JP2007005190A - 燃料電池及び燃料電池スタック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池11は、電解質・電極接合体26を挟持する一対のセパレータ28を備える。セパレータ28の一方の面上に沿って燃料ガス通路46が設けられるとともに、前記セパレータ28の他方の面上に沿って酸化剤ガス通路62が設けられる。面36bには、燃料ガス供給連通孔30と燃料ガス導入口38とに連通する溝部54aが形成され、この溝部54aを覆って燃料ガス供給通路54を形成する通路蓋部材56が設けられる。
【選択図】図6
Description
11、120、154、170、200、220…燃料電池
12、152、222…燃料電池スタック
14…熱交換器 16…改質器
18…筐体 20…電解質
21…荷重付与機構 22…カソード電極
24…アノード電極 26、26a…電解質・電極接合体
28、122、155、172、202、224…セパレータ
30…燃料ガス供給連通孔 36…円板部
38、126、176…燃料ガス導入口
46…燃料ガス通路 48、226…突起部
50…スリット 52…凹部
54…燃料ガス供給通路 54a…溝部
56、124、174、208…通路蓋部材
62…酸化剤ガス通路 64、128、210…メッシュ部材
67…酸化剤ガス供給部 68…排ガス通路
204…台形部
Claims (20)
- 電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、それぞれ1枚のプレートで構成される一対のセパレータ間に配設される燃料電池であって、
前記セパレータの一方の面上に沿って設けられ、前記アノード電極の電極面に燃料ガスを供給するための燃料ガス通路と、
前記セパレータの他方の面上に沿って設けられ、前記カソード電極の電極面に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路と、
前記セパレータの一方の面又は他方の面に形成され、燃料ガス供給部と前記燃料ガス通路に燃料ガスを導入するための燃料ガス導入口とに連通する燃料ガス供給通路用溝部と、
前記セパレータの一方の面又は他方の面に配設され、前記溝部を覆って燃料ガス供給通路を形成する通路蓋部材と、
を備えることを特徴とする燃料電池。 - 請求項1記載の燃料電池において、前記セパレータの一方の面には、前記燃料ガス通路を形成する突起部が設けられるとともに、
前記セパレータの他方の面には、前記酸化剤ガス通路を形成し且つ前記カソード電極に密着する変形可能な弾性通路部が配設されることを特徴とする燃料電池。 - 請求項2記載の燃料電池において、前記電解質・電極接合体及び前記セパレータの積層方向に荷重が付与された状態で、前記通路蓋部材の高さは、前記突起部又は前記弾性通路部の高さより前記積層方向に低く設定されることを特徴とする燃料電池。
- 請求項1記載の燃料電池において、前記電解質・電極接合体で反応に使用された後の反応ガスを、排ガスとして前記電解質・電極接合体と前記セパレータとの積層方向に排出する排ガス通路を備え、
前記排ガス通路内には、使用前の燃料ガスを前記積層方向に供給する前記燃料ガス供給部が気密に設けられるとともに、
前記燃料ガス供給通路は、前記燃料ガス通路と前記燃料ガス供給部とを連通し、且つ前記排ガス通路を前記積層方向に交差するセパレータ面方向に横切って配置されることを特徴とする燃料電池。 - 請求項4記載の燃料電池において、前記排ガス通路は、前記セパレータの中央部に設けられることを特徴とする燃料電池。
- 請求項4又は5記載の燃料電池において、前記燃料ガス供給部は、前記排ガス通路の中央部に気密に設けられることを特徴とする燃料電池。
- 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の燃料電池において、前記燃料ガス導入口は、前記電解質・電極接合体の中心又は中心に対して前記酸化剤ガスの流れ方向上流側に偏心した位置に設定されることを特徴とする燃料電池。
- 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の燃料電池において、使用前の酸化剤ガスを前記電解質・電極接合体の外周側から前記酸化剤ガス通路に供給する酸化剤ガス供給部が設けられることを特徴とする燃料電池。
- 請求項1記載の燃料電池において、前記電解質・電極接合体で反応に使用された後の反応ガスを、排ガスとして前記電解質・電極接合体と前記セパレータとの積層方向に排出する排ガス通路と、
使用前の酸化剤ガスを前記酸化剤ガス通路に供給するために、前記積層方向に流動させる酸化剤ガス供給部と、
を備え、
前記酸化剤ガス供給部内には、使用前の燃料ガスを前記積層方向に供給する前記燃料ガス供給部が気密に設けられるとともに、
前記燃料ガス供給通路は、前記燃料ガス通路と前記燃料ガス供給部とを連通し、且つ前記酸化剤ガス供給部を前記積層方向に交差するセパレータ面方向に横切って配置されることを特徴とする燃料電池。 - 請求項9記載の燃料電池において、前記排ガス通路は、前記セパレータの外周端部に設けられることを特徴とする燃料電池。
- 請求項9又は10記載の燃料電池において、前記燃料ガス供給部は、前記セパレータの中央部に気密に設けられることを特徴とする燃料電池。
- 請求項9乃至11のいずれか1項に記載の燃料電池において、前記燃料ガス導入口は、前記電解質・電極接合体の中心又は中心に対して前記酸化剤ガスの流れ方向上流側に偏心した位置に設定されることを特徴とする燃料電池。
- 請求項9乃至12のいずれか1項に記載の燃料電池において、使用前の酸化剤ガスを前記電解質・電極接合体の内周側から前記酸化剤ガス通路に供給する酸化剤ガス供給部が設けられることを特徴とする燃料電池。
- 請求項2乃至13のいずれか1項に記載の燃料電池において、前記弾性通路部が設けられる範囲は、前記アノード電極の発電領域よりも小さな領域に設定されることを特徴とする燃料電池。
- 請求項2乃至14のいずれか1項に記載の燃料電池において、前記弾性通路部は、導電金属製のメッシュ部材で構成されることを特徴とする燃料電池。
- 請求項2乃至15のいずれか1項に記載の燃料電池において、前記突起部は、エッチングにより前記セパレータの一方の面に形成される複数の中実部で構成されることを特徴とする燃料電池。
- 請求項1乃至16のいずれか1項に記載の燃料電池において、前記電解質・電極接合体は、前記セパレータの中心部に対して同心円上に複数配列されることを特徴とする燃料電池。
- 電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、それぞれ1枚のプレートで構成される一対のセパレータ間に配設される燃料電池を備え、前記燃料電池を複数積層する燃料電池スタックであって、
前記燃料電池は、前記セパレータの一方の面上に沿って設けられ、前記アノード電極の電極面に燃料ガスを供給するための燃料ガス通路と、
前記セパレータの他方の面上に沿って設けられ、前記カソード電極の電極面に酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路と、
前記セパレータの一方の面又は他方の面に形成され、燃料ガス供給部と前記燃料ガス通路に燃料ガスを導入するための燃料ガス導入口とに連通する溝部と、
前記セパレータの一方の面又は他方の面に配設され、前記溝部を覆って燃料ガス供給通路を形成する通路蓋部材と、
を備えることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項18記載の燃料電池スタックにおいて、前記セパレータの一方の面には、前記燃料ガス通路を形成する突起部が設けられるとともに、
前記セパレータの他方の面には、前記酸化剤ガス通路を形成し且つ前記カソード電極に密着する変形可能な弾性通路部が配設されることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項19記載の燃料電池スタックにおいて、前記電解質・電極接合体及び前記セパレータの積層方向に荷重が付与された状態で、前記通路蓋部材の高さは、前記突起部又は前記弾性通路部の高さより前記積層方向に低く設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
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