JP2007141556A

JP2007141556A - Fuel cell and passage composition member

Info

Publication number: JP2007141556A
Application number: JP2005331322A
Authority: JP
Inventors: Naotaka Aoyama; 直高青山; Katsumi Sato; 克己佐藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2005-11-16
Publication date: 2007-06-07

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for improving a flexibility in designing a reaction gas passage. <P>SOLUTION: The fuel cell is composed by holding an electrolyte layer, which is held with electrodes, with gas separators, wherein a reaction gas passage is provided in a space between the gas separator and the electrode, for supplying reaction gas for an electrochemical reaction at the electrode, and the reaction gas passage is composed by arranging a plurality of hollow columnar conductors, each of which has a shape of a column vacant inside, openings at least at both ends and electroconductivity, such that a longitudinal direction of the hollow columnar conductors are parallel to a surface of the electrode and contacted with the gas separator and the electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電解質層を電極で挟持させ、それらをガスセパレータで狭持させることで構成する燃料電池において、ガスセパレータと電極の間に、電極に電気化学反応に供される反応ガスを供給するための流路を形成する技術に関する。 The present invention provides a fuel cell configured by sandwiching an electrolyte layer between electrodes and sandwiching them with a gas separator, and supplying a reaction gas to be used for an electrochemical reaction between the gas separator and the electrode The present invention relates to a technique for forming a flow path for the purpose.

近年、新しいエネルギ源として、水素などの燃料ガス（以下、アノードガスと呼ぶ。）と酸素を含む酸化ガス（以下、カソードガスと呼ぶ。）とを用いて発電を行う燃料電池が注目されている。この燃料電池は、例えば、電解質層を燃料極（以下、アノードと呼ぶ。）および酸素極（以下、カソードと呼ぶ。）とで挟持し、それらをガスセパレータで挟持することで構成される。また、この燃料電池には、アノードとガスセパレータとの間には、アノードガスをアノードに供給するための流路であるアノードガス流路が設けられ、カソードとガスセパレータとの間には、カソードガスをカソードに供給するための流路であるカソードガス流路が設けられている。以下では、アノードガスおよびカソードガスを総称して、反応ガスとも呼び、アノード流路およびカソード流路を総称して反応ガス流路とも呼ぶ。 In recent years, fuel cells that generate power using a fuel gas such as hydrogen (hereinafter referred to as anode gas) and an oxidizing gas containing oxygen (hereinafter referred to as cathode gas) have attracted attention as a new energy source. . In this fuel cell, for example, an electrolyte layer is sandwiched between a fuel electrode (hereinafter referred to as an anode) and an oxygen electrode (hereinafter referred to as a cathode), and these are sandwiched between gas separators. In addition, in this fuel cell, an anode gas passage that is a passage for supplying anode gas to the anode is provided between the anode and the gas separator, and a cathode is provided between the cathode and the gas separator. A cathode gas channel, which is a channel for supplying gas to the cathode, is provided. Hereinafter, the anode gas and the cathode gas are collectively referred to as a reaction gas, and the anode channel and the cathode channel are also collectively referred to as a reaction gas channel.

このような反応ガス流路として、例えば、下記特許文献１に記載されるような反応ガス流路がある。この特許文献１には、カーボンペーパを裁断して、裁断により欠如した空間を反応ガス流路として形成する技術が開示されている。 As such a reactive gas flow path, there is a reactive gas flow path as described in Patent Document 1 below, for example. Patent Document 1 discloses a technique for cutting carbon paper and forming a space lacking by cutting as a reactive gas flow path.

特開２０００−１２３８５０号公報JP 2000-123850 A

ところで、この反応ガス流路は、燃料電池の発電性能向上のため、例えば、電極面（アノード面またはカソード面）に対して反応ガスをできるだけ均一に供給可能となるように複雑に構成したいという要望がある。しかしながら、上述の特許文献１に記載の技術のように、反応ガス流路を、カーボンペーパの裁断により形成することとすると、反応ガス流路を複雑に構成するためには、カーボンペーパに対して精細な裁断を行う必要があったり、カーボンペーパの綿密な位置合わせを行う必要があるなど種々の制約があった。そのため、反応ガス流路において、流路設計の自由度を向上させる技術が望まれていた。 By the way, in order to improve the power generation performance of the fuel cell, for example, the reaction gas flow path is desired to be configured in a complex manner so that the reaction gas can be supplied as uniformly as possible to the electrode surface (anode surface or cathode surface). There is. However, if the reaction gas flow path is formed by cutting the carbon paper as in the technique described in Patent Document 1 above, in order to make the reaction gas flow path complicated, There were various limitations such as the need to perform fine cutting and the close alignment of carbon paper. Therefore, there has been a demand for a technique for improving the degree of freedom in channel design in the reaction gas channel.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、反応ガス流路において、流路設計の自由度を向上させる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique for improving the degree of freedom of channel design in a reaction gas channel.

上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の燃料電池では、
電解質層を電極で挟持させ、それらをガスセパレータで狭持させることで構成する燃料電池であって、
前記ガスセパレータおよび前記電極の間の空隙に設けられ、前記電極で電気化学反応に供される反応ガスを前記電極に供給するための反応ガス流路を備え、
前記反応ガス流路は、
内部が空洞な柱状であり、少なくとも両端部が開口し、さらに、導電性である、複数の中空柱状導体を、前記中空柱状導体の長手方向と前記電極の電極面とが平行となるように配置すると共に、前記ガスセパレータおよび前記電極と接するように配置することで構成されることを要旨とする。 In order to achieve at least a part of the above object, in the fuel cell of the present invention,
A fuel cell configured by sandwiching electrolyte layers between electrodes and sandwiching them with a gas separator,
Provided in a gap between the gas separator and the electrode, and provided with a reaction gas flow path for supplying the electrode with a reaction gas to be subjected to an electrochemical reaction at the electrode,
The reaction gas flow path is
A plurality of hollow columnar conductors that are hollow columnar, open at least at both ends, and are conductive, are arranged so that the longitudinal direction of the hollow columnar conductor and the electrode surface of the electrode are parallel to each other In addition, the gist is that the gas separator and the electrode are arranged so as to be in contact with each other.

上記構成の燃料電池によれば、中空柱状導体の並べ方を変更するだけで、流路構成を変更することができる。従って、反応ガス流路の流路設計の自由度を向上させることができる。 According to the fuel cell having the above configuration, the flow channel configuration can be changed only by changing the arrangement of the hollow columnar conductors. Accordingly, it is possible to improve the degree of freedom in designing the reaction gas channel.

上記燃料電池において、
前記中空柱状導体は、ガスを透過するガス透過面を備えており、
前記中空柱状導体を、前記電極と接するように配置する場合には、前記中空柱状導体の前記ガス透過面と前記電極とが接するように配置するようにしてもよい。 In the fuel cell,
The hollow columnar conductor has a gas permeable surface that allows gas to pass through,
When the hollow columnar conductor is disposed so as to be in contact with the electrode, the hollow columnar conductor may be disposed so that the gas permeable surface of the hollow columnar conductor is in contact with the electrode.

このようにすれば、反応ガスがガス透過面を介して電極に供給されることとなる。従って、中空柱状導体が電極と接する部分において、電極に対する反応ガスの供給が阻害されるのを抑制することができる。その結果、燃料電池の電池性能の低下を抑制することができる。 If it does in this way, reactive gas will be supplied to an electrode via a gas permeation surface. Therefore, it is possible to suppress the reaction gas supply to the electrode from being hindered in the portion where the hollow columnar conductor is in contact with the electrode. As a result, it is possible to suppress a decrease in battery performance of the fuel cell.

上記燃料電池において、
前記中空柱状導体において、前記開口部分にガス透過性部材を取り付けるようにしてもよい。 In the fuel cell,
In the hollow columnar conductor, a gas permeable member may be attached to the opening.

この中空柱状導体は、開口部分がガス透過性部材で覆われているので、この中空柱状導体を流れる反応ガスは圧力損失を受けやすくなる。従って、反応ガス流路の所望の部分において、この中空柱状導体を配置すれば、この配置部分を流れる反応ガスの圧力損失を変更することが可能であり、その部分において、反応ガスの流速を容易に変更することができる。すなわち、反応ガス流路の所望の場所にこの中空柱状導体を配置することにより、反応ガスの流速の制御を行うことが可能となる。 Since the hollow columnar conductor has an opening covered with a gas permeable member, the reaction gas flowing through the hollow columnar conductor is susceptible to pressure loss. Therefore, if this hollow columnar conductor is arranged in a desired portion of the reaction gas flow path, it is possible to change the pressure loss of the reaction gas flowing through this arrangement portion, and the flow rate of the reaction gas can be easily increased in that portion. Can be changed. That is, by arranging this hollow columnar conductor at a desired location in the reaction gas flow path, it becomes possible to control the flow rate of the reaction gas.

上記燃料電池において、
前記中空柱状導体において、前記開口部分の開口面積を、前記中空柱状導体の断面積より、小さいくするようにしてもよい。 In the fuel cell,
In the hollow columnar conductor, the opening area of the opening portion may be smaller than the cross-sectional area of the hollow columnar conductor.

この中空柱状導体は、開口部分が縮小されているので、この中空柱状導体を流れる反応ガスは圧力損失を受けやすくなる。従って、反応ガス流路の所望の部分において、この中空柱状導体を配置すれば、この配置部分を流れる反応ガスの圧力損失を変更することが可能であり、その部分において、反応ガスの流速を容易に変更することができる。すなわち、反応ガス流路の所望の場所にこの中空柱状導体を配置することにより、反応ガスの流速の制御を行うことが可能となる。 Since the opening of the hollow columnar conductor is reduced, the reaction gas flowing through the hollow columnar conductor is susceptible to pressure loss. Therefore, if this hollow columnar conductor is arranged in a desired portion of the reaction gas flow path, it is possible to change the pressure loss of the reaction gas flowing through this arrangement portion, and the flow rate of the reaction gas can be easily increased in that portion. Can be changed. That is, by arranging this hollow columnar conductor at a desired location in the reaction gas flow path, it becomes possible to control the flow rate of the reaction gas.

上記燃料電池において、
前記ガスセパレータは、前記中空柱状導体と接する面がフラット状としてもよい。 In the fuel cell,
The gas separator may have a flat surface in contact with the hollow columnar conductor.

このようにすれば、ガスセパレータと中空柱状導体は、面接触して接するので、中空柱状導体の固定が容易になり、また、集電効率を向上させることができる。 In this way, since the gas separator and the hollow columnar conductor are in surface contact with each other, the hollow columnar conductor can be easily fixed, and the current collection efficiency can be improved.

上記燃料電池において、
各中空柱状導体は、底面部と、前記底面部の両端より立接する２つの側壁部とから構成され、断面がコの字形状をなし、前記空洞として溝部を有し、
前記反応ガス流路に各中空柱状導体を配置する場合において、
各中空柱状導体を、それぞれ隣接するように配置し、隣接する各中空柱状導体の開放面がそれぞれ対向するように配置すると共に、各中空柱状導体の互いの一つの前記側壁が、互いの前記溝部に挿入されるように配置するようにしてもよい。 In the fuel cell,
Each hollow columnar conductor is composed of a bottom surface portion and two side wall portions erected from both ends of the bottom surface portion, has a U-shaped cross section, and has a groove portion as the cavity,
In the case of disposing each hollow columnar conductor in the reaction gas flow path,
The hollow columnar conductors are arranged so as to be adjacent to each other, the open surfaces of the adjacent hollow columnar conductors are opposed to each other, and the one side wall of each hollow columnar conductor is the groove portion of each other. You may make it arrange | position so that it may be inserted in.

なお、反応ガス流路において、電極に反応ガスを均一に供給させるため等の理由により、反応ガス流路の所定部分における反応ガスの流速を調整したいという要望がある。一方、以上のようにすれば、反応ガス流路の所定部分において、反応ガスの流速を調整したい場合に、その部分にある中空柱状導体の向きや、中空柱状導体間の距離等を変更すれば、その部分における反応ガス流路を構成する流路の幅を容易に変更することができる。その結果、その部分における反応ガスの流速を容易に変更することができる。 Note that there is a demand for adjusting the flow rate of the reaction gas in a predetermined portion of the reaction gas channel for the purpose of uniformly supplying the reaction gas to the electrodes in the reaction gas channel. On the other hand, in the above manner, when the flow rate of the reaction gas is to be adjusted in a predetermined part of the reaction gas flow path, the direction of the hollow columnar conductors in the part, the distance between the hollow columnar conductors, etc. can be changed. The width of the flow path constituting the reaction gas flow path in that portion can be easily changed. As a result, the flow rate of the reaction gas in that portion can be easily changed.

上記目的の少なくとも一部を達成するために、本発明の流路構成部材では、
電解質層を電極で挟持させ、それらをガスセパレータで狭持させることで構成する燃料電池に用いられる流路構成部材であって、
前記燃料電池は、
前記ガスセパレータおよび前記電極の間の空隙に設けられ、前記電極で電気化学反応に供される反応ガスを前記電極に供給するための反応ガス流路を備えており、
前記流路構成部材は、
内部が空洞な柱状であり、少なくとも両端部が開口し、さらに、導電性であり、
前記反応ガス流路において、長手方向と前記電極の電極面とが平行となるように配置されると共に、前記ガスセパレータおよび前記電極と接するように配置されることを要旨とする。 In order to achieve at least a part of the above object, in the flow path component of the present invention,
A flow path component used in a fuel cell configured by sandwiching electrolyte layers with electrodes and sandwiching them with a gas separator,
The fuel cell
Provided in a gap between the gas separator and the electrode, and provided with a reaction gas flow path for supplying the electrode with a reaction gas to be subjected to an electrochemical reaction at the electrode;
The flow path component is
The inside is a hollow columnar shape, at least both ends are open, and further conductive,
The gist of the invention is that the reaction gas flow path is arranged so that the longitudinal direction and the electrode surface of the electrode are parallel to each other, and is arranged so as to be in contact with the gas separator and the electrode.

上記構成の流路構成部材によれば、並べ方を変更するだけで、燃料電池における反応ガス流路の流路構成を変更することができる。従って、反応ガス流路の流路設計の自由度を向上させることができる。 According to the flow path configuration member having the above configuration, the flow path configuration of the reaction gas flow path in the fuel cell can be changed only by changing the arrangement. Accordingly, it is possible to improve the degree of freedom in designing the reaction gas channel.

なお、本発明は、上記した燃料電池や流路構成部材などの装置発明の態様に限ることなく、方法発明としての態様で実現することも可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described aspects of the device invention such as the fuel cell and the flow path constituting member, but can also be realized as a method invention.

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき次の順序で説明する。
Ａ．実施例：
Ａ１．燃料電池の構成：
Ａ２．カソードガス流路５０の説明：
Ｂ．変形例： Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. Example:
A1. Fuel cell configuration:
A2. Description of cathode gas flow path 50:
B. Variation:

Ａ．実施例：
Ａ１．燃料電池の構成：
図１は、本発明の一実施例としての燃料電池１００における単セル２００の概略断面構成を表わす説明図である。Ｘ，Ｙ，Ｚ方向を図１に示すように定める。本実施例の燃料電池１００は、固体高分子型燃料電池であって、図１に示す単セル２００をＸ方向に複数枚積層することにより形成される。単セル２００は、ＭＥＡ（膜−電極接合体、Membrane Electrode Assembly）１２を備え、このＭＥＡ１２をさらに両側からアノード側セパレータ３０およびカソード側セパレータ４０で挟持することによって構成されている。 A. Example:
A1. Fuel cell configuration:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a single cell 200 in a fuel cell 100 as one embodiment of the present invention. The X, Y, and Z directions are determined as shown in FIG. The fuel cell 100 of the present embodiment is a polymer electrolyte fuel cell, and is formed by stacking a plurality of single cells 200 shown in FIG. 1 in the X direction. The single cell 200 includes an MEA (Membrane Electrode Assembly) 12 and is configured by sandwiching the MEA 12 between the anode separator 30 and the cathode separator 40 from both sides.

ＭＥＡ１２は、電解質層３を間に挟んでその表面に形成された触媒電極であるアノード２およびカソード４と、その電極のさらに外側に配設されたガス拡散層１，５とを備えている。電解質層３は、固体高分子材料、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。アノード２およびカソード４は、共に、ガス透過性を有するガス拡散電極であり、例えば、白金担持カーボンと、電解質層２０と同様のプロトン伝導性を有する電解質の溶液とから電極ペーストを作製し、この電極ペーストを、電解質層２０上に塗布することにより形成できる。また、ガス拡散層１，５は、カーボン製の多孔質部材であり、例えば、炭素繊維からなる糸で織成したカーボンクロス、あるいはカーボンペーパまたはカーボンフエルトなどによって形成することができる。 The MEA 12 includes an anode 2 and a cathode 4 which are catalyst electrodes formed on the surface with the electrolyte layer 3 interposed therebetween, and gas diffusion layers 1 and 5 disposed further outside the electrode. The electrolyte layer 3 is a proton conductive ion exchange membrane formed of a solid polymer material such as a fluorine resin, and exhibits good electrical conductivity in a wet state. The anode 2 and the cathode 4 are both gas permeable gas diffusion electrodes. For example, an electrode paste is prepared from a platinum-supporting carbon and an electrolyte solution having proton conductivity similar to that of the electrolyte layer 20. It can be formed by applying an electrode paste on the electrolyte layer 20. Further, the gas diffusion layers 1 and 5 are carbon porous members, and can be formed of, for example, carbon cloth woven with yarns made of carbon fibers, carbon paper, carbon felt, or the like.

燃料電池１００は、各単セル２００に対して電気化学反応に供されるカソードガスを供給するカソードガス供給マニホールド１３（図１）と、各単セル２００に対して電気化学反応に供されるアノードガスを供給するアノードガス供給マニホールド１１（図１では省略）と、各単セル２００に対して各単セル２００を冷却するための冷却水を供給する冷却水供給マニホールド１５（図１では省略）とを備えており、これらは、それぞれ、各単セル２００を積層方向に貫通するように形成されている。 The fuel cell 100 includes a cathode gas supply manifold 13 (FIG. 1) that supplies a cathode gas that is used for an electrochemical reaction to each unit cell 200, and an anode that is used for an electrochemical reaction for each unit cell 200. An anode gas supply manifold 11 for supplying gas (not shown in FIG. 1), and a cooling water supply manifold 15 for supplying cooling water for cooling each single cell 200 to each single cell 200 (not shown in FIG. 1) These are each formed so as to penetrate each unit cell 200 in the stacking direction.

燃料電池１００は、各単セル２００の間に、各単セル２００を冷却するための冷却水が流れる冷却水流路７０を備える。この冷却水は、冷却水供給マニホールド１５から供給される。 The fuel cell 100 includes a cooling water flow path 70 through which cooling water for cooling each single cell 200 flows. This cooling water is supplied from a cooling water supply manifold 15.

また、燃料電池１００は、各単セル２００から電気化学反応に供されたカソードガス（カソードオフガス）を燃料電池１００の外部に排出するためのカソードガス排出マニホールド１４（図１）と、各単セル２００から電気化学反応に供されたアノードガス（アノードオフガス）を燃料電池１００の外部に排出するためのアノードガス排出マニホールド１２（図１では省略）と、冷却水流路７０から各単セル２００の冷却に供された冷却水を燃料電池１００の外部に排出するための冷却水排出マニホールド１６（図１では省略）とを備えており、これらは、それぞれ、各単セル２００を積層方向に貫通するように形成されている。 Further, the fuel cell 100 includes a cathode gas discharge manifold 14 (FIG. 1) for discharging a cathode gas (cathode off-gas) used for an electrochemical reaction from each unit cell 200 to the outside of the fuel cell 100, and each unit cell. The anode gas discharge manifold 12 (not shown in FIG. 1) for discharging the anode gas (anode off gas) subjected to the electrochemical reaction from 200 to the outside of the fuel cell 100 and the cooling of each single cell 200 from the cooling water flow path 70 And a cooling water discharge manifold 16 (not shown in FIG. 1) for discharging the cooling water supplied to the outside of the fuel cell 100 so as to penetrate each single cell 200 in the stacking direction. Is formed.

さらに、燃料電池１００は、図１に示すように、アノード側セパレータ３０とカソード側セパレータ４０との間の絶縁や、カソードガスまたはアノードガスの密閉等のためのガスケット６を備えている。 Further, as shown in FIG. 1, the fuel cell 100 includes a gasket 6 for insulation between the anode side separator 30 and the cathode side separator 40, sealing of the cathode gas or the anode gas, and the like.

アノード側セパレータ３０およびカソード側セパレータ４０は、ガス不透過の導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンや、プレス成形した金属板によって形成することができる。 The anode-side separator 30 and the cathode-side separator 40 can be formed of a gas-impermeable conductive member, for example, dense carbon that has been made to be gas-impermeable by compressing carbon, or a press-molded metal plate.

アノード側セパレータ３０において、Ｘ方向から見た面は、冷却水流路７０の一端を形成する。また、アノード側セパレータ３０において、Ｘ方向に向かって見た面は、図１に示すように、フラット形状であり、アノード２へアノードガスを供給するためのアノードガス流路６０の一端を形成する。すなわち、このアノードガス流路６０は、ＭＥＡ１２とアノード側セパレータ３０との間に形成され、その空間全体を占めるように、チタンなどから成る発砲金属や金属メッシュなどの金属多孔質体によって形成される。そして、アノードガス流路６０は、アノードガス供給マニホールド１１から供給されるアノードガスをガス拡散層１を介してアノード２へ供給し、また、電気化学反応後のアノードガスをアノードガス排出マニホールド１２へ排出する。 In the anode side separator 30, the surface viewed from the X direction forms one end of the cooling water flow path 70. Further, the surface of the anode separator 30 viewed in the X direction has a flat shape as shown in FIG. 1 and forms one end of an anode gas flow channel 60 for supplying the anode gas to the anode 2. . That is, the anode gas flow channel 60 is formed between the MEA 12 and the anode separator 30 and is formed of a metal porous body such as a foam metal made of titanium or the like or a metal mesh so as to occupy the entire space. . The anode gas flow channel 60 supplies the anode gas supplied from the anode gas supply manifold 11 to the anode 2 through the gas diffusion layer 1, and the anode gas after the electrochemical reaction to the anode gas discharge manifold 12. Discharge.

カソード側セパレータ４０において、Ｘ方向に向かって見た面は、冷却水流路７０の一端を形成する。また、カソード側セパレータ４０において、Ｘ方向から見た面は、図１に示すように、フラット形状であり、カソード４へカソードガスを供給するためのカソードガス流路５０の一端を形成する。すなわち、このカソードガス流路５０は、カソード側セパレータ４０とＭＥＡ１２との間に形成される。以下では、カソード側セパレータ４０において、上述のようにカソードガス流路５０を形成する側の面を、カソードガス流路面Ｗとも呼ぶ。このカソードガス流路面Ｗ、および、カソードガス流路５０についての詳細は、後述する。なお、カソードガス流路５０は、請求項における反応ガス流路に該当する。 In the cathode side separator 40, the surface viewed in the X direction forms one end of the cooling water flow path 70. In addition, as shown in FIG. 1, the surface of the cathode side separator 40 viewed from the X direction has a flat shape and forms one end of a cathode gas flow path 50 for supplying cathode gas to the cathode 4. That is, the cathode gas flow path 50 is formed between the cathode side separator 40 and the MEA 12. Hereinafter, in the cathode-side separator 40, the surface on the side where the cathode gas channel 50 is formed as described above is also referred to as a cathode gas channel surface W. Details of the cathode gas flow path surface W and the cathode gas flow path 50 will be described later. The cathode gas channel 50 corresponds to a reaction gas channel in claims.

冷却水流路７０は、アノード側セパレータ３０の一面とカソード側セパレータ４０の一面に挟持されることにより形成される。 The cooling water channel 70 is formed by being sandwiched between one surface of the anode side separator 30 and one surface of the cathode side separator 40.

Ａ２．カソードガス流路５０の説明：
図２は、本実施例におけるカソードガス流路５０の概略構成を表わす説明図である。この図２は、図１のカソード側セパレータ４０におけるカソードガス流路面ＷをＸ方向から見た図である。図３は、図２におけるＡ−Ａ’を通るＸＺ面をＹ方向に向かって見た図である。なお、図３中において、中空柱状導体５５は、実線と破線で示している。 A2. Description of cathode gas flow path 50:
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the cathode gas flow path 50 in the present embodiment. FIG. 2 is a view of the cathode gas flow path surface W in the cathode separator 40 of FIG. 1 as viewed from the X direction. FIG. 3 is a view of the XZ plane passing through AA ′ in FIG. 2 as viewed in the Y direction. In FIG. 3, the hollow columnar conductor 55 is indicated by a solid line and a broken line.

本実施例の燃料電池１００では、カソードガス流路５０を以下のように構成する。すなわち、カソードガス流路面ＷとＭＥＡ１２との間に、図２および図３に示すように、両端が開口し、断面がコの字な柱状（いわゆる、ホッチキスの芯状、若しくは、コの字ブロック状。）の中空柱状導体５５を流路構成部材として複数配置する。各中空柱状導体５５は、それぞれ同様な大きさで、導電性であり、かつ、ガス透過性を有し、チタンやステンレスなどから成る発砲金属やカーボン製の多孔質部材等を用いる。以下では、図２に示すように、各中空柱状導体５５において、両端の開口部をそれぞれ開口部Ｊと呼び、底面部Ｋに立接する側壁を側壁Ｌと呼び、壁がなく開放された側面であり底面部Ｋに対向する面を開放面Ｉと呼び、底面部Ｋおよび側壁Ｌで囲まれる空洞部分を溝部Ｈと呼ぶ。カソードガス流路面ＷとＭＥＡ１２との間に中空柱状導体５５を配置する場合において、配置する中空柱状導体５５のうち略半分の各中空柱状導体５５を、図２および図３に示すように、開口部Ｊの一方をカソードガスの流れ方向であるＹ方向に向け、カソード側セパレータ４０のカソードガス流路面Ｗに底面部Ｋが接するように、それぞれＺ方向に並列に配置する。また、残りの各中空柱状導体５５を、図２および図３に示すように、開口部Ｊの一方をＹ方向に向け、ＭＥＡ１２に底面部Ｋが接するようにすると共に、側壁Ｌの一つが、カソードガス流路面Ｗに底面部Ｋが接して配置される上記中空柱状導体５５の溝部Ｈに挿入された状態となるように、それぞれＺ方向に並列に配置する。言い換えれば、各中空柱状導体５５は、隣接する各中空柱状導体５５の開放面Ｉがそれぞれ対向するように配置されると共に、各中空柱状導体５５の互いの一つの側壁Ｌが、互いの溝部Ｈに挿入されるように配置される。以下では、このような中空柱状導体５５の配置状態を、「中空柱状導体５５が互いに噛み合って配置される」とも表現することとする。なお、中空柱状導体５５の底面部Ｋは、請求項におけるガス透過面に該当する。 In the fuel cell 100 of the present embodiment, the cathode gas channel 50 is configured as follows. That is, as shown in FIGS. 2 and 3, between the cathode gas flow path surface W and the MEA 12, both ends are open and the cross section is a U-shaped column (a so-called staple core or U-shaped block) A plurality of hollow columnar conductors 55 are disposed as flow path components. Each hollow columnar conductor 55 has the same size, is electrically conductive, has gas permeability, and uses a fired metal made of titanium or stainless steel, a carbon porous member, or the like. In the following, as shown in FIG. 2, in each hollow columnar conductor 55, the openings at both ends are referred to as openings J, the side walls standing on the bottom surface K are referred to as side walls L, and open side surfaces without walls. A surface facing the bottom surface portion K is referred to as an open surface I, and a hollow portion surrounded by the bottom surface portion K and the side wall L is referred to as a groove portion H. When the hollow columnar conductor 55 is disposed between the cathode gas flow path surface W and the MEA 12, approximately half of the hollow columnar conductors 55 to be disposed are opened as shown in FIGS. 2 and 3. One of the parts J is arranged in parallel in the Z direction so that one of the parts J faces the Y direction, which is the cathode gas flow direction, and the bottom surface part K is in contact with the cathode gas flow path surface W of the cathode side separator 40. Further, as shown in FIGS. 2 and 3, the remaining hollow columnar conductors 55 are arranged so that one of the openings J faces in the Y direction so that the bottom surface K is in contact with the MEA 12, and one of the side walls L is They are arranged in parallel in the Z direction so as to be inserted into the groove portion H of the hollow columnar conductor 55 arranged in contact with the cathode gas flow path surface W. In other words, the hollow columnar conductors 55 are arranged so that the open surfaces I of the adjacent hollow columnar conductors 55 face each other, and the side walls L of the hollow columnar conductors 55 are mutually connected to the groove portions H. It is arranged to be inserted into. Hereinafter, such an arrangement state of the hollow columnar conductors 55 is also expressed as “the hollow columnar conductors 55 are arranged to mesh with each other”. The bottom surface portion K of the hollow columnar conductor 55 corresponds to a gas permeable surface in claims.

このカソードガス流路５０において、カソードガス供給マニホールド１３から供給されたカソードガスは、主に、互いに噛み合った中空柱状導体５５間の隙間（以下では、カソードガス部分流路Ｍと呼ぶ。）を流れ、また、その際に、中空柱状導体５５およびガス拡散層５を透過して、カソード４に供給される。そして、このようにカソード４に供給されたカソードガスは、カソード４で電気化学反応に供された後、カソードガス部分流路Ｍを通ってカソードガス排出マニホールド１４に排出される。 In the cathode gas flow channel 50, the cathode gas supplied from the cathode gas supply manifold 13 mainly flows through a gap between the hollow columnar conductors 55 meshing with each other (hereinafter referred to as a cathode gas partial flow channel M). Further, at that time, the light passes through the hollow columnar conductor 55 and the gas diffusion layer 5 and is supplied to the cathode 4. The cathode gas thus supplied to the cathode 4 is subjected to an electrochemical reaction at the cathode 4 and then discharged to the cathode gas discharge manifold 14 through the cathode gas partial flow path M.

以上のように、本実施例の燃料電池１００では、カソード側セパレータ４０とＭＥＡ１２との間に中空柱状導体５５を並べることで、カソードガス流路５０を形成するようにしている。このようにすれば、中空柱状導体５５の並べ方を変更するだけで、容易にカソードガス流路５０の流路構成を変更することができ、すなわち、中空柱状導体５５の並べ方を変更するだけで、複雑な流路を容易に形成することができる。その結果、以上のようにすれば、カソードガス流路５０の流路設計の自由度を向上させることができる。 As described above, in the fuel cell 100 of the present embodiment, the cathode gas flow path 50 is formed by arranging the hollow columnar conductors 55 between the cathode separator 40 and the MEA 12. In this way, the flow channel configuration of the cathode gas flow channel 50 can be easily changed simply by changing the arrangement of the hollow columnar conductors 55, that is, only by changing the arrangement of the hollow columnar conductors 55, A complicated flow path can be easily formed. As a result, the degree of freedom in channel design of the cathode gas channel 50 can be improved as described above.

また、本実施例の燃料電池１００のカソードガス流路５０において、カソードガス流路５０を形成する中空柱状導体５５は、ガス透過性の部材を用いている。このようにすれば、カソードガス供給マニホールド１３から供給されたカソードガスは、カソードガス流路５０（カソードガス部分流路Ｍ）を通過する際に、ＭＥＡ１２と接する中空柱状導体５５の底面部Ｋおよびガス拡散層５を介してカソード４へ供給されることとなる。一方、中空柱状導体５５の底面部Ｋがガス透過性を有しない場合には、カソード４へのカソードガスの供給が阻害されることなる。従って、以上のようにすれば、中空柱状導体５５の底面部Ｋによって、カソード４へのカソードガスの供給が阻害されるのを抑制することができる。その結果、燃料電池１００の電池性能の低下を抑制することができる。 Further, in the cathode gas flow channel 50 of the fuel cell 100 of the present embodiment, the hollow columnar conductor 55 forming the cathode gas flow channel 50 uses a gas permeable member. In this way, the cathode gas supplied from the cathode gas supply manifold 13 passes through the cathode gas flow channel 50 (cathode gas partial flow channel M), and the bottom surface portion K of the hollow columnar conductor 55 in contact with the MEA 12 and The gas is supplied to the cathode 4 through the gas diffusion layer 5. On the other hand, when the bottom surface portion K of the hollow columnar conductor 55 does not have gas permeability, supply of the cathode gas to the cathode 4 is hindered. Therefore, with the above configuration, it is possible to prevent the cathode gas supply to the cathode 4 from being hindered by the bottom surface portion K of the hollow columnar conductor 55. As a result, a decrease in battery performance of the fuel cell 100 can be suppressed.

本実施例の燃料電池１００において、カソードガス流路５０を形成する中空柱状導体５５は、導電性であるので、集電体としての機能を有することができる。従って、新たに集電体を設ける必要がなく、集電体の設置スペースを省略することができる。 In the fuel cell 100 of the present embodiment, the hollow columnar conductor 55 forming the cathode gas flow path 50 is conductive, and thus can function as a current collector. Therefore, it is not necessary to newly provide a current collector, and the installation space for the current collector can be omitted.

本実施例の燃料電池１００において、カソード側セパレータ４０のカソードガス流路面Ｗは、フラット形状となっており、その面上に中空柱状導体５５を配置するようにしている。このようにすれば、カソードガス流路面Ｗと各中空柱状導体５５の底面部Ｋとは、面接触して接するので、中空柱状導体５５の固定が容易であり、また、集電効率を向上させることができる。 In the fuel cell 100 of the present embodiment, the cathode gas flow path surface W of the cathode separator 40 has a flat shape, and the hollow columnar conductor 55 is disposed on the surface. In this way, the cathode gas flow path surface W and the bottom surface portion K of each hollow columnar conductor 55 are in surface contact with each other, so that the hollow columnar conductor 55 can be easily fixed and the current collection efficiency is improved. be able to.

なお、カソードガス流路５０において、カソード４にカソードガスを均一に供給させるため等の理由により、カソードガス流路５０の所定部分のカソードガスの流速を調整したいという要望がある。一方、本実施例の燃料電池１００では、カソード側セパレータ４０とＭＥＡ１２との間に、図２および図３に示すごとく、ホッチキスの芯状の複数の中空柱状導体５５を、それぞれ隣接するように配置し、隣接する各中空柱状導体５５の開放面Ｉがそれぞれ対向するように配置すると共に、各中空柱状導体５５の互いの一つの側壁Ｌが、互いの溝部Ｈに挿入されるように配置（すなわち、互いに噛み合うように配置）することで、カソードガス流路５０を形成するようにしている。このようにすれば、カソードガス流路５０の所定部分（以下、所定部分Ｐとする。）において、カソードガスの流速を調整したい場合に、所定部分Ｐにある中空柱状導体５５の向きや、中空柱状導体５５間の距離等を変更すれば（すなわち、互いに噛み合う中空柱状導体５５の噛み合い具合を変更すれば）、所定部分Ｐにおけるカソードガス部分流路Ｍの流路幅を容易に変更することができる。その結果、所定部分Ｐにおけるカソードガス部分流路Ｍの流路幅の変更に伴い、所定部分Ｐにおけるカソードガスの流速を容易に変更することができる。 In the cathode gas flow channel 50, there is a demand for adjusting the flow rate of the cathode gas in a predetermined portion of the cathode gas flow channel 50 for the reason of uniformly supplying the cathode gas to the cathode 4. On the other hand, in the fuel cell 100 of the present embodiment, a plurality of staple core-like hollow columnar conductors 55 are arranged adjacent to each other between the cathode separator 40 and the MEA 12, as shown in FIGS. In addition, the adjacent hollow columnar conductors 55 are arranged so that the open surfaces I of the hollow columnar conductors 55 face each other, and the side walls L of the hollow columnar conductors 55 are inserted into the groove portions H (that is, The cathode gas flow path 50 is formed by arranging them so as to mesh with each other. In this way, when it is desired to adjust the flow rate of the cathode gas in a predetermined portion of the cathode gas flow channel 50 (hereinafter referred to as the predetermined portion P), the direction of the hollow columnar conductor 55 in the predetermined portion P, the hollow space If the distance between the columnar conductors 55 is changed (that is, if the degree of engagement of the hollow columnar conductors 55 meshing with each other is changed), the channel width of the cathode gas partial channel M in the predetermined portion P can be easily changed. it can. As a result, the flow rate of the cathode gas in the predetermined portion P can be easily changed with the change in the channel width of the cathode gas partial channel M in the predetermined portion P.

Ｂ．変形例：
なお、本発明では、上記した実施の形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。 B. Variation:
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention.

Ｂ１．変形例１：
上記実施例の燃料電池１００では、カソードガス流路５０において、流路構成部材としてホッチキスの芯状である中空柱状導体５５を用いているが、本発明は、これに限られるものではなく、流路構成部材として用いる物体は、少なくとも、内部が空洞な柱状であり、両端部が開口し、さらに、導電性がある物体であればよい。このような物体の例として、以下の中空柱状導体を説明する。 B1. Modification 1:
In the fuel cell 100 of the above embodiment, the cathode gas channel 50 uses the hollow columnar conductor 55 that is a staple core as the channel component, but the present invention is not limited to this. The object used as the road constituent member may be at least an object having a columnar shape with a hollow inside, open at both ends, and having conductivity. The following hollow columnar conductor will be described as an example of such an object.

図４は、中空柱状導体の変形例を表わす模式図である。例えば、図４に示すように、中空柱状導体５５と同形状で同材質（すなわち、導電性、ガス透過性を有する。）であるが、開口部Ｊの大きさが異なる中空柱状導体５５ａと中空柱状導体５５ｂとを用いて、中空柱状導体５５ｂを中空柱状導体５５ａの中に嵌め込むようにして１組の流路構成部材としてもよい。そして、これをカソードガス流路面ＷとＭＥＡ１２との間に配置することによりカソードガス流路５０を構成する。このようにしても、上記実施例と同様の効果を奏することができる。なお、この場合、一方の中空柱状導体の長さが異なっていても良い。 FIG. 4 is a schematic diagram showing a modification of the hollow columnar conductor. For example, as shown in FIG. 4, the hollow columnar conductor 55 a and the hollow columnar conductor 55 having the same shape and the same material (that is, having conductivity and gas permeability) but having a different opening J size. Using the columnar conductor 55b, the hollow columnar conductor 55b may be fitted into the hollow columnar conductor 55a to form a set of flow path components. Then, the cathode gas flow path 50 is configured by arranging this between the cathode gas flow path surface W and the MEA 12. Even if it does in this way, there can exist an effect similar to the said Example. In this case, the length of one hollow columnar conductor may be different.

図５は、中空柱状導体の変形例を表わす模式図である。例えば、図５に示すように、両端が開口した四角柱である中空柱状導体５５ｃを流路構成部材として用いてもよい。この場合、中空柱状導体５５ｃを、カソードガス流路面ＷとＭＥＡ１２との間に面接触するように配置することによりカソードガス流路５０を構成するようにしてもよい。この中空柱状導体５５ｃは、中空柱状導体５５と同材質、すなわち、導電性およびガス透過性を有するものを用いる。このようにすれば、中空柱状導体５５ｃは、凸部を備えていないので、ＭＥＡ１２を傷つけることを抑制することができる。なお、この場合、各中空柱状導体５５ｃは、一部、または、それぞれが異なる大きさであっても良い。このようにすれば、各中空柱状導体５５ｃを流れるカソードガスの圧力損失を変更することが可能であり、その結果、カソードガス流路５０の所望の部分において、カソードガスの流速を容易に変更することができる。 FIG. 5 is a schematic diagram showing a modification of the hollow columnar conductor. For example, as shown in FIG. 5, a hollow columnar conductor 55c that is a square column having both ends opened may be used as the flow path component. In this case, the cathode gas channel 50 may be configured by arranging the hollow columnar conductor 55c so as to be in surface contact between the cathode gas channel surface W and the MEA 12. The hollow columnar conductor 55c is made of the same material as that of the hollow columnar conductor 55, that is, having conductivity and gas permeability. In this way, since the hollow columnar conductor 55c does not include a convex portion, the MEA 12 can be prevented from being damaged. In this case, each of the hollow columnar conductors 55c may be a part or a different size. In this way, it is possible to change the pressure loss of the cathode gas flowing through each hollow columnar conductor 55c. As a result, the flow rate of the cathode gas can be easily changed in a desired portion of the cathode gas channel 50. be able to.

図６は、中空柱状導体の変形例を表わす模式図である。さらに、図６に示すように、両端が開口した三角柱である中空柱状導体５５ｄを流路構成部材として用いてもよい。この場合、中空柱状導体５５ｄをカソードガス流路面ＷとＭＥＡ１２との間に配置することによりカソードガス流路５０を構成するようにしてもよい。三角柱である中空柱状導体５５ｄは、側面を成す辺Ｏ（図６参照）に圧力を受けたとしてもその圧力を側面で分散することができるので、耐圧性に優れている。従って、以上のようにカソードガス流路面ＷとＭＥＡ１２との間に配置する中空柱状導体として、中空柱状導体５５ｄを用いれば、カソードガス流路５０の劣化を抑制することができる。なお、この場合、中空柱状導体５５ｄは、上下逆さまに交互に配置するようにすることが好ましい。また、この場合、ＭＥＡ１２をカーボンやメッシュ金属等の保護層で被覆するようにしてもよい。このようにすれば、中空柱状導体５５ｄの辺ＯでＭＥＡ１２が傷つくことを抑制することができる。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a modification of the hollow columnar conductor. Furthermore, as shown in FIG. 6, a hollow columnar conductor 55d that is a triangular column having both ends opened may be used as a flow path component. In this case, the cathode gas channel 50 may be configured by disposing the hollow columnar conductor 55d between the cathode gas channel surface W and the MEA 12. Even if the hollow columnar conductor 55d, which is a triangular column, receives pressure on the side O (see FIG. 6) forming the side surface, the pressure can be dispersed on the side surface, and thus has excellent pressure resistance. Therefore, if the hollow columnar conductor 55d is used as the hollow columnar conductor disposed between the cathode gas channel surface W and the MEA 12 as described above, the deterioration of the cathode gas channel 50 can be suppressed. In this case, it is preferable that the hollow columnar conductors 55d are alternately arranged upside down. In this case, the MEA 12 may be covered with a protective layer such as carbon or mesh metal. In this way, it is possible to suppress the MEA 12 from being damaged at the side O of the hollow columnar conductor 55d.

図７は、図５の四角柱である中空柱状導体５５ｃの変形例を表わす模式図である。カソードガス流路５０において、図７に示すように、図５に示す中空柱状導体５５ｃの開口部をガス透過性の部材（例えば、金属網等）で覆った中空柱状導体５５ｅを、流路構成部材の少なくとも一部として、カソードガス流路面ＷとＭＥＡ１２との間に配置するようにしてもよい。この中空柱状導体５５ｅは、開口部がガス透過性部材で覆われているので、この中空柱状導体５５ｅを流れるカソードガスは圧力損失を受けやすくなる。従って、カソードガス流路５０の所望の部分において、この中空柱状導体５５ｅを流路構成部材として配置すれば、中空柱状導体５５ｅを配置部分を流れるカソードガスの圧力損失を変更することが可能であり、その部分において、カソードガスの流速を容易に変更することができる。すなわち、カソードガス流路５０の所望の場所に、中空柱状導体５５ｅを流路構成部材として配置することにより、その場所におけるカソードガスの流速の制御を行うことができる。なお、図７では、中空柱状導体５５ｅの開口部の両方をガス透過性部材で覆っているが、本発明は、これに限られるものではなく、どちらか一方の開口部のみガス透過性部材で覆うようにしてもよい。また、カソードガス流路５０に、流路構成部材として三角柱の中空柱状導体５５ｄ（図６）を用いる場合において、その中空柱状導体５５ｄの両方の開口部または一方の開口部にガス透過性部材を設けるようにしてもよい。 FIG. 7 is a schematic diagram showing a modification of the hollow columnar conductor 55c which is the quadrangular column in FIG. In the cathode gas flow channel 50, as shown in FIG. 7, the hollow columnar conductor 55e in which the opening of the hollow columnar conductor 55c shown in FIG. 5 is covered with a gas permeable member (for example, a metal net or the like) You may make it arrange | position between the cathode gas flow-path surface W and MEA12 as at least one part of a member. Since the opening of the hollow columnar conductor 55e is covered with a gas permeable member, the cathode gas flowing through the hollow columnar conductor 55e is susceptible to pressure loss. Therefore, if this hollow columnar conductor 55e is arranged as a channel constituting member in a desired portion of the cathode gas channel 50, it is possible to change the pressure loss of the cathode gas flowing through the portion where the hollow columnar conductor 55e is arranged. In this part, the flow rate of the cathode gas can be easily changed. That is, by disposing the hollow columnar conductor 55e as a flow path component at a desired location in the cathode gas flow channel 50, the flow rate of the cathode gas at that location can be controlled. In FIG. 7, both of the openings of the hollow columnar conductor 55e are covered with the gas permeable member. However, the present invention is not limited to this, and only one of the openings is made of the gas permeable member. You may make it cover. Further, in the case where the triangular columnar hollow columnar conductor 55d (FIG. 6) is used as the channel component in the cathode gas channel 50, a gas permeable member is provided in both or one of the openings of the hollow columnar conductor 55d. You may make it provide.

図８は、図５の四角柱である中空柱状導体５５ｃの変形例を表わす模式図である。カソードガス流路５０において、図８に示すように、図５に示す中空柱状導体５５ｃの開口部の大きさを縮小した中空柱状導体５５ｆを、流路構成部材の少なくとも一部として、カソードガス流路面ＷとＭＥＡ１２との間に配置するようにしてもよい。この中空柱状導体５５ｆは、開口部が縮小されているので、この中空柱状導体５５ｆを流れるカソードガスは圧力損失を受けやすくなる。従って、カソードガス流路５０の所望の部分において、この中空柱状導体５５ｆを流路構成部材として配置すれば、中空柱状導体５５ｆを配置した部分を流れるカソードガスの圧力損失を変更することが可能であり、その部分において、カソードガスの流速を容易に変更することができる。すなわち、カソードガス流路５０の所望の場所に、中空柱状導体５５ｆを流路構成部材として配置することにより、その場所におけるカソードガスの流速の制御を行うことができる。なお、図８では、中空柱状導体５５ｆの開口部の両方を縮小しているが、本発明は、これに限られるものではなく、どちらか一方の開口部のみ縮小するようにしてもよい。また、カソードガス流路５０に、流路構成部材として三角柱の中空柱状導体５５ｄ（図６）を用いる場合において、その中空柱状導体５５ｄの両方の開口部または一方の開口部を縮小するようにしてもよい。 FIG. 8 is a schematic diagram showing a modification of the hollow columnar conductor 55c which is the quadrangular column in FIG. As shown in FIG. 8, in the cathode gas flow channel 50, the hollow columnar conductor 55f having a reduced size of the opening of the hollow columnar conductor 55c shown in FIG. You may make it arrange | position between the road surface W and MEA12. Since the opening of the hollow columnar conductor 55f is reduced, the cathode gas flowing through the hollow columnar conductor 55f is susceptible to pressure loss. Therefore, if this hollow columnar conductor 55f is disposed as a flow path component in a desired portion of the cathode gas flow channel 50, it is possible to change the pressure loss of the cathode gas flowing through the portion where the hollow columnar conductor 55f is disposed. Yes, the flow rate of the cathode gas can be easily changed in that portion. That is, by disposing the hollow columnar conductor 55f as a flow path component at a desired location of the cathode gas flow channel 50, the flow rate of the cathode gas at that location can be controlled. In FIG. 8, both of the openings of the hollow columnar conductor 55f are reduced, but the present invention is not limited to this, and only one of the openings may be reduced. Further, in the case where the triangular hollow columnar conductor 55d (FIG. 6) is used as the flow path component in the cathode gas channel 50, both or one of the openings of the hollow columnar conductor 55d is reduced. Also good.

Ｂ２．変形例２：
図９は、変形例２におけるサーペンタイン構造のカソードガス流路５０ａの概略構成を表わす説明図である。上記実施例の燃料電池１００のカソードガス流路５０において、カソードガス供給マニホールド１３から供給されたカソードガスがカソードガス排出マニホールド１４へ排出されるまでの流路が略直線的になっているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、本変形例のカソードガス流路５０ａのように、図９に示すようなサーペンタイン構造としてもよい。この場合、カソードガス流路５０ａは、流路形成リブ１５５によって形成されるＮ字型の流路となっており、この流路のストレート部分に上記実施例の中空柱状導体５５や上記変形例の中空柱状導体５５ａ、中空柱状導体５５ｂ、中空柱状導体５５ｃ、中空柱状導体５５ｄ、中空柱状導体５５ｅ、および、中空柱状導体５５ｆ等を配置するようにしてもよい。このようにしても上記実施例または変形例の効果を奏することができる。なお、このカソードガス流路５０ａにおいて、流路が曲がるターン部分は、複数の凸部１５０を備えている。この複数の凸部１５０は、断面が略四角形であり、カソードガス流路５０ａを通過するカソードガスを攪拌してカソード４へ導くと共に、凸部１５０の頂部でカソード４と接触することによって集電性を高める機能を有する。この凸部１５０は、カソード側セパレータ４０自体を加工して凸部としてもよいし、樹脂モールド品で形成してもよい。 B2. Modification 2:
FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a cathode gas flow path 50a having a serpentine structure according to the second modification. In the cathode gas passage 50 of the fuel cell 100 of the above embodiment, the passage until the cathode gas supplied from the cathode gas supply manifold 13 is discharged to the cathode gas discharge manifold 14 is substantially linear. The present invention is not limited to this. For example, a serpentine structure as shown in FIG. 9 may be used as in the cathode gas flow path 50a of this modification. In this case, the cathode gas flow path 50a is an N-shaped flow path formed by the flow path forming rib 155, and the hollow columnar conductor 55 of the above-described embodiment or the above-described modification is formed on the straight portion of the flow path. The hollow columnar conductor 55a, the hollow columnar conductor 55b, the hollow columnar conductor 55c, the hollow columnar conductor 55d, the hollow columnar conductor 55e, the hollow columnar conductor 55f, and the like may be disposed. Even if it does in this way, there can exist the effect of the said Example or modification. In the cathode gas flow channel 50a, the turn portion where the flow channel bends includes a plurality of convex portions 150. The plurality of convex portions 150 have a substantially quadrangular cross section, stir the cathode gas passing through the cathode gas flow path 50a and guide it to the cathode 4, and contact the cathode 4 at the top of the convex portion 150 to collect current. Has a function to enhance the sex. The convex portion 150 may be formed by processing the cathode-side separator 40 itself, or may be formed of a resin molded product.

Ｂ３．変形例３：
上記実施例の燃料電池１００のカソードガス流路５０において、各中空柱状導体５５を配置する場合に、一律、開口部Ｊの一方をカソードガスの流れ方向であるＹ方向に向けて、それぞれＺ方向に並列に配置するようにしているが、本発明は、これに限られるものではない。例えば、カソードガス流路５０において、中空柱状導体５５を、向きが略直角に異なるように配置するようにしてもよい。すなわち、或る中空柱状導体５５を、開口部Ｊの一方がＹ方向に向けて配置したならば、隣接する中空柱状導体５５を、開口部Ｊの一方がＺ方向に向くように配置するようにする。このようにすれば、中空柱状導体５５を用いて、曲がった流路を形成することが可能である。従って、以上のようにすれば、カソードガス流路５０において、より複雑な流路を形成することが可能である。また、このようにすれば、この中空柱状導体５５を流れるカソードガスは圧力損失を受けやすくなる。従って、カソードガス流路５０の所望の部分において、このように中空柱状導体５５を配置すれば、中空柱状導体５５を用いた部分を流れるカソードガスの圧力損失を変更することが可能であり、その部分において、カソードガスの流速を容易に変更することができる。すなわち、中空柱状導体５５を流路構成部材として用いることにより、カソードガス流路５０の所望の場所におけるカソードガスの流速の制御を行うことができる。 B3. Modification 3:
In the cathode gas flow path 50 of the fuel cell 100 of the above embodiment, when the hollow columnar conductors 55 are arranged, one of the openings J is uniformly directed in the Y direction, which is the cathode gas flow direction, and the Z direction. However, the present invention is not limited to this. For example, in the cathode gas flow channel 50, the hollow columnar conductors 55 may be arranged so that their directions are different at substantially right angles. That is, if one hollow columnar conductor 55 is arranged with one of the openings J facing the Y direction, the adjacent hollow columnar conductor 55 is arranged so that one of the openings J faces the Z direction. To do. In this way, a curved flow path can be formed using the hollow columnar conductor 55. Therefore, with the above configuration, a more complicated flow path can be formed in the cathode gas flow path 50. In this way, the cathode gas flowing through the hollow columnar conductor 55 is susceptible to pressure loss. Therefore, if the hollow columnar conductor 55 is arranged in a desired portion of the cathode gas flow channel 50 in this way, the pressure loss of the cathode gas flowing through the portion using the hollow columnar conductor 55 can be changed. In part, the flow rate of the cathode gas can be easily changed. That is, by using the hollow columnar conductor 55 as a flow path component, the flow rate of the cathode gas at a desired location in the cathode gas flow path 50 can be controlled.

Ｂ４．変形例４：
上記実施例の燃料電池１００では、流路構成部材として中空柱状導体５５をカソードガス流路５０にのみ用いているが、本発明は、これに限られるものではなく、アノードガス流路６０において、流路構成部材として中空柱状導体５５を上述のごとくアノードガス流路６０に配置するようにしてもよい。このようにすれば、アノードガス流路６０においても上記実施例と同様の効果を奏することができる。また、アノードガス流路６０において、流路構成部材として、上記変形例の中空柱状導体５５ａ、中空柱状導体５５ｂ、中空柱状導体５５ｃ、中空柱状導体５５ｄ、中空柱状導体５５ｅ、および、中空柱状導体５５ｆのいずれかを上述のごとくアノードガス流路６０に配置するようにしてもよい。 B4. Modification 4:
In the fuel cell 100 of the above embodiment, the hollow columnar conductor 55 is used only as the cathode gas channel 50 as the channel constituent member. However, the present invention is not limited to this, and in the anode gas channel 60, As described above, the hollow columnar conductor 55 may be disposed in the anode gas flow channel 60 as the flow channel constituent member. By doing so, the same effects as in the above embodiment can be obtained also in the anode gas flow channel 60. Further, in the anode gas flow channel 60, the hollow columnar conductor 55a, the hollow columnar conductor 55b, the hollow columnar conductor 55c, the hollow columnar conductor 55d, the hollow columnar conductor 55e, and the hollow columnar conductor 55f according to the above modification are used as the channel constituent members. Any of these may be arranged in the anode gas flow path 60 as described above.

本発明の一実施例としての燃料電池１００における単セル２００の概略断面構成を表わす説明図である。It is explanatory drawing showing the general | schematic cross-section structure of the single cell 200 in the fuel cell 100 as one Example of this invention. 実施例におけるカソードガス流路５０の概略構成を表わす説明図である。It is explanatory drawing showing the schematic structure of the cathode gas flow path 50 in an Example. 図２におけるＡ−Ａ’を通るＸＺ面をＹ方向に向かって見た図である。It is the figure which looked at the XZ surface which passes along A-A 'in FIG. 2 toward the Y direction. 中空柱状導体の変形例を表わす模式図である。It is a schematic diagram showing the modification of a hollow columnar conductor. 中空柱状導体の変形例を表わす模式図である。It is a schematic diagram showing the modification of a hollow columnar conductor. 中空柱状導体の変形例を表わす模式図である。It is a schematic diagram showing the modification of a hollow columnar conductor. 図５の四角柱である中空柱状導体５５ｃの変形例を表わす模式図である。It is a schematic diagram showing the modification of the hollow columnar conductor 55c which is a square pole of FIG. 図５の四角柱である中空柱状導体５５ｃの変形例を表わす模式図である。It is a schematic diagram showing the modification of the hollow columnar conductor 55c which is a square pole of FIG. 変形例２におけるサーペンタイン構造のカソードガス流路５０ａの概略構成を表わす説明図である。10 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a cathode gas flow path 50a having a serpentine structure according to Modification 2. FIG.

Explanation of symbols

１…ガス拡散層
２…アノード
３…電解質層
４…カソード
５…ガス拡散層
６…ガスケット
１１…アノードガス供給マニホールド
１２…アノードガス排出マニホールド
１３…カソードガス供給マニホールド
１４…カソードガス排出マニホールド
１５…冷却水供給マニホールド
１６…冷却水排出マニホールド
２０…電解質層
３０…アノード側セパレータ
４０…カソード側セパレータ
５０…カソードガス流路
５０ａ…カソードガス流路
５５…中空柱状導体
５５ａ〜ｆ…中空柱状導体
６０…アノードガス流路
７０…冷却水流路
１００…燃料電池
１５０…凸部
１５５…流路形成リブ
２００…単セル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gas diffusion layer 2 ... Anode 3 ... Electrolyte layer 4 ... Cathode 5 ... Gas diffusion layer 6 ... Gasket 11 ... Anode gas supply manifold 12 ... Anode gas discharge manifold 13 ... Cathode gas supply manifold 14 ... Cathode gas discharge manifold 15 ... Cooling Water supply manifold 16 ... cooling water discharge manifold 20 ... electrolyte layer 30 ... anode side separator 40 ... cathode side separator 50 ... cathode gas channel 50a ... cathode gas channel 55 ... hollow columnar conductors 55a-f ... hollow columnar conductor 60 ... anode Gas flow path 70 ... Cooling water flow path 100 ... Fuel cell 150 ... Protruding portion 155 ... Flow path forming rib 200 ... Single cell

Claims

A fuel cell configured by sandwiching electrolyte layers between electrodes and sandwiching them with a gas separator,
Provided in a gap between the gas separator and the electrode, and provided with a reaction gas flow path for supplying the electrode with a reaction gas to be subjected to an electrochemical reaction at the electrode,
The reaction gas flow path is
A plurality of hollow columnar conductors that are hollow columnar, open at least at both ends, and are conductive, are arranged so that the longitudinal direction of the hollow columnar conductor and the electrode surface of the electrode are parallel to each other In addition, the fuel cell is configured to be disposed in contact with the gas separator and the electrode.

The fuel cell according to claim 1, wherein
The hollow columnar conductor has a gas permeable surface that allows gas to pass through,
In the case where the hollow columnar conductor is disposed so as to be in contact with the electrode, the fuel cell is characterized in that the gas permeable surface of the hollow columnar conductor is disposed in contact with the electrode.

The fuel cell according to claim 1 or 2,
A fuel cell, wherein a gas permeable member is attached to the opening in the hollow columnar conductor.

The fuel cell according to claim 1 or 2,
In the hollow columnar conductor, an opening area of the opening portion is smaller than a cross-sectional area of the hollow columnar conductor.

The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein
The fuel cell according to claim 1, wherein the gas separator has a flat surface in contact with the hollow columnar conductor.

The fuel cell according to any one of claims 1 to 5,
Each hollow columnar conductor is composed of a bottom surface portion and two side wall portions erected from both ends of the bottom surface portion, has a U-shaped cross section, and has a groove portion as the cavity,
In the case of disposing each hollow columnar conductor in the reaction gas flow path,
The hollow columnar conductors are arranged so as to be adjacent to each other, the open surfaces of the adjacent hollow columnar conductors are opposed to each other, and the one side wall of each hollow columnar conductor is the groove portion of each other. A fuel cell, wherein the fuel cell is disposed so as to be inserted into the fuel cell.

A flow path component used in a fuel cell configured by sandwiching electrolyte layers with electrodes and sandwiching them with a gas separator,
The fuel cell
Provided in a gap between the gas separator and the electrode, and provided with a reaction gas flow path for supplying the electrode with a reaction gas to be subjected to an electrochemical reaction at the electrode;
The flow path component is
The inside is a hollow columnar shape, at least both ends are open, and further conductive,
In the reactive gas flow path, the flow path constituting member is disposed so that a longitudinal direction thereof is parallel to an electrode surface of the electrode and is in contact with the gas separator and the electrode.