JP2006164606A - Separator for fuel cell, and fuel cell stack - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator for a fuel cell which prevents drying in a flow passage inlet region and a flow passage middle region, and hardly causing flooding in an outlet region. <P>SOLUTION: The separator for a fuel cell is equipped with a grooved flow passage 1 for a fluid A in which the fluid A flows, a grooved main flow passage 2 for a fluid B in which the fluid B flows formed on the surface side by side with the flow passage 1 for the fluid A, an inlet manifold 11 for the fluid A connected with one end of the flow passage 1 for the fluid A, an outlet manifold 12 for the fluid A, an inlet manifold 13 for the fluid B, an outlet manifold 14 for the fluid B, a grooved inlet sub-passage 4a for the fluid B connected with the outlet manifold 13 for the fluid B though an inlet through-hole 3a for the fluid B, and a grooved outlet sub-passage 4b for the fluid B connected with the outlet manifold 14 for the fluid B through an outlet through-hole 3b for the fluid B. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明は、電気化学的な反応を利用して発電する燃料電池に用いられる固体高分子形の燃料電池用セパレータ、及びそのセパレータを用いて構成された燃料電池スタックに関するものである。   The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell separator used in a fuel cell that generates electricity using an electrochemical reaction, and a fuel cell stack configured using the separator.

従来、燃料電池用セパレータとして、2枚のセパレータを用いて、空気流路、燃料流路及び冷却水流路の3つの流体の流路を形成し、この2枚のセパレータで、燃料極、固体高分子電解質膜、空気極から構成された電極・膜接合体の両面を挟んでセルを構成し、このセルを複数段に積層して構成された燃料電池スタックが知られている(例えば、特許文献1参照)。
このものの場合、一方のセパレータには、燃料極と接触して燃料ガスが流れる燃料ガス用流路が形成され、他方のセパレータには、空気極と接触して空気が流れる空気用流路が形成されており、また冷却水が流れる冷却水用流路が電極・膜接合体と接触しないようになっている。
Conventionally, as a fuel cell separator, two separators are used to form three fluid flow paths, an air flow path, a fuel flow path, and a cooling water flow path. There is known a fuel cell stack in which a cell is formed by sandwiching both surfaces of an electrode / membrane assembly composed of a molecular electrolyte membrane and an air electrode, and the cells are stacked in a plurality of stages (for example, patent documents) 1).
In this case, one separator is formed with a fuel gas flow path through which fuel gas flows in contact with the fuel electrode, and the other separator is formed with an air flow path through which air flows through contact with the air electrode. The cooling water flow path through which the cooling water flows does not come into contact with the electrode / membrane assembly.

この燃料電池スタックが固体高分子形の燃料電池スタックの場合、例えば80℃程度の温度で運転され、空気極では水素と酸素とが反応して生成される生成水が水蒸気としてではなく、水滴として排出されるので、空気入口マニホールドを上側に、空気出口マニホールドを下側にし、水滴を排出し易いようにセパレータを地平線に対して垂直に立てて構成されることが多い。   When this fuel cell stack is a polymer electrolyte fuel cell stack, for example, the fuel cell stack is operated at a temperature of about 80 ° C., and the water produced by the reaction between hydrogen and oxygen is not water vapor but water droplets at the air electrode. Since it is discharged, the air inlet manifold is on the upper side, the air outlet manifold is on the lower side, and the separator is often set up vertically with respect to the horizon so that water drops can be easily discharged.

特開2001−57219号公報JP 2001-57219 A

ところで、固体高分子形の燃料電池スタックの場合、水を含んで初めてイオン伝導性を発揮するために、空気および燃料ガスは加湿して燃料電池スタックに供給されるが、生成水が発生するので、空気用流路出口領域では、水滴が溜まり易くなり、空気用流路出口領域の空気極が過剰に濡れてしまい、ガス拡散性が阻害されたり、空気用流路の一時的な閉塞を引き起こして空気流量を変動させ、セル電圧が不安定に変化してしまう等の不具合が生じていた。
このような不都合は、反応によって生成水が生じ、さらに燃料極から空気極へ固体高分子電解質膜を介して陽子が移動する際に1陽子あたり数個の水分子が搬送される空気流路側において顕著であるが、燃料ガス側においても飽和に近く加湿されていて流量が空気の数分の1と流速の遅い燃料流路側でも同じような不都合を抱えていた。
By the way, in the case of a polymer electrolyte fuel cell stack, air and fuel gas are humidified and supplied to the fuel cell stack in order to exhibit ionic conductivity only when water is contained. In the air channel outlet area, water droplets are likely to accumulate, and the air electrode in the air channel outlet area becomes excessively wetted, impairing gas diffusibility or causing a temporary blockage of the air channel. As a result, the air flow rate fluctuates and the cell voltage changes in an unstable manner.
Such inconvenience is caused in the air flow path side where several water molecules are transported per proton when the generated water is generated by the reaction and the proton moves from the fuel electrode to the air electrode through the solid polymer electrolyte membrane. Remarkably, the fuel gas side is also humidified close to saturation, and the fuel flow side has a similar disadvantage on the fuel flow path side where the flow rate is a fraction of air and the flow rate is slow.

特に、空気や燃料ガスの加湿温度を低くして運転する低加湿運転においては、空気流路入口領域や空気流路中央領域での加湿の不足と、空気流路出口領域でのフラッディングが顕著で、電流密度が空気流路出口領域に集中し、出力電圧が高温で加湿した場合に比べて100mV近く低下し、寿命劣化も数倍激しくなる等、出力特性や寿命特性に対して大きな問題を抱えていた。
また、空気や燃料ガスを高温で加湿するには、多くの熱量と水を消費することになるので、固体高分子形の燃料電池の主な用途として期待されている給湯と発電を兼ねた家庭用コジェネレーション電源や業務用電源や自動車用電源の実用化には大きな妨げとなっていた。
In particular, in low humidification operation where the humidification temperature of air or fuel gas is lowered, lack of humidification in the air flow path inlet area and the air flow path center area and flooding in the air flow path outlet area are conspicuous. The current density is concentrated in the air flow path outlet area, the output voltage is nearly 100 mV lower than when humidified at high temperature, and the life deterioration is several times more serious. It was.
In addition, humidification of air and fuel gas at high temperatures consumes a large amount of heat and water, so households that also serve as hot water supply and power generation, which are expected to be the main applications of polymer electrolyte fuel cells. This has been a major impediment to the practical application of industrial cogeneration power supplies, business power supplies, and automotive power supplies.

また、上記構成の燃料電池スタックでは、空気、燃料ガス及び冷却水の3つの流体を流すために、構成の異なる2種類のセパレータを揃える必要性があった。   Further, in the fuel cell stack having the above configuration, it is necessary to prepare two types of separators having different configurations in order to flow three fluids, air, fuel gas, and cooling water.

このように、従来の燃料電池スタックでは、小さな水滴が徐々に成長して空気流路出口側や燃料流路出口側に溜まってフラッディングする不具合が起き易く、加湿が不十分なために加湿温度を高めて運転する必要があるといった運転への制約が大きいという問題点があった。
また、空気、燃料ガス、冷却水の3つの流体を流すためには2種類のセパレータを揃える必要があり、コストが高くなるという問題点もあった。
As described above, in the conventional fuel cell stack, small water droplets gradually grow and accumulate on the air flow path outlet side or the fuel flow path outlet side, which is likely to cause a problem of flooding. There was a problem that there was a great restriction on driving that it was necessary to drive higher.
Moreover, in order to flow three fluids of air, fuel gas, and cooling water, it is necessary to prepare two types of separators, and there is a problem that the cost is increased.

この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、流路入口領域や流路中央領域での乾燥を防ぐとともに、出口領域のフラッディングが起こりにくい燃料電池用セパレータ及び燃料電池スタックを得ることを目的とするものである。
また、セパレータは1種類でよく、コスト低減化を図ることができる燃料電池用セパレータ及び燃料電池スタックを得ることを目的とするものである。
An object of the present invention is to solve the above-described problems, and is a fuel cell separator that prevents drying in the flow path inlet area and the flow path center area and prevents the outlet area from being flooded. And to obtain a fuel cell stack.
Further, the separator may be of one type, and an object is to obtain a fuel cell separator and a fuel cell stack that can achieve cost reduction.

この発明に係る燃料電池用セパレータは、本体の表面に複数回折り返されて形成され流体甲が流れる溝状の甲用流路と、前記表面に前記甲用流路と並んで形成され流体乙が流れる溝状の乙用主流路と、前記本体の周縁部に貫通して形成され前記甲用流路の一端部と接続された甲用入口マニホールド、及び前記甲用流路の他端部と接続された甲用出口マニホールドと、前記本体の周縁部に貫通して形成された乙用入口マニホールド、及び乙用出口マニホールドと、前記本体の周縁部で裏面に形成され、乙用入口貫通孔を介して前記乙用入口マニホールドに接続された溝状の乙用入口副流路と、前記本体の周縁部で裏面に形成され、乙用出口貫通孔を介して前記乙用出口マニホールドに接続された溝状の乙用出口副流路とを備えている。   The separator for a fuel cell according to the present invention includes a groove-shaped upper channel that is formed by bending a plurality of times on the surface of the main body and through which the fluid upper flows, and a fluid end that is formed side by side with the upper channel on the surface. A groove-shaped main channel for the groove, a former inlet manifold formed through the peripheral edge of the main body and connected to one end of the former channel, and connected to the other end of the former channel The former outlet manifold, the inlet manifold formed through the peripheral edge of the main body, the outlet manifold, and the outlet manifold formed on the back surface of the peripheral edge of the main body, through the inlet inlet hole. A groove-shaped secondary inlet sub-channel connected to the secondary inlet manifold, and a groove formed on the back surface at the peripheral edge of the main body and connected to the secondary outlet manifold via the secondary outlet through hole And a secondary outlet secondary channel.

また、この発明に係る燃料電池スタックは、空気極、固体高分子電解質膜及び燃料極からなる電極・膜接合体の両面が、請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載のセパレータで挟まれて構成されたセルが複数段に積層された燃料電池スタックであって、前記流体甲及び前記流体乙は、酸化剤ガスであり、前記甲用入口マニホールドから流入した前記酸化剤ガスは、前記甲用流路を通って甲用出口マニホールドから排出された後、前記乙用入口マニホールド、前記乙用入口副流路、前記乙用入口貫通孔、前記乙用主流路、前記乙用出口貫通孔、前記乙用出口副流路を通って乙用出口マニホールドから排出される。   The fuel cell stack according to the present invention is the separator according to any one of claims 1 to 3, wherein both sides of an electrode / membrane assembly comprising an air electrode, a solid polymer electrolyte membrane, and a fuel electrode are provided. A fuel cell stack in which a plurality of sandwiched cells are stacked, wherein the fluid upper and the fluid second are oxidant gases, and the oxidant gas flowing from the upper inlet manifold is After being discharged from the former outlet manifold through the former channel, the second inlet manifold, the second inlet subchannel, the second inlet through hole, the second main channel, the second outlet through The holes are discharged from the outlet outlet manifold through the outlet outlet sub-flow channel.

この発明による燃料電池用セパレータによれば、隣接した流路に個別に2種類の流体を流すことができ、これにより1つの面で2つの流体を電極・膜接合体の有効面積部に均一に供給することが可能になる。   According to the fuel cell separator of the present invention, two types of fluids can be separately flowed into adjacent flow paths, whereby two fluids can be evenly distributed over the effective area of the electrode / membrane assembly on one surface. It becomes possible to supply.

また、この発明の燃料電池スタックによれば、流体甲および流体乙を酸化剤ガスとし、流体甲の排ガスを流体乙の入口ガスとしたので、入口側に、出口側で生成した水分を供給して乾燥を防ぐことができるとともに、流体の流速を2倍に上げてことができ、フラッディングの発生を防止することができる。   Further, according to the fuel cell stack of the present invention, the fluid A and the fluid B are used as the oxidant gas, and the exhaust gas from the fluid A is used as the inlet gas of the fluid B. Therefore, the water generated on the outlet side is supplied to the inlet side. Thus, drying can be prevented and the flow rate of the fluid can be doubled to prevent flooding.

さらに、この発明の燃料電池スタックによれば、流体甲を燃料ガス、流体乙を冷却水としたので、燃料ガスと冷却水を隣接した流路に流すことができ、燃料ガス、空気、冷却水の3つの流体の流路で2枚必要であったセパレータの枚数を1枚に減らすことができ、コストが大幅に削減される。   Further, according to the fuel cell stack of the present invention, since the fluid upper is made of fuel gas and the fluid B is made of cooling water, the fuel gas and the cooling water can be flowed to the adjacent flow paths, and the fuel gas, air, cooling water The number of separators required for two of the three fluid flow paths can be reduced to one, which greatly reduces the cost.

以下、この発明の各実施の形態について説明するが、各図において、同一または相当部材、部位については同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による固体高分子形の燃料電池用セパレータの表側の平面図、図2は、図1のセパレータの裏側の平面図であり、4隅のA,B,C,Dの符号は表裏の対応を示している。
セパレータの本体の表側では、流体甲が流れる甲用流路1及び流体乙が流れる乙用主流路2が交互に隣接し、かつそれぞれが複数回折り返されて形成されている。
セパレータの本体の裏側では、流体丙が流れる丙用流路9及び流体丁が流れる丁用主流路10が交互に隣接し、かつそれぞれが複数回折り返されて形成されている。
本体の長手方向の一方の片側には、流体甲を甲用流路1に供給する甲用入口マニホールド11が形成されており、この甲用入口マニホールド11の対角線上には、甲用流路1からの流体甲が排出される出口マニホールド12が形成されている。甲用入口マニホールド11の近傍には、流体乙を乙用主流路2に供給する乙用入口マニホールド13が形成されている。この乙用入口マニホールド13の対角線上には、乙用主流路2からの流体乙が排出される乙用出口マニホールド14が形成されている。
Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described. In each figure, the same or corresponding members and parts will be described with the same reference numerals.
Embodiment 1 FIG.
1 is a plan view of the front side of a solid polymer fuel cell separator according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the back side of the separator of FIG. 1, and A, B, The symbols C and D indicate the correspondence between the front and back sides.
On the front side of the main body of the separator, the first flow path 1 through which the fluid first flows and the second main flow path 2 through which the second fluid flows are alternately adjacent to each other, and each of them is formed by being folded a plurality of times.
On the back side of the main body of the separator, the flow passages 9 for the flow of fluid and the main flow passages 10 for the flow of the fluid are alternately adjacent to each other, and each of them is formed by being folded a plurality of times.
On one side in the longitudinal direction of the main body, an upper entrance manifold 11 for supplying the fluid upper to the upper passage 1 is formed. On the diagonal line of the upper inlet manifold 11, the upper passage 1 An outlet manifold 12 is formed from which the fluid upper is discharged. In the vicinity of the former inlet manifold 11, an inlet manifold 13 for supplying fluid B to the main main flow path 2 is formed. On the diagonal line of the second inlet manifold 13, a second outlet manifold 14 from which the fluid second from the second main flow path 2 is discharged is formed.

また、セパレータの他方の片側には、甲用入口マニホールド11と対向して流体丙を丙用流路9に供給する丙用入口マニホールド15が形成されており、この丙用入口マニホールド15の対角線上には、丙用流路9からの流体丙が排出される丙用出口マニホールド16が形成されている。丙用入口マニホールド15の近傍には、丁用主流路10に流体丁を供給する丁用入口マニホールド17が形成されており、この丁用入口マニホールド17の対角線上には、丁用主流路10からの流体丁が排出される丁用出口マニホールド18が形成されている。   Further, on the other side of the separator, there is formed a soot inlet manifold 15 that faces the sock inlet manifold 11 and supplies fluid soot to the soot flow path 9. Is formed with a soot outlet manifold 16 through which the soot from the soot channel 9 is discharged. In the vicinity of the throat inlet manifold 15, there is formed a throat inlet manifold 17 for supplying a fluid wing to the throat main flow path 10. An outlet manifold 18 for discharging the fluid is formed.

また、セパレータの本体の表側の面には、丁用入口マニホールド17と連通した丁用入口副流路6aが形成されている。この丁用入口副流路6aの対角線上には丁用出口マニホールド18と連通した丁用出口副流路6bが形成されている。
丁用入口副流路6aの先端部には、セパレータの本体を貫通しセパレータの裏側の丁用主流路10と丁用入口副流路6aとを連通した丁用入口貫通孔5aが形成されている。丁用出口副流路6bの先端部には、セパレータの本体を貫通しセパレータの裏側の丁用主流路10と丁用出口副流路6bとを連通した丁用出口貫通孔5bが形成されている。
In addition, on the front side surface of the separator main body, there is formed a Dinge inlet sub-flow channel 6 a communicating with the Dingle inlet manifold 17. On the diagonal line of the couch inlet sub-flow channel 6a, a couch outlet sub-flow channel 6b communicating with the couch outlet manifold 18 is formed.
The leading end of the couch inlet sub-flow channel 6a is formed with a clog inlet through-hole 5a that penetrates the separator body and communicates the cuff main flow channel 10 and the clog inlet sub-flow channel 6a on the back side of the separator. Yes. At the leading end of the couch outlet sub-flow channel 6b, a clog exit through-hole 5b is formed which penetrates the separator main body and communicates the cuff main flow channel 10 and the couch outlet sub-flow channel 6b on the back side of the separator. Yes.

また、セパレータの本体の裏側の面には、乙用入口マニホールド13と連通した乙用入口副流路4aが形成されている。この乙用入口副流路4aの対角線上には、乙用出口マニホールド14と連通した乙用出口副流路4bが形成されている。
乙用入口副流路4aの先端部には、セパレータの本体を貫通しセパレータの表側の乙用主流路2と乙用入口副流路4aとを連通した乙用入口貫通孔3aが形成されている。乙用出口副流路4bの先端部には、セパレータの本体を貫通しセパレータの表側の乙用主流路2と乙用出口副流路4bとを連通した乙用出口貫通孔3bが形成されている。
なお、符号8はセパレータ間に挟持される電極・膜接合体の電極領域を示している。
Further, a bottom inlet sub-flow channel 4 a communicating with the bottom inlet manifold 13 is formed on the back surface of the separator main body. On the diagonal line of the second inlet subchannel 4a, a second outlet subchannel 4b communicating with the second outlet manifold 14 is formed.
At the front end of the inlet inlet sub-flow channel 4a, there is formed an inlet inlet through-hole 3a that penetrates the separator main body and communicates with the outer side main channel 2 and the inlet inlet auxiliary channel 4a on the front side of the separator. Yes. At the front end of the outlet outlet sub-channel 4b, there is formed an outlet outlet through-hole 3b that penetrates the main body of the separator and communicates with the outlet main channel 2 on the front side of the separator and the outlet outlet sub-channel 4b. Yes.
Reference numeral 8 denotes an electrode region of the electrode / membrane assembly sandwiched between the separators.

上記構成の燃料電池用セパレータでは、流体甲は、甲用入口マニホールド11から、甲用流路1に供給され、途中複数回折り返され、電極領域8の隅々を通過した後、甲用出口マニホールド12から排出される。
流体乙は、乙用入口マニホールド13から、セパレータの裏側の乙用入口副流路4a、乙用入口貫通孔3aを通って表側の乙用主流路2に流入し、乙用主流路2で途中複数回折り返され、電極領域8の隅々を通過した後、乙用出口貫通孔3b、本体裏側の乙用出口副流路4bを通って乙用出口マニホールド14に排出される。
流体丙は、丙用入口マニホールド15から、丙用流路9に供給され、途中複数回折り返され、電極領域8の隅々を通過した後、丙用出口マニホールド16から排出される。
流体丁は、丁用入口マニホールド17から、本体表側の丁用入口副流路6a、丁用入口貫通孔5aを通って本体裏側の丁用主流路10に流入し、丁用主流路10で途中複数回折り返され、電極領域8の隅々を通過した後、丁用出口貫通孔5b、本体表側の丁用出口副流路6bを通って丁用出口マニホールド18に排出される。
In the fuel cell separator having the above-described configuration, the fluid upper is supplied from the upper inlet manifold 11 to the upper flow passage 1, is bent back several times, passes through every corner of the electrode region 8, and then the upper outlet manifold. 12 is discharged.
The fluid second flows from the second inlet manifold 13 through the second inlet sub-flow channel 4a on the back side of the separator and the second inlet through-hole 3a into the second main flow channel 2 on the front side. After being folded a plurality of times and passing through every corner of the electrode region 8, it is discharged to the outlet outlet manifold 14 through the outlet outlet through hole 3 b and the outlet outlet sub-channel 4 b on the back side of the main body.
The fluid soot is supplied from the soot inlet manifold 15 to the soot channel 9, is bent back multiple times, passes through every corner of the electrode region 8, and is discharged from the soot outlet manifold 16.
The fluid flow flows into the main flow passage 10 on the back side of the main body 10 through the flow passage inlet manifold 17 on the front side of the main body, and the flow passage through the through-hole 5a. After being folded a plurality of times and passing through every corner of the electrode region 8, it is discharged to the outlet manifold 18 through the outlet outlet through-hole 5 b and the outlet outlet sub-channel 6 b on the front side of the main body.

上記実施の形態1のセパレータによれば、甲、乙、丙、丁の4種類の流体が混合することなく電極領域8に対して隅々まで供給される。
また、セパレータの表側では、甲用流体及び乙用流体が平行で、途中複数回折り返されており、甲用入口マニホールド11と乙用入口マニホールド13とは接近して設けられており、また甲用出口マニホールド12と乙用出口マニホールド14とは接近して設けられているが、本体裏側に乙用入口副流路4a、乙用出口副流路4b、これらの副流路4a,4bと連通する乙用入口貫通孔3a、乙用出口貫通孔3bを形成することで、甲用流体と乙用流体とが交叉して交わるようなことは防止される。
According to the separator of the first embodiment, the four types of fluids of A, B, B, and Ding are supplied to the electrode region 8 without being mixed.
In addition, on the front side of the separator, the former fluid and the second fluid are parallel and bent back several times in the middle, and the first inlet manifold 11 and the second inlet manifold 13 are provided close to each other. The outlet manifold 12 and the outlet manifold 14 are provided close to each other, but communicate with the inlet inlet sub-channel 4a, the outlet outlet sub-channel 4b, and these auxiliary channels 4a and 4b on the back side of the main body. By forming the inlet inlet through hole 3a and the outlet outlet through hole 3b, it is possible to prevent the former fluid and the outlet fluid from crossing each other.

また、本体裏側では、丙用流体及び丁用流体が平行で、途中複数回折り返されており、丙用入口マニホールド15と丁用入口マニホールド17とは接近して設けられており、また丙用出口マニホールド16と丁用出口マニホールド18とは接近して設けられているが、本体表側に丁用入口副流路6a、丁用出口副流路6b、これらの副流路6a,6bと連通する丁用入口貫通孔5a、丁用出口貫通孔5bを形成することで、丙用流体と丁用流体とが交叉して交わるようなことは防止される。   Further, on the back side of the main body, the bag fluid and the choke fluid are parallel and bent back several times in the middle, and the rod inlet manifold 15 and the drum inlet manifold 17 are provided close to each other. Although the manifold 16 and the outlet manifold 18 are provided close to each other, the outlet side passage 6a for the passage, the outlet side passage 6b for the passage, and the passages communicating with these passages 6a and 6b on the front side of the main body. By forming the inlet through-hole 5a and the outlet outlet through-hole 5b, it is possible to prevent the dredging fluid and the choking fluid from crossing each other.

また、セパレータのA−Bの辺を重力に対して上向きに立てて使用した場合に、乙用入口マニホールド13及び丁用入口マニホールド17は、最上部に位置し、乙用出口マニホールド14及び丁用出口マニホールド18は、最下部に位置するので、マニホールド13,17内には水が蓄積することなく、全て主流路2,10を通じて乙用出口マニホールド14及び丁用出口マニホールド18に排出される。
即ち、この実施の形態1のセパレータでは、特に、流体乙及び流体丁において、水分を多量に含んでいても、全て主流路2,10に流れ、また主流路2,10の内部に残らないように外部に排出することができる。
Further, when the separator is used with the side A-B facing upward with respect to gravity, the inlet manifold 13 and the inlet manifold 17 are positioned at the uppermost position, and the outlet manifold 14 and the outlet manifold 14 are used. Since the outlet manifold 18 is located at the lowermost portion, water is not accumulated in the manifolds 13 and 17, and is discharged to the outlet manifold 14 and the outlet manifold 18 through the main channels 2 and 10.
That is, in the separator according to the first embodiment, especially in the fluid chamber and the fluid collator, even if they contain a large amount of water, they all flow into the main flow paths 2 and 10 and do not remain in the main flow paths 2 and 10. Can be discharged to the outside.

実施の形態2.
図3〜図6は、この発明の実施の形態2による2枚セットで組み合わせて使用される固体高分子形燃料電池用セパレータの平面図であり、4隅のA,B,C,Dの符号は表裏の対応を示している。
この実施の形態では、第1のセパレータ及び第2のセパレータの長手方向の一方の片側の中間部には、流体戊である冷却水用の戊用入口マニホールド19が形成されている。第1のセパレータ及び第2のセパレータの他方の片側の中間部には、戊用入口マニホールド19と対向して戊用出口マニホールド20が形成されている。
図3に示す第1のセパレータの表面には、流体甲が流れる甲用流路1及び流体乙が流れる乙用主流路2が平行に、かつそれぞれが複数回折り返されて形成されている。
図4に示す第1のセパレータの裏面には、乙用入口副流路4a及び乙用出口副流路4bが対角線上に位置して形成されている。
Embodiment 2. FIG.
3 to 6 are plan views of solid polymer fuel cell separators used in combination in a set of two sheets according to Embodiment 2 of the present invention. Reference numerals A, B, C, and D at four corners are shown. Indicates the correspondence between the front and back.
In this embodiment, an inlet manifold 19 for cooling water, which is a fluid tank, is formed at the intermediate portion on one side in the longitudinal direction of the first separator and the second separator. In the middle portion on the other side of the first separator and the second separator, a soot outlet manifold 20 is formed facing the soot inlet manifold 19.
On the surface of the first separator shown in FIG. 3, the upper channel 1 through which the fluid upper flows and the main main channel 2 through which the fluid second flows are formed in parallel with each other by being folded back multiple times.
A bottom inlet sub-channel 4a and a bottom outlet sub-channel 4b are formed diagonally on the back surface of the first separator shown in FIG.

図5に示す第2のセパレータの表面には、戊用入口マニホールド19と戊用出口マニホールド20との間を接続した戊用流路7が形成されている。この戊用流路7は、途中90度に複数回折曲されている。
また、第2のセパレータの表面には、丁用入口副流路6a及び丁用出口副流路6bが対角線上に位置して形成されている。
図6に示す第2のセパレータの裏面には、流体丙が流れる丙用流路9及び流体丁が流れる丁用主流路10が平行に、かつそれぞれが複数回折り返されて形成されている。
On the surface of the second separator shown in FIG. 5, the soot channel 7 connecting between the soot inlet manifold 19 and the soot outlet manifold 20 is formed. The culvert channel 7 is bent a plurality of times at 90 degrees.
In addition, on the surface of the second separator, an entrance sub-channel 6a and an exit sub-channel 6b are formed diagonally.
On the back surface of the second separator shown in FIG. 6, a flow channel 9 for the flow of fluid and a main flow channel 10 for the flow of fluid flow are formed in parallel and each of which is bent back and forth multiple times.

上記構成の燃料電池用セパレータでは、流体甲は、甲用入口マニホールド11から、第1のセパレータの甲用流路1に供給され、途中複数回折り返され、電極領域8の隅々を通過した後、甲用出口マニホールド12から排出される。
流体乙は、乙用入口マニホールド13から、第1のセパレータの裏側の乙用入口副流路4a、乙用入口貫通孔3aを通って第1のセパレータの表側の乙用主流路2に流入し、乙用主流路2で途中複数回折り返され、電極領域8の隅々を通過した後、乙用出口貫通孔3b、第1のセパレータの裏側の乙用出口副流路4bを通って乙用出口マニホールド14に排出される。
流体丙は、丙用入口マニホールド15から、第2のセパレータの裏側の丙用流路9に供給され、途中複数回折り返され、電極領域8の隅々を通過した後、丙用出口マニホールド16から排出される。
流体丁は、丁用入口マニホールド17から、第2のセパレータの表側の丁用入口副流路6a、丁用入口貫通孔5aを通って第2のセパレータの裏側の丁用主流路10に流入し、丁用主流路10で途中複数回折り返され、電極領域8の隅々を通過した後、丁用出口貫通孔5b、第2のセパレータの表側の丁用出口副流路6bを通って丁用出口マニホールド18に排出される。
流体戊は、図5に示す戊用入口マニホールド19から、戊用流路7に供給され、戊用出口マニホールド20から排出される。この流体戊は電極とは接せず、戊用通路7は冷却水用通路として機能する。
In the fuel cell separator configured as described above, the fluid upper is supplied from the inlet manifold 11 for the first separator to the first separator in the first flow path 1, is bent back several times, and passes through every corner of the electrode region 8. , Discharged from the exit manifold 12 for the former.
The fluid second flows from the second inlet manifold 13 through the second inlet sub-channel 4a on the back side of the first separator and the second inlet through-hole 3a into the first main channel 2 on the front side of the first separator. After passing through the corners of the electrode region 8 several times in the middle of the main flow path 2 for the second, pass through the second outlet through hole 3b and the second outlet sub-flow path 4b on the back side of the first separator. It is discharged to the outlet manifold 14.
The fluid soot is supplied from the soot inlet manifold 15 to the soot flow path 9 on the back side of the second separator, is bent back several times in the middle, passes through every corner of the electrode region 8, and then from the soot outlet manifold 16. Discharged.
The fluid flow flows from the clog inlet manifold 17 through the clog inlet subchannel 6a on the front side of the second separator and the clog inlet through hole 5a into the cuff main flow channel 10 on the back side of the second separator. After being folded back several times in the main flow channel 10 and passing through the corners of the electrode region 8, it passes through the Ding outlet through hole 5b and the Ding outlet sub flow channel 6b on the front side of the second separator. It is discharged to the outlet manifold 18.
The fluid soot is supplied from the soot inlet manifold 19 shown in FIG. 5 to the soot channel 7 and discharged from the soot outlet manifold 20. This fluid bottle does not contact the electrode, and the bottle passage 7 functions as a coolant passage.

この実施の形態では、実施の形態1と同様の効果を得ることができるとともに、さらに流体戊(冷却水)を電極と接触することなくセパレータに流すことができる。   In this embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and further, a fluid tank (cooling water) can be allowed to flow through the separator without contacting the electrode.

実施の形態3.
図7は、この発明の実施の形態3による固体高分子形の燃料電池用セパレータの表側の平面図、図8は、図7のセパレータの裏側の平面図であり、4隅のA,B,C,Dの符号は表裏の対応を示している。
この実施の形態3によるセパレータでは、乙用入口貫通孔3a、乙用出口貫通孔3b、丁用入口貫通孔5a及び丁用出口貫通孔5bのそれぞれがセパレータの側面端面に対して平行に一列に並んで形成されている。
他の構成は実施の形態1のセパレータの構成と同じである。
Embodiment 3 FIG.
7 is a plan view of the front side of a solid polymer fuel cell separator according to Embodiment 3 of the present invention, FIG. 8 is a plan view of the back side of the separator of FIG. 7, and A, B, The symbols C and D indicate the correspondence between the front and back sides.
In the separator according to the third embodiment, the second inlet through hole 3a, the second outlet through hole 3b, the Ding inlet through hole 5a, and the Ding outlet through hole 5b are arranged in a row in parallel with the side surface end face of the separator. It is formed side by side.
Other configurations are the same as those of the separator of the first embodiment.

この実施の形態によるセパレータでは、実施の形態1と同様の効果を得ることができるとともに、甲用マニホールド11,12、乙用マニホールド13,14、丙用マニホールド15,16側の長手方向のセパレータの外形寸法を短くすることができ、セパレータの外形に比べて電極領域8の比率を十分に大きく確保することができ、セパレータの低コスト化を図ることができる。   In the separator according to this embodiment, the same effects as those in the first embodiment can be obtained, and the separators in the longitudinal direction on the side of the manifolds 11 and 12, the manifolds 13 and 14, and the manifolds 15 and 16 for the heel The outer dimension can be shortened, the ratio of the electrode region 8 can be secured sufficiently larger than the outer shape of the separator, and the cost of the separator can be reduced.

実施の形態4.
図9及び図10は、図1及び図2に示された実施の形態1のセパレータを用いて構成したセルを50段積層して構成された燃料電池スタックの斜視模式図である。
この実施の形態では、流体甲として酸化剤ガスである空気、流体乙として甲用出口マニホールド12から排出された流体甲の空気、流体丙として冷却水、流体丁として燃料ガスである場合を示している。
流体甲である空気は、矢印33から甲用入口マニホールド11に入り、分配されて各セルのセパレータの甲用流路1を通過した後、甲用出口マニホールド12に集合される。
図9に示すように甲用出口マニホールド12と乙用入口マニホールド13との間は連絡マニホールド21で接続されており、流体乙は、乙用入口マニホールド13から再び分配されて実施の形態1の各セパレータの乙用主流路2を通過した後、乙用出口マニホールド14に集合され、矢印34に従って外部へ排出される。即ち、空気は、2回単セルに供給されることになる。
Embodiment 4 FIG.
FIGS. 9 and 10 are perspective schematic views of a fuel cell stack configured by stacking 50 stages of cells configured using the separator of Embodiment 1 shown in FIGS. 1 and 2.
In this embodiment, the case where air is an oxidant gas as the fluid upper, the air of the fluid upper exhausted from the outlet outlet manifold 12 as the fluid second, the cooling water as the fluid trap, and the fuel gas as the fluid coll. Yes.
The air that is the fluid upper enters the upper inlet manifold 11 from the arrow 33, is distributed, passes through the upper flow path 1 of the separator of each cell, and then gathers in the upper outlet manifold 12.
As shown in FIG. 9, the former outlet manifold 12 and the second inlet manifold 13 are connected by a connecting manifold 21, and the fluid second is distributed again from the second inlet manifold 13 to each of the first embodiment. After passing through the separator main passage 2, the separator is collected in the outlet outlet manifold 14 and discharged to the outside according to the arrow 34. That is, air is supplied to the single cell twice.

これによって、一度単セルを通って生成した生成水によって暖かくて水分を多量に含んだ空気が再度、単セルの空気入口付近に供給されるので、単セルの空気入口付近での膜の乾燥が大幅に緩和される。
また、空気が2度単セルを通過するので、空気の通過距離が2倍となり、その結果線流速が2倍になり、それだけ甲用流路1、乙用主流路2での水滴を吹き飛ばし易くなり、同一面に一続きの流路を形成したセパレータと比較して、複雑な蛇行を繰り返す必要がなく、甲用流路1、乙用主流路2それぞれの折り返し回数を少なくてすみ、工作コストを下げることができる。
As a result, air that is warm and contains a large amount of water is once again supplied to the vicinity of the air inlet of the single cell by the generated water once generated through the single cell, so that the membrane is dried near the air inlet of the single cell. It is greatly eased.
In addition, since the air passes through the single cell twice, the air passing distance is doubled, and as a result, the linear flow velocity is doubled, and it is easy to blow off the water droplets in the upper channel 1 and the second main channel 2 accordingly. Compared with a separator having a continuous flow path on the same surface, it is not necessary to repeat complicated meandering, and the number of turn-back times of the first flow path 1 and the second main flow path 2 can be reduced. Can be lowered.

流体丙は冷却水であって、冷却水は、図10の矢印37から丙用入口マニホールド15に入り、分配されて各々の実施の形態1のセパレータの丙用流路9を通過した後、丙用出口マニホールド16に集合されて、矢印38に示すように外部に排出される。
流体丁は燃料ガスであって、燃料ガスは、図10の矢印35から丁用入口マニホールド17に入り、分配されて各々の実施の形態1のセパレータの丁用主流路10を通過した後、丁用出口マニホールド18に集合されて、矢印36に示すように外部に排出される。
The fluid soot is cooling water, and the cooling water enters the soot inlet manifold 15 from the arrow 37 in FIG. 10, is distributed and passes through the soot channel 9 of each separator of the first embodiment, Collected in the outlet manifold 16 and discharged to the outside as indicated by an arrow 38.
The fluid catcher is a fuel gas, and the fuel gas enters the catch inlet manifold 17 from the arrow 35 in FIG. 10 and is distributed and passed through the catcher main flow path 10 of each separator in the first embodiment. Collected in the outlet manifold 18 and discharged to the outside as indicated by an arrow 36.

図11は、実施の形態4における燃料電池スタックにおいて、一対のセパレータが電極・膜接合体を挟持したときの様子を示す断面模式図である。簡単のため、流路1,9、主流路2,10の本数を極端に少なくして示している。
電極・膜接合体は、燃料極26、固体高分子電解質膜27及び空気極28で構成されており、この電極・膜接合体は、第1のセパレータ24及び第2のセパレータ25で挟まれている。
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a state when a pair of separators sandwich an electrode / membrane assembly in a fuel cell stack according to Embodiment 4. For simplicity, the numbers of the flow paths 1 and 9 and the main flow paths 2 and 10 are extremely reduced.
The electrode / membrane assembly is composed of a fuel electrode 26, a solid polymer electrolyte membrane 27 and an air electrode 28, and this electrode / membrane assembly is sandwiched between a first separator 24 and a second separator 25. Yes.

電極・膜接合体へは、第1のセパレータ24の丁用主流路10から燃料ガスが燃料極26に供給される。なお、第1のセパレータ24の丙用流路9を通る冷却水も燃料極26に接触しているが、燃料極26の電極基材には撥水処理が施されており、冷却水が燃料極26の電極基材を通じて流れ出すことはない。
一方、空気は、第2のセパレータ25の甲用流路1から電極・膜接合体へ供給された後、乙用主流路2から再度電極・膜接合体へ供給される。乙用主流路2では、生成水が空気極28を通じて固体高分子電解質膜27に供給される。
Fuel gas is supplied to the fuel electrode 26 from the main flow channel 10 of the first separator 24 to the electrode / membrane assembly. The cooling water passing through the soot channel 9 of the first separator 24 is also in contact with the fuel electrode 26, but the electrode base material of the fuel electrode 26 is subjected to water repellent treatment, and the cooling water is used as fuel. It does not flow through the electrode substrate of the pole 26.
On the other hand, air is supplied to the electrode / membrane assembly from the former channel 1 of the second separator 25 and then supplied again from the main channel 2 to the electrode / membrane assembly. In the main main channel 2, the generated water is supplied to the solid polymer electrolyte membrane 27 through the air electrode 28.

図12は、実施の形態4の燃料電池スタックの他の例について示したもので、電子伝導性薄膜29が燃料極26の電極基材とセパレータ24,25との間に設けられ、電子伝導性薄膜29の燃料ガスに面する部分には、図13及び図14に示すように、多数の孔30が形成されており、燃料ガスは丁用主流路10から電子伝導性薄膜29の孔30を介して燃料極26の電極基材に供給される。
電子伝導性薄膜29としては、膨張黒鉛を圧縮して厚さ0.1mm前後にまで薄膜化したフレキシブルな黒鉛シート(商品名GRAFOIL 巴工業株式会社)にプレス加工によって孔30を空けて用いるのが望ましいが、耐食性に優れた金属薄膜を用いてもよい。
従って、冷却水は、不透気性の電子伝導性薄膜29に遮られて、燃料極26の電極基材に浸透することはない。
FIG. 12 shows another example of the fuel cell stack of the fourth embodiment. An electron conductive thin film 29 is provided between the electrode base material of the fuel electrode 26 and the separators 24 and 25, and the electron conductivity is shown. As shown in FIGS. 13 and 14, a large number of holes 30 are formed in the portion of the thin film 29 facing the fuel gas, and the fuel gas passes through the holes 30 of the electron conductive thin film 29 from the main flow passage 10. To the electrode base material of the fuel electrode 26.
As the electron conductive thin film 29, a flexible graphite sheet (trade name: GRAFOIL Sakai Kogyo Co., Ltd.) obtained by compressing expanded graphite to a thickness of about 0.1 mm is used with a hole 30 formed by pressing. Although desirable, a metal thin film having excellent corrosion resistance may be used.
Accordingly, the cooling water is blocked by the impermeable electron conductive thin film 29 and does not penetrate into the electrode base material of the fuel electrode 26.

燃料極26の電極基材に撥水処理が施されている、図11に示された燃料電池セルの場合には、冷却水として純水を用いる場合に適用できる。
エチレングルコールなどの入った不凍液を用いる冷却水の場合には、エチレングリコールが多少なりとも燃料極26に浸透し、電極反応に悪影響を及ぼす恐れがあり望ましくないが、冷却水として純水を用いる場合には、冷却水の一部が蒸発して燃料極26に供給されることで加湿効果と冷却効果が得られる。
一方、燃料極26とセパレータ24,25との間に電子伝導性薄膜29が施されている、図12に示された燃料電池セルの場合には、冷却水中のエチレングリコールが電子伝導性薄膜29により燃料極26に浸透するのが防止されるので、冷却水として不凍液を用いる場合に特に効果が高い。
In the case of the fuel cell shown in FIG. 11 in which the electrode base material of the fuel electrode 26 is subjected to water repellent treatment, the fuel cell can be applied when pure water is used as cooling water.
In the case of cooling water using an antifreeze liquid containing ethylene glycol or the like, ethylene glycol may permeate into the fuel electrode 26 to some extent and may adversely affect the electrode reaction. However, pure water is used as the cooling water. In this case, a part of the cooling water is evaporated and supplied to the fuel electrode 26, so that a humidification effect and a cooling effect can be obtained.
On the other hand, in the case of the fuel cell shown in FIG. 12 in which the electron conductive thin film 29 is provided between the fuel electrode 26 and the separators 24 and 25, ethylene glycol in the cooling water is replaced with the electron conductive thin film 29. This prevents the fuel electrode 26 from penetrating, and is particularly effective when an antifreeze is used as the cooling water.

なお、燃料ガス中に含まれる水素の拡散性は、空気中に含まれる酸素に比べて数倍高く、しかも燃料ガス中の水素濃度も空気中の酸素濃度に比べて高い。従って、燃料極26側については、この実施の形態に示すように、燃料ガス用主流路である丁用主流路10と冷却水用主流路である丙用流路9とが一つおきに配列されていても、水素は固体高分子電解質膜27に十分に供給される。   The diffusibility of hydrogen contained in the fuel gas is several times higher than that of oxygen contained in the air, and the hydrogen concentration in the fuel gas is also higher than that in the air. Accordingly, on the fuel electrode 26 side, as shown in this embodiment, every other main flow passage 10 that is the main flow passage for fuel gas and every other flow passage 9 that is the main flow passage for cooling water are arranged. Even so, the hydrogen is sufficiently supplied to the solid polymer electrolyte membrane 27.

実施の形態5.
図15及び図16は、図3〜図5に示された実施の形態2のセパレータを用いて構成したセルを30段積層して構成された燃料電池スタックの斜視模式図である。
この実施の形態では、流体甲として空気、流体乙として甲用出口マニホールド12から排出された流体甲の空気、流体丙として燃料ガス、流体丁として丙用出口マニホールド16から排出された流体丙の燃料ガス、流体戊として冷却水である場合を示している。
流体甲及び流体乙の空気の流れは、実施の形態4の燃料電池スタックと同じであり、その説明は省略する。
流体丙である燃料ガスは、図16中の矢印37から丙用入口マニホールド15に入り、分配されて各々の実施の形態2のセパレータの丙用流路9から各々の単セルに供給された後、丙用出口マニホールド16に集合される(図3〜図6参照)。
Embodiment 5. FIG.
15 and 16 are schematic perspective views of a fuel cell stack configured by stacking 30 stages of cells configured using the separator of Embodiment 2 shown in FIGS. 3 to 5.
In this embodiment, air as fluid upper, air of fluid upper discharged from the upper outlet manifold 12 as fluid second, fuel gas as fluid soot, fuel of fuel soot discharged from the outlet outlet manifold 16 as fluid choke The case where it is cooling water as gas and a fluid tank is shown.
The air flow of the fluid upper and the fluid second is the same as that of the fuel cell stack of the fourth embodiment, and the description thereof is omitted.
After the fuel gas, which is a fluid soot, enters the soot inlet manifold 15 from the arrow 37 in FIG. 16 and is distributed and supplied to each single cell from the soot channel 9 of each separator of the second embodiment. , Assembled in the eaves outlet manifold 16 (see FIGS. 3 to 6).

図16に示すように、丙用出口マニホールド16と丁用入口マニホールド17との間は連絡マニホールド22で接続されており、流体丁である燃料ガスは、丁用入口マニホールド17から再び分配されて各々の実施の形態2のセパレータの丁用主流路10から各々の単セルに供給された後、丁用出口マニホールド18に集合され、矢印36に示す方向に流れ、外部に排出される。
即ち、燃料ガスについても、空気と同様に、2回単セルに供給されることになり、燃料ガスが欠乏してセパレータの材料であるカーボンが腐蝕する事態を防止することができる。
As shown in FIG. 16, the slag outlet manifold 16 and the Dingle inlet manifold 17 are connected by a communication manifold 22, and the fuel gas, which is a fluid Ding, is redistributed from the Dinge inlet manifold 17 to each of them. After being supplied from the separator main flow channel 10 of the second embodiment to each single cell, the separators are gathered in the outlet manifold 18, flow in the direction indicated by the arrow 36, and are discharged to the outside.
That is, the fuel gas is also supplied to the single cell twice like the air, and the situation where the fuel gas is deficient and the carbon which is the material of the separator is corroded can be prevented.

実施の形態6.
図17及び図18は、図7及び図8に示された実施の形態3のセパレータを用いて構成したセルを50段積層して構成された燃料電池スタックの斜視模式図である。
この実施の形態では、流体甲として燃料ガス、流体乙として冷却水、流体丙として空気、流体丁として丙用出口マニホールド16から排出された流体丙を使用した場合を示している。
流体甲である燃料ガスは、矢印35から甲用入口マニホールド11に入り、分配されて各々の実施の形態3のセパレータの甲用流路1から各々の単セルに供給された後、甲用出口マニホールド12に集合される。
流体乙である冷却水は、矢印37から乙用入口マニホールド13に入り、分配されて各々の実施の形態3のセパレータの乙用主流路2から各々の単セルに供給された後、乙用出口マニホールド14に集合される。
Embodiment 6 FIG.
FIGS. 17 and 18 are schematic perspective views of a fuel cell stack formed by stacking 50 stages of cells configured using the separator of Embodiment 3 shown in FIGS. 7 and 8.
In this embodiment, fuel gas is used as the fluid upper, cooling water is used as the fluid end, air is used as the fluid end, and a fluid end discharged from the end outlet manifold 16 is used as the fluid end.
The fuel gas which is the fluid upper enters the upper inlet manifold 11 from the arrow 35 and is distributed and supplied to each single cell from the upper flow path 1 of the separator of the third embodiment. Collected in the manifold 12.
The cooling water which is the fluid second enters the second inlet manifold 13 from the arrow 37 and is distributed and supplied to each single cell from the second main flow path 2 of each separator of the third embodiment, and then the second outlet. Collected in the manifold 14.

流体丙である空気は、矢印33から丙用入口マニホールド15に入り、分配されて各セルのセパレータの丙用流路9を通過した後、丙用出口マニホールド16に集合される。
図18に示すように丙用出口マニホールド16と丁用入口マニホールド17との間は連絡マニホールド23で接続されており、流体丙は、丁用入口マニホールド17から再び分配されて実施の形態3の各セパレータ(図7及び図8参照)の丁用主流路10を通過した後、丁用出口マニホールド18に集合され、矢印34に従って外部へ排出される。即ち、空気は、2回単セルに供給されることになる。
Air, which is a fluid soot, enters the soot inlet manifold 15 from the arrow 33, is distributed and passes through the soot channel 9 of the separator of each cell, and then gathers in the soot outlet manifold 16.
As shown in FIG. 18, the slag outlet manifold 16 and the couch inlet manifold 17 are connected by a communication manifold 23, and the fluid gutter is redistributed from the couch inlet manifold 17 to each of the third embodiment. After passing through the main passage 10 for the separator (see FIGS. 7 and 8), the separator is gathered at the outlet manifold 18 and discharged to the outside according to the arrow 34. That is, air is supplied to the single cell twice.

このように、流体丙及び流体丁である空気の流れは、実施の形態4に示したものと基本的には同じであり、実施の形態4と同様の効果を得ることができる。   As described above, the flow of the air that is the fluid tank and the fluid flow is basically the same as that shown in the fourth embodiment, and the same effect as in the fourth embodiment can be obtained.

実施の形態1による燃料電池用セパレータの表側の平面図である。3 is a plan view of the front side of the fuel cell separator according to Embodiment 1. FIG. 図1の燃料電池用セパレータの裏側の平面図である。It is a top view of the back side of the separator for fuel cells of FIG. 実施の形態2による一方の燃料電池用セパレータの表側の平面図である。5 is a plan view of the front side of one fuel cell separator according to Embodiment 2. FIG. 図3の燃料電池用セパレータの裏側の平面図である。It is a top view of the back side of the separator for fuel cells of FIG. 実施の形態2による他方の燃料電池用セパレータの表側の平面図である。6 is a plan view of the front side of the other fuel cell separator according to Embodiment 2. FIG. 図5の燃料電池用セパレータの裏側の平面図である。It is a top view of the back side of the separator for fuel cells of FIG. 実施の形態3による燃料電池用セパレータの表側の平面図である。6 is a plan view of the front side of a fuel cell separator according to Embodiment 3. FIG. 図7の燃料電池用セパレータの裏側の平面図である。It is a top view of the back side of the separator for fuel cells of FIG. 実施の形態4による燃料電池スタックの斜視模式図である。6 is a schematic perspective view of a fuel cell stack according to Embodiment 4. FIG. 実施の形態4による燃料電池スタックの斜視模式図である。6 is a schematic perspective view of a fuel cell stack according to Embodiment 4. FIG. 実施の形態4による燃料電池スタックのセルの断面模式図である。6 is a schematic cross-sectional view of a cell of a fuel cell stack according to Embodiment 4. FIG. 実施の形態4による燃料電池スタックのセルの他の例を示す断面模式図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing another example of cells of the fuel cell stack according to Embodiment 4. 図12の電子伝導性薄膜を示す平面図である。It is a top view which shows the electron conductive thin film of FIG. 電子伝導性薄膜の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of an electron conductive thin film. 実施の形態5による燃料電池スタックを示す斜視模式図である。10 is a schematic perspective view showing a fuel cell stack according to Embodiment 5. FIG. 実施の形態5による燃料電池スタックを示す斜視模式図である。10 is a schematic perspective view showing a fuel cell stack according to Embodiment 5. FIG. 実施の形態6による燃料電池スタックを示す斜視模式図である。10 is a schematic perspective view showing a fuel cell stack according to Embodiment 6. FIG. 実施の形態6による燃料電池スタックを示す斜視模式図である。10 is a schematic perspective view showing a fuel cell stack according to Embodiment 6. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 甲用流路、2 乙用主流路、3a 乙用入口貫通孔、3b 乙用出口貫通孔、4a 乙用入口副流路、4b 乙用出口副流路、5a 丁用入口貫通孔、5b 丁用出口貫通孔、6a 丁用入口副流路、6b 丁用出口副流路、7 戊用流路、9 丙用流路、10 丁用主流路、11 甲用入口マニホールド、12 甲用出口マニホールド、13 乙用入口マニホールド、14 乙用出口マニホールド、15 丙用入口マニホールド、16 丙用出口マニホールド、17 丁用入口マニホールド、18 丁用出口マニホールド、19 戊用入口マニホールド、20 戊用出口マニホールド、26 燃料極、27 固体高分子電解質膜、28 空気極、29 電子伝導性薄膜、30 孔。   1 A-side flow path, 2 B main flow path, 3a B-side inlet through hole, 3b B-side outlet through-hole, 4a B-side inlet sub-flow path, 4b B-side outlet sub-flow path, 5a Ding-type inlet through-hole, 5b Die outlet through-hole, 6a Ding inlet sub-channel, 6b Ding outlet sub-channel, 7 Cage channel, 9 Cage channel, 10 Ding main channel, 11 A inlet manifold, 12 A outlet Manifold, 13 B inlet manifold, 14 B outlet manifold, 15 mm inlet manifold, 16 mm outlet manifold, 17 mm inlet manifold, 18 mm outlet manifold, 19 mm inlet manifold, 20 mm outlet manifold, 26 Fuel electrode, 27 Solid polymer electrolyte membrane, 28 Air electrode, 29 Electron conductive thin film, 30 holes.

Claims (9)

本体の表面に複数回折り返されて形成され流体甲が流れる溝状の甲用流路と、
前記表面に前記甲用流路と並んで形成され流体乙が流れる溝状の乙用主流路と、
前記本体の周縁部に貫通して形成され前記甲用流路の一端部と接続された甲用入口マニホールド、及び前記甲用流路の他端部と接続された甲用出口マニホールドと、
前記本体の周縁部に貫通して形成された乙用入口マニホールド、及び乙用出口マニホールドと、
前記本体の周縁部で裏面に形成され、乙用入口貫通孔を介して前記乙用入口マニホールドに接続された溝状の乙用入口副流路と、
前記本体の周縁部で裏面に形成され、乙用出口貫通孔を介して前記乙用出口マニホールドに接続された溝状の乙用出口副流路と、
を備えた燃料電池用セパレータ。
A groove-shaped upper channel that is formed by being folded several times on the surface of the main body and through which the fluid upper flows,
A groove-shaped main channel for the groove formed in the surface along with the channel for the former and through which the fluid channel flows,
An inlet manifold formed through the peripheral edge of the main body and connected to one end of the upper channel, and an outlet manifold connected to the other end of the upper channel;
A second inlet manifold formed through the peripheral edge of the main body, and a second outlet manifold;
A groove-shaped inlet inlet sub-flow channel formed on the back surface at the peripheral edge of the main body and connected to the inlet inlet manifold through the inlet inlet through hole;
A groove-shaped outlet outlet sub-flow passage formed on the back surface at the peripheral edge of the main body and connected to the outlet outlet manifold through the outlet outlet through hole;
A fuel cell separator comprising:
さらに、前記本体の裏面に複数回折り返されて形成され流体丙が流れる溝状の丙用流路と、
前記裏面に前記丙用流路と並んで形成され流体丁が流れる溝状の丁用主流路と、
前記本体の周縁部に貫通して形成され前記丙用流路の一端部と接続された丙用入口マニホールド、及び前記丙用流路の他端部と接続された丙用出口マニホールドと、
前記本体の周縁部に貫通して形成された丁用入口マニホールド、及び丁用出口マニホールドと、
前記本体の周縁部で前記表面に形成され、丁用入口貫通孔を介して前記丁用入口マニホールドに接続された溝状の丁用入口副流路と、
前記本体の周縁部で表面に形成され、丁用出口貫通孔を介して前記丁用出口マニホールドに接続された溝状の丁用出口副流路と
を備えた請求項1に記載の燃料電池用セパレータ。
Furthermore, a groove-like flow channel for a groove that is formed by being bent back and forth on the back surface of the main body,
A groove-shaped main passage for a groove formed on the back surface along with the flow passage for ridges, and through which a fluid ditch flows;
A soot inlet manifold formed through the peripheral edge of the main body and connected to one end of the soot channel, and a soot outlet manifold connected to the other end of the soot channel,
An inlet manifold for the dig formed through the peripheral edge of the main body, and an outlet manifold for the dig,
A groove-shaped inlet sub-flow passage formed on the surface at the peripheral edge of the main body and connected to the inlet manifold for the hook through the inlet opening for the hook;
2. The fuel cell fuel cell according to claim 1, further comprising: a groove-shaped outlet sub-flow channel formed on a surface at a peripheral edge portion of the main body and connected to the outlet manifold for the stopper through a stopper outlet through hole. Separator.
前記乙用入口貫通孔及び前記乙用出口貫通孔は、それぞれ複数形成されており、かつそれぞれの前記乙用入口貫通孔及び前記乙用出口貫通孔は、前記本体の側端面に対して平行で直線上に配設されており、
また、前記丁用入口貫通孔及び前記丁用出口貫通孔は、それぞれ複数形成されており、かつそれぞれの前記丁用入口貫通孔及び前記丁用出口貫通孔は、前記本体の側端面に対して平行で直線上に配設されている請求項2に記載の燃料電池用セパレータ。
A plurality of the inlet inlet through holes and the outlet outlet through holes are formed, and each of the inlet inlet through holes and the outlet outlet through holes are parallel to the side end surface of the main body. Arranged on a straight line,
In addition, a plurality of the Dingle inlet through-holes and the Dinge outlet through-holes are formed, and the Dinge inlet through-holes and the Dinge outlet through-holes are formed on the side end surfaces of the main body. The fuel cell separator according to claim 2, which is arranged in parallel and on a straight line.
空気極、固体高分子電解質膜及び燃料極からなる電極・膜接合体の両面が、請求項1ないし請求項3の何れか1項に記載のセパレータで挟まれて構成されたセルが複数段に積層された燃料電池スタックであって、
前記流体甲及び前記流体乙は、酸化剤ガスであり、前記甲用入口マニホールドから流入した前記酸化剤ガスは、前記甲用流路を通って甲用出口マニホールドから排出された後、前記乙用入口マニホールド、前記乙用入口副流路、前記乙用入口貫通孔、前記乙用主流路、前記乙用出口貫通孔、前記乙用出口副流路を通って乙用出口マニホールドから排出される燃料電池スタック。
A cell constituted by sandwiching both surfaces of an electrode / membrane assembly comprising an air electrode, a solid polymer electrolyte membrane, and a fuel electrode with the separator according to any one of claims 1 to 3 in a plurality of stages. A stacked fuel cell stack,
The fluid upper and the fluid second are oxidant gas, and the oxidant gas flowing in from the first inlet manifold is discharged from the first outlet outlet manifold through the first passage, Fuel discharged from the outlet manifold through the inlet manifold, the inlet inlet sub-channel, the inlet inlet through-hole, the outlet main passage, the outlet outlet through-hole, the outlet outlet auxiliary passage Battery stack.
空気極、固体高分子電解質膜及び燃料極からなる電極・膜接合体の両面が、請求項2または請求項3に記載のセパレータで挟まれて構成されたセルが複数段に積層された燃料電池スタックであって、
前記流体丙及び前記流体丁は、燃料ガスであり、前記丙用入口マニホールドから流入した前記燃料ガスは、前記丙用流路を通って丙用出口マニホールドから排出された後、前記丁用入口マニホールド、前記丁用入口副流路、前記丁用入口貫通孔、前記丁用主流路、前記丁用出口貫通孔、前記丁用出口副流路を通って丁用出口マニホールドから排出される燃料電池スタック。
A fuel cell comprising a plurality of stacked cells each having both sides of an electrode / membrane assembly comprising an air electrode, a solid polymer electrolyte membrane, and a fuel electrode sandwiched by separators according to claim 2 or 3. A stack,
The fluid soot and the fluid choke are fuel gas, and the fuel gas that has flowed in from the soot inlet manifold is discharged from the soot outlet manifold through the soot passage, and then the soot inlet manifold. A fuel cell stack that is discharged from the outlet manifold through the couch inlet sub-flow path, the couch inlet through-hole, the cuff main flow path, the couch outlet through-hole, and the couch outlet sub-flow path .
空気極、固体高分子電解質膜及び燃料極からなる電極・膜接合体の両面が、請求項1に記載のセパレータで挟まれて構成されたセルが複数段に積層された燃料電池スタックであって、
前記流体甲は、燃料ガスであり、前記流体乙は、冷却水である燃料電池スタック。
A fuel cell stack comprising a plurality of stacked cells each having both surfaces of an electrode / membrane assembly comprising an air electrode, a solid polymer electrolyte membrane and a fuel electrode sandwiched between separators according to claim 1. ,
The fuel shell is a fuel cell stack in which the fluid upper is fuel gas, and the fluid second is cooling water.
空気極、固体高分子電解質膜及び燃料極からなる電極・膜接合体の両面が、請求項2記載のセパレータで挟まれて構成されたセルが複数段に積層された燃料電池スタックであって、
前記流体丙は、冷却水であり、前記流体丁は、燃料ガスである燃料電池スタック。
A fuel cell stack comprising a plurality of cells stacked on both sides of an electrode / membrane assembly comprising an air electrode, a solid polymer electrolyte membrane, and a fuel electrode sandwiched between separators according to claim 2,
The fuel tank is a fuel cell stack in which the fluid tank is cooling water and the fluid is fuel gas.
前記燃料極の電極基材には、撥水処理が施されている請求項6または請求項7に記載の燃料電池スタック。   The fuel cell stack according to claim 6 or 7, wherein the electrode base material of the fuel electrode is subjected to a water repellent treatment. 前記燃料極の電極基材と前記セパレータとの間には、前記燃料ガスに面する領域に孔を有する電子伝導性薄膜が設けられ、前記燃料ガスは前記孔を通じて前記電極基材に供給される請求項6または請求項7に記載の燃料電池スタック。   An electron conductive thin film having a hole in a region facing the fuel gas is provided between the electrode base of the fuel electrode and the separator, and the fuel gas is supplied to the electrode base through the hole. The fuel cell stack according to claim 6 or 7.
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