JP2007035527A - Collector and manufacturing method thereof - Google Patents

Collector and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2007035527A
JP2007035527A JP2005219945A JP2005219945A JP2007035527A JP 2007035527 A JP2007035527 A JP 2007035527A JP 2005219945 A JP2005219945 A JP 2005219945A JP 2005219945 A JP2005219945 A JP 2005219945A JP 2007035527 A JP2007035527 A JP 2007035527A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
electrode
collector
separator
plate
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.)
Granted
Application number
JP2005219945A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007035527A5 (en
JP4967271B2 (en
Inventor
Chikayuki Takada
慎之 高田
Kenji Kato
憲二 加藤
Yoshihiro Tamura
義宏 田村
Toshihiko Nonobe
利彦 野々部
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.)
Equos Research Co Ltd
Original Assignee
Equos Research Co Ltd
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 Equos Research Co Ltd filed Critical Equos Research Co Ltd
Priority to JP2005219945A priority Critical patent/JP4967271B2/en
Publication of JP2007035527A publication Critical patent/JP2007035527A/en
Publication of JP2007035527A5 publication Critical patent/JP2007035527A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4967271B2 publication Critical patent/JP4967271B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate low-cost manufacture of a collector composed of a porous material having a locally varying aperture ratio by fabricating the collector by bonding a plurality of members having different aperture ratios, to prevent the occurrence of flooding in a gas flow path in a fuel cell, and to enhance power generation efficiency, cooling capability, and output power of the fuel cell. <P>SOLUTION: The collector of a separator unit 12 is sandwiched between fuel cells each having an electrolyte layer sandwiched between a fuel electrode and an oxygen electrode. The collector comprises: a separator contact section contacting a plate-shaped separator main body 41 that shields a gas supplied to the fuel electrode and a gas supplied to the oxygen electrode from each other; an electrode contact section contacting the fuel electrode or the oxygen electrode; and a rib section connecting the separator contact section and the electrode contact section to each other. The collector is fabricated by bonding a plurality of members having different aperture ratios. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、集電体及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a current collector and a method for manufacturing the current collector.

従来、燃料電池は、発電効率が高く、有害物質を排出しないので、産業用、家庭用の発電装置として、又は、人工衛星や宇宙船などの動力源として実用化されてきたが、近年は、乗用車、バス、トラック等の車両用の動力源として開発が進んでいる。そして、前記燃料電池は、アルカリ水溶液型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体酸化物型、直接型メタノール等のものであってもよいが、反応温度が低く、小型化に有利な固体高分子型燃料電池が一般的である。   Conventionally, since fuel cells have high power generation efficiency and do not emit harmful substances, they have been put to practical use as power generators for industrial and household use, or as power sources for artificial satellites and spacecrafts. Development is progressing as a power source for vehicles such as passenger cars, buses and trucks. The fuel cell may be of an alkaline aqueous solution type, a phosphoric acid type, a molten carbonate type, a solid oxide type, a direct type methanol or the like, but has a low reaction temperature and is advantageous for miniaturization. Molecular fuel cells are common.

この場合、固体高分子電解質膜を2枚のガス拡散電極で挟み、一体化させて接合したMEA(Membrane Electrode Assembly:膜電極接合体)が使用される。そして、前記ガス拡散電極の一方を燃料極(アノード極)とし、その表面に燃料としての水素ガスを供給すると、水素が水素イオン(プロトン)と電子とに分解され、水素イオンが固体高分子電解質膜を透過する。また、前記ガス拡散電極の他方を酸素極(カソード極)とし、その表面に酸化剤としての空気を供給すると、空気中の酸素と、前記水素イオン及び電子とが結合して、水が生成される。このような電気化学反応によって起電力が生じるようになっている。   In this case, a MEA (Membrane Electrode Assembly) in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between two gas diffusion electrodes and joined together is used. When one of the gas diffusion electrodes is used as a fuel electrode (anode electrode) and hydrogen gas as a fuel is supplied to the surface of the gas diffusion electrode, hydrogen is decomposed into hydrogen ions (protons) and electrons, and the hydrogen ions are converted into a solid polymer electrolyte. Permeates the membrane. Further, when the other of the gas diffusion electrodes is an oxygen electrode (cathode electrode) and air as an oxidant is supplied to the surface, oxygen in the air is combined with the hydrogen ions and electrons to generate water. The An electromotive force is generated by such an electrochemical reaction.

そして、固体高分子型燃料電池は、MEAの外側に燃料ガスとしての水素ガスや酸素等の酸化剤ガスのような反応ガスの供給通路を形成するセパレータを配設した積層構造を有する。前記セパレータは、積層方向に隣り合うMEAへの反応ガスの透過を防止するとともに、発生した電流を外部へ取り出すための集電を行う。このように、MEAとセパレータとから成る単位セルを多数積層して燃料電池スタックが構成される。   The polymer electrolyte fuel cell has a laminated structure in which a separator that forms a supply passage for a reactive gas such as hydrogen gas as a fuel gas or an oxidant gas such as oxygen is provided outside the MEA. The separator prevents current gas from passing through the MEAs adjacent to each other in the stacking direction, and collects current to extract the generated current to the outside. In this way, a fuel cell stack is configured by laminating a large number of unit cells composed of MEAs and separators.

ところで、燃料電池システムでは、電気化学反応によって、各セルにおいて発生電力にほぼ相当する熱量の熱が発生するため、特に、低温で作動する固体高分子型燃料電池においては、各セルが過度にヒートアップすることを防止する冷却手段を備える(例えば、特許文献1及び2参照。)。
特開平8−306371号公報 特開平10−340734号公報
By the way, in the fuel cell system, an amount of heat corresponding to the generated power is generated in each cell due to the electrochemical reaction. In particular, in a polymer electrolyte fuel cell operating at a low temperature, each cell is heated excessively. It is provided with a cooling means for preventing the increase (for example, see Patent Documents 1 and 2).
JP-A-8-306371 JP 10-340734 A

しかしながら、前記従来の燃料電池システムにおいては、単位セルの積層方向に関して温度分布が発生し、電極の温度が上昇してしまうことがある。この場合、電極を通してMEAの外側に散逸する水分の量が多くなり過ぎ、MEA内部の湿度が低下するので、各単位セルにおける発電効率が低下してしまう。そこで、開口率を局所的に変化させた多孔(こう)体から成る集電体を使用する技術が提案されている。しかし、開口率を局所的に変化させた多孔体から成る集電体を製造することは困難であり、製造コストが高くなってしまう。   However, in the conventional fuel cell system, a temperature distribution may occur in the stacking direction of the unit cells, and the electrode temperature may increase. In this case, the amount of moisture dissipated to the outside of the MEA through the electrode is excessively increased, and the humidity inside the MEA is lowered, so that the power generation efficiency in each unit cell is lowered. Thus, a technique has been proposed that uses a current collector made of a porous body whose aperture ratio is locally changed. However, it is difficult to manufacture a current collector made of a porous body whose aperture ratio is locally changed, which increases the manufacturing cost.

本発明は、前記従来の問題点を解決して、開口率の異なる複数の部材を接合することによって集電体を製造することにより、開口率を局所的に変化させた多孔体から成る集電体を低いコストで容易に製造することができ、燃料電池内におけるガスの流路にフラッディングが発生することがなく、発電効率が高く、冷却能力が高く、燃料電池の出力を高めることができる集電体及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and manufactures a current collector by joining a plurality of members having different aperture ratios, whereby a current collector made of a porous body whose aperture ratio is locally changed. Can be easily manufactured at low cost, no flooding occurs in the gas flow path in the fuel cell, power generation efficiency is high, cooling capacity is high, and the output of the fuel cell can be increased. It is an object of the present invention to provide an electric body and a manufacturing method thereof.

そのために、本発明の集電体においては、電解質層を燃料極と酸素極とで挟持した燃料電池に挟まれるセパレータユニットの集電体であって、前記燃料極に供給されるガスと前記酸素極に供給されるガスとを遮断する板状のセパレータ本体に当接するセパレータ当接部と、前記燃料極又は酸素極に当接する電極当接部と、前記セパレータ当接部及び電極当接部を接続するリブ部とを有し、開口率の異なる複数の部材を接合して成る。   Therefore, the current collector of the present invention is a current collector of a separator unit sandwiched between fuel cells in which an electrolyte layer is sandwiched between a fuel electrode and an oxygen electrode, and the gas supplied to the fuel electrode and the oxygen A separator abutting portion that abuts on a plate-shaped separator body that blocks gas supplied to the electrode, an electrode abutting portion that abuts on the fuel electrode or the oxygen electrode, and the separator abutting portion and the electrode abutting portion. And a plurality of members having different opening ratios.

本発明の他の集電体においては、さらに、前記電極当接部は、前記セパレータ当接部及びリブ部の部材よりも開口率の大きな部材から成る。   In another current collector of the present invention, the electrode contact portion is made of a member having a larger opening ratio than members of the separator contact portion and the rib portion.

本発明の更に他の集電体においては、さらに、前記セパレータ当接部及びリブ部は、第1の開口率を備える波板状多孔板の谷部を削除した部材から成り、前記電極当接部は、前記第1の開口率より大きな第2の開口率を備える平板状多孔板であって、削除された谷部を塞(ふさ)ぐように前記波板状多孔板に接合された部材から成る。   In still another current collector of the present invention, the separator contact portion and the rib portion are made of a member obtained by removing a trough portion of a corrugated porous plate having a first aperture ratio, and the electrode contact portion The member is a flat plate having a second opening ratio larger than the first opening ratio, and is a member joined to the corrugated plate so as to close the removed valley Consists of.

本発明の更に他の集電体においては、さらに、前記第1の開口率は0である。   In still another current collector of the present invention, the first aperture ratio is zero.

本発明の更に他の集電体においては、さらに、前記電極当接部は、所定の開口率を備える平板状多孔板から成り、前記セパレータ当接部及びリブ部は、前記平板状多孔板の一方の面に接合された開口を備えない線状体から成る。   In still another current collector of the present invention, the electrode contact portion is composed of a flat plate-like porous plate having a predetermined aperture ratio, and the separator contact portion and the rib portion are made of the flat plate-like porous plate. It consists of a linear body without an opening joined to one surface.

本発明の集電体の製造方法においては、電解質層を燃料極と酸素極とで挟持した燃料電池に挟まれるセパレータユニットの集電体の製造方法であって、第1の開口率を備える波板状多孔板の所定範囲の谷部を削除し、前記第1の開口率より大きな第2の開口率を備え、前記所定範囲に対応する平板状多孔板を、削除された谷部を塞ぐようにして前記波板状多孔板に接合する。   The current collector manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing a current collector for a separator unit sandwiched between fuel cells in which an electrolyte layer is sandwiched between a fuel electrode and an oxygen electrode, and includes a wave having a first aperture ratio. A trough portion in a predetermined range of the plate-like perforated plate is deleted, and the flat perforated plate corresponding to the predetermined range is provided with a second aperture ratio larger than the first aperture ratio so as to block the deleted trough portion. To the corrugated porous plate.

本発明の他の集電体の製造方法においては、さらに、拡散接合によって前記平板状多孔板を波板状多孔板に接合する。   In another method for producing a current collector of the present invention, the flat plate-like porous plate is further joined to the corrugated plate-like porous plate by diffusion bonding.

本発明の更に他の集電体の製造方法においては、電解質層を燃料極と酸素極とで挟持した燃料電池に挟まれるセパレータユニットの集電体の製造方法であって、所定の開口率を備える平板状多孔板の一方の面に、開口を備えない線状体を接合する。   In yet another method of manufacturing a current collector of the present invention, a method of manufacturing a current collector of a separator unit sandwiched between fuel cells in which an electrolyte layer is sandwiched between a fuel electrode and an oxygen electrode, wherein a predetermined aperture ratio is set. A linear body having no opening is bonded to one surface of the flat plate-like porous plate.

本発明の更に他の集電体の製造方法においては、さらに、拡散接合によって前記線状体を平板状多孔板に接合する。   In still another method of manufacturing a current collector according to the present invention, the linear body is further joined to a flat porous plate by diffusion joining.

本発明の更に他の集電体の製造方法においては、さらに、前記線状体は、複数本平行に配列される。   In still another method for producing a current collector of the present invention, a plurality of the linear bodies are arranged in parallel.

本発明によれば、集電体においては、電解質層を燃料極と酸素極とで挟持した燃料電池に挟まれるセパレータユニットの集電体であって、前記燃料極に供給されるガスと前記酸素極に供給されるガスとを遮断する板状のセパレータ本体に当接するセパレータ当接部と、前記燃料極又は酸素極に当接する電極当接部と、前記セパレータ当接部及び電極当接部を接続するリブ部とを有し、開口率の異なる複数の部材を接合して成る。   According to the present invention, the current collector is a current collector of a separator unit sandwiched between fuel cells in which an electrolyte layer is sandwiched between a fuel electrode and an oxygen electrode, and the gas supplied to the fuel electrode and the oxygen A separator abutting portion that abuts on a plate-shaped separator body that blocks gas supplied to the electrode, an electrode abutting portion that abuts on the fuel electrode or the oxygen electrode, and the separator abutting portion and the electrode abutting portion. And a plurality of members having different opening ratios.

この場合、開口率を局所的に変化させた多孔体から成る集電体を得ることができる。そして、燃料電池スタック内における温度分布を解消し、燃料電池の温度を適切に制御することができる。そのため、燃料電池内の湿度を適切に維持することができ、発電効率を向上させることができる。また、冷却能力を向上させ、燃料電池の出力を高めることができる。   In this case, it is possible to obtain a current collector made of a porous body whose aperture ratio is locally changed. And the temperature distribution in a fuel cell stack can be eliminated, and the temperature of a fuel cell can be controlled appropriately. Therefore, the humidity in the fuel cell can be properly maintained, and the power generation efficiency can be improved. Further, the cooling capacity can be improved and the output of the fuel cell can be increased.

また、本発明によれば、集電体の製造方法においては、電解質層を燃料極と酸素極とで挟持した燃料電池に挟まれるセパレータユニットの集電体の製造方法であって、第1の開口率を備える波板状多孔板の所定範囲の谷部を削除し、前記第1の開口率より大きな第2の開口率を備え、前記所定範囲に対応する平板状多孔板を、削除された谷部を塞ぐようにして前記波板状多孔板に接合する。   According to the present invention, there is provided a method for manufacturing a current collector, wherein the current collector is a method for manufacturing a current collector of a separator unit sandwiched between fuel cells in which an electrolyte layer is sandwiched between a fuel electrode and an oxygen electrode. A trough portion in a predetermined range of a corrugated porous plate having an aperture ratio is deleted, a flat aperture plate having a second aperture ratio larger than the first aperture ratio and corresponding to the predetermined range is deleted It joins to the said corrugated sheet porous plate so that a trough part may be plugged up.

この場合、開口率を局所的に変化させた多孔体から成る集電体を低いコストで容易に製造することができる。   In this case, a current collector made of a porous body whose aperture ratio is locally changed can be easily manufactured at a low cost.

さらに、本発明によれば、他の集電体の製造方法においては、電解質層を燃料極と酸素極とで挟持した燃料電池に挟まれるセパレータユニットの集電体の製造方法であって、所定の開口率を備える平板状多孔板の一方の面に、開口を備えない線状体を接合する。   Furthermore, according to the present invention, in another method of manufacturing a current collector, a method of manufacturing a current collector for a separator unit sandwiched between fuel cells in which an electrolyte layer is sandwiched between a fuel electrode and an oxygen electrode, A linear body that does not have an opening is joined to one surface of a flat plate-like perforated plate that has an opening ratio of.

この場合、開口率を局所的に変化させた多孔体から成る集電体を低いコストで容易に製造することができる。   In this case, a current collector made of a porous body whose aperture ratio is locally changed can be easily manufactured at a low cost.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図2は本発明の第1の実施の形態における燃料電池システムの構成を示す図、図3は本発明の第1の実施の形態における燃料電池システムの制御システムの構成を示す図、図4は本発明の第1の実施の形態における燃料電池スタックの構成を示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention, FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the control system for the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention, and FIG. It is a figure which shows the structure of the fuel cell stack in the 1st Embodiment of this invention.

図2及び4において、20は燃料電池(FC)としての燃料電池スタックであり、乗用車、バス、トラック、乗用カート、荷物用カート等の車両用の動力源として使用される。ここで、前記車両は、照明装置、ラジオ、パワーウィンドウ等の車両の停車中にも使用される電気を消費する補機類を多数備えており、また、走行パターンが多様であり、動力源に要求される出力範囲が極めて広いので、動力源としての燃料電池スタック20と図示されない蓄電手段としての二次電池とを併用して使用することが望ましい。   2 and 4, reference numeral 20 denotes a fuel cell stack as a fuel cell (FC), which is used as a power source for vehicles such as passenger cars, buses, trucks, passenger carts, and luggage carts. Here, the vehicle includes a large number of auxiliary devices that consume electricity, such as a lighting device, a radio, and a power window, which are used even when the vehicle is stopped. Since the required output range is extremely wide, it is desirable to use a fuel cell stack 20 as a power source in combination with a secondary battery as a power storage means (not shown).

そして、燃料電池スタック20は、アルカリ水溶液型(AFC)、リン酸型(PAFC)、溶融炭酸塩型(MCFC)、固体酸化物型(SOFC)、直接型メタノール(DMFC)等のものであってもよいが、固体高分子型燃料電池(PEMFC)であることが望ましい。   The fuel cell stack 20 is of an alkaline aqueous solution type (AFC), phosphoric acid type (PAFC), molten carbonate type (MCFC), solid oxide type (SOFC), direct methanol (DMFC), or the like. However, a polymer electrolyte fuel cell (PEMFC) is desirable.

なお、更に望ましくは、水素ガスを燃料とし、酸素又は空気を酸化剤とするPEMFC(Proton Exchange Membrane Fuel Cell)型燃料電池、又は、PEM(Proton Exchange Membrane)型燃料電池と呼ばれるものである。ここで、該PEM型燃料電池は、一般的に、プロトン等のイオンを透過する固体高分子電解質膜の両側に触媒、電極及びセパレータを結合したセル(Fuel Cell)を複数及び直列に結合したスタック(Stack)から成る。   More preferably, it is called a PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cell) type fuel cell or PEM (Proton Exchange Membrane) type fuel cell using hydrogen gas as fuel and oxygen or air as oxidant. Here, the PEM type fuel cell is generally a stack in which a plurality of cells (Fuel Cell) in which a catalyst, an electrode and a separator are combined on both sides of a solid polymer electrolyte membrane that transmits ions such as protons are connected in series. (Stack).

本実施の形態において、燃料電池スタック20は、図4に示されるように、複数のセルモジュール10を有する。なお、図4における矢印は、燃料電池スタック20を冷却するための複数の冷却系の1つである閉じた冷却系における冷媒の流れを示している。そして、セルモジュール10は、燃料電池としての後述される単位セル(MEA)11と、該単位セル11同士を電気的に接続するとともに、単位セル11に導入される水素ガスの流路と空気の流路とを分離する後述されるセパレータユニット12と、単位セル11及びセパレータユニット12を支持する図示されないフレームとを1セットとして、板厚方向(図4において左下角と右上角を結ぶ対角線方向)に複数セットを重ねて構成されている。   In the present embodiment, the fuel cell stack 20 includes a plurality of cell modules 10 as shown in FIG. Note that the arrows in FIG. 4 indicate the flow of refrigerant in a closed cooling system that is one of a plurality of cooling systems for cooling the fuel cell stack 20. The cell module 10 is a unit cell (MEA) 11 to be described later as a fuel cell, electrically connects the unit cells 11 to each other, and the flow path of hydrogen gas introduced into the unit cell 11 and air Thickness direction (diagonal direction connecting the lower left corner and the upper right corner in FIG. 4) as a set of a separator unit 12 to be described later for separating the flow path and a frame (not shown) that supports the unit cell 11 and the separator unit 12. A plurality of sets are stacked on top of each other.

図2には、燃料電池スタック20に燃料ガスとしての水素ガス及び酸化剤としての空気を供給する装置が示される。なお、図示されない改質装置によってメタノール、ガソリン等を改質して取り出した燃料である水素ガスを燃料電池スタック20に直接供給することもできるが、車両の高負荷運転時にも安定して十分な量の水素ガスを供給することができるようにするためには、燃料貯蔵手段73に貯蔵した水素ガスを供給することが望ましい。これにより、該水素ガスがほぼ一定の圧力で、常に、十分に供給されるので、前記燃料電池スタック20は車両の負荷の変動に遅れることなく追随して、必要な電流を供給することができる。この場合、前記燃料電池スタック20の出力インピーダンスは極めて低く、0に近似することが可能である。   FIG. 2 shows an apparatus for supplying hydrogen gas as fuel gas and air as oxidant to the fuel cell stack 20. Although hydrogen gas, which is fuel taken out by reforming methanol, gasoline, or the like by a reformer (not shown), can be directly supplied to the fuel cell stack 20, it is stable and sufficient even during high-load operation of the vehicle. In order to be able to supply an amount of hydrogen gas, it is desirable to supply the hydrogen gas stored in the fuel storage means 73. Thereby, the hydrogen gas is always sufficiently supplied at a substantially constant pressure, so that the fuel cell stack 20 can follow the fluctuation of the load of the vehicle and supply a necessary current. . In this case, the output impedance of the fuel cell stack 20 is extremely low and can be approximated to zero.

水素ガスは、水素吸蔵合金を収納した容器、デカリンのような水素吸蔵液体を収納した容器、水素ガスボンベ等の燃料貯蔵手段73から、燃料供給管路としての第1燃料供給管路21、及び、該第1燃料供給管路21に接続された燃料供給管路としての第2燃料供給管路33を通って、燃料電池スタック20の燃料室に供給される。そして、前記第1燃料供給管路21には、燃料貯蔵手段元開閉弁24、水素ガスの圧力を検出する圧力センサとしての水素圧センサ27及び28、供給される水素ガスの圧力を調整する第1の水素供給調圧弁25a及び第2の水素供給調圧弁25b、並びに、燃料供給電磁弁26が配設される。   Hydrogen gas is stored in a container containing a hydrogen storage alloy, a container containing a hydrogen storage liquid such as decalin, a fuel storage means 73 such as a hydrogen gas cylinder, a first fuel supply line 21 as a fuel supply line, and The fuel is supplied to the fuel chamber of the fuel cell stack 20 through a second fuel supply line 33 as a fuel supply line connected to the first fuel supply line 21. The first fuel supply line 21 is provided with a fuel storage means on-off valve 24, hydrogen pressure sensors 27 and 28 as pressure sensors for detecting the pressure of hydrogen gas, and a first pressure for adjusting the pressure of supplied hydrogen gas. One hydrogen supply pressure regulating valve 25a, a second hydrogen supply pressure regulating valve 25b, and a fuel supply electromagnetic valve 26 are disposed.

ここで、前記燃料貯蔵手段73は、十分に大きな容量を有し、常に、十分に高い圧力の水素ガスを供給することができる能力を有するものである。なお、図2に示される例においては、燃料貯蔵手段73が複数、例えば、3つ配設され、また、第1燃料供給管路21は、各燃料貯蔵手段73に接続される部分で複数本に分岐され、途中で合流して1本になっている。しかし、燃料貯蔵手段73は、単数であってもよいし、また、複数であってもよいし、複数の場合にはいくつであってもよい。   Here, the fuel storage means 73 has a sufficiently large capacity and is capable of always supplying a sufficiently high pressure of hydrogen gas. In the example shown in FIG. 2, a plurality of, for example, three fuel storage means 73 are provided, and a plurality of first fuel supply pipes 21 are connected to each fuel storage means 73. It is branched and is merged on the way to become one. However, the number of the fuel storage means 73 may be singular, plural, or any number in the case of plural.

そして、燃料電池スタック20の燃料室から排出される水素ガスは、燃料排出管路31を通って燃料電池スタック20の外部に排出される。前記燃料排出管路31には、回収容器としての水回収ドレインタンク60が配設されている。そして、該水回収ドレインタンク60には水と分離された水素ガスとを排出する燃料排出管路30が接続され、該燃料排出管路30には燃料強制排出装置としての吸引循環ポンプ36が配設されている。また、前記燃料排出管路30における水回収ドレインタンク60と反対側の端部は、第2燃料供給管路33に接続されている。これにより、燃料電池スタック20の外部に導出された水素ガスを回収し、燃料電池スタック20の燃料室に供給して再利用することができる。   The hydrogen gas discharged from the fuel chamber of the fuel cell stack 20 is discharged to the outside of the fuel cell stack 20 through the fuel discharge pipe 31. A water recovery drain tank 60 as a recovery container is disposed in the fuel discharge line 31. The water recovery drain tank 60 is connected to a fuel discharge line 30 for discharging water and separated hydrogen gas. The fuel discharge line 30 is provided with a suction circulation pump 36 as a fuel forced discharge device. It is installed. The end of the fuel discharge line 30 opposite to the water recovery drain tank 60 is connected to the second fuel supply line 33. Thereby, the hydrogen gas led out of the fuel cell stack 20 can be recovered, supplied to the fuel chamber of the fuel cell stack 20, and reused.

また、前記水回収ドレインタンク60には、燃料排出管路56が接続され、該燃料排出管路56には水素排気弁62が配設され、燃料電池スタック20の起動時等に燃料室から排出される水素ガスを大気中に排出することができるようになっている。なお、燃料排出管路56に、必要に応じて水素燃焼器を配設することもできる。該水素燃焼器によって排出される水素ガスを燃焼させ、水にしてから大気中に排出することができる。   Further, a fuel discharge line 56 is connected to the water recovery drain tank 60, and a hydrogen exhaust valve 62 is disposed in the fuel discharge line 56, and is discharged from the fuel chamber when the fuel cell stack 20 is started up. The hydrogen gas to be discharged can be discharged into the atmosphere. Note that a hydrogen combustor may be provided in the fuel discharge line 56 as necessary. The hydrogen gas discharged by the hydrogen combustor can be combusted to form water, and then discharged into the atmosphere.

ここで、前記第1の水素供給調圧弁25a及び第2の水素供給調圧弁25bは、バタフライバルブ、レギュレータバルブ、ダイヤフラム式バルブ、マスフローコントローラ、シーケンスバルブ等のものであるが、前記第1の水素供給調圧弁25a及び第2の水素供給調圧弁25bの出口から流出する水素ガスの圧力をあらかじめ設定した圧力に調整することができるものであれば、いかなる種類のものであってもよい。なお、前記圧力の調整は、手動によってなされてもよいが、電気モータ、パルスモータ、電磁石等から成るアクチュエータによってなされることが望ましい。また、前記燃料供給電磁弁26及び水素排気弁62は、いわゆる、オン−オフ式のものであり、電気モータ、パルスモータ、電磁石等から成るアクチュエータによって作動させられる。なお、前記燃料貯蔵手段元開閉弁24は手動又は電磁弁を用いて自動的に作動させられる。さらに、前記吸引循環ポンプ36は、水素ガスを強制的に排出し、燃料室内を負圧の状態にすることができるポンプであれば、いかなる種類のものであってもよい。   Here, the first hydrogen supply pressure regulating valve 25a and the second hydrogen supply pressure regulating valve 25b are a butterfly valve, a regulator valve, a diaphragm valve, a mass flow controller, a sequence valve, and the like. Any type may be used as long as the pressure of the hydrogen gas flowing out from the outlets of the supply pressure regulating valve 25a and the second hydrogen supply pressure regulating valve 25b can be adjusted to a preset pressure. The pressure adjustment may be performed manually, but is preferably performed by an actuator including an electric motor, a pulse motor, an electromagnet, or the like. The fuel supply electromagnetic valve 26 and the hydrogen exhaust valve 62 are so-called on-off types, and are actuated by actuators such as an electric motor, a pulse motor, and an electromagnet. The fuel storage means original opening / closing valve 24 is operated manually or automatically using an electromagnetic valve. Further, the suction circulation pump 36 may be of any kind as long as it is capable of forcibly discharging hydrogen gas and bringing the fuel chamber into a negative pressure state.

一方、酸化剤としての空気は、酸化剤供給源としての空気供給ファン75から、酸化剤供給管路76を通って、燃料電池スタック20の酸素室に供給される。なお、酸化剤供給源としては、空気供給ファン75に代えて空気ボンベ、空気タンク等を使用することもできる。また、酸化剤として、空気に代えて酸素を使用することもできる。そして、酸素室から排出される空気は、排気マニホールド77を通って大気中へ排出される。   On the other hand, air as an oxidant is supplied from an air supply fan 75 as an oxidant supply source through an oxidant supply pipe 76 to the oxygen chamber of the fuel cell stack 20. As the oxidant supply source, an air cylinder, an air tank, or the like can be used instead of the air supply fan 75. Further, oxygen can be used as the oxidant instead of air. The air discharged from the oxygen chamber is discharged into the atmosphere through the exhaust manifold 77.

なお、燃料電池スタック20の酸素極としての空気極側から単位セル11を湿潤な状態に維持するために、酸素室に供給される空気中に水をスプレーして供給することもできる。この場合、例えば、水を貯留するタンクから供給された水を、酸化剤供給管路76の途中や燃料電池スタック20の酸素室の入口に配設された水供給ノズルを通して、空気中にスプレーすることが望ましい。また、排気マニホールド77の途中等に凝縮器を配設して、酸素室から排出される空気に含まれる水を回収して再利用することが望ましい。   In addition, in order to maintain the unit cell 11 in a wet state from the air electrode side as the oxygen electrode of the fuel cell stack 20, water can be sprayed and supplied to the air supplied to the oxygen chamber. In this case, for example, water supplied from a tank for storing water is sprayed into the air through a water supply nozzle disposed in the middle of the oxidant supply pipe 76 or at the inlet of the oxygen chamber of the fuel cell stack 20. It is desirable. Further, it is desirable to arrange a condenser in the middle of the exhaust manifold 77 to collect and reuse water contained in the air discharged from the oxygen chamber.

ところで、燃料電池スタック20の酸素室に供給される空気は、圧力が大気圧程度の常圧の状態であってもよいし、圧力が大気圧よりも高くなるように加圧された状態であってもよいが、本実施の形態においては、加圧された状態であるものとして説明する。すなわち、本実施の形態における燃料電池システムは、いわゆる常圧システムでなく、加圧システムであるものとする。   Incidentally, the air supplied to the oxygen chamber of the fuel cell stack 20 may be in a normal pressure state where the pressure is about atmospheric pressure, or in a state where the pressure is increased so as to be higher than the atmospheric pressure. However, in the present embodiment, the description will be made assuming that the pressure is applied. That is, the fuel cell system in the present embodiment is not a so-called normal pressure system but a pressurization system.

また、図2には、燃料電池スタック20を冷却するための複数の冷却系の1つである閉じた冷却系の装置が示されている。前記燃料電池スタック20には、該燃料電池スタック20に供給される冷媒が通過する冷媒供給管路53、及び、燃料電池スタック20から排出された冷媒が通過する冷媒排出管路71が接続されている。そして、前記冷媒供給管路53及び冷媒排出管路71の燃料電池スタック20と反対側の端には冷媒貯留容器52が接続されている。また、前記冷媒供給管路53には、冷媒ポンプとしての冷媒供給ポンプ54及びフィルタ55が配設されている。さらに、前記冷媒排出管路71には、冷媒を冷却する冷却装置としてのラジエータ72及び冷媒ポンプとしての冷媒排出ポンプ51が配設されている。ここで、前記冷媒は、例えば、水であるが、不凍液であってもよいし、いかなる種類の流体であってもよい。そして、前記冷媒排出ポンプ51及び冷媒供給ポンプ54は、水等の冷媒を吸引して吐出することができるポンプであれば、いかなる種類のものであってもよい。また、前記フィルタ55は、水等の冷媒に含まれる塵埃(じんあい)、不純物等を除去するものであれば、いかなる種類のものであってもよい。   FIG. 2 shows a closed cooling system device that is one of a plurality of cooling systems for cooling the fuel cell stack 20. Connected to the fuel cell stack 20 are a refrigerant supply line 53 through which refrigerant supplied to the fuel cell stack 20 passes and a refrigerant discharge pipe 71 through which refrigerant discharged from the fuel cell stack 20 passes. Yes. A refrigerant storage container 52 is connected to the ends of the refrigerant supply pipe 53 and the refrigerant discharge pipe 71 opposite to the fuel cell stack 20. The refrigerant supply pipe 53 is provided with a refrigerant supply pump 54 as a refrigerant pump and a filter 55. Further, a radiator 72 as a cooling device for cooling the refrigerant and a refrigerant discharge pump 51 as a refrigerant pump are disposed in the refrigerant discharge pipe 71. Here, the refrigerant is, for example, water, but may be antifreeze or any kind of fluid. The refrigerant discharge pump 51 and the refrigerant supply pump 54 may be of any type as long as they can suck and discharge a refrigerant such as water. The filter 55 may be of any type as long as it removes dust, impurities, etc. contained in a coolant such as water.

そして、燃料電池スタック20に供給された冷媒は、各セルモジュール10において、セパレータユニット12の後述されるセパレータ本体41内に形成された冷媒流路45内を流通して各セルモジュール10を冷却する。この場合、冷媒は、冷媒貯留容器52、冷媒供給管路53、燃料電池スタック20及び冷媒排出管路71を接続することによって形成された実質的に閉じた冷却系内を循環し、単位セル11に接触することがない。そのため、該単位セル11を構成する固体高分子電解質膜、触媒、電極等の部材に冷媒が接触することがないので、不凍液等のように、単位セル11を構成する部材に影響を及ぼす可能性のある成分を含有する冷媒であっても使用することができる。   And the refrigerant | coolant supplied to the fuel cell stack 20 distribute | circulates in the refrigerant | coolant flow path 45 formed in the separator main body 41 mentioned later of the separator unit 12 in each cell module 10, and cools each cell module 10. FIG. . In this case, the refrigerant circulates in the substantially closed cooling system formed by connecting the refrigerant storage container 52, the refrigerant supply pipe 53, the fuel cell stack 20, and the refrigerant discharge pipe 71, and the unit cell 11. There is no contact. Therefore, since the refrigerant does not come into contact with members such as the solid polymer electrolyte membrane, catalyst, and electrode constituting the unit cell 11, there is a possibility of affecting the members constituting the unit cell 11 such as an antifreeze liquid. Even a refrigerant containing a certain component can be used.

また、燃料電池スタック20の燃料室に供給される水素ガス及び酸素室に供給される空気も、燃料電池スタック20を冷却する機能を有する。そのため、燃料電池スタック20に燃料ガスとしての水素ガス及び酸化剤としての空気を供給する装置は、燃料電池スタック20を冷却するための冷却系の1つとして機能する。そして、水素ガス及び空気は、消費されたり外部に排出されたりするものであるから、水素ガス及び空気を供給する装置は開いた冷却系と言える。この場合、水素ガス及び空気は、単位セル11を構成する固体高分子電解質膜、触媒、電極等の部材に接触しながらセルモジュール10内を流通して、該セルモジュール10を冷却する。なお、前述のように、酸素室に供給される空気中に水を供給するようにした場合には、冷却能力が向上する。   The hydrogen gas supplied to the fuel chamber of the fuel cell stack 20 and the air supplied to the oxygen chamber also have a function of cooling the fuel cell stack 20. Therefore, an apparatus for supplying hydrogen gas as a fuel gas and air as an oxidant to the fuel cell stack 20 functions as one of the cooling systems for cooling the fuel cell stack 20. And since hydrogen gas and air are consumed or discharged | emitted outside, it can be said that the apparatus which supplies hydrogen gas and air is an open cooling system. In this case, the hydrogen gas and air flow through the cell module 10 while being in contact with members such as a solid polymer electrolyte membrane, a catalyst, and an electrode constituting the unit cell 11, thereby cooling the cell module 10. As described above, when water is supplied into the air supplied to the oxygen chamber, the cooling capacity is improved.

なお、燃料電池スタック20には、図示されない電気端子の端子電圧を計測する電圧計78、燃料電池スタック20内を流通する空気又は燃料電池スタック20から排出される空気の温度を検出する排出空気温度計74が取り付けられている。また、冷媒貯留容器52及び水回収ドレインタンク60には水位を検出する水位センサ52a及び60aが取り付けられている。   The fuel cell stack 20 includes a voltmeter 78 that measures a terminal voltage of an electric terminal (not shown), and an exhaust air temperature that detects the temperature of air flowing through the fuel cell stack 20 or air discharged from the fuel cell stack 20. A total of 74 is attached. Water level sensors 52 a and 60 a for detecting the water level are attached to the refrigerant storage container 52 and the water recovery drain tank 60.

また、前記蓄電手段としての二次電池は、いわゆる、バッテリ(蓄電池)であり、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、ナトリウム硫黄電池等が一般的である。なお、前記蓄電手段は、必ずしもバッテリでなくてもよく、電気二重層キャパシタのようなキャパシタ(コンデンサ)、フライホイール、超伝導コイル、蓄圧器等のように、エネルギを電気的に蓄積し放出する機能を有するものであれば、いかなる形態のものであってもよい。さらに、これらの中のいずれかを単独で使用してもよいし、複数のものを組み合わせて使用してもよい。   The secondary battery as the power storage means is a so-called battery (storage battery), and a lead storage battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a lithium ion battery, a sodium sulfur battery, and the like are common. The power storage means does not necessarily have to be a battery, and electrically stores and discharges energy, such as a capacitor (capacitor) such as an electric double layer capacitor, a flywheel, a superconducting coil, and a pressure accumulator. Any form may be used as long as it has a function. Furthermore, any of these may be used alone, or a plurality of them may be used in combination.

そして、前記燃料電池スタック20は図示されない負荷に接続され、発生した電流を前記負荷に供給する。ここで、該負荷は、一般的には、駆動制御装置であるインバータ装置であり、前記燃料電池スタック20又は蓄電手段からの直流電流を交流電流に変換して、車両の車輪を回転させる駆動モータに供給する。ここで、該駆動モータは発電機としても機能するものであり、車両の減速運転時には、いわゆる回生電流を発生する。この場合、前記駆動モータは車輪によって回転させられて発電するので、前記車輪にブレーキをかける、すなわち、車両の制動装置(ブレーキ)として機能する。そして、前記回生電流が蓄電手段に供給されて該蓄電手段が充電される。   The fuel cell stack 20 is connected to a load (not shown) and supplies the generated current to the load. Here, the load is generally an inverter device that is a drive control device, and converts a direct current from the fuel cell stack 20 or the power storage means into an alternating current to rotate a vehicle wheel. To supply. Here, the drive motor also functions as a generator, and generates a so-called regenerative current when the vehicle is decelerated. In this case, since the drive motor is rotated by the wheel to generate electric power, the wheel is braked, that is, functions as a vehicle braking device (brake). Then, the regenerative current is supplied to the power storage means, and the power storage means is charged.

また、本実施の形態において、燃料電池システムは、図3に示されるような制御システムを有する。図3において、81は、CPU、MPU等の演算手段、入出力インターフェイス等を備える一種のコンピュータであり、燃料電池システムの動作を制御する制御装置である。該制御装置81には、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段としてのメモリ82が接続されている。また、前記制御装置81には、前記電圧計78、水位センサ52a及び60a、水素圧センサ27及び28、排出空気温度計74、並びに、燃料電池スタック20の燃料室から排出される水素ガス濃度を検出する水素濃度センサ83が接続され、これら各種のセンサの出力が前記制御装置81に入力される。さらに、該制御装置81には、前記第1の水素供給調圧弁25a及び第2の水素供給調圧弁25b、水素排気弁62、空気供給ファン75、冷媒ポンプとしての冷媒供給ポンプ54及び冷媒排出ポンプ51、並びに、燃料電池システムに故障、事故等が発生した場合に警報を出力する装置としてのアラーム86が接続され、これらの装置は前記制御装置81によって動作が制御される。   In the present embodiment, the fuel cell system has a control system as shown in FIG. In FIG. 3, reference numeral 81 denotes a type of computer that includes an arithmetic means such as a CPU and MPU, an input / output interface, and the like, and is a control device that controls the operation of the fuel cell system. The control device 81 is connected to a memory 82 as storage means such as a magnetic disk or a semiconductor memory. The control device 81 includes the voltmeter 78, the water level sensors 52a and 60a, the hydrogen pressure sensors 27 and 28, the exhaust air thermometer 74, and the hydrogen gas concentration discharged from the fuel chamber of the fuel cell stack 20. A hydrogen concentration sensor 83 to be detected is connected, and outputs of these various sensors are input to the control device 81. Further, the control device 81 includes the first hydrogen supply pressure regulating valve 25a and the second hydrogen supply pressure regulating valve 25b, a hydrogen exhaust valve 62, an air supply fan 75, a refrigerant supply pump 54 as a refrigerant pump, and a refrigerant discharge pump. 51, and an alarm 86 as a device for outputting an alarm when a failure, an accident, or the like occurs in the fuel cell system, and the operation of these devices is controlled by the control device 81.

次に、前記セパレータユニット12の構成について詳細に説明する。   Next, the configuration of the separator unit 12 will be described in detail.

図1は本発明の第1の実施の形態における燃料電池システムのセパレータユニットの構成を示す図、図5は本発明の第1の実施の形態における燃料電池システムのセルモジュールの構成を示す断面図、図6は本発明の第1の実施の形態における燃料電池システムの発電性能を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a separator unit of a fuel cell system according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a sectional view showing a configuration of a cell module of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention. FIG. 6 is a diagram showing the power generation performance of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention.

図1及び5に示されるように、セルモジュール10は、単位セル11と、該単位セル11同士を電気的に接続するとともに、単位セル11に導入される水素ガスの流路としての燃料室と、空気の流路としての酸素室とを分離するセパレータユニット12とを有し、複数個が積層されている。なお、図1は積層されたセルモジュール10の一部のみを拡大して示す斜視図であり、図5は積層されたセルモジュール10の一部のみを拡大して示す断面図であり、説明の都合上、単位セル11及びセパレータユニット12を支持するフレームは省略されている。   As shown in FIGS. 1 and 5, the cell module 10 includes a unit cell 11, a fuel chamber as a flow path for hydrogen gas introduced into the unit cell 11, while electrically connecting the unit cells 11 to each other. And a separator unit 12 that separates the oxygen chamber as an air flow path, and a plurality of them are stacked. 1 is an enlarged perspective view showing only a part of the stacked cell modules 10, and FIG. 5 is an enlarged sectional view showing only a part of the stacked cell modules 10. For convenience, the frame supporting the unit cell 11 and the separator unit 12 is omitted.

そして、単位セル11は、図5に示されるように、イオン交換膜である電解質層としての固体高分子電解質膜11aと、該固体高分子電解質膜11aの一側に設けられた酸素極としての空気極(カソード極)11b及び他側に設けられた燃料極(アノード極)11cとで構成されている。前記空気極11b及び燃料極11cは、反応ガスを拡散しながら透過する導電性材料から成る電極拡散層と、該電極拡散層上に形成され、固体高分子電解質膜11aと接触させて支持される触媒物質を含む触媒層とから成る。なお、図1においては、固体高分子電解質膜11a、空気極11b及び燃料極11cの図示が省略されている。   As shown in FIG. 5, the unit cell 11 includes a solid polymer electrolyte membrane 11a as an electrolyte layer that is an ion exchange membrane, and an oxygen electrode provided on one side of the solid polymer electrolyte membrane 11a. It consists of an air electrode (cathode electrode) 11b and a fuel electrode (anode electrode) 11c provided on the other side. The air electrode 11b and the fuel electrode 11c are formed on the electrode diffusion layer made of a conductive material that permeates while diffusing the reaction gas, and are supported in contact with the solid polymer electrolyte membrane 11a. And a catalyst layer containing a catalyst material. In FIG. 1, the solid polymer electrolyte membrane 11a, the air electrode 11b, and the fuel electrode 11c are not shown.

また、セパレータユニット12は、単位セル11間のガス遮断部材としてのセパレータ本体41と、該セパレータ本体41の一側に設けられ、単位セル11の空気極11b側の電極拡散層に接触して集電するとともに空気と水との混合流を透過する多数の開口が形成された網目状の集電体としての空気極側コレクタ14と、セパレータ本体41の他側に設けられ、単位セル11の燃料極11c側の電極拡散層に接触して同じく電流を外部に導出するための網目状の集電体としての燃料極側コレクタ15とで構成されている。なお、図1においては、説明の都合上、燃料極側コレクタ15の図示が省略されている。   In addition, the separator unit 12 is provided on one side of the separator body 41 as a gas blocking member between the unit cells 11 and the electrode diffusion layer on the air electrode 11b side of the unit cell 11 and is collected. The air electrode side collector 14 as a mesh-like current collector in which a large number of openings that allow electricity and permeate the mixed flow of air and water are formed, and the fuel of the unit cell 11 provided on the other side of the separator body 41 A fuel electrode side collector 15 as a mesh current collector for contacting the electrode diffusion layer on the electrode 11c side and leading out current to the outside. In FIG. 1, the illustration of the fuel electrode side collector 15 is omitted for convenience of explanation.

そして、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15は、導電性の板材、例えば、板厚が0.2〔mm〕程度の金属薄板で形成されている。また、セパレータ本体41は、板厚が更に薄い金属薄板で構成された板状の部材であり、例えば、第1板部材41a及び第2板部材41bから成る二重構造を有し、内部に示されるような冷媒流路45が形成されている。前記空気極側コレクタ14、燃料極側コレクタ15及びセパレータ本体41の構成金属としては、導電性と耐蝕(しょく)性を備えた金属、例えば、ステンレス鋼、ニッケル合金、チタン合金等に金メッキ等の耐蝕導電処理を施したものが挙げられる。   The air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 are formed of a conductive plate material, for example, a metal thin plate having a plate thickness of about 0.2 mm. The separator body 41 is a plate-like member made of a thin metal plate having a thinner plate thickness. For example, the separator body 41 has a double structure including a first plate member 41a and a second plate member 41b and is shown inside. Such a refrigerant flow path 45 is formed. As the constituent metal of the air electrode side collector 14, the fuel electrode side collector 15 and the separator body 41, a metal having conductivity and corrosion resistance (for example, stainless steel, nickel alloy, titanium alloy, etc., such as gold plating). The thing which gave the corrosion-resistant electroconductive process is mentioned.

また、空気極側コレクタ14は、全体形状が概略横長の矩(く)形であり、多孔体から成る。該多孔体は、例えば、開口率59〔%〕以上の網目状の開口を有するエキスパンドメタル、パンチングメタル等のメタル板材であり、プレス加工によって形成された細かい凸条を有する波板とされている。なお、前記凸条は側壁部14b及び頂部14cを備える。そして、前記凸条は、板材の縦辺方向、すなわち、図5における上下方向に延在し、平行に等間隔で、板面を完全に縦断する配置とされている。前記凸条の断面形状は、大まかには矩形波状断面とされ、プレス加工の型抜きの関係から、根元側が若干裾(すそ)広がりの形状とされている。前記凸条の高さは、図示されないフレームの厚さに実質上等しい高さとされ、それにより、積層状態において、単位セル11の空気極11b側の電極拡散層とセパレータ本体41の側面との間を縦方向に貫通する所定の開口面積の空気流路を確保している。なお、図1において、矢印Aは、単位セル11に導入されて酸素室内を流通する空気の流れを示している。ここで、各凸条の頂部14cの平面は、セパレータ本体41の側面に当接するセパレータ当接部となっており、各凸条間の谷部14aの平面は、単位セル11の空気極11b側の電極拡散層に当接する電極当接部となっている。   Further, the air electrode side collector 14 has a generally horizontally long rectangular shape and is made of a porous body. The porous body is, for example, a metal plate material such as expanded metal or punching metal having a mesh-like opening having an opening ratio of 59% or more, and is a corrugated plate having fine ridges formed by pressing. . In addition, the said protruding item | line is provided with the side wall part 14b and the top part 14c. And the said protruding item | line is the arrangement | positioning which extends in the vertical direction of a board | plate material, ie, the up-down direction in FIG. The cross-sectional shape of the ridges is roughly a rectangular wave-shaped cross section, and the base side has a slightly flared shape due to the punching of the press work. The height of the ridges is substantially equal to the thickness of a frame (not shown), so that, in the stacked state, between the electrode diffusion layer on the air electrode 11b side of the unit cell 11 and the side surface of the separator body 41. An air flow path having a predetermined opening area penetrating in the vertical direction is secured. In FIG. 1, an arrow A indicates the flow of air introduced into the unit cell 11 and flowing through the oxygen chamber. Here, the flat surface of the top 14c of each protrusion is a separator contact portion that contacts the side surface of the separator body 41, and the flat surface of the valley 14a between the protrusions is on the air electrode 11b side of the unit cell 11. This is an electrode contact portion that contacts the electrode diffusion layer.

また、燃料極側コレクタ15は、前記空気極側コレクタ14と同様の寸法の多孔体であり、例えば、網目状の開口を有するエキスパンドメタル、パンチングメタル等のメタル板材から成り、プレス加工によって形成された細かい凸条を有する波板とされている。そして、前記凸条は、空気極側コレクタ14の場合と同様に、側壁部15b及び頂部15cを備え、図5における上下方向に延在し、平行に等間隔で、板面を完全に縦断する配置とされている。前記凸条の断面形状は、大まかには矩形波状断面とされ、プレス加工の型抜きの関係から、根元側が若干裾広がりの形状とされている。前記凸条の高さは、図示されないフレームの厚さに実質上等しい高さとされ、それにより、積層状態において、単位セル11の燃料極11c側の電極拡散層とセパレータ本体41の側面との間を縦方向に貫通する所定の開口面積の燃料ガス流路を確保している。また、各凸条の頂部15cの平面は、セパレータ本体41の側面に当接するセパレータ当接部となっており、各凸条の谷部15aの平面は、単位セル11の燃料極11c側の電極拡散層に当接する電極当接部となっている。   The fuel electrode side collector 15 is a porous body having the same dimensions as the air electrode side collector 14, and is made of, for example, a metal plate material such as expanded metal or punching metal having a mesh-like opening, and is formed by pressing. The corrugated sheet has fine ridges. And the said protruding item | line is provided with the side wall part 15b and the top part 15c similarly to the case of the air electrode side collector 14, is extended in the up-down direction in FIG. 5, and cuts a plate | board surface completely at equal intervals in parallel. It is supposed to be arranged. The cross-sectional shape of the ridges is roughly a rectangular wave-shaped cross-section, and the base side has a slightly flared shape due to die cutting in press working. The height of the ridges is substantially equal to the thickness of a frame (not shown), so that, in the stacked state, the gap between the electrode diffusion layer on the fuel electrode 11c side of the unit cell 11 and the side surface of the separator body 41. A fuel gas flow path having a predetermined opening area penetrating in the vertical direction is secured. Further, the flat surface of the top portion 15c of each protrusion is a separator contact portion that contacts the side surface of the separator main body 41, and the flat surface of the valley portion 15a of each protrusion is an electrode on the fuel electrode 11c side of the unit cell 11. It is an electrode contact portion that contacts the diffusion layer.

そして、前記空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15は、それぞれの谷部14a及び15aがともに外側となるように、セパレータ本体41を間に挟んで配置される。このとき、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15のそれぞれの凸条の頂部14c及び15cは、セパレータ本体41と当接した状態となり、相互に通電可能な状態となる。また、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15をセパレータ本体41と重ね合わせることによって、該セパレータ本体41の一方側に空気流路、すなわち、酸素室が構成され、他方側に燃料ガス流路、すなわち、燃料室が構成されることになる。そして、酸素室から単位セル11の空気極11bに空気が供給され、同様に、燃料室から単位セル11の燃料極11cに水素ガスが供給される。   The air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 are arranged with the separator body 41 interposed therebetween so that the valley portions 14a and 15a are both outside. At this time, the top portions 14c and 15c of the ridges of the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 are in contact with the separator main body 41, and can be energized with each other. Further, by superposing the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 on the separator body 41, an air flow path, that is, an oxygen chamber is formed on one side of the separator body 41, and a fuel gas flow path on the other side. That is, a fuel chamber is formed. Then, air is supplied from the oxygen chamber to the air electrode 11b of the unit cell 11, and similarly, hydrogen gas is supplied from the fuel chamber to the fuel electrode 11c of the unit cell 11.

なお、単位セル11においては水が移動する。すなわち、燃料極側コレクタ15が配設されている燃料室内に燃料ガスとして水素ガスを供給すると、水素が水素イオン(プロトン)と電子とに分解され、水素イオンがプロトン同伴水を伴って、固体高分子電解質膜11aを透過する。また、前記空気極11bをカソード極とし、酸素室内に酸化剤としての空気を供給すると、空気中の酸素と、前記水素イオン及び電子とが結合して、水が生成される。さらに、水分が逆拡散水として固体高分子電解質膜11aを透過し、燃料室内に移動する。ここで、逆拡散水とは、酸素室において生成される水が固体高分子電解質膜11a内に拡散し、該固体高分子電解質膜11a内を前記水素イオンと逆方向に透過して燃料室にまで浸透したものである。   In the unit cell 11, water moves. That is, when hydrogen gas is supplied as a fuel gas into the fuel chamber in which the fuel electrode side collector 15 is disposed, hydrogen is decomposed into hydrogen ions (protons) and electrons, and the hydrogen ions are accompanied by proton-entrained water and become solid. It penetrates the polymer electrolyte membrane 11a. Further, when the air electrode 11b is used as a cathode electrode and air as an oxidant is supplied into the oxygen chamber, oxygen in the air is combined with the hydrogen ions and electrons to generate water. Furthermore, moisture permeates through the solid polymer electrolyte membrane 11a as reverse diffusion water and moves into the fuel chamber. Here, the reverse diffusion water means that water generated in the oxygen chamber diffuses into the solid polymer electrolyte membrane 11a and permeates through the solid polymer electrolyte membrane 11a in the direction opposite to the hydrogen ions to enter the fuel chamber. It has penetrated until.

また、セパレータ本体41は、図示されない冷媒流入管及び冷媒流出管が接続され、冷媒流入管から流入した冷媒がセパレータ本体41の内部に形成された冷媒流路45を矢印Bで示されるように通って冷却を行い、冷媒流出管から流出する。なお、前記冷媒は閉じた冷却系の装置における冷媒であり、冷媒供給管路53を通って燃料電池スタック20に供給され、該燃料電池スタック20内に形成された図示されない流路を通って冷媒流入管に流入する。また、冷媒流出管から流出された冷媒は、燃料電池スタック20内に形成された図示されない流路を通って冷媒排出管路71に流入し、燃料電池スタック20から排出される。なお、冷媒流路45の形状は、直線状であってもよいし、蛇(だ)行状、渦巻き状等のような冷媒の流路長が長くなるような形状であってもよい。   The separator main body 41 is connected to a refrigerant inflow pipe and a refrigerant outflow pipe (not shown), and the refrigerant flowing from the refrigerant inflow pipe passes through the refrigerant flow path 45 formed in the separator main body 41 as indicated by an arrow B. Then, it cools and flows out from the refrigerant outflow pipe. The refrigerant is a refrigerant in a closed cooling system device, and is supplied to the fuel cell stack 20 through the refrigerant supply pipe 53 and passes through a flow path (not shown) formed in the fuel cell stack 20. It flows into the inflow pipe. Further, the refrigerant flowing out from the refrigerant outflow pipe flows into the refrigerant discharge pipe 71 through a flow path (not shown) formed in the fuel cell stack 20 and is discharged from the fuel cell stack 20. The shape of the refrigerant flow path 45 may be a straight line, or may be a shape such as a serpentine shape, a spiral shape, or the like in which the refrigerant flow path length is long.

図1に示される例において、前記セパレータ本体41は第1板部材41a及び第2板部材41bを貼(は)り合わせて形成されている。この場合、一方の板材としての第2板部材41bの内側となる面に、例えば、ケミカルエッチング等のフォトリソグラフィ技術を使用して所望の形状の凹溝を形成する。そして、該凹溝が形成された面に他方の板材としての第1板部材41aを重ね合わせることによって、冷媒流路45を備えるセパレータ本体41を得ることができる。この場合、該セパレータ本体41の両側の面が各所で結合されているので、前記両側の面の間の電気伝導性を良好なものとすることができる。また、前記セパレータ本体41の両外側の面は、凹凸のない平面であることが望ましい。これにより、セパレータ本体41の外側の面と、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15のそれぞれの頂部14c及び15cとの接触が確実になり、セパレータ本体41と空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15との間の熱伝導性及び電気伝導性を良好なものとすることができる。   In the example shown in FIG. 1, the separator body 41 is formed by pasting together a first plate member 41 a and a second plate member 41 b. In this case, a concave groove having a desired shape is formed on the inner surface of the second plate member 41b as one plate material using, for example, a photolithography technique such as chemical etching. And the separator main body 41 provided with the refrigerant | coolant flow path 45 can be obtained by superimposing the 1st board member 41a as the other board | plate material on the surface in which this concave groove was formed. In this case, since the surfaces on both sides of the separator body 41 are joined at various places, the electrical conductivity between the surfaces on both sides can be improved. Further, it is desirable that both outer surfaces of the separator main body 41 are flat surfaces having no irregularities. Thereby, the contact between the outer surface of the separator body 41 and the top portions 14c and 15c of the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 is ensured, and the separator body 41, the air electrode side collector 14 and the fuel electrode are secured. The thermal conductivity and electrical conductivity with the side collector 15 can be improved.

本実施の形態において、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15は、開口率が局所的に変化するように形成されている。例えば、単位セル11に当接する電極当接部であるMEA接触部としての谷部14a及び15aの開口率が最も高く、セパレータ本体41に当接するセパレータ当接部であるセパレータ接触部としての頂部14c及び15cの開口率が最も低く、リブを構成するリブ部としての側壁部14b及び15bの開口率が谷部14a及び15aの開口率と頂部14c及び15cの開口率との中間となるように形成されている。なお、側壁部14b及び15bの開口率は、頂部14c及び15cの開口率と等しくてもよい。すなわち、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15の各所の開口率は、単位セル11の積層方向(図5における上下方向)に関して傾斜化され、次の式(1)で定義されるように変化する。
MEA接触部の開口率>リブ部の開口率≧セパレータ接触部の開口率 ・・・式(1)
ここで、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15は、網目状の開口を有するので、酸素室内の空気及び燃料室内の水素ガスの流通が空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15によって阻害されることがない。すなわち、酸素室内の空気及び燃料室内の水素ガスは、単位セル11に接触している谷部14a及び15aの開口を通して、単位セル11の空気極11b及び燃料極11cの電極拡散層に十分に接触することができる。さらに、酸素室内の空気及び燃料室内の水素ガスは、側壁部14b及び15bの開口を通しても移動することができるので、酸素室内の空気の流れ及び燃料室内の水素ガスの流れがスムーズになる。
In the present embodiment, the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 are formed so that the aperture ratio changes locally. For example, the valley portions 14a and 15a as the MEA contact portions that are the electrode contact portions that contact the unit cell 11 have the highest opening ratio, and the top portion 14c as the separator contact portion that is the separator contact portion that contacts the separator body 41. 15c has the lowest opening ratio, and the opening ratios of the side walls 14b and 15b as ribs constituting the ribs are intermediate between the opening ratios of the valleys 14a and 15a and the opening ratios of the tops 14c and 15c. Has been. Note that the opening ratios of the side wall portions 14b and 15b may be equal to the opening ratios of the top portions 14c and 15c. That is, the aperture ratios of the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 are inclined with respect to the stacking direction of the unit cells 11 (the vertical direction in FIG. 5), and are defined by the following equation (1). Change.
Opening ratio of MEA contact part> Opening ratio of rib part ≧ Opening ratio of separator contact part (1)
Here, since the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 have a mesh-shaped opening, the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 inhibit the flow of the air in the oxygen chamber and the hydrogen gas in the fuel chamber. It will not be done. That is, the air in the oxygen chamber and the hydrogen gas in the fuel chamber fully contact the electrode diffusion layers of the air electrode 11b and the fuel electrode 11c of the unit cell 11 through the openings of the valley portions 14a and 15a that are in contact with the unit cell 11. can do. Furthermore, since the air in the oxygen chamber and the hydrogen gas in the fuel chamber can also move through the openings in the side wall portions 14b and 15b, the flow of air in the oxygen chamber and the flow of hydrogen gas in the fuel chamber become smooth.

特に、生成水や空気中に供給された水によって、酸素室内において水滴が発生し、該水滴が隣接する谷部14a間の流路を塞いでしまった場合、空気は側壁部14bの開口を通して隣接する流路に流れ込むことができるので、空気の流れが阻害されることがない。なお、逆拡散水によって燃料室内に水滴が発生した場合も同様である。   In particular, when water droplets are generated in the oxygen chamber due to generated water or water supplied to the air, and the water droplets block the flow path between the adjacent valley portions 14a, the air is adjacent through the opening of the side wall portion 14b. Therefore, the air flow is not hindered. The same applies when water droplets are generated in the fuel chamber due to the reverse diffusion water.

そして、単位セル11は、閉じた冷却系の装置の冷却器として機能するセパレータ本体41によって冷却される。すなわち、単位セル11において発生した熱は、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15を通して、セパレータ本体41に伝達され、該セパレータ本体41内を流通する冷媒に伝達される。なお、単位セル11において発生した電気も同様に、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15に良好に伝達される。   The unit cell 11 is cooled by a separator body 41 that functions as a cooler for a closed cooling system. That is, the heat generated in the unit cell 11 is transmitted to the separator body 41 through the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15, and is transmitted to the refrigerant flowing through the separator body 41. Similarly, the electricity generated in the unit cell 11 is also well transmitted to the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15.

前記単位セル11において発生した熱は、空気極11b及び燃料極11cの外側の面から谷部14a及び15aに伝達され、側壁部14b及び15bを通って、頂部14c及び15cからセパレータ本体41に伝達される。そのため、仮に、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15の開口率がすべての部位で一定であるとすると、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15内における熱伝導率は、すべての部位で一定となる。この場合、谷部14a及び15aの面積が頂部14c及び15cの面積よりも大きいので、谷部14a及び15aにおいて伝達する単位面積当たりの熱量よりも、頂部14c及び15cにおいて伝達する単位面積当たりの熱量の方が大きくなり、谷部14a及び15aにおける熱抵抗よりも頂部14c及び15cにおける熱抵抗の方が大きくなってしまう。また、側壁部14b及び15bにおいても、開口率が大きいと熱伝導率が低くなり、熱抵抗が大きくなってしまう。特に、空気中に水を供給するようにした場合には側壁部14b及び15bが冷却器の一種としての冷却フィンとして機能するが、この場合、開口率が大きいと冷却フィンとして機能する面積が減少し、熱抵抗が大きくなってしまう。そして、谷部14a及び15a並びに側壁部14b及び15bにおける熱抵抗が大きくなると、「発明が解決しようとする課題」の項において説明したように、単位セル11の積層方向に関して温度分布が発生し、空気極11b及び燃料極11cの温度が上昇してしまう。そのため、空気極11b及び燃料極11cを通して単位セル11の外側に散逸する水分の量が多くなり過ぎ、単位セル11内部の湿度が低下するので、単位セル11における発電効率が低下してしまう。   The heat generated in the unit cell 11 is transmitted to the valley portions 14a and 15a from the outer surfaces of the air electrode 11b and the fuel electrode 11c, and is transmitted from the top portions 14c and 15c to the separator body 41 through the side wall portions 14b and 15b. Is done. Therefore, if the aperture ratios of the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 are constant in all parts, the thermal conductivity in the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 is It becomes constant at. In this case, since the areas of the valleys 14a and 15a are larger than the areas of the tops 14c and 15c, the amount of heat per unit area transferred in the tops 14c and 15c is larger than the amount of heat per unit area transferred in the valleys 14a and 15a. Becomes larger, and the thermal resistance at the tops 14c and 15c becomes larger than the thermal resistance at the valleys 14a and 15a. Moreover, also in the side wall parts 14b and 15b, when an aperture ratio is large, thermal conductivity will become low and thermal resistance will become large. In particular, when water is supplied into the air, the side walls 14b and 15b function as cooling fins as a kind of cooler. In this case, if the aperture ratio is large, the area functioning as the cooling fins decreases. In addition, the thermal resistance increases. Then, when the thermal resistance in the valley portions 14a and 15a and the side wall portions 14b and 15b increases, as described in the section “Problems to be solved by the invention”, a temperature distribution occurs in the stacking direction of the unit cells 11, The temperature of the air electrode 11b and the fuel electrode 11c will rise. Therefore, the amount of moisture dissipated to the outside of the unit cell 11 through the air electrode 11b and the fuel electrode 11c is excessively increased, and the humidity inside the unit cell 11 is lowered, so that the power generation efficiency in the unit cell 11 is lowered.

しかし、本実施の形態においては、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15の各所の開口率は、単位セル11の積層方向に関して傾斜化され、前記式(1)で定義されるように変化する。そのため、頂部14c及び15cは、開口率が低く、面密度が高いので、単位面積当たりの伝達可能な熱量が増加し、熱抵抗が減少する。また、側壁部14b及び15bも、開口率が低く、面密度が高いので、単位面積当たりの伝達可能な熱量が増加し、熱抵抗が減少する。これにより、単位セル11の積層方向に関する温度分布が解消され、空気極11b及び燃料極11cの温度が上昇することがないので、図5において矢印Cで示されるような空気極11bを通して単位セル11の外側に散逸する水分、及び、図5において矢印Dで示されるような燃料極11cを通して単位セル11の外側に散逸する水分の量が抑制される。したがって、単位セル11内部の湿度を適正に維持することができ、単位セル11における発電効率を向上させることができる。   However, in the present embodiment, the aperture ratios of the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 are inclined with respect to the stacking direction of the unit cells 11 and change as defined by the above formula (1). To do. Therefore, since the top portions 14c and 15c have a low aperture ratio and a high surface density, the amount of heat that can be transmitted per unit area increases, and the thermal resistance decreases. Further, since the side wall portions 14b and 15b also have a low aperture ratio and a high surface density, the amount of heat that can be transferred per unit area increases, and the thermal resistance decreases. As a result, the temperature distribution in the stacking direction of the unit cells 11 is eliminated, and the temperature of the air electrode 11b and the fuel electrode 11c does not rise. Therefore, the unit cell 11 passes through the air electrode 11b as shown by the arrow C in FIG. And the amount of moisture dissipated to the outside of the unit cell 11 through the fuel electrode 11c as indicated by the arrow D in FIG. Therefore, the humidity inside the unit cell 11 can be properly maintained, and the power generation efficiency in the unit cell 11 can be improved.

図6は、低加湿条件、すなわち、単位セル11が比較的乾燥した状態における空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15の開口率による発電性能の比較を示している。図6において、縦軸には単位セル11における電圧を採り、横軸には電流密度を採っている。そして、▲でプロットされた実験結果を結ぶ線47は空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15の開口率がすべての部位で一定である場合を示し、◆でプロットされた実験結果を結ぶ線48は空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15の開口率が単位セル11の積層方向に関して傾斜化され、前記式(1)で定義されるように変化する場合を示している。図6から、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15の開口率が単位セル11の積層方向に関して傾斜化され、前記式(1)で定義されるように変化する場合には、単位セル11における発電効率が向上していることが分かる。   FIG. 6 shows a comparison of power generation performance depending on the aperture ratio of the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 in a low humidification condition, that is, in a state where the unit cell 11 is relatively dry. In FIG. 6, the vertical axis represents the voltage in the unit cell 11 and the horizontal axis represents the current density. A line 47 connecting the experimental results plotted with ▲ indicates a case where the aperture ratios of the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 are constant in all parts, and a line connecting the experimental results plotted with ◆. Reference numeral 48 denotes a case where the aperture ratios of the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 are inclined with respect to the stacking direction of the unit cells 11 and change as defined by the above formula (1). From FIG. 6, when the aperture ratios of the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 are inclined with respect to the stacking direction of the unit cells 11 and change as defined by the above formula (1), the unit cell 11 It can be seen that the power generation efficiency is improved.

また、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15が網目状の開口を有するので、酸素室内の空気及び燃料室内の水素ガスの流通が空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15によって阻害されることがない。すなわち、酸素室内の空気及び燃料室内の水素ガスは、単位セル11に接触している谷部14a及び15aの開口を通して、単位セル11の空気極11b及び燃料極11cの電極拡散層に十分に接触することができる。また、酸素室内の空気及び燃料室内の水素ガスは、側壁部14b及び15bの開口を通しても移動することができるので、酸素室内の空気の流れ及び燃料室内の水素ガスの流れがスムーズになる。特に、生成水や空気中に供給された水によって、酸素室内において水滴が発生し、該水滴が隣接する谷部14a間の流路を塞いでしまった場合、空気は側壁部14bの開口を通して隣接する流路に流れ込むことができるので、空気の流れが阻害されることがない。なお、逆拡散水によって燃料室内に水滴が発生した場合も同様である。   Further, since the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 have a mesh-like opening, the flow of the air in the oxygen chamber and the hydrogen gas in the fuel chamber is hindered by the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15. There is nothing. That is, the air in the oxygen chamber and the hydrogen gas in the fuel chamber fully contact the electrode diffusion layers of the air electrode 11b and the fuel electrode 11c of the unit cell 11 through the openings of the valley portions 14a and 15a that are in contact with the unit cell 11. can do. Further, since the air in the oxygen chamber and the hydrogen gas in the fuel chamber can also move through the openings of the side wall portions 14b and 15b, the flow of air in the oxygen chamber and the flow of hydrogen gas in the fuel chamber become smooth. In particular, when water droplets are generated in the oxygen chamber due to generated water or water supplied to the air, and the water droplets block the flow path between the adjacent valley portions 14a, the air is adjacent through the opening of the side wall portion 14b. Therefore, the air flow is not hindered. The same applies when water droplets are generated in the fuel chamber due to the reverse diffusion water.

次に、前記構成の空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15を製造する方法について説明する。なお、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15を製造する方法は実質的に同一であるので、ここでは、空気極側コレクタ14を製造する方法についてのみ説明し、燃料極側コレクタ15を製造する方法については説明を省略する。   Next, a method for manufacturing the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 having the above-described configuration will be described. Since the method for manufacturing the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 is substantially the same, only the method for manufacturing the air electrode side collector 14 will be described here, and the fuel electrode side collector 15 is manufactured. Description of the method to do is omitted.

図7は本発明の第1の実施の形態における空気極側コレクタを製造する方法の第1段階を示す平面図、図8は本発明の第1の実施の形態における空気極側コレクタを製造する方法の第1段階を示す断面図であり図7のE−E矢視断面図、図9は本発明の第1の実施の形態における空気極側コレクタを製造する方法の第2段階を示す平面図、図10は本発明の第1の実施の形態における空気極側コレクタを製造する方法の第2段階を示す断面図であり図9のF−F矢視断面図である。   FIG. 7 is a plan view showing a first stage of the method of manufacturing the air electrode side collector according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 8 manufactures the air electrode side collector according to the first embodiment of the present invention. FIG. 9 is a cross-sectional view showing a first stage of the method, a cross-sectional view taken along the line E-E of FIG. 7, and FIG. 9 is a plan view showing a second stage of the method of manufacturing the air electrode side collector according to the first embodiment of the present invention; 10 and 10 are cross-sectional views showing a second stage of the method of manufacturing the air electrode side collector according to the first embodiment of the present invention, and are cross-sectional views taken along line FF in FIG.

まず、図7及び8に示されるようなコレクタ母材141を用意する。該コレクタ母材141は、開口率が比較的小さな網目状の開口を有するエキスパンドメタル、パンチングメタル等のメタル板材であり、細かい凸条を有する波板状多孔板とされている。ここで、前記凸条は、コレクタ母材141の縦辺方向、すなわち、図7における上下方向に延在し、平行に等間隔で、コレクタ母材141の面を完全に縦断する配置とされている。そして、図8に示されるような凸条の谷部141aは前述された空気極側コレクタ14の谷部14aに対応し、凸条の側壁部141bは前述された空気極側コレクタ14の側壁部14bに対応し、凸条の頂部141cは前述された空気極側コレクタ14の頂部14cに対応する。なお、図8においては、図示の都合上、谷部141aが上側に位置し、頂部141cが下側に位置している。   First, a collector base material 141 as shown in FIGS. 7 and 8 is prepared. The collector base material 141 is a metal plate material such as an expanded metal or a punching metal having a mesh-like opening with a relatively small opening ratio, and is a corrugated porous plate having fine ridges. Here, the ridges extend in the longitudinal direction of the collector base material 141, that is, the vertical direction in FIG. 7, and are arranged so as to completely cut the surface of the collector base material 141 at equal intervals in parallel. Yes. The convex valley portion 141a as shown in FIG. 8 corresponds to the above-described valley portion 14a of the air electrode side collector 14, and the convex side wall portion 141b is the side wall portion of the air electrode side collector 14 described above. 14b corresponds to the top portion 14c of the air electrode side collector 14 described above. In FIG. 8, for convenience of illustration, the valley 141a is located on the upper side, and the top 141c is located on the lower side.

ここで、前記コレクタ母材141は次のようにして得ることができる。   Here, the collector base material 141 can be obtained as follows.

まず、表面に複数の平行な筋状の凹部が形成された載置用治具上に、平らな帯板状のコレクタ母材141、すなわち、網目状の開口を有する帯板から成るベースコレクタ材を載置する。続いて、表面に複数の平行な筋状の凸部が形成された押圧用治具を、載置用治具上のベースコレクタ材に上方から押し付けて、該ベースコレクタ材を押圧する。このとき、載置用治具の凹部に押圧用治具の凸部が嵌(かん)合するようにする。これにより、載置用治具の凹部と押圧用治具の凸部とに挟み込まれた範囲のベースコレクタ材は、凹凸状に成形される。   First, a base collector material made of a flat strip-shaped collector base material 141, that is, a strip plate having a mesh-like opening, on a mounting jig having a plurality of parallel streaky recesses formed on the surface. Is placed. Subsequently, a pressing jig having a plurality of parallel streaky protrusions formed on the surface is pressed against the base collector material on the mounting jig from above to press the base collector material. At this time, the convex portion of the pressing jig is fitted into the concave portion of the mounting jig. Thereby, the base collector material in the range sandwiched between the concave portion of the mounting jig and the convex portion of the pressing jig is formed into an uneven shape.

続いて、押圧用治具を上昇させた後、前記ベースコレクタ材を長手方向に移動させる。このときの移動距離は、載置用治具の凹部と押圧用治具の凸部とに挟み込まれた範囲の長さに相当する距離である。そして、押圧用治具を、載置用治具上のベースコレクタ材に上方から押し付けて、該ベースコレクタ材を押圧する。以降、前述の動作を順次繰り返して行うことによって、帯板から成るベースコレクタ材は全範囲に亘(わた)って凹凸状に成形される。これにより、細かい凸条を有する波板状多孔板としてのコレクタ母材141を得ることができる。   Subsequently, after raising the pressing jig, the base collector material is moved in the longitudinal direction. The moving distance at this time is a distance corresponding to the length of the range sandwiched between the concave portion of the mounting jig and the convex portion of the pressing jig. Then, the pressing jig is pressed against the base collector material on the mounting jig from above to press the base collector material. Thereafter, the base collector material made of a strip is formed into a concavo-convex shape over the entire range by sequentially repeating the above-described operations. Thereby, the collector base material 141 as a corrugated porous plate having fine ridges can be obtained.

次に、図7に示されるように、所定範囲としての点線で囲まれた削除範囲142の谷部141aを削除する。なお、前記範囲142は任意に設定することができる。この場合、図8に示されるように、削除範囲142には、谷部141aのみが含まれ、側壁部141b及び頂部141cは含まれないようになっている。すなわち、図7に示されるように、平面において削除範囲142に含まれていても、側壁部141b及び頂部141cは削除されない。   Next, as shown in FIG. 7, the valley portion 141 a of the deletion range 142 surrounded by a dotted line as a predetermined range is deleted. The range 142 can be arbitrarily set. In this case, as shown in FIG. 8, the deletion range 142 includes only the valley portion 141a and does not include the side wall portion 141b and the top portion 141c. That is, as shown in FIG. 7, the side wall portion 141 b and the top portion 141 c are not deleted even if they are included in the deletion range 142 in the plane.

ここで、前記谷部141aは、微細放電加工によって削除することができる。   Here, the valley 141a can be removed by fine electrical discharge machining.

一般に、微細放電加工機は、X−Yテーブル上に取り付けられた加工槽と該加工槽上に配設された電極とを有する。そして、前記加工槽内に絶縁体である加工液を満たした状態で、コレクタ母材141、すなわち、被加工物が前記加工槽内に保持される。加工の際には、X−Yテーブルを作動させて被加工物を移動させることによって、該被加工物の所望部位の加工が行われる。また、前記電極は、所定の電圧が印加された状態で、Z軸周りに回転しながら上下動させられる。そして、加工液中において被加工物と電極との間隔が所定距離となると絶縁破壊が起こり、放電が発生する。該放電によるエネルギーによって被加工物の所望部位が切断される。   Generally, a fine electric discharge machine has a processing tank mounted on an XY table and an electrode disposed on the processing tank. And the collector base material 141, ie, a to-be-processed object, is hold | maintained in the said processing tank in the state with which the processing liquid which is an insulator was satisfy | filled in the said processing tank. At the time of processing, the desired part of the workpiece is processed by moving the workpiece by operating the XY table. The electrode is moved up and down while rotating around the Z axis in a state where a predetermined voltage is applied. When the distance between the workpiece and the electrode reaches a predetermined distance in the machining fluid, dielectric breakdown occurs and electric discharge occurs. The desired part of the workpiece is cut by the energy generated by the discharge.

次に、前記削除範囲142に対応する形状及び大きさの接合部材143を用意する。該接合部材143は、開口率が比較的大きな網目状の開口を有するエキスパンドメタル、パンチングメタル等のメタル板材であり、平板である。なお、前記接合部材143は、コレクタ母材141と同一の材質のものであってもよいし、相違する材質のものであってもよい。また、前記接合部材143の形状は、例えば、微細放電加工によって形成することができる。そして、図9に示されるように、前記接合部材143は削除範囲142を塞ぐように配設される。すなわち、削除された谷部141aは、接合部材143によって置き換えられる。   Next, a joining member 143 having a shape and size corresponding to the deletion range 142 is prepared. The joining member 143 is a metal plate material such as an expanded metal or a punching metal having a mesh-like opening having a relatively large opening ratio, and is a flat plate. The joining member 143 may be made of the same material as the collector base material 141 or may be made of a different material. The shape of the joining member 143 can be formed by, for example, fine electrical discharge machining. As shown in FIG. 9, the joining member 143 is disposed so as to close the deletion range 142. That is, the deleted valley portion 141 a is replaced by the bonding member 143.

次に、拡散接合によって接合部材143をコレクタ母材141に接合させる。この場合、図10に示されるように、接合部材143の頂部141c側の面と側壁部141bとが接合される。そして、接合された接合部材143は、開口率が大きな空気極側コレクタ14の谷部14aとして機能する。これにより、MEA接触部としての谷部14aの開口率が、リブ部としての側壁部14b及びセパレータ接触部としての頂部14cの開口率よりも大きな空気極側コレクタ14を得ることができる。   Next, the bonding member 143 is bonded to the collector base material 141 by diffusion bonding. In this case, as shown in FIG. 10, the surface of the joining member 143 on the top 141c side and the side wall 141b are joined. And the joined joining member 143 functions as the trough part 14a of the air electrode side collector 14 with a large aperture ratio. Thereby, the air electrode side collector 14 in which the opening ratio of the valley portion 14a as the MEA contact portion is larger than the opening ratio of the side wall portion 14b as the rib portion and the top portion 14c as the separator contact portion can be obtained.

この場合、接合部材143とコレクタ母材141とが拡散接合によって接合されているので、接合部近傍の開口が塞がれてしまうことがない。そのため、得られた空気極側コレクタ14は所定の開口率を備えたものとなる。また、接合部の肉厚が他の部分より肉厚になることがない。そのため、得られた空気極側コレクタ14は所定の寸法を備えたものとなり、単位セル11とセパレータ本体41との距離を所定の数値に維持することができる。さらに、他の金属成分が混入することがない。そのため、想定外の金属成分によって単位セル11の機能が影響を受けることがない。これに対し、例えば、接合部材143とコレクタ母材141とを溶接によって接合すると、接合部近傍の開口が塞がれてしまい、得られた空気極側コレクタ14は所定の開口率を備えたものとならない。また、接合部の肉厚が他の部分より肉厚になるので、単位セル11とセパレータ本体41との距離を所定の数値に維持することができない。さらに、溶接材等に含まれる他の金属成分が混入するので、単位セル11の機能が影響を受けることがある。   In this case, since the bonding member 143 and the collector base material 141 are bonded by diffusion bonding, the opening in the vicinity of the bonded portion is not blocked. Therefore, the obtained air electrode side collector 14 has a predetermined aperture ratio. Further, the thickness of the joint portion does not become thicker than other portions. Therefore, the obtained air electrode side collector 14 has a predetermined dimension, and the distance between the unit cell 11 and the separator body 41 can be maintained at a predetermined numerical value. Furthermore, other metal components are not mixed. Therefore, the function of the unit cell 11 is not affected by unexpected metal components. On the other hand, for example, when the joining member 143 and the collector base material 141 are joined by welding, the opening in the vicinity of the joining portion is blocked, and the obtained air electrode side collector 14 has a predetermined opening ratio. Not. Further, since the thickness of the joint portion is thicker than other portions, the distance between the unit cell 11 and the separator body 41 cannot be maintained at a predetermined value. Furthermore, since other metal components contained in the welding material or the like are mixed, the function of the unit cell 11 may be affected.

ここで、接合部材143とコレクタ母材141との拡散接合は、次のようにして行うことができる。   Here, the diffusion bonding between the bonding member 143 and the collector base material 141 can be performed as follows.

拡散接合は、接合材料の金属表面同士を相互に原子レベル程度の距離にまで接近させ、母材を溶解させることなく、加熱、加圧、真空度、時間等の条件をコントロールすることによって、接合材料間の相互拡散を制御し、接合材料同士の金属結合の形成及び接合を可能とする技術である。この場合、真空高温炉を使用し、炉内温度を接合材料の融点の60〜70〔%〕の温度に保持する。例えば、接合材料がステンレス鋼である場合には、炉内温度を約1000〔℃〕に保持する。そして、治具によって固定し、所定の加重を付与した接合部材143及びコレクタ母材141、すなわち、接合材料を前記炉内に所定時間、例えば、12時間載置する。これにより、接合部材143とコレクタ母材141とを拡散接合によって接合することができる。   Diffusion bonding is performed by bringing the metal surfaces of the bonding material close to each other at a distance of the atomic level and controlling the conditions such as heating, pressurization, vacuum, time, etc. without dissolving the base material. This is a technique that enables the formation and bonding of metal bonds between bonding materials by controlling interdiffusion between materials. In this case, a vacuum high-temperature furnace is used, and the furnace temperature is maintained at a temperature of 60 to 70% of the melting point of the bonding material. For example, when the joining material is stainless steel, the furnace temperature is maintained at about 1000 [° C.]. Then, the bonding member 143 and the collector base material 141 fixed with a jig and given a predetermined load, that is, the bonding material, are placed in the furnace for a predetermined time, for example, 12 hours. Thereby, the joining member 143 and the collector base material 141 can be joined by diffusion joining.

なお、ここでは、空気極側コレクタ14を製造する方法についてのみ説明したが、燃料極側コレクタ15も同様の方法で製造される。   Although only the method for manufacturing the air electrode side collector 14 has been described here, the fuel electrode side collector 15 is also manufactured by the same method.

次に、前記構成の燃料電池システムの動作について説明する。   Next, the operation of the fuel cell system having the above configuration will be described.

図11は本発明の第1の実施の形態における燃料電池システムの起動動作を示すフローチャート、図12は本発明の第1の実施の形態における燃料電池システムの空気供給量制御の動作を示すフローチャートである。   FIG. 11 is a flowchart showing the start-up operation of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention. FIG. 12 is a flowchart showing the air supply amount control operation of the fuel cell system according to the first embodiment of the present invention. is there.

まず、起動時における動作について説明する。燃料電池システムを起動するためには、オペレータは、図示されない起動用のスイッチをオンにする(ステップS1)。すると、冷媒供給ポンプ54及び冷媒排出ポンプ51、すなわち、冷媒ポンプがオンになり(ステップS2)、冷媒の循環が開始され、セパレータ本体41内の冷媒流路45を通って冷媒が流通する。続いて、燃料電池スタック20に酸化剤としての空気を供給する装置、すなわち、空気供給系がオンになる(ステップS3)。この場合、燃料電池スタック20の単位セル11に異常反応が発生しないようにするため、空気供給ファン75が供給する空気の量が最大となるように制御される。続いて、燃料電池スタック20に燃料ガスとしての水素ガスを供給する装置、すなわち、水素供給系がオンになり(ステップS4)、起動動作が終了する。これにより、定常運転に移行し、燃料電池スタック20が発生した電流が負荷や二次電池に供給される。   First, the operation at startup will be described. In order to start the fuel cell system, the operator turns on a start switch (not shown) (step S1). Then, the refrigerant supply pump 54 and the refrigerant discharge pump 51, that is, the refrigerant pump is turned on (step S2), the refrigerant circulation is started, and the refrigerant flows through the refrigerant channel 45 in the separator body 41. Subsequently, an apparatus for supplying air as an oxidant to the fuel cell stack 20, that is, an air supply system is turned on (step S3). In this case, in order to prevent an abnormal reaction from occurring in the unit cell 11 of the fuel cell stack 20, the amount of air supplied from the air supply fan 75 is controlled to be maximum. Subsequently, an apparatus for supplying hydrogen gas as fuel gas to the fuel cell stack 20, that is, a hydrogen supply system is turned on (step S4), and the start-up operation ends. As a result, the operation shifts to steady operation, and the current generated by the fuel cell stack 20 is supplied to the load and the secondary battery.

なお、燃料電池システムが、酸素室に供給される空気中に水をスプレーして供給する装置を有するものである場合には、水素供給系がオンになる前に、酸素室に供給される空気中への水の供給を開始させることが望ましい。これは、起動時においては、空気供給系がオンであるか否かに関わらず、単位セル11に空気が存在しているので、固体高分子電解質膜11aが乾燥した状態で水素ガスを供給すると、異常燃焼が発生する可能性があるからである。そのため、異常燃焼によって異常熱が発生した場合であっても、単位セル11がダメージを被らないように、水素ガスを供給する前に水を供給し、あらかじめ単位セル11の空気極11bを濡(ぬ)らしておく必要がある。これにより、異常熱を水の蒸発熱に変換し、更には、固体高分子電解質膜11aの湿潤を促進して、単位セル11のダメージを未然に防止することができる。   In the case where the fuel cell system has an apparatus for spraying and supplying water into the air supplied to the oxygen chamber, the air supplied to the oxygen chamber before the hydrogen supply system is turned on. It is desirable to start supplying water into it. This is because, at the time of start-up, air is present in the unit cell 11 regardless of whether the air supply system is on or not, so that hydrogen gas is supplied in a state where the solid polymer electrolyte membrane 11a is dry. This is because abnormal combustion may occur. Therefore, even when abnormal heat is generated due to abnormal combustion, water is supplied before supplying hydrogen gas so that the unit cell 11 is not damaged, and the air electrode 11b of the unit cell 11 is wetted in advance. (Nu) needs to be kept. Thereby, abnormal heat can be converted into the heat of water evaporation, and further, wetting of the solid polymer electrolyte membrane 11a can be promoted to prevent damage to the unit cell 11 beforehand.

なお、起動動作が終了した後は、水素ガス供給量制御、空気供給量制御及び水供給量制御とが並列に実行される。水素ガス供給量制御においては、第1の水素供給調圧弁25a及び第2の水素供給調圧弁25bが、爆発限界以下の所定の濃度で水素ガスが燃料極に供給されるように調節される。そして、起動時に閉状態の水素排気弁62をあらかじめ定められた規則に基づいて開放し、水素分圧の低下した燃料ガスを排気し、燃料極の雰囲気ガスをリフレッシュする処理が行われる。この際のあらかじめ定められた規則は、メモリ82に保存されており、第1の水素供給調圧弁25a及び第2の水素供給調圧弁25bの調節、並びに、水素排気弁62の開閉は、制御装置81が前記規則をメモリ82から読み出すことによって実行される。なお、水素排気弁62を運転時に適宜開放するのは、水素排気弁62を閉じた状態で燃料電池システムの運転を続けると、空気極11bより透過するN2 、O2 又は生成水の影響によって、燃料極11cで消費される水素の分圧が徐々に低下し、これに従って燃料電池スタック20の出力電圧も低下し、安定した電圧が得られなくなるためである。 In addition, after starting operation is complete | finished, hydrogen gas supply amount control, air supply amount control, and water supply amount control are performed in parallel. In the hydrogen gas supply amount control, the first hydrogen supply pressure regulating valve 25a and the second hydrogen supply pressure regulating valve 25b are adjusted so that hydrogen gas is supplied to the fuel electrode at a predetermined concentration below the explosion limit. Then, the hydrogen exhaust valve 62 that is closed at the time of startup is opened based on a predetermined rule, the fuel gas having a reduced hydrogen partial pressure is exhausted, and the atmosphere gas at the fuel electrode is refreshed. The predetermined rule at this time is stored in the memory 82, and the control of the first hydrogen supply pressure regulating valve 25a and the second hydrogen supply pressure regulating valve 25b and the opening and closing of the hydrogen exhaust valve 62 are performed by the control device. 81 is executed by reading the rule from the memory 82. The reason why the hydrogen exhaust valve 62 is appropriately opened during operation is that the operation of the fuel cell system is continued with the hydrogen exhaust valve 62 closed, due to the influence of N 2 , O 2 or generated water that permeates from the air electrode 11b. This is because the partial pressure of hydrogen consumed in the fuel electrode 11c gradually decreases, and the output voltage of the fuel cell stack 20 also decreases accordingly, and a stable voltage cannot be obtained.

また、空気供給量制御においては、まず、燃料電池スタック20から排出された直後の排出空気の温度検出が排出空気温度計74によって行われる(ステップS11)。そして、制御装置81は、検出された排出空気の温度が80〔℃〕以下であるか否かを判断する(ステップS12)。ここで、排出空気の温度が80〔℃〕以下でない、すなわち、80〔℃〕を超えている場合、単位セル11が焼き付く可能性があるので、制御装置81は風量アップを行う(ステップS13)。具体的には、空気供給ファン75の回転数を上げて空気の供給量を増加させ、熱発生源である空気極11bの温度を低下させる。   In the air supply amount control, first, the temperature of the discharged air immediately after being discharged from the fuel cell stack 20 is detected by the discharged air thermometer 74 (step S11). Then, the control device 81 determines whether or not the detected temperature of the exhaust air is 80 [° C.] or less (step S12). Here, if the temperature of the discharged air is not 80 [deg.] C. or lower, i.e., exceeds 80 [[deg.] C.], the unit cell 11 may be seized, so the control device 81 increases the air volume (step S13). . Specifically, the air supply amount is increased by increasing the rotation speed of the air supply fan 75, and the temperature of the air electrode 11b, which is a heat generation source, is decreased.

一方、排出空気の温度が80〔℃〕以下である場合、制御装置81は燃料電池スタック20、すなわち、FC本体の負荷を検出する(ステップS14)。そして、制御装置81は空気の供給量、すなわち、風量が最適であるか否かを判断する(ステップS15)。この場合、燃料電池スタック20の負荷とその状態で必要とする風量との関係を、メモリ82内にテーブル形式で保存されている関係に照らし合わせることによって、風量が最適であるか否かを判断する。そして、風量が最適でない場合、制御装置81は風量調節を行う(ステップS16)。具体的には、空気供給ファン75の回転数を調節して風量を調節する。また、風量が最適である場合には処理を終了する。   On the other hand, when the temperature of the exhaust air is 80 [° C.] or less, the control device 81 detects the load of the fuel cell stack 20, that is, the FC main body (step S14). Then, the control device 81 determines whether or not the supply amount of air, that is, the air volume is optimal (step S15). In this case, the relationship between the load of the fuel cell stack 20 and the air volume required in that state is compared with the relationship stored in the table format in the memory 82 to determine whether the air volume is optimal. To do. If the air volume is not optimal, the control device 81 adjusts the air volume (step S16). Specifically, the air volume is adjusted by adjusting the rotation speed of the air supply fan 75. If the air volume is optimal, the process is terminated.

なお、水素ガス供給量制御においては、水素圧センサ27及び28によって燃料貯蔵手段73側の水素ガスの圧力が検出され、制御装置81は、第1の水素供給調圧弁25a及び第2の水素供給調圧弁25bを調節することによって、燃料電池スタック20に供給される水素ガスの圧力が所定の値となるように調節する。また、制御装置81は、燃料供給電磁弁26の開閉を制御することによって、水素ガスの燃料電池スタック20への供給を制御する。なお、水素ガスの燃料電池スタック20への供給を遮断する場合は、燃料供給電磁弁26を閉鎖する。   In the hydrogen gas supply amount control, the hydrogen pressure sensors 27 and 28 detect the pressure of the hydrogen gas on the fuel storage means 73 side, and the controller 81 controls the first hydrogen supply pressure regulating valve 25a and the second hydrogen supply. By adjusting the pressure regulating valve 25b, the pressure of the hydrogen gas supplied to the fuel cell stack 20 is adjusted to a predetermined value. The control device 81 controls the supply of hydrogen gas to the fuel cell stack 20 by controlling the opening and closing of the fuel supply electromagnetic valve 26. Note that when the supply of hydrogen gas to the fuel cell stack 20 is shut off, the fuel supply electromagnetic valve 26 is closed.

このように、本実施の形態において、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15は、開口率が局所的に変化するように形成され、単位セル11の積層方向に関して傾斜化されている。そのため、単位セル11の積層方向に関する温度分布が解消され、空気極11b及び燃料極11cの温度が上昇することがないので、空気極11b及び燃料極11cを通して単位セル11の外側に散逸する水分の量が抑制される。これにより、単位セル11内部の湿度を適正に維持することができ、単位セル11における発電効率を向上させることができる。この場合、開口率の異なる複数の部材、すなわち、コレクタ母材141と接合部材143とを接合することによって集電体としての空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15を製造するので、開口率を局所的に変化させた多孔体から成る空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15を低いコストで容易に製造することができる。   Thus, in the present embodiment, the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 are formed such that the aperture ratio changes locally, and are inclined with respect to the stacking direction of the unit cells 11. Therefore, the temperature distribution in the stacking direction of the unit cells 11 is eliminated, and the temperature of the air electrode 11b and the fuel electrode 11c does not increase. Therefore, the moisture dissipated to the outside of the unit cell 11 through the air electrode 11b and the fuel electrode 11c. The amount is suppressed. Thereby, the humidity inside the unit cell 11 can be properly maintained, and the power generation efficiency in the unit cell 11 can be improved. In this case, since the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 as current collectors are manufactured by joining a plurality of members having different aperture ratios, that is, the collector base material 141 and the joining member 143, the aperture ratio It is possible to easily manufacture the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 made of a porous body in which the gas is locally changed at low cost.

また、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15が網目状の開口を有するので、酸素室内の空気及び燃料室内の水素ガスの流通が空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15によって阻害されることがない。すなわち、酸素室内の空気及び燃料室内の水素ガスは、単位セル11に接触している谷部14a及び15aの開口を通して、単位セル11の空気極側及び燃料極側の電極拡散層に十分に接触することができる。   Further, since the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 have a mesh-like opening, the flow of the air in the oxygen chamber and the hydrogen gas in the fuel chamber is hindered by the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15. There is nothing. That is, the air in the oxygen chamber and the hydrogen gas in the fuel chamber are sufficiently in contact with the electrode diffusion layers on the air electrode side and the fuel electrode side of the unit cell 11 through the openings of the valley portions 14a and 15a that are in contact with the unit cell 11. can do.

なお、本実施の形態においては、空気極側コレクタ14及び燃料極側コレクタ15の側壁部14b及び15b並びに頂部14c及び15cが開口を有する場合について説明したが、側壁部14b及び15b並びに頂部14c及び15cは開口を有していなくてもよい。   In the present embodiment, the side wall portions 14b and 15b and the top portions 14c and 15c of the air electrode side collector 14 and the fuel electrode side collector 15 have been described as having openings, but the side wall portions 14b and 15b and the top portion 14c and 15c may not have an opening.

側壁部14b及び頂部14cが開口を有していない空気極側コレクタ14は、コレクタ母材141として開口を有していないブランク材から成るメタル板材を使用することによって製造することができる。なお、接合部材143は、網目状の開口を有するエキスパンドメタル、パンチングメタル等のメタル板材を使用する。そして、開口を有していないコレクタ母材141と、該コレクタ母材141の削除範囲142を塞ぐように載置された網目状の開口を有する接合部材143とを拡散接合によって接合することにより、谷部14aには開口を有しているが側壁部14b及び頂部14cが開口を有していない空気極側コレクタ14を得ることができる。なお、谷部15aには開口を有しているが側壁部15b及び頂部15cが開口を有していない燃料極側コレクタ15も同様にして得ることができる。   The air electrode side collector 14 in which the side wall portion 14 b and the top portion 14 c do not have an opening can be manufactured by using a metal plate made of a blank material having no opening as the collector base material 141. Note that the joining member 143 uses a metal plate material such as expanded metal or punching metal having a mesh-like opening. Then, by joining the collector base material 141 having no opening and the joining member 143 having a mesh-like opening placed so as to close the deletion range 142 of the collector base material 141 by diffusion joining, Although the valley portion 14a has an opening, the side wall portion 14b and the top portion 14c can have the air electrode side collector 14 having no opening. In addition, although the valley part 15a has an opening, the fuel electrode side collector 15 in which the side wall part 15b and the top part 15c do not have an opening can be obtained in the same manner.

次に、本発明の第2の実施の形態について説明する。なお、第1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。また、前記第1の実施の形態と同じ動作及び同じ効果についても、その説明を省略する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about what has the same structure as 1st Embodiment, the description is abbreviate | omitted by providing the same code | symbol. The description of the same operation and the same effect as those of the first embodiment is also omitted.

図13は本発明の第2の実施の形態における空気極側コレクタの構成を示す二面図、図14は本発明の第2の実施の形態における空気極側コレクタの構成を示す要部拡大図であり図13のG部拡大図である。なお、図13(a)は平面図、図13(b)は側面図である。   FIG. 13 is a two-sided view showing the configuration of the air electrode side collector in the second embodiment of the present invention, and FIG. 14 is an enlarged view of the main part showing the configuration of the air electrode side collector in the second embodiment of the present invention. It is a G section enlarged view of FIG. FIG. 13A is a plan view and FIG. 13B is a side view.

図13及び14において、145は本実施の形態における空気極側コレクタである。なお、燃料極側コレクタは、空気極側コレクタ145と実質的に同一の構成を有し、製造方法も実質的に同一であるので、ここでは、空気極側コレクタ145の構成及び製造方法についてのみ説明し、燃料極側コレクタについては説明を省略する。   13 and 14, reference numeral 145 denotes an air electrode side collector in the present embodiment. Since the fuel electrode side collector has substantially the same configuration as the air electrode side collector 145 and the manufacturing method is substantially the same, only the configuration and manufacturing method of the air electrode side collector 145 are described here. Explanation will be omitted, and the description of the fuel electrode side collector will be omitted.

本実施の形態における空気極側コレクタ145は、網目状の開口を有するエキスパンドメタル、パンチングメタル等のメタル板材から成る平板状多孔板としてのベースコレクタ材146と、該ベースコレクタ材146の一方の面に接合された線状体としての線状材147とを備える。   The air electrode side collector 145 in the present embodiment is a base collector material 146 as a flat plate perforated plate made of a metal plate material such as expanded metal or punching metal having a mesh-like opening, and one surface of the base collector material 146 And a linear member 147 as a linear body joined to the substrate.

ここで、ベースコレクタ材146は、前記第1の実施の形態における空気極側コレクタ14と同様に、導電性と耐蝕性を備えた金属、例えば、ステンレス鋼、ニッケル合金、チタン合金等に金メッキ等の耐蝕導電処理を施したものから成る。また、開口率は、例えば、59〔%〕以上であるが任意に設定することができる。   Here, the base collector material 146 is gold-plated on a metal having conductivity and corrosion resistance, for example, stainless steel, nickel alloy, titanium alloy, etc., like the air electrode side collector 14 in the first embodiment. It is made of a material subjected to a corrosion-resistant conductive treatment. The aperture ratio is, for example, 59% or more, but can be set arbitrarily.

一方、線状材147は、例えば、断面矩形の中実のワイヤ状又は棒状の開口を有していない部材であり、複数本が互いに平行になるように配列されている。なお、前記線状材147は、ベースコレクタ材146と同一の材質のものであってもよいし、相違する材質のものであってもよい。また、前記線状材147の断面形状は、矩形以外の形状、例えば、円形、楕(だ)円形、三角形等であってもよく、任意に設定することができる。さらに、前記線状材147は、中空のパイプ状のものであってもよい。   On the other hand, the linear member 147 is, for example, a member that does not have a solid wire-shaped or rod-shaped opening having a rectangular cross section, and a plurality of the linear members 147 are arranged in parallel to each other. The linear material 147 may be made of the same material as the base collector material 146 or may be made of a different material. Further, the cross-sectional shape of the linear member 147 may be a shape other than a rectangle, for example, a circle, an ellipse, a triangle, etc., and can be arbitrarily set. Further, the linear material 147 may be a hollow pipe.

そして、線状材147は、拡散接合によってベースコレクタ材146の表面に接合されている。なお、拡散接合の方法は、前記第1の実施の形態と同様である。   The linear material 147 is bonded to the surface of the base collector material 146 by diffusion bonding. The diffusion bonding method is the same as that in the first embodiment.

これにより、複数の凸条を備える空気極側コレクタ145を得ることができる。この場合、ベースコレクタ材146がMEA接触部としての谷部145aとして機能し、線状材147の両側部がリブ部としての側壁部145bとして機能し、線状材147の頂部がセパレータ接触部としての頂部145cとして機能する。そして、谷部145aは開口を有し、側壁部145b及び頂部145cは開口を有していないのであるから、空気極側コレクタ145は、前記第1の実施の形態における空気極側コレクタ14と同様に、前記式(1)の定義に該当する。   Thereby, the air electrode side collector 145 provided with a some protruding item | line can be obtained. In this case, the base collector material 146 functions as a trough 145a as an MEA contact portion, both side portions of the linear material 147 function as side wall portions 145b as rib portions, and the top of the linear material 147 serves as a separator contact portion. It functions as the top part 145c. Since the valley portion 145a has an opening and the side wall portion 145b and the top portion 145c do not have an opening, the air electrode side collector 145 is the same as the air electrode side collector 14 in the first embodiment. Corresponds to the definition of the formula (1).

なお、ここでは、空気極側コレクタ145についてのみ説明したが、燃料極側コレクタも同様の構成を有し、同様の方法で製造される。また、その他の点については、前記第1の実施と同様であるので、説明を省略する。   Although only the air electrode side collector 145 has been described here, the fuel electrode side collector has the same configuration and is manufactured by the same method. Other points are the same as those in the first embodiment, and the description is omitted.

このように、本実施の形態において、空気極側コレクタ145は、開口を有する平板状多孔板としてのベースコレクタ材146に線状材147を接合することによって製造されている。そのため、低いコストで容易に製造することができる。なお、燃料極側コレクタについても同様である。   Thus, in this Embodiment, the air electrode side collector 145 is manufactured by joining the linear material 147 to the base collector material 146 as a flat porous plate which has opening. Therefore, it can be easily manufactured at a low cost. The same applies to the fuel electrode side collector.

また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made based on the spirit of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.

本発明の第1の実施の形態における燃料電池システムのセパレータユニットの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the separator unit of the fuel cell system in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における燃料電池システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell system in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における燃料電池システムの制御システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the control system of the fuel cell system in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における燃料電池スタックの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the fuel cell stack in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における燃料電池システムのセルモジュールの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the cell module of the fuel cell system in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における燃料電池システムの発電性能を示す図である。It is a figure which shows the electric power generation performance of the fuel cell system in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における空気極側コレクタを製造する方法の第1段階を示す平面図である。It is a top view which shows the 1st step of the method of manufacturing the air electrode side collector in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における空気極側コレクタを製造する方法の第1段階を示す断面図であり図7のE−E矢視断面図である。It is sectional drawing which shows the 1st step of the method of manufacturing the air electrode side collector in the 1st Embodiment of this invention, and is EE arrow sectional drawing of FIG. 本発明の第1の実施の形態における空気極側コレクタを製造する方法の第2段階を示す平面図である。It is a top view which shows the 2nd step of the method of manufacturing the air electrode side collector in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における空気極側コレクタを製造する方法の第2段階を示す断面図であり図9のF−F矢視断面図である。It is sectional drawing which shows the 2nd step of the method of manufacturing the air electrode side collector in the 1st Embodiment of this invention, and is FF arrow sectional drawing of FIG. 本発明の第1の実施の形態における燃料電池システムの起動動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the starting operation | movement of the fuel cell system in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態における燃料電池システムの空気供給量制御の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the operation | movement of air supply amount control of the fuel cell system in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における空気極側コレクタの構成を示す二面図である。It is a two-plane figure which shows the structure of the air electrode side collector in the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における空気極側コレクタの構成を示す要部拡大図であり図13のG部拡大図である。It is a principal part enlarged view which shows the structure of the air electrode side collector in the 2nd Embodiment of this invention, and is the G section enlarged view of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

11 単位セル
11a 固体高分子電解質膜
11b 空気極
11c 燃料極
12 セパレータユニット
14、145 空気極側コレクタ
14a、15a、141a、145a 谷部
14b、15b、141b、145b 側壁部
14c、15c、141c、145c 頂部
15 燃料極側コレクタ
20 燃料電池スタック
41 セパレータ本体
141 コレクタ母材
142 削除範囲
146 ベースコレクタ材
147 線状材
11 Unit cell 11a Solid polymer electrolyte membrane 11b Air electrode 11c Fuel electrode 12 Separator unit 14, 145 Air electrode side collector 14a, 15a, 141a, 145a Valley part 14b, 15b, 141b, 145b Side wall part 14c, 15c, 141c, 145c Top 15 Fuel electrode side collector 20 Fuel cell stack 41 Separator body 141 Collector base material 142 Deletion range 146 Base collector material 147 Linear material

Claims (10)

電解質層を燃料極と酸素極とで挟持した燃料電池に挟まれるセパレータユニットの集電体であって、
前記燃料極に供給されるガスと前記酸素極に供給されるガスとを遮断する板状のセパレータ本体に当接するセパレータ当接部と、前記燃料極又は酸素極に当接する電極当接部と、前記セパレータ当接部及び電極当接部を接続するリブ部とを有し、
開口率の異なる複数の部材を接合して成ることを特徴とする集電体。
A separator unit current collector sandwiched between fuel cells in which an electrolyte layer is sandwiched between a fuel electrode and an oxygen electrode,
A separator abutting portion that abuts on a plate-shaped separator main body that cuts off a gas supplied to the fuel electrode and a gas supplied to the oxygen electrode; an electrode abutting portion that abuts the fuel electrode or the oxygen electrode; A rib portion connecting the separator contact portion and the electrode contact portion;
A current collector formed by joining a plurality of members having different aperture ratios.
前記電極当接部は、前記セパレータ当接部及びリブ部の部材よりも開口率の大きな部材から成る請求項1に記載の集電体。   The current collector according to claim 1, wherein the electrode contact portion is made of a member having an opening ratio larger than members of the separator contact portion and the rib portion. 前記セパレータ当接部及びリブ部は、第1の開口率を備える波板状多孔板の谷部を削除した部材から成り、前記電極当接部は、前記第1の開口率より大きな第2の開口率を備える平板状多孔板であって、削除された谷部を塞ぐように前記波板状多孔板に接合された部材から成る請求項1又は2に記載の集電体。   The separator contact portion and the rib portion are made of a member obtained by deleting a trough portion of a corrugated porous plate having a first aperture ratio, and the electrode contact portion is a second larger than the first aperture ratio. The current collector according to claim 1 or 2, comprising a plate-like perforated plate having an aperture ratio, the member being joined to the corrugated plate-like perforated plate so as to close the deleted trough. 前記第1の開口率は0である請求項3に記載の集電体。   The current collector according to claim 3, wherein the first aperture ratio is zero. 前記電極当接部は、所定の開口率を備える平板状多孔板から成り、前記セパレータ当接部及びリブ部は、前記平板状多孔板の一方の面に接合された開口を備えない線状体から成る請求項1又は2に記載の集電体。   The electrode contact portion is composed of a flat plate-like porous plate having a predetermined aperture ratio, and the separator contact portion and the rib portion are linear bodies that do not have an opening joined to one surface of the flat plate-like porous plate. The current collector according to claim 1 or 2, comprising: 電解質層を燃料極と酸素極とで挟持した燃料電池に挟まれるセパレータユニットの集電体の製造方法であって、
第1の開口率を備える波板状多孔板の所定範囲の谷部を削除し、
前記第1の開口率より大きな第2の開口率を備え、前記所定範囲に対応する平板状多孔板を、削除された谷部を塞ぐようにして前記波板状多孔板に接合することを特徴とする集電体の製造方法。
A method of manufacturing a current collector for a separator unit sandwiched between fuel cells in which an electrolyte layer is sandwiched between a fuel electrode and an oxygen electrode,
Delete the valley of the predetermined range of the corrugated porous plate having the first aperture ratio,
A flat aperture plate having a second aperture ratio larger than the first aperture ratio and corresponding to the predetermined range is joined to the corrugated porous plate so as to close the deleted trough. A method for producing a current collector.
拡散接合によって前記平板状多孔板を波板状多孔板に接合する請求項6に記載の集電体の製造方法。   The method for manufacturing a current collector according to claim 6, wherein the flat plate-like porous plate is joined to the corrugated plate-like porous plate by diffusion bonding. 電解質層を燃料極と酸素極とで挟持した燃料電池に挟まれるセパレータユニットの集電体の製造方法であって、
所定の開口率を備える平板状多孔板の一方の面に、開口を備えない線状体を接合することを特徴とする集電体の製造方法。
A method of manufacturing a current collector for a separator unit sandwiched between fuel cells in which an electrolyte layer is sandwiched between a fuel electrode and an oxygen electrode,
A method of manufacturing a current collector, comprising bonding a linear body having no opening to one surface of a flat porous plate having a predetermined opening ratio.
拡散接合によって前記線状体を平板状多孔板に接合する請求項8に記載の集電体の製造方法。   The manufacturing method of the electrical power collector of Claim 8 which joins the said linear body to a flat porous plate by diffusion bonding. 前記線状体は、複数本平行に配列される請求項8又は9に記載の集電体の製造方法。
The method for manufacturing a current collector according to claim 8 or 9, wherein a plurality of the linear bodies are arranged in parallel.
JP2005219945A 2005-07-29 2005-07-29 Current collector and manufacturing method thereof Active JP4967271B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005219945A JP4967271B2 (en) 2005-07-29 2005-07-29 Current collector and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005219945A JP4967271B2 (en) 2005-07-29 2005-07-29 Current collector and manufacturing method thereof

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2007035527A true JP2007035527A (en) 2007-02-08
JP2007035527A5 JP2007035527A5 (en) 2007-05-17
JP4967271B2 JP4967271B2 (en) 2012-07-04

Family

ID=37794514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005219945A Active JP4967271B2 (en) 2005-07-29 2005-07-29 Current collector and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4967271B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012035873A1 (en) * 2010-09-15 2012-03-22 セイコーインスツル株式会社 Fuel cell and fuel cell device
WO2012114432A1 (en) * 2011-02-21 2012-08-30 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08138701A (en) * 1994-11-15 1996-05-31 Toshiba Corp Molten carbonate fuel cell
JP2000173631A (en) * 1998-12-08 2000-06-23 General Motors Corp <Gm> Adhesive plate for proton exchange membrane fuel cell
JP2004186116A (en) * 2002-12-06 2004-07-02 Mitsubishi Materials Corp Separator of solid polymer fuel cell and method for manufacturing the separator
JP2006294329A (en) * 2005-04-07 2006-10-26 Toyota Auto Body Co Ltd Separator for fuel cell
JP2006324084A (en) * 2005-05-18 2006-11-30 Hitachi Ltd Fuel cell

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08138701A (en) * 1994-11-15 1996-05-31 Toshiba Corp Molten carbonate fuel cell
JP2000173631A (en) * 1998-12-08 2000-06-23 General Motors Corp <Gm> Adhesive plate for proton exchange membrane fuel cell
JP2004186116A (en) * 2002-12-06 2004-07-02 Mitsubishi Materials Corp Separator of solid polymer fuel cell and method for manufacturing the separator
JP2006294329A (en) * 2005-04-07 2006-10-26 Toyota Auto Body Co Ltd Separator for fuel cell
JP2006324084A (en) * 2005-05-18 2006-11-30 Hitachi Ltd Fuel cell

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012035873A1 (en) * 2010-09-15 2012-03-22 セイコーインスツル株式会社 Fuel cell and fuel cell device
JP2012064412A (en) * 2010-09-15 2012-03-29 Seiko Instruments Inc Fuel cell module and fuel cell system
WO2012114432A1 (en) * 2011-02-21 2012-08-30 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell
JP5408263B2 (en) * 2011-02-21 2014-02-05 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell

Also Published As

Publication number Publication date
JP4967271B2 (en) 2012-07-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4887639B2 (en) Separator unit and fuel cell stack
JP4992188B2 (en) Separator unit and fuel cell stack
JP4935176B2 (en) Separator unit and fuel cell stack
JP4992187B2 (en) Fuel cell stack and fuel cell system
JP5008265B2 (en) Separator unit and fuel cell stack
JP2007066625A (en) Fuel cell stack
JP4967271B2 (en) Current collector and manufacturing method thereof
JP2008243513A (en) Collector, its manufacturing method, and fuel cell
JP5217533B2 (en) Current collector and fuel cell
JP4770137B2 (en) Fuel cell system and operation method thereof
JP2008243572A (en) Current collector and fuel cell
JP2008059874A (en) Fuel cell stack
JP2008251216A (en) Fuel cell system
JP4810872B2 (en) Fuel cell system
JP2007323993A (en) Fuel cell system
JP4599927B2 (en) Fuel cell system and operation method thereof
JP5019719B2 (en) Separator unit
JP2006120375A (en) Fuel cell system and operation method of the same
JP2007250216A (en) Fuel cell system and method of operating same
JP2008251439A (en) Fuel cell system
JP4507971B2 (en) Fuel cell device
JP2007250480A (en) Separator unit and fuel cell device
JP2007234398A (en) Fuel cell device
JP2008251204A (en) Fuel cell device
JP5023568B2 (en) Fuel cell system and control method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070328

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070328

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20100128

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100202

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100402

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110510

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110613

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120306

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120319

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150413

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4967271

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250