are stacked in a horizontal direction, and between the electrolyte / electrode structure and one separator, A reaction gas flow path for supplying a reaction gas along the surface direction is formed, and a reaction gas outlet communication hole penetrating in the stacking direction and communicating with a plurality of outlet side end portions of the reaction gas flow path is formed. The present invention relates to a fuel cell.
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒(電極触媒層)と多孔質カーボン(拡散層)からなるアノード側電極及びカソード側電極を対設した電解質膜・電極構造体を、セパレータ(バイポーラ板)によって挟持する発電セルを構成している。通常、燃料電池では、この発電セルを所定の数だけ積層した燃料電池スタックが使用されている。 For example, a solid polymer fuel cell employs a solid polymer electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane. This fuel cell has an electrolyte membrane / electrode structure in which an anode side electrode and a cathode side electrode each made of an electrode catalyst (electrode catalyst layer) and porous carbon (diffusion layer) are provided on both sides of a solid polymer electrolyte membrane. A power generation cell sandwiched between separators (bipolar plates) is formed. Usually, in a fuel cell, a fuel cell stack in which a predetermined number of power generation cells are stacked is used.
この種の燃料電池において、アノード側電極には、燃料ガス(反応ガス)、例えば、主に水素を含有するガス(以下、水素含有ガスともいう)が供給される一方、カソード側電極には、酸化剤ガス(反応ガス)、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気(以下、酸素含有ガスともいう)が供給されている。アノード側電極に供給された燃料ガスは、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質膜を介してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。 In this type of fuel cell, the anode side electrode is supplied with a fuel gas (reactive gas), for example, a gas mainly containing hydrogen (hereinafter also referred to as hydrogen-containing gas), while the cathode side electrode An oxidant gas (reactive gas), for example, a gas mainly containing oxygen or air (hereinafter also referred to as oxygen-containing gas) is supplied. In the fuel gas supplied to the anode side electrode, hydrogen is ionized on the electrode catalyst and moves to the cathode side electrode side through the electrolyte membrane. Electrons generated during that time are taken out to an external circuit and used as direct current electric energy.
上記の燃料電池では、積層されている各発電セルのアノード側電極及びカソード側電極に、それぞれ反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスを供給するため、内部マニホールドを構成する場合が多い。この内部マニホールドは、発電セルの積層方向に貫通して設けられる反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔を備えており、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路(酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路)の入口及び出口には、前記反応ガス入口連通孔及び前記反応ガス出口連通孔がそれぞれ連通している。 In the above fuel cell, an internal manifold is often configured to supply a fuel gas and an oxidant gas, which are reaction gases, to the anode side electrode and the cathode side electrode of each of the stacked power generation cells. The internal manifold includes a reaction gas inlet communication hole and a reaction gas outlet communication hole provided so as to penetrate in the stacking direction of the power generation cells, and a reaction gas flow path (oxidant gas) for supplying the reaction gas along the electrode surface. The reaction gas inlet communication hole and the reaction gas outlet communication hole communicate with the inlet and the outlet of the flow channel and the fuel gas flow channel, respectively.
ところで、酸化剤ガスが流れる酸化剤ガス流路では、発電時に反応生成水が生成される一方、燃料ガスが流れる燃料ガス流路では、前記反応生成水の逆拡散や結露等による凝縮水が発生し易い。その際、凝縮水が酸化剤ガス流路や燃料ガス流路に付着すると、酸化剤ガスや燃料ガスの流れが阻害されてしまい、発電性能の低下が惹起される。このため、酸化剤ガス流路及び燃料ガス流路から酸化剤ガス出口連通孔及び燃料ガス出口連通孔(反応ガス出口連通孔)にそれぞれ凝縮水を確実に排出させる必要がある。 By the way, in the oxidant gas flow path through which the oxidant gas flows, reaction product water is generated during power generation, while in the fuel gas flow path through which the fuel gas flows, condensed water is generated due to reverse diffusion or condensation of the reaction product water. Easy to do. At this time, if the condensed water adheres to the oxidant gas flow path or the fuel gas flow path, the flow of the oxidant gas or the fuel gas is hindered, causing a decrease in power generation performance. For this reason, it is necessary to reliably discharge condensed water from the oxidant gas flow path and the fuel gas flow path to the oxidant gas outlet communication hole and the fuel gas outlet communication hole (reaction gas outlet communication hole), respectively.
そこで、例えば、特許文献1に開示されている固体高分子型燃料電池では、図6に示すように、電池プレート(セパレータ)1を備えている。この電池プレート1には、反応ガス、例えば、酸化剤流路2が蛇行状に屈曲形成され、前記酸化剤流路2の下端部を流路入口2a、上端部を流路出口2bとしている。流路入口2aが酸化剤供給マニホールド3に連通する一方、流路出口2bが酸化剤排出マニホールド4に連通している。
Therefore, for example, the polymer electrolyte fuel cell disclosed in Patent Document 1 includes a battery plate (separator) 1 as shown in FIG. In the battery plate 1, a reactive gas, for example, an oxidant flow path 2 is bent in a meandering manner, and the lower end portion of the oxidant flow path 2 is a
酸化剤供給マニホールド3は、凹溝状を有して鉛直方向に長尺に形成され、その上部に供給口3aが電池プレート1を貫通して設けられている。酸化剤排出マニホールド4は、同様に、凹溝状を有して鉛直方向に長尺に形成されるとともに、その下部には、電池プレート1を貫通して排出口4aが設けられている。
The
このような構成において、発電時に酸化剤流路2で水分が凝縮して凝縮水5が発生すると、この凝縮水5は、流路出口2bから酸化剤排出マニホールド4に沿って下方に移動し、排出口4aの下端部に溜まる。その際、排出口4aが酸化剤ガスの流路出口2bよりも下方に位置しているため、前記流路出口2bが凝縮水5によって閉塞されることがなく、酸化剤流路2を流れる酸化剤ガスの流れが阻止されず、良好な発電性能を維持することができる、としている。
In such a configuration, when moisture is condensed in the oxidant flow path 2 during power generation and condensed
しかしながら、上記の特許文献1では、酸化剤排気マニホールド4の上壁面4bに酸化剤ガスが吹き付けられないため、この上壁面4bに水滴が発生して凝縮水5aが滞留し易い。さらに、酸化剤排気マニホールド4の側壁面4cの上部側にも、水滴化により凝縮水5aが滞留するおそれがある。これにより、酸化剤排出マニホールド4の流路面積が縮小されて、酸化剤ガスの円滑な排気が遂行されないという問題がある。
However, in Patent Document 1 described above, since the oxidant gas is not sprayed onto the
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、反応ガス出口連通孔に凝縮水が滞留することを確実に阻止することができ、良好な発電性能を確保することが可能な燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention solves this type of problem, and with a simple configuration, it is possible to reliably prevent the condensate from staying in the reaction gas outlet communication hole and to ensure good power generation performance. An object of the present invention is to provide a simple fuel cell.
本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体と、セパレータとが水平方向に積層され、前記電解質・電極構造体と一方のセパレータとの間には、前記電極の面方向に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記反応ガス流路の複数の出口側端部に連通する反応ガス出口連通孔が形成される燃料電池である。 In the present invention, an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are stacked in a horizontal direction, and between the electrolyte / electrode structure and one separator, A reaction gas flow path for supplying a reaction gas along the surface direction is formed, and a reaction gas outlet communication hole penetrating in the stacking direction and communicating with a plurality of outlet side end portions of the reaction gas flow path is formed. It is a fuel cell.
この燃料電池では、反応ガス流路の複数の出口側端部から反応ガス出口連通孔に向かう反応ガスの流れ方向は、少なくとも一部が前記反応ガス出口連通孔を形成する壁面に対して傾斜している。 In this fuel cell, the flow direction of the reaction gas from the plurality of outlet side end portions of the reaction gas channel toward the reaction gas outlet communication hole is inclined at least partially with respect to the wall surface forming the reaction gas outlet communication hole. ing.
また、反応ガス流路の複数の出口側端部は、鉛直方向に配列されるとともに、少なくとも最上部の前記出口側端部から反応ガス出口連通孔を形成する上壁面に対し傾斜して反応ガスが吹き付けられることが好ましい。 The plurality of outlet side end portions of the reaction gas flow path are arranged in the vertical direction, and are inclined at least from the uppermost outlet side end portion with respect to the upper wall surface forming the reaction gas outlet communication hole. Is preferably sprayed.
さらに、反応ガス出口連通孔を形成する壁面下部側には、反応ガス流路の出口側端部の下方に突出して凹部が設けられることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that a recess is provided on the lower side of the wall surface forming the reaction gas outlet communication hole so as to protrude below the outlet side end of the reaction gas flow path.
さらにまた、本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体と、セパレータとが水平方向に積層され、前記電解質・電極構造体と一方のセパレータとの間には、前記電極の面方向に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記反応ガス流路の複数の出口側端部に連通する反応ガス出口連通孔が形成される燃料電池である。 Furthermore, in the present invention, an electrolyte / electrode structure in which a pair of electrodes are provided on both sides of an electrolyte and a separator are stacked in a horizontal direction, and between the electrolyte / electrode structure and one separator, A reaction gas flow path for supplying a reaction gas along the surface direction of the electrode is formed, and a reaction gas outlet communication hole penetrating in the stacking direction and communicating with a plurality of outlet side end portions of the reaction gas flow path is formed. It is a fuel cell to be formed.
この燃料電池では、反応ガス出口連通孔を形成する壁面下部側に、反応ガス流路の出口側端部の下方に突出して凹部が設けられている。 In this fuel cell, a recess is provided on the lower side of the wall surface that forms the reaction gas outlet communication hole and protrudes below the outlet side end of the reaction gas flow path.
本発明によれば、反応ガスが反応ガス出口連通孔の壁面に対し傾斜して吹き付けられるため、前記壁面に沿って反応ガス流を円滑に行きわたらせることができ、該壁面での水滴化が良好に阻止される。これにより、簡単な構成で、反応ガス出口連通孔に凝縮水が滞留することを確実に阻止することができ、良好な発電性能を確保することが可能になる。 According to the present invention, since the reaction gas is sprayed with an inclination to the wall surface of the reaction gas outlet communication hole, the reaction gas flow can be smoothly distributed along the wall surface, and water droplets can be formed on the wall surface. Well blocked. Thereby, it is possible to reliably prevent the condensed water from staying in the reaction gas outlet communication hole with a simple configuration, and it is possible to ensure good power generation performance.
また、反応ガス出口連通孔に排出された凝縮水は、反応ガス流路からの反応ガス流によって前記反応ガス出口連通孔の壁面下部側の凹部に移動する。このため、反応ガス出口連通孔の凝縮水及びガス流は、反応ガス流路からのガス流の排出を妨げることがない。しかも、凝縮水が反応ガス流路に飛散することを阻止し、前記反応ガス流路の閉塞を有効に回避することができる。 Further, the condensed water discharged to the reaction gas outlet communication hole moves to the concave portion on the lower side of the wall surface of the reaction gas outlet communication hole by the reaction gas flow from the reaction gas flow path. For this reason, the condensed water and the gas flow in the reaction gas outlet communication hole do not hinder the discharge of the gas flow from the reaction gas channel. In addition, it is possible to prevent the condensed water from scattering into the reaction gas flow path, and to effectively prevent the reaction gas flow path from being blocked.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池10の要部分解斜視図である。燃料電池10は、電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)12と第1及び第2金属セパレータ14、16とを、水平方向(矢印A方向)に積層しており、通常、燃料電池スタックを構成する。なお、第1及び第2金属セパレータ14、16に代替して、例えば、カーボンセパレータを使用してもよい。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a main part of a
電解質膜・電極構造体12は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜18と、該固体高分子電解質膜18を挟持するアノード側電極20及びカソード側電極22とを備える。
The electrolyte membrane /
アノード側電極20及びカソード側電極22は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層(図示せず)と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を前記ガス拡散層の表面に一様に塗布して形成される電極触媒層(図示せず)とを有する。
The anode side electrode 20 and the
燃料電池10の矢印B方向の一端縁部には、積層方向である矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔30a、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔32a、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔(反応ガス出口連通孔)34bが、矢印C方向(鉛直方向)に配列して設けられる。
One end edge of the
燃料電池10の矢印B方向の他端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔34a、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔32b、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔(反応ガス出口連通孔)30bが、矢印C方向に配列して設けられる。
The other end edge of the
図1及び図2に示すように、第1金属セパレータ14の電解質膜・電極構造体12に向かう面14aには、酸化剤ガス流路(反応ガス流路)36が設けられる。酸化剤ガス流路36は、複数の酸化剤ガス流路溝36aを有するとともに、前記酸化剤ガス流路溝36aは、矢印B方向に延在している。なお、酸化剤ガス流路溝36aは、例えば、矢印B方向に一往復半だけ折り返すサーペタイン流路溝を構成してもよい。
As shown in FIGS. 1 and 2, an oxidizing gas channel (reactive gas channel) 36 is provided on the
酸化剤ガス流路溝36aは、入口側端部群38aを介して酸化剤ガス入口連通孔30aに連通する一方、出口側端部群38bを介して酸化剤ガス出口連通孔30bに連通する。
The oxidant
図3に示すように、出口側端部群38bは、鉛直方向(矢印C方向)に配列される複数の出口側端部38b1、38b2、38b3、38b4及び38b5を有する。最上部の出口側端部38b1は、水平方向から上方に角度θ1°傾斜しており、酸化剤ガス出口連通孔30bを形成する上壁面40aに酸化剤ガスを斜め方向から吹き付け可能に設定される。
As shown in FIG. 3, the outlet
出口側端部38b2は、水平方向から上方に角度θ2°だけ傾斜しており、酸化剤ガス出口連通孔30bを形成する側壁面40bに対して傾斜し、あるいは、前記側壁面40bと上壁面40aとの境界部近傍に向かって酸化剤ガスを吹き付けるように構成される。
The outlet side end 38b2 is inclined upward by an angle θ2 ° from the horizontal direction and is inclined with respect to the
出口側端部38b3は、水平方向に指向する一方、出口側端部38b4は、水平方向から下方向に角度θ3°傾斜する。最下部の出口側端部38b5は、水平方向から下方向に角度θ4°傾斜しており、出口側端部38b4、38b5は、側壁面40bに対して傾斜する酸化剤ガス流れ方向に設定される。
The outlet side end 38b3 is oriented in the horizontal direction, while the outlet side end 38b4 is inclined at an angle θ3 ° downward from the horizontal direction. The lowermost outlet side end portion 38b5 is inclined at an angle θ4 ° downward from the horizontal direction, and the outlet side end portions 38b4 and 38b5 are set in an oxidant gas flow direction inclined with respect to the
酸化剤ガス出口連通孔30bを構成する壁面下部側には、酸化剤ガス流路36の最下部に位置する出口側端部38b5の下方に突出して開口断面円弧状の凹部42が設けられる。
On the lower side of the wall surface constituting the oxidant gas
図4に示すように、第2金属セパレータ16の電解質膜・電極構造体12に向かう面16aには、燃料ガス流路(反応ガス流路)48が設けられる。燃料ガス流路48は、酸化剤ガス流路36と同様に、矢印B方向に延在する複数の燃料ガス流路溝48aを有する。燃料ガス流路溝48aは、入口側端部群50aを介して燃料ガス入口連通孔34aに連通する一方、出口側端部群50bを介して燃料ガス出口連通孔34bに連通する。
As shown in FIG. 4, a fuel gas flow path (reactive gas flow path) 48 is provided on the
なお、燃料ガス出口連通孔34b及び出口側端部群50bは、上記の酸化剤ガス出口連通孔30b及び出口側端部群38bと同様に構成されており、同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
The fuel gas
第1金属セパレータ14と第2金属セパレータ16とは、互いに対向する面14b、16bに冷却媒体流路52を一体的に形成する(図1参照)。冷却媒体流路52は、酸化剤ガス流路36の裏面側、及び燃料ガス流路48の裏面側に一体的に形成され、矢印B方向に延在する複数の冷却媒体流路溝52aを有する。この冷却媒体流路52は、冷却媒体入口連通孔32aと冷却媒体出口連通孔32bとに連通する。
The
第1金属セパレータ14の面14a、14bには、この第1金属セパレータ14の外周縁部を周回して第1シール部材54が射出成形等により一体的に設けられる。第1シール部材54は、面14aにおいて、酸化剤ガス入口連通孔30a、酸化剤ガス出口連通孔30b及び酸化剤ガス流路36を覆って酸化剤ガスの洩れ止めを行う。
A
第2金属セパレータ16の面16a、16bには、この第2金属セパレータ16の外周縁部を周回して第2シール部材56が射出成形等により一体的に設けられる。第2シール部材56は、面16aにおいて、図4に示すように、燃料ガス入口連通孔34a、燃料ガス出口連通孔34b及び燃料ガス流路48を覆って燃料ガスの洩れ止めを行う。第2シール部材56は、面16bにおいて、図1に示すように、冷却媒体入口連通孔32a、冷却媒体出口連通孔32b及び冷却媒体流路52を覆って冷却媒体の漏れ止めを行う。
A
このように構成される燃料電池10の動作について、以下に説明する。
The operation of the
図1に示すように、酸化剤ガス入口連通孔30aに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔34aに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔32aに純水やエチレングリコール等の冷却媒体が供給される。
As shown in FIG. 1, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas
酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔30aから第1金属セパレータ14の酸化剤ガス流路36に導入される。酸化剤ガス流路36では、図2に示すように、酸化剤ガスが複数の酸化剤ガス流路溝36aに分散される。このため、酸化剤ガスは、各酸化剤ガス流路溝36aを介して電解質膜・電極構造体12のカソード側電極22に沿って移動する。
The oxidant gas is introduced into the oxidant
一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔34aから第2金属セパレータ16の燃料ガス流路48に導入される。この燃料ガス流路48では、図4に示すように、燃料ガスが複数の燃料ガス流路溝48aに分散される。さらに、燃料ガスは、各燃料ガス流路溝48aを介して電解質膜・電極構造体12のアノード側電極20に沿って移動する。
On the other hand, the fuel gas is introduced into the
従って、電解質膜・電極構造体12では、カソード側電極22に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極20に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
Therefore, in the electrolyte membrane /
次いで、カソード側電極22に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔30bに排出される(図1及び図2参照)。同様に、アノード側電極20に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔34bに排出される(図4参照)。
Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the
一方、冷却媒体入口連通孔32aに供給された冷却媒体は、第1及び第2金属セパレータ14、16間に形成された冷却媒体流路52に導入される(図1参照)。この冷却媒体流路52では、冷却媒体が水平方向(矢印B方向)に移動する。従って、冷却媒体は、電解質膜・電極構造体12の発電面全面にわたって冷却した後、冷却媒体出口連通孔32bに排出される。
On the other hand, the cooling medium supplied to the cooling medium
この場合、第1の実施形態では、図3に示すように、例えば、酸化剤ガス流路36の出口側端部群38bにおいて、鉛直方向に配列される複数の出口側端部38b1〜38b5を設けるとともに、少なくとも最上部の前記出口側端部38b1は、水平方向から鉛直上方向に角度θ1°だけ傾斜している。
In this case, in the first embodiment, as shown in FIG. 3, for example, in the outlet
このため、出口側端部38b1から酸化剤ガス出口連通孔30bに向かう酸化剤ガスの流れ方向は、上壁面40aに対し傾斜する方向に向かっている。従って、出口側端部38b1から酸化剤ガス出口連通孔30bに排出される酸化剤ガスは、上壁面40aに傾斜して吹き付けられるため、前記上壁面40aに沿って酸化剤ガス流を円滑に行きわたらせることができ、該上壁面40aに凝縮水の滞留による水滴化が良好に阻止される。
For this reason, the flow direction of the oxidant gas from the outlet side end 38b1 toward the oxidant gas
すなわち、上壁面40aに対して斜め方向から酸化剤ガス流が直接吹き付けられるため、この上壁面40aに付着する水分が、前記上壁面40aから側壁面40bに沿って矢印方向に移動し、該上壁面40aでの水滴化が阻止される。
That is, since the oxidant gas flow is directly blown from the oblique direction to the
さらに、側壁面40bでは、出口側端部38b2から斜め方向に吹き付けられる酸化剤ガスの他、出口側端部38b4、38b5から斜め下方に向かって吹き付けられる酸化剤ガスによって、前記側壁面40bに付着する水分が下方に移動する。従って、側壁面40bに水滴化が発生することを阻止することができる。
Further, the
これにより、第1の実施形態では、出口側端部38b1〜38b5のそれぞれの反応ガス流れ方向を、上壁面40a及び側壁面40bに対応して設定するだけでよく、簡単な構成で、酸化剤ガス出口連通孔30bに凝縮水が滞留することを確実に阻止することが可能になり、良好な発電性能を確保することができるという効果が得られる。
Accordingly, in the first embodiment, the reaction gas flow directions of the outlet side end portions 38b1 to 38b5 need only be set corresponding to the
さらに、第1の実施形態では、酸化剤ガス出口連通孔30bの下部側に、出口側端部群38bの下方に突出して凹部42が設けられている。このため、出口側端部群38bから酸化剤ガス出口連通孔30bに排出された酸化剤ガス流によって矢印方向に移動する凝縮水及び酸化剤ガスは、凹部42に移動する。
Furthermore, in the first embodiment, a
従って、酸化剤ガス出口連通孔30bの凝縮水流及び酸化剤ガス流は、凹部42で旋回するため、特に、出口側端部38b5から前記酸化剤ガス出口連通孔30bへの酸化剤ガスの排出を妨げることはない。凝縮水流及び酸化剤ガス流が、出口側端部38b5に逆流することがないからである。しかも、凝縮水が、出口側端部38b5に飛散することがなく、前記出口側端部38b5の閉塞を有効に回避することができる。
Accordingly, since the condensed water flow and the oxidant gas flow in the oxidant gas
なお、燃料ガス出口連通孔34b及び出口側端部群50bでは、上記の酸化剤ガス出口連通孔30b及び出口側端部群38bと同様の効果が得られる。
In the fuel gas
図5は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池を構成する第1金属セパレータ60の要部拡大説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池10を構成する第1金属セパレータ14と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
FIG. 5 is an enlarged explanatory view of a main part of the
酸化剤ガス流路36の出口側端部群62は、鉛直方向に配列される複数の出口側端部62a〜62eを有する。出口側端部62a〜62dは、酸化剤ガスの流れ方向が水平方向に指向する一方、出口側端部62eは、酸化剤ガスの流れ方向が水平方向から鉛直下方向に角度θ5°だけ傾斜する。
The outlet
酸化剤ガス出口連通孔30bの上壁面64aは、水平方向から傾斜しており、出口側端部62a、62bから排出される酸化剤ガスは、前記上壁面64aに対し傾斜して吹き付けられる。
The
酸化剤ガス出口連通孔30bの側壁面64b、64cは、鉛直方向に対して傾斜しており、出口側端部62c、62d及び62eから排出される酸化剤ガスは、前記側壁面64b、64cに対し傾斜して吹き付けられる。上壁面64a及び側壁面64b、64cは、それぞれ傾斜して形成されることにより、この上壁面64a及びこの側壁面64b、64cに沿って酸化剤ガス流及び凝縮水流の移動が円滑に行われる。酸化剤ガス出口連通孔30bの下部側には、出口側端部群62の下方に突出して凹部66が設けられる。
The side wall surfaces 64b and 64c of the oxidant gas
このように構成される第2の実施形態では、出口側端部62a〜62eから酸化剤ガス出口連通孔30bに酸化剤ガスが排出されると、この酸化剤ガスは、上壁面64a及び側壁面64bに傾斜して吹き付けられる。このため、上壁面64a及び側壁面64bに凝縮水が滞留した水滴が存在することがなく、簡単な構成で、凝縮水の滞留を確実に阻止することができる等、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
In the second embodiment configured as described above, when the oxidant gas is discharged from the outlet
10…燃料電池 12…電解質膜・電極構造体
14、16、60…金属セパレータ 18…固体高分子電解質膜
20…アノード側電極 22…カソード側電極
30a…酸化剤ガス入口連通孔 30b…酸化剤ガス出口連通孔
32a…冷却媒体入口連通孔 32b…冷却媒体出口連通孔
34a…燃料ガス入口連通孔 34b…燃料ガス出口連通孔
36…酸化剤ガス流路 36a…酸化剤ガス流路溝
38a、50a…入口側端部群 38b、50b、62…出口側端部群
38b1〜38b5、62a〜64e…出口側端部
40a、64a…上壁面 40b、64b、64c…側壁面
42、66…凹部 48…燃料ガス流路
48a…燃料ガス流路溝 52…冷却媒体流路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記複数の出口側端部から前記反応ガス出口連通孔に向かう前記反応ガスの流れ方向は、少なくとも一部が前記反応ガス出口連通孔を形成する壁面に対して傾斜することを特徴とする燃料電池。 An electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of the electrolyte and a separator are stacked in a horizontal direction, and the electrolyte / electrode structure and one separator are disposed along the surface direction of the electrode. In this fuel cell, a reaction gas flow path for supplying a reaction gas is formed, and a reaction gas outlet communication hole penetrating in the stacking direction and communicating with a plurality of outlet side end portions of the reaction gas flow path is formed. And
The fuel cell is characterized in that at least a part of the flow direction of the reaction gas from the plurality of outlet side end portions toward the reaction gas outlet communication hole is inclined with respect to a wall surface forming the reaction gas outlet communication hole. .
少なくとも最上部の前記出口側端部から前記反応ガス出口連通孔を形成する上壁面に対し傾斜して前記反応ガスが吹き付けられることを特徴とする燃料電池。 The fuel cell according to claim 1, wherein the plurality of outlet side end portions are arranged in a vertical direction,
The fuel cell is characterized in that the reaction gas is sprayed at an inclination from at least the uppermost outlet side end portion to an upper wall surface forming the reaction gas outlet communication hole.
前記反応ガス出口連通孔を形成する壁面下部側には、前記出口側端部の下方に突出して凹部が設けられることを特徴とする燃料電池。
An electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of the electrolyte and a separator are stacked in a horizontal direction, and the electrolyte / electrode structure and one separator are disposed along the surface direction of the electrode. In this fuel cell, a reaction gas flow path for supplying a reaction gas is formed, and a reaction gas outlet communication hole penetrating in the stacking direction and communicating with a plurality of outlet side end portions of the reaction gas flow path is formed. And
A fuel cell, characterized in that a recess is provided on the lower side of the wall surface forming the reaction gas outlet communication hole so as to protrude below the end on the outlet side.
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