JP2006114386A - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP2006114386A
JP2006114386A JP2004301730A JP2004301730A JP2006114386A JP 2006114386 A JP2006114386 A JP 2006114386A JP 2004301730 A JP2004301730 A JP 2004301730A JP 2004301730 A JP2004301730 A JP 2004301730A JP 2006114386 A JP2006114386 A JP 2006114386A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
power generation
separator
generation cell
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2004301730A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kei Morohoshi
圭 諸星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2004301730A priority Critical patent/JP2006114386A/en
Publication of JP2006114386A publication Critical patent/JP2006114386A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell in which reactivity of power generation cell is enhanced, and which can prevent its drying by flow of a fuel gas and an oxidizer gas. <P>SOLUTION: This is provided with the power generation cell having an electrolyte membrane 2, and a separator 3 opposed to the power generation cell, and on the surface of the power generation cell side of the separator 3, a groove-like gas supply passage 11 which supplies the fuel gas or the oxidizer gas to the power generation cell, and a groove-like gas discharge passage 12 which recovers the fuel gas or the oxidizer gas after reaction of the power generation cell are formed so as to respectively mesh with each other to have a comb-shape, and opening part width of the gas supply passage 11 and the gas discharge passage 12 respectively is smaller than the maximum width of the gas supply passage 11 and the gas discharge passage 12. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、発電セル及びセパレータを備えた燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell including a power generation cell and a separator.

燃料電池は、一般的には水素及び酸素を燃料として電気エネルギーを得る装置である。この燃料電池は、環境面において優れかつ高いエネルギー効率が実現できることから、今後のエネルギー供給システムとして広く開発が進められてきている。   A fuel cell is a device that generally obtains electric energy using hydrogen and oxygen as fuel. This fuel cell has been developed widely as a future energy supply system because it is environmentally friendly and can realize high energy efficiency.

この燃料電池には、固体高分子等からなる電解質膜の両側のそれぞれに、水素を含む燃料ガスを供給する流体通路を形成した電極プレートからなるセパレータと、酸素を含む酸化剤ガスを供給する流体通路を形成した電極プレートからなるセパレータとが設けられたものが知られている。   In this fuel cell, a separator comprising an electrode plate in which a fluid passage for supplying a fuel gas containing hydrogen is formed on both sides of an electrolyte membrane made of a solid polymer or the like, and a fluid for supplying an oxidant gas containing oxygen There is known one provided with a separator made of an electrode plate in which a passage is formed.

上記セパレータにおいてガス供給用流路とガス排出用流路とを分離して互いにかみ合うような櫛形形状にする技術が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この技術によれば、燃料ガスと酸化剤ガスとの反応がセパレータ反応帯域全体で効率よく行われる。   A technique is disclosed in which the gas supply flow path and the gas discharge flow path are separated into a comb shape so as to engage with each other in the separator (see, for example, Patent Document 1). According to this technique, the reaction between the fuel gas and the oxidant gas is efficiently performed in the entire separator reaction zone.

また、流体通路の上流側においては開口部の幅が小さく底部の幅が大きく、流体通路の下流側においては開口部の幅が大きく底部の幅が小さくなる構造とする技術が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。この技術によれば、上流側で反応しなかったガスが下流側において反応に寄与することから、反応帯域全体でほぼ均等に反応が行われる。   Further, a technique is disclosed in which the opening width is small and the bottom width is large on the upstream side of the fluid passage, and the opening width is large and the bottom width is small on the downstream side of the fluid passage ( For example, see Patent Document 2.) According to this technique, since the gas that has not reacted on the upstream side contributes to the reaction on the downstream side, the reaction is performed almost evenly in the entire reaction zone.

さらに、供給流路の幅がガス拡散層側で増加するように形成される技術が開示されている(例えば、特許文献3参照。)。この技術によれば、供給流路側の生成水の排水が過剰になるのが防止される。
特開平11−16591号公報 特開2001−43870号公報 特開2004−47213号公報
Furthermore, a technique is disclosed in which the width of the supply flow path is increased on the gas diffusion layer side (see, for example, Patent Document 3). According to this technique, it is possible to prevent the generated water on the supply flow path side from being excessively discharged.
JP-A-11-16591 JP 2001-43870 A JP 2004-47213 A

しかしながら、特許文献1の技術では、反応効率を向上させるためにガス供給用流路及びガス排出用流路の流路幅を小さくするとガスの流速が上昇して発電セルが乾燥する可能性がある。また、特許文献2の技術では、流体通路の下流側においてセパレータと発電セルとの接触面積が減少することから、効率的な反応が行われない。さらに、特許文献3の技術では、セパレータと発電セルとの接触面積が小さいため、効率的な反応が行われない。   However, in the technique of Patent Document 1, if the channel width of the gas supply channel and the gas discharge channel is reduced in order to improve the reaction efficiency, the gas flow rate may increase and the power generation cell may dry. . Moreover, in the technique of patent document 2, since the contact area of a separator and a power generation cell reduces in the downstream of a fluid channel | path, an efficient reaction is not performed. Furthermore, in the technique of Patent Document 3, since the contact area between the separator and the power generation cell is small, an efficient reaction is not performed.

本発明は、発電セルの反応性を高めるとともに、燃料ガス及び酸化剤ガスの流動による発電セルの乾燥を防止することができる燃料電池を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a fuel cell capable of improving the reactivity of a power generation cell and preventing the power generation cell from drying due to the flow of fuel gas and oxidant gas.

本発明に係る燃料電池は、電解質膜を有する発電セルと、発電セルに対向するセパレータとを備え、セパレータの発電セル側の面に、発電セルに燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給する溝状のガス供給流路と発電セルから反応後の燃料ガスまたは酸化剤ガスを回収する溝状のガス排出流路とが、それぞれ互いにかみ合うくし型形状になるように形成されており、ガス供給流路及びガス排出流路の開口部幅は、それぞれガス供給流路及びガス排出流路の最大幅よりも小さいことを特徴とするものである。   A fuel cell according to the present invention includes a power generation cell having an electrolyte membrane and a separator facing the power generation cell, and a groove-like surface for supplying fuel gas or oxidant gas to the power generation cell on the power generation cell side surface of the separator. The gas supply flow path and the groove-like gas discharge flow path for collecting the reacted fuel gas or oxidant gas from the power generation cell are formed so as to be interdigitated with each other. The opening width of the gas discharge flow path is smaller than the maximum width of the gas supply flow path and the gas discharge flow path, respectively.

本発明に係る燃料電池においては、ガス供給流路に供給される燃料ガスまたは酸化剤ガスが発電セルに供給され、発電セルから反応後の燃料ガスまたは酸化剤ガスがガス排出流路に排出される。この場合、ガス供給流路およびガス排出流路の開口部幅が供給流路及びガス排出流路の最大幅よりも小さいことから、発電セルの発電により生成した水が過剰に排水されるのを防止することができる。   In the fuel cell according to the present invention, the fuel gas or oxidant gas supplied to the gas supply channel is supplied to the power generation cell, and the reacted fuel gas or oxidant gas is discharged from the power generation cell to the gas discharge channel. The In this case, since the opening width of the gas supply flow path and the gas discharge flow path is smaller than the maximum width of the supply flow path and the gas discharge flow path, the water generated by the power generation of the power generation cell is excessively drained. Can be prevented.

また、ガス供給流路およびガス排出流路の開口部幅が小さいことから、発電セルとセパレータとの接触面積が大きくなる。それにより、発電セルから発生した電流をセパレータを介して効率よく回収することができる。その結果、発電セルの反応性が向上する。   Further, since the opening widths of the gas supply channel and the gas discharge channel are small, the contact area between the power generation cell and the separator increases. Thereby, the electric current generated from the power generation cell can be efficiently recovered through the separator. As a result, the reactivity of the power generation cell is improved.

さらに、ガス供給流路およびガス排出流路の底面の面積が大きくなることから、セパレータ同士の接触面積が大きくなる。それにより、セパレータの接触抵抗を小さくすることができる。   Furthermore, since the areas of the bottom surfaces of the gas supply channel and the gas discharge channel are increased, the contact area between the separators is increased. Thereby, the contact resistance of a separator can be made small.

また、ガス供給流路およびガス排出流路の断面積は、流路幅が開口部幅で一定である場合の断面積よりも大きいことから、燃料ガスまたは酸化剤ガスの流動速度が過大となることを防止することができる。それにより、発電セルの乾燥を防止できる。その結果、発電セルの発電効率低下を防止できる。   In addition, since the cross-sectional areas of the gas supply flow path and the gas discharge flow path are larger than the cross-sectional area when the flow path width is constant at the opening width, the flow rate of the fuel gas or oxidant gas becomes excessive. This can be prevented. Thereby, drying of a power generation cell can be prevented. As a result, a decrease in power generation efficiency of the power generation cell can be prevented.

セパレータは、導電性プレートからなり、ガス供給流路及びガス排出流路は、導電性プレートをプレスすることにより形成されてもよい。この場合、セパレータ表面を切削加工する場合に比較して製造工程が簡略化される。したがって、コストの低減化が図れる。   The separator may be made of a conductive plate, and the gas supply channel and the gas discharge channel may be formed by pressing the conductive plate. In this case, the manufacturing process is simplified as compared with the case of cutting the separator surface. Therefore, the cost can be reduced.

セパレータは、プレスメタルであってもよい。この場合、セパレータの加工が容易になる。その結果、製造工程の短縮化およびコストの低減が図れる。   The separator may be a press metal. In this case, the separator can be easily processed. As a result, the manufacturing process can be shortened and the cost can be reduced.

セパレータの発電セルと反対側の面の溝部は、燃料電池を冷却するための冷却媒体が流動する冷却媒体流路であってもよい。この場合、冷却媒体流路は、セパレータにプレス加工を施して流路を形成することにより得られる溝を利用することができる。このように、セパレータの両面に形成された溝をガス流路および冷却媒体流路に用いることから、燃料電池を薄型化することができる。   The groove on the surface opposite to the power generation cell of the separator may be a coolant flow path through which a coolant for cooling the fuel cell flows. In this case, the cooling medium flow path can use a groove obtained by pressing the separator to form the flow path. Thus, since the grooves formed on both surfaces of the separator are used for the gas flow path and the cooling medium flow path, the fuel cell can be thinned.

本発明によれば、発電セルの発電により生成した水が過剰に排水されるのを防止することができる。また、発電セルから発生した電流をセパレータを介して効率よく回収することができる。その結果、発電セルの反応性が向上する。さらに、セパレータの接触抵抗を小さくすることができる。また、燃料ガスまたは酸化剤ガスの流動速度が過剰に大きくなることを防止することができる。それにより、発電セルの乾燥を防止できる。その結果、発電セルの発電効率低下を防止することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can prevent that the water produced | generated by the electric power generation of the power generation cell is drained excessively. Moreover, the electric current generated from the power generation cell can be efficiently recovered through the separator. As a result, the reactivity of the power generation cell is improved. Furthermore, the contact resistance of the separator can be reduced. Further, it is possible to prevent the flow rate of the fuel gas or the oxidant gas from becoming excessively large. Thereby, drying of a power generation cell can be prevented. As a result, a decrease in power generation efficiency of the power generation cell can be prevented.

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.

図1は、本発明に係る燃料電池100の概略断面斜視図である。図1に示すように、燃料電池100は、発電セル10の両面のそれぞれにセパレータ3が設けられた単電池20が複数積層された構造を有する。発電セル10は、電解質膜2の両面のそれぞれに触媒層5およびガス拡散層4が順に積層された構造を有する。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional perspective view of a fuel cell 100 according to the present invention. As shown in FIG. 1, the fuel cell 100 has a structure in which a plurality of unit cells 20 each provided with a separator 3 are stacked on both surfaces of a power generation cell 10. The power generation cell 10 has a structure in which a catalyst layer 5 and a gas diffusion layer 4 are sequentially laminated on both surfaces of the electrolyte membrane 2.

電解質膜2としては、例えば固体高分子電解質膜等が用いられる。この固体高分子電解質膜は、プロトン導電性を有する高分子等から構成される。触媒層5は、カーボン担持白金触媒等を用いることができる。ガス拡散層4は、ガス透過性及び導電性に優れたカーボンペーパー等を用いることができる。セパレータ3は、金属プレートからなる。   As the electrolyte membrane 2, for example, a solid polymer electrolyte membrane or the like is used. This solid polymer electrolyte membrane is composed of a polymer having proton conductivity. For the catalyst layer 5, a carbon-supported platinum catalyst or the like can be used. For the gas diffusion layer 4, carbon paper or the like excellent in gas permeability and conductivity can be used. The separator 3 is made of a metal plate.

一方のセパレータ3から供給される燃料ガス中の水素は、拡散効果によりガス拡散層4を透過し、触媒層5においてプロトン及び電子に分かれる。このプロトンは、電解質膜2を移動する。他方のセパレータ3から供給される酸化剤ガス中の酸素は、拡散効果によりガス拡散層4を透過し、触媒層5においてプロトンと反応して水が生成される。以上のプロセスにより、発電セル10による発電が行われる。発電セル10の発電により得られた電流は、セパレータ3により集電される。   Hydrogen in the fuel gas supplied from one separator 3 permeates the gas diffusion layer 4 due to the diffusion effect, and is separated into protons and electrons in the catalyst layer 5. This proton moves through the electrolyte membrane 2. Oxygen in the oxidant gas supplied from the other separator 3 permeates the gas diffusion layer 4 due to the diffusion effect, and reacts with protons in the catalyst layer 5 to generate water. Power generation by the power generation cell 10 is performed by the above process. The current obtained by the power generation of the power generation cell 10 is collected by the separator 3.

図2は、セパレータ3の詳細を説明する図である。図2(a)はセパレータ3の拡散層4側の平面図であり、図2(b)はセパレータ3の断面図である。図2(a)に示すように、セパレータ3の拡散層4側の面には、ガス供給流路11およびガス排出流路12が形成されている。ガス供給流路11は、ガス供給口11a、複数のくし歯状流路11bおよび複数のくし歯状流路11bにガスを供給するガス分配流路11cからなる。ガス排出流路12は、ガス排出口12a、複数のくし歯状流路12bおよび複数のくし歯状流路12bからガスを回収するガス回収流路12cからなる。ガス供給流路11およびガス排出流路12は、くし歯状流路11b,12bが互いにかみ合うように形成されている。ガス供給流路11およびガス排出流路12は、セパレータ3に対してプレス加工を施すことにより形成することができる。   FIG. 2 is a diagram for explaining the details of the separator 3. FIG. 2A is a plan view of the separator 3 on the diffusion layer 4 side, and FIG. 2B is a cross-sectional view of the separator 3. As shown in FIG. 2A, a gas supply channel 11 and a gas discharge channel 12 are formed on the surface of the separator 3 on the diffusion layer 4 side. The gas supply channel 11 includes a gas supply port 11a, a plurality of comb-shaped channels 11b, and a gas distribution channel 11c that supplies gas to the plurality of comb-shaped channels 11b. The gas discharge channel 12 includes a gas discharge port 12a, a plurality of comb-shaped channels 12b, and a gas recovery channel 12c that recovers gas from the plurality of comb-shaped channels 12b. The gas supply channel 11 and the gas discharge channel 12 are formed such that the comb-shaped channels 11b and 12b are engaged with each other. The gas supply channel 11 and the gas discharge channel 12 can be formed by pressing the separator 3.

ガス供給口11aに供給された燃料ガスまたは酸化剤ガスは、ガス分配流路11cを流動してくし歯状流路11bに供給され、図1のガス拡散層4に供給されて発電セル10の発電に用いられ、くし歯状流路12bに排出される。くし歯状流路12bに排出された燃料ガスまたは酸化剤ガスは、回収流路12cを流動してガス排出口12aから外部へ排出される。   The fuel gas or oxidant gas supplied to the gas supply port 11a flows through the gas distribution channel 11c, is supplied to the tooth-like channel 11b, is supplied to the gas diffusion layer 4 of FIG. It is used for power generation and discharged to the comb-shaped channel 12b. The fuel gas or oxidant gas discharged to the comb-shaped flow path 12b flows through the recovery flow path 12c and is discharged to the outside from the gas discharge port 12a.

次に、セパレータ3の断面について説明する。図2(b)に示すように、くし歯状流路11b,12bの流路幅は、拡散層4に近づくにつれて小さくなっており、くし歯状流路11b,12bを流動する燃料ガスまたは酸化剤ガスと拡散層4との接触面積が小さくなっている。それにより、発電セル10の発電により生成した水が過剰に排水されるのを防止することができる。   Next, a cross section of the separator 3 will be described. As shown in FIG. 2B, the channel widths of the comb-like channels 11b and 12b become smaller as they approach the diffusion layer 4, and the fuel gas or the oxidation gas flowing through the comb-like channels 11b and 12b. The contact area between the agent gas and the diffusion layer 4 is reduced. Thereby, it can prevent that the water produced | generated by the electric power generation of the power generation cell 10 is drained excessively.

また、くし歯状流路11b,12bの開口部幅が小さいとガス拡散層4とセパレータ3との接触面積が大きくなるため、発電セル10から発生した電流を効率よく回収することができる。それにより、発電セル10の反応性が向上する。   Moreover, since the contact area of the gas diffusion layer 4 and the separator 3 will become large when the opening part width | variety of the comb-tooth shaped flow paths 11b and 12b is small, the electric current which generate | occur | produced from the electric power generation cell 10 can be collect | recovered efficiently. Thereby, the reactivity of the power generation cell 10 is improved.

さらに、くし歯状流路11b,12bの底面の面積が大きくなることから、セパレータ3同士の接触面積が大きくなる。それにより、セパレータ3の接触抵抗を小さくすることができる。   Furthermore, since the areas of the bottom surfaces of the comb-shaped channels 11b and 12b are increased, the contact area between the separators 3 is increased. Thereby, the contact resistance of the separator 3 can be reduced.

また、くし歯状流路11b,12bの断面積は、流路幅が開口部幅で一定である場合の断面積よりも大きいことから、燃料ガスまたは酸化剤ガスの流動速度が過大になることを防止することができる。それにより、拡散層4の乾燥を防止できる。その結果、発電セル10の発電効率低下を防止できる。   Moreover, since the cross-sectional area of the comb-shaped flow paths 11b and 12b is larger than the cross-sectional area when the flow path width is constant at the opening width, the flow rate of the fuel gas or the oxidant gas becomes excessive. Can be prevented. Thereby, drying of the diffusion layer 4 can be prevented. As a result, a decrease in power generation efficiency of the power generation cell 10 can be prevented.

なお、くし歯状流路11bの開口部幅が小さいことからくし歯状流路11bを流動する燃料ガスまたは酸化剤ガスと拡散層4との接触面積が小さくなるが、くし歯状流路11bに供給された燃料ガスまたは酸化剤ガスはガス拡散層4を通過してくし歯状流路12bに排出される。したがって、入口および出口を有する通常の流路を備えたセパレータを用いる場合と異なり、発電セル10の発電効率が低下することはない。   In addition, since the opening width of the comb-shaped channel 11b is small, the contact area between the fuel gas or the oxidant gas flowing through the comb-shaped channel 11b and the diffusion layer 4 is small, but the comb-shaped channel 11b. The fuel gas or oxidant gas supplied to the gas passes through the gas diffusion layer 4 and is discharged to the tooth-shaped flow path 12b. Therefore, unlike the case of using a separator having a normal flow path having an inlet and an outlet, the power generation efficiency of the power generation cell 10 does not decrease.

また、セパレータ3のガス拡散層4と反対側の面には、燃料電池100を冷却する冷却媒体が流動する冷却媒体流路6が形成されている。冷却媒体としては、例えば冷却水を用いることができる。冷却媒体流路6は、ガス供給流路11およびガス排出流路12を形成することにより得られる溝状の流路からなる。このように、セパレータ3の両面に形成された溝部をガス供給流路11、ガス排出流路12及び冷却媒体流路6に用いることから、燃料電池100を薄型化することができる。また、切削加工に比較してプレス加工は容易に行うことができることから、セパレータ3の製造工程が簡略化され、製造コストの低減を図ることができる。さらに、くし歯状流路11b,12bの開口部幅が小さいことから、冷却媒体流路6が拡散層4と接触する面積が大きくなる。それにより、燃料電池100の冷却効率が向上する。   A cooling medium flow path 6 through which a cooling medium for cooling the fuel cell 100 flows is formed on the surface of the separator 3 opposite to the gas diffusion layer 4. As the cooling medium, for example, cooling water can be used. The cooling medium flow path 6 includes a groove-shaped flow path obtained by forming the gas supply flow path 11 and the gas discharge flow path 12. As described above, since the groove portions formed on both surfaces of the separator 3 are used for the gas supply channel 11, the gas discharge channel 12, and the cooling medium channel 6, the fuel cell 100 can be thinned. Moreover, since the press work can be easily performed as compared with the cutting process, the manufacturing process of the separator 3 is simplified, and the manufacturing cost can be reduced. Furthermore, since the opening width of the comb-shaped flow paths 11b and 12b is small, the area where the cooling medium flow path 6 contacts the diffusion layer 4 increases. Thereby, the cooling efficiency of the fuel cell 100 is improved.

図3は、セパレータ3の他の例であるセパレータ3aの断面図である。図3に示すように、くし歯状流路11bの開口部の角に曲がり部が形成されている。それにより、くし歯状流路11bを流動する燃料ガスまたは酸化剤ガスは、開口部の曲がり部に沿って流動してガス拡散層4に供給される。この場合、くし歯状流路11bの底面近傍を流動する燃料ガスまたは酸化剤ガスがガス拡散層4へ誘導される。それにより、燃料ガスまたは酸化剤ガスが効率よくガス拡散層4に供給される。その結果、発電セル10の発電効率が向上する。   FIG. 3 is a cross-sectional view of a separator 3 a that is another example of the separator 3. As shown in FIG. 3, a bent portion is formed at the corner of the opening of the comb-shaped channel 11b. As a result, the fuel gas or oxidant gas flowing through the comb-shaped channel 11 b flows along the bent portion of the opening and is supplied to the gas diffusion layer 4. In this case, the fuel gas or oxidant gas that flows in the vicinity of the bottom surface of the comb-shaped channel 11 b is guided to the gas diffusion layer 4. Thereby, the fuel gas or the oxidant gas is efficiently supplied to the gas diffusion layer 4. As a result, the power generation efficiency of the power generation cell 10 is improved.

図4は、くし歯状流路11bの断面の例を示す図である。図4(a)に示すように、くし歯状流路11bの流路幅は、くし歯状流路11bの流路底面から開口部近傍までは一定であり、開口部近傍においては小さくなっていてもよい。また、図4(b)に示すように、くし歯状流路11bの流路幅は、くし歯状流路11bの流路底面から開口部近傍までは一定であり、開口部近傍から開口部にかけて連続的に小さくなっていてもよい。さらに、図4(c)に示すように、くし歯状流路11bの流路幅は、くし歯状流路11bの底面から開口部にかけて連続的に減少し、かつ、流路側壁が流路内に窪むようにしてもよい。また、図4(d)に示すように、くし歯状流流路11bの流路幅は、くし歯状流路11bの底面から開口部にかけて連続的に減少し、かつ、流路側壁が流路外部に張り出すようにしてもよい。   FIG. 4 is a diagram showing an example of a cross section of the comb-shaped channel 11b. As shown in FIG. 4A, the channel width of the comb-shaped channel 11b is constant from the channel bottom surface of the comb-shaped channel 11b to the vicinity of the opening, and is small in the vicinity of the opening. May be. Further, as shown in FIG. 4B, the channel width of the comb-like channel 11b is constant from the bottom surface of the comb-like channel 11b to the vicinity of the opening, and from the vicinity of the opening to the opening. It may be continuously reduced over time. Further, as shown in FIG. 4 (c), the channel width of the comb-shaped channel 11b continuously decreases from the bottom surface of the comb-shaped channel 11b to the opening, and the channel sidewall is the channel. You may make it dent in. Further, as shown in FIG. 4D, the channel width of the comb-shaped flow channel 11b continuously decreases from the bottom surface of the comb-shaped flow channel 11b to the opening, and the channel side wall flows. You may make it project outside the road.

以上のように、くし歯状流路11bの開口部幅が最大流路幅よりも小さくなっていれば、本発明に適用することができる。したがって、くし歯状流路11bの底面が必ずしも最大流路幅となる必要はない。なお、くし歯状流路11aの断面を図4(a)〜図4(d)の断面にすることもできる。   As described above, if the opening width of the comb-shaped channel 11b is smaller than the maximum channel width, it can be applied to the present invention. Accordingly, the bottom surface of the comb-shaped channel 11b does not necessarily have the maximum channel width. In addition, the cross section of the comb-shaped flow path 11a can also be made into the cross section of Fig.4 (a)-FIG.4 (d).

図5は、セパレータ3のさらに他の例であるセパレータ3b,3cを説明する図である。図5(a)はセパレータ3bの断面図であり、図5(b)はセパレータ3cの断面図である。図5(a)に示すように、セパレータ3bにおいては、セパレータ3の冷却媒体流路6をくし歯状流路11a,11bとして用いている。また、図5(b)に示すように、セパレータ3cにおいては、セパレータ3aの冷却媒体流路6をくし歯状流路11a,11bとして用いている。   FIG. 5 is a diagram for explaining separators 3b and 3c, which are still another example of the separator 3. FIG. FIG. 5A is a cross-sectional view of the separator 3b, and FIG. 5B is a cross-sectional view of the separator 3c. As shown in FIG. 5A, in the separator 3b, the cooling medium flow path 6 of the separator 3 is used as the comb-shaped flow paths 11a and 11b. Further, as shown in FIG. 5B, in the separator 3c, the cooling medium flow path 6 of the separator 3a is used as comb-shaped flow paths 11a and 11b.

以上のように、セパレータ3b,3cを燃料電池100に用いればセパレータ2枚を重ねる必要がなくなる。それにより、燃料電池100の薄型化を図ることができる。   As described above, if the separators 3b and 3c are used in the fuel cell 100, it is not necessary to stack two separators. Thereby, the fuel cell 100 can be thinned.

なお、本実施例においては、セパレータ3は金属プレートからなるが、導電性及びガス不透過性を有する導電性プレートであれば構わない。例えば、カーボンプレート等を用いることもできる。   In this embodiment, the separator 3 is made of a metal plate, but may be any conductive plate having conductivity and gas impermeability. For example, a carbon plate or the like can be used.

また、本実施例においては、セパレータ3,3a,3b,3cを導電性プレートにプレス加工を施すことにより形成しているが、カーボンプレート等に切削加工を施すことにより形成しても構わない。   In the present embodiment, the separators 3, 3a, 3b, 3c are formed by pressing a conductive plate, but may be formed by cutting a carbon plate or the like.

さらに、拡散速度の速い燃料ガスを供給するセパレータに本発明を適用しなくてもよい。この場合、従来のセパレータを用いることができ、コストの低減が図れる。   Furthermore, the present invention may not be applied to a separator that supplies fuel gas having a high diffusion rate. In this case, a conventional separator can be used, and the cost can be reduced.

本発明に係る燃料電池の断面斜視図である。1 is a cross-sectional perspective view of a fuel cell according to the present invention. セパレータの詳細を説明する図である。It is a figure explaining the detail of a separator. セパレータの他の例の断面図である。It is sectional drawing of the other example of a separator. くし歯状流路の断面の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the cross section of a comb-tooth shaped flow path. セパレータのさらに他の例を説明する図である。It is a figure explaining the further another example of a separator.

符号の説明Explanation of symbols

2 電解質膜
3,3a セパレータ
4 ガス拡散層
5 触媒層
6 冷却媒体流路
10 発電セル
11 ガス供給流路
11a ガス供給口
11b,12b くし歯状流路
11c ガス分配流路
12 ガス排出流路
12a ガス排出口
12c ガス回収流路
20 単電池
100 燃料電池
2 Electrolyte membrane 3, 3a Separator 4 Gas diffusion layer 5 Catalyst layer 6 Cooling medium flow path 10 Power generation cell 11 Gas supply flow path 11a Gas supply port 11b, 12b Comb-shaped flow path 11c Gas distribution flow path 12 Gas discharge flow path 12a Gas outlet 12c Gas recovery flow path 20 Single cell 100 Fuel cell

Claims (4)

電解質膜を有する発電セルと、
前記発電セルに対向するセパレータとを備え、
前記セパレータの前記発電セル側の面に、前記発電セルに燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給する溝状のガス供給流路と前記発電セルから反応後の前記燃料ガスまたは酸化剤ガスを回収する溝状のガス排出流路とが、それぞれ互いにかみ合うくし型形状になるように形成されており、
前記ガス供給流路及び前記ガス排出流路の開口部幅は、それぞれ前記ガス供給流路及び前記ガス排出流路の最大幅よりも小さいことを特徴とする燃料電池。
A power generation cell having an electrolyte membrane;
A separator facing the power generation cell,
A groove-like gas supply passage for supplying fuel gas or oxidant gas to the power generation cell and a groove for collecting the fuel gas or oxidant gas after reaction from the power generation cell on the power generation cell side surface of the separator Gas-shaped gas discharge passages are formed in a comb shape that meshes with each other,
An opening width of the gas supply channel and the gas discharge channel is smaller than a maximum width of the gas supply channel and the gas discharge channel, respectively.
前記セパレータは、導電性プレートからなり、
前記ガス供給流路及び前記ガス排出流路は、前記導電性プレートをプレスすることにより形成されたことを特徴とする請求項1記載の燃料電池。
The separator is made of a conductive plate,
The fuel cell according to claim 1, wherein the gas supply channel and the gas discharge channel are formed by pressing the conductive plate.
前記セパレータは、プレスメタルであることを特徴とする請求項2記載の燃料電池。 The fuel cell according to claim 2, wherein the separator is a press metal. 前記セパレータの前記発電セルと反対側の面の溝部は、前記燃料電池を冷却するための冷却媒体が流動する冷却媒体流路であることを特徴とする請求項2または3記載の燃料電池。



4. The fuel cell according to claim 2, wherein the groove on the surface of the separator opposite to the power generation cell is a coolant flow path through which a coolant for cooling the fuel cell flows.



JP2004301730A 2004-10-15 2004-10-15 Fuel cell Pending JP2006114386A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004301730A JP2006114386A (en) 2004-10-15 2004-10-15 Fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004301730A JP2006114386A (en) 2004-10-15 2004-10-15 Fuel cell

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006114386A true JP2006114386A (en) 2006-04-27

Family

ID=36382727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004301730A Pending JP2006114386A (en) 2004-10-15 2004-10-15 Fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006114386A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008171608A (en) * 2007-01-10 2008-07-24 Sharp Corp Fuel cell
JP2009037759A (en) * 2007-07-31 2009-02-19 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell
JP2009245892A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Equos Research Co Ltd Hydrogen passage and fuel cells equipped therewith
JP2010010069A (en) * 2008-06-30 2010-01-14 Toyota Motor Corp Fuel cell
WO2010032439A1 (en) * 2008-09-18 2010-03-25 パナソニック株式会社 Fuel cell and fuel cell stack provided with same
JP2010073564A (en) * 2008-09-19 2010-04-02 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell and separator for fuel cell
JP2017502473A (en) * 2014-01-07 2017-01-19 コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ Flow guide plate for fuel cell
JP2017143051A (en) * 2016-02-12 2017-08-17 トヨタ自動車株式会社 Separator for fuel battery

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008171608A (en) * 2007-01-10 2008-07-24 Sharp Corp Fuel cell
JP2009037759A (en) * 2007-07-31 2009-02-19 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell
JP2009245892A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Equos Research Co Ltd Hydrogen passage and fuel cells equipped therewith
JP2010010069A (en) * 2008-06-30 2010-01-14 Toyota Motor Corp Fuel cell
WO2010032439A1 (en) * 2008-09-18 2010-03-25 パナソニック株式会社 Fuel cell and fuel cell stack provided with same
JP5518721B2 (en) * 2008-09-18 2014-06-11 パナソニック株式会社 FUEL CELL AND FUEL CELL STACK HAVING THE SAME
US9786929B2 (en) 2008-09-18 2017-10-10 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Fuel cell and fuel cell stack comprising the same
JP2010073564A (en) * 2008-09-19 2010-04-02 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell and separator for fuel cell
JP2017502473A (en) * 2014-01-07 2017-01-19 コミサリア ア レネルジ アトミク エ オウ エネルジ アルタナティヴ Flow guide plate for fuel cell
JP2017143051A (en) * 2016-02-12 2017-08-17 トヨタ自動車株式会社 Separator for fuel battery

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7022430B2 (en) Compact fuel cell with improved fluid supply
RU2262160C2 (en) Fuel cell bank using solid polymeric electrolyte, fuel cell battery, and fuel cell bank operating process
US9343761B2 (en) Fuel cell and fuel cell stack
JP2004079245A (en) Fuel cell
JP2007115525A (en) Separator for fuel cell and fuel cell
JP2006147466A (en) Fuel cell and separator for fuel cell
JP2006114387A (en) Fuel cell
JP2010170896A (en) Fuel cell
JP2009037759A (en) Fuel cell
JP2006114386A (en) Fuel cell
KR20070037207A (en) Separator and fuel cell using the same
JP3509180B2 (en) Fuel cell
JP2006004702A (en) Separator for solid polymer fuel cell
JP4601893B2 (en) Fuel cell separator
JP5653867B2 (en) Fuel cell
JP5274908B2 (en) Fuel cell stack
JP2008282821A (en) Separator of fuel cell
KR100649204B1 (en) Fuel cell system, stack and separator
JP2008146897A (en) Fuel cell separator, and fuel cell
JP2007005119A (en) Separator for fuel cell and fuel cell equipped with it
CN216288531U (en) Power generation unit cell of fuel cell stack
JP2010238536A (en) Fuel cell stack
JP2004047213A (en) Fuel cell
JP2009211891A (en) Fuel cell, and drainage method therein
JP5336221B2 (en) Fuel cell stack