JP2007213855A - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP2007213855A
JP2007213855A JP2006029824A JP2006029824A JP2007213855A JP 2007213855 A JP2007213855 A JP 2007213855A JP 2006029824 A JP2006029824 A JP 2006029824A JP 2006029824 A JP2006029824 A JP 2006029824A JP 2007213855 A JP2007213855 A JP 2007213855A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow path
communication hole
gas
cooling medium
fuel cell
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
JP2006029824A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4989080B2 (en
Inventor
Eri Ishikawa
江利 石川
Seiji Sugiura
誠治 杉浦
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor 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 Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2006029824A priority Critical patent/JP4989080B2/en
Publication of JP2007213855A publication Critical patent/JP2007213855A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4989080B2 publication Critical patent/JP4989080B2/en
Expired - Fee Related 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

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To allow a desirable fluid such as a reaction gas, cooling medium and the like to flow through both sides of a metal separator smoothly and reliably, and to ensure to perform effective power generation successfully. <P>SOLUTION: A fuel cell 10 includes primary and secondary metal separators 14 and 16 which hold an electrolyte film-electrode structure 12 between them. On primary and secondary mounting portions 38a and 38b provided at the primary metal separators 14, removable types of primary and secondary flow path members 40a and 40b are attached. The primary and secondary flow path members 40a and 40b have a primary flow path groove 42a for linkage of an oxidizer gas flow path 36 with an oxidizer gas inlet communicating hole 30a, and a secondary flow path groove 42b for linkage of the oxidizer gas flow path 36 with an oxidizer gas outlet communicating hole 30b. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体と、金属セパレータとが積層され、前記電解質・電極構造体と一方の金属セパレータとの間には、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成される内部マニホールド型の燃料電池に関する。   In the present invention, an electrolyte / electrode structure in which a pair of electrodes are provided on both sides of an electrolyte and a metal separator are laminated, and the electrode / surface structure and one metal separator are disposed along the electrode surface. The present invention relates to an internal manifold type fuel cell in which a reaction gas flow path for supplying a reaction gas is formed.

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒(電極触媒層)と多孔質カーボン(拡散層)からなるアノード側電極及びカソード側電極を対設した電解質膜・電極構造体を、セパレータ(バイポーラ板)によって挟持する発電セル(単位セル)により構成されている。通常、燃料電池では、この発電セルを所定の数だけ積層した燃料電池スタックが使用されている。   For example, a solid polymer fuel cell employs a solid polymer electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane. This fuel cell has an electrolyte membrane / electrode structure in which an anode side electrode and a cathode side electrode each made of an electrode catalyst (electrode catalyst layer) and porous carbon (diffusion layer) are provided on both sides of a solid polymer electrolyte membrane. The power generation cell (unit cell) is sandwiched between separators (bipolar plates). Usually, in a fuel cell, a fuel cell stack in which a predetermined number of power generation cells are stacked is used.

上記の燃料電池では、積層されている各発電セルのアノード側電極及びカソード側電極に、それぞれ反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスを供給するため、内部マニホールドを構成する場合が多い。この内部マニホールドは、発電セルの積層方向に貫通して設けられる反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔を備えており、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路の入口側及び出口側には、前記反応ガス入口連通孔及び前記反応ガス出口連通孔がそれぞれ連通している。   In the above fuel cell, an internal manifold is often configured to supply a fuel gas and an oxidant gas, which are reaction gases, to the anode side electrode and the cathode side electrode of each of the stacked power generation cells. The internal manifold includes a reaction gas inlet communication hole and a reaction gas outlet communication hole that are provided so as to penetrate in the stacking direction of the power generation cells, and an inlet side of the reaction gas flow path for supplying the reaction gas along the electrode surface. The reaction gas inlet communication hole and the reaction gas outlet communication hole communicate with the outlet side.

この場合、反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔は、開口面積が比較的小さい。従って、反応ガス入口連通孔から反応ガス流路を介して反応ガス出口連通孔に至る反応ガスの流れを円滑に行うため、反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔の近傍には、バッファ部が必要になっている。   In this case, the reaction gas inlet communication hole and the reaction gas outlet communication hole have a relatively small opening area. Therefore, in order to smoothly flow the reaction gas from the reaction gas inlet communication hole to the reaction gas outlet communication hole via the reaction gas flow path, a buffer portion is provided in the vicinity of the reaction gas inlet communication hole and the reaction gas outlet communication hole. Is needed.

そこで、例えば、特許文献1に開示されている燃料電池用セパレータが知られている。このセパレータは、図10に示すように、燃料ガス導入口1が貫通して形成されるとともに、この燃料ガス導入口1には、導入部(バッファ部)2が連なっている。導入部2は、燃料ガス導入口1の上下に拡幅部2a、2bを有し、上下に拡大して構成されている。   Therefore, for example, a fuel cell separator disclosed in Patent Document 1 is known. As shown in FIG. 10, the separator is formed with a fuel gas introduction port 1 penetrating therethrough, and the fuel gas introduction port 1 is connected to an introduction part (buffer part) 2. The introduction part 2 has widened parts 2a and 2b above and below the fuel gas inlet 1 and is configured to be enlarged vertically.

導入部2内には、複数の正方形状の凸部3が縦横に等間隔で配置されており、全体として格子状の流路溝4が形成されている。導入部2には、帯状の凸部5、6及び7が形成されており、それぞれ幅方向に並列している。この帯状の凸部5〜7は、燃料ガス導入口1から導入部2に流入した燃料ガスが鉛直下方向に流下することを阻止し、前記燃料ガスを横方向に案内する機能を有している。   In the introduction portion 2, a plurality of square-shaped convex portions 3 are arranged at equal intervals in the vertical and horizontal directions, and a lattice-like flow channel groove 4 is formed as a whole. The introduction part 2 is formed with belt-like convex parts 5, 6 and 7, which are arranged in parallel in the width direction. The belt-like convex portions 5 to 7 have a function of preventing the fuel gas flowing into the introduction portion 2 from the fuel gas introduction port 1 from flowing down vertically and guiding the fuel gas in the lateral direction. Yes.

特開2003−77497号公報(図3)Japanese Patent Laying-Open No. 2003-77497 (FIG. 3)

ところで、セパレータとしては、カーボンセパレータに代えて、薄板状の金属プレートで構成される金属セパレータが使用される場合がある。この金属セパレータでは、プレス加工によって一方の面に反応ガス流路及びバッファ部が形成されると、他方の面には、前記反応ガス流路及び前記バッファ部の形状により決定された冷却媒体流路(又は他の反応ガス流路)及びバッファ形状部が形成されることになる。   By the way, as a separator, it may replace with a carbon separator and the metal separator comprised with a thin plate-shaped metal plate may be used. In this metal separator, when the reaction gas flow path and the buffer part are formed on one surface by press working, the cooling medium flow path determined by the shape of the reaction gas flow path and the buffer part is formed on the other surface. (Or another reaction gas flow path) and a buffer shape portion are formed.

このため、上記の特許文献1のセパレータを金属セパレータに適用すると、前記金属セパレータの裏面側の冷却媒体流路又は他の反応ガス流路には、導入部2に対応するバッファ形状部が形成されてしまう。従って、この裏面側のバッファ形状部では、反応ガスや冷却媒体が流れ難くなる領域が発生し易く、この領域で水の滞留が惹起されるという問題がある。   For this reason, when the above-described separator of Patent Document 1 is applied to a metal separator, a buffer-shaped portion corresponding to the introduction portion 2 is formed in the cooling medium passage or other reaction gas passage on the back side of the metal separator. End up. Therefore, in the buffer-shaped portion on the back side, there is a problem that a region where the reaction gas or the cooling medium hardly flows is likely to occur, and water stays in this region.

本発明はこの種の問題を解決するものであり、金属セパレータの両面に反応ガスや冷却媒体等の所望の流体を円滑且つ確実に流すことができ、効率的な発電を良好に行うことが可能な燃料電池を提供することを目的とする。   The present invention solves this type of problem, and allows desired fluids such as reaction gas and cooling medium to flow smoothly and reliably on both sides of the metal separator, enabling efficient power generation. An object of the present invention is to provide a simple fuel cell.

本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体と、金属セパレータとが積層され、前記電解質・電極構造体と一方の金属セパレータとの間には、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記反応ガス流路の入口側又は出口側に連通する反応ガス連通孔が形成される内部マニホールド型の燃料電池に関するものである。   In the present invention, an electrolyte / electrode structure in which a pair of electrodes are provided on both sides of an electrolyte and a metal separator are laminated, and the electrode / surface structure and one metal separator are disposed along the electrode surface. An internal manifold type fuel cell in which a reaction gas flow path for supplying a reaction gas is formed and a reaction gas communication hole penetrating in the stacking direction and communicating with the inlet side or the outlet side of the reaction gas flow path is formed It is about.

金属セパレータは、反応ガス流路と反応ガス連通孔との間に取り付け部を設けるとともに、前記取り付け部に着脱自在な流路部材を備え、前記流路部材は、前記反応ガス流路と前記反応ガス連通孔とを連通する流路溝を有している。   The metal separator is provided with an attachment portion between the reaction gas passage and the reaction gas communication hole, and is provided with a detachable passage member at the attachment portion, and the passage member includes the reaction gas passage and the reaction It has a channel groove that communicates with the gas communication hole.

また、反応ガス流路は、燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路を有し、前記燃料ガス流路の流路溝深さが前記酸化剤ガス流路の流路溝深さよりも浅く設定されるとともに、反応ガス連通孔は、燃料ガス連通孔及び酸化剤ガス連通孔を有し、前記燃料ガス流路と前記燃料ガス連通孔との間に取り付けられる燃料ガス側の流路部材の流路溝深さは、前記酸化剤ガス流路と前記酸化剤ガス連通孔との間に取り付けられる酸化剤ガス側の流路部材の流路溝深さよりも浅く設定されることが好ましい。   The reaction gas channel includes a fuel gas channel and an oxidant gas channel, and the channel groove depth of the fuel gas channel is set shallower than the channel groove depth of the oxidant gas channel. The reaction gas communication hole has a fuel gas communication hole and an oxidant gas communication hole, and the flow path of the flow member on the fuel gas side attached between the fuel gas flow path and the fuel gas communication hole The groove depth is preferably set to be shallower than the channel groove depth of the channel member on the oxidant gas side attached between the oxidant gas channel and the oxidant gas communication hole.

さらに、反応ガス連通孔は、反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔を有し、前記反応ガス入口連通孔と反応ガス流路との間に配設される第1の流路部材と、前記反応ガス出口連通孔と前記反応ガス流路との間に配設される第2の流路部材とは、同一形状を有し且つ互いに同一面内で反転して取り付けられることが好ましい。   Further, the reaction gas communication hole has a reaction gas inlet communication hole and a reaction gas outlet communication hole, and a first flow path member disposed between the reaction gas inlet communication hole and the reaction gas flow path, It is preferable that the second flow path member disposed between the reaction gas outlet communication hole and the reaction gas flow path have the same shape and are reversed and attached in the same plane.

さらにまた、本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体と、金属セパレータとが積層される単位セルを備え、1又は2以上の前記単位セル間には、電極面に沿って冷却媒体を供給する冷却媒体流路が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記冷却媒体流路の入口側又は出口側に連通する冷却媒体連通孔が形成される内部マニホールド型の燃料電池に関するものである。   Furthermore, the present invention includes a unit cell in which an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a metal separator are stacked, and an electrode is interposed between one or two or more of the unit cells. An internal manifold type in which a cooling medium flow path for supplying a cooling medium along the surface is formed and a cooling medium communication hole penetrating in the stacking direction and communicating with the inlet side or the outlet side of the cooling medium flow path is formed This relates to a fuel cell.

金属セパレータは、冷却媒体流路と冷却媒体連通孔との間に取り付け部を設けるとともに、前記取り付け部に着脱自在な流路部材を備え、前記流路部材は、前記冷却媒体流路と前記冷却媒体連通孔とを連通する流路溝を有している。   The metal separator includes an attachment portion between the cooling medium flow path and the cooling medium communication hole, and includes a flow passage member that is detachable from the attachment portion, and the flow path member includes the cooling medium flow path and the cooling medium. A channel groove communicating with the medium communication hole is provided.

また、取り付け部と流路部材とを互いに位置決めするための凹凸部位が設けられることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the uneven | corrugated site | part for positioning an attachment part and a flow-path member mutually is provided.

本発明によれば、金属セパレータは、反応ガス流路と反応ガス連通孔との間に取り付け部を設けるとともに、前記取り付け部には、前記反応ガス流路と前記反応ガス連通孔とを連通する流路溝を有する流路部材が着脱自在に構成されている。また、金属セパレータは、冷却媒体流路と冷却媒体連通孔との間に取り付け部を設けるとともに、前記取り付け部には、前記冷却媒体流路と前記冷却媒体連通孔とを連通する流路溝を有する流路部材が着脱自在に構成されている。   According to the present invention, the metal separator is provided with the attachment portion between the reaction gas channel and the reaction gas communication hole, and the reaction gas channel and the reaction gas communication hole are communicated with the attachment portion. A channel member having a channel groove is configured to be detachable. The metal separator is provided with a mounting portion between the cooling medium flow channel and the cooling medium communication hole, and the mounting portion has a flow channel groove that communicates the cooling medium flow channel and the cooling medium communication hole. The flow path member is configured to be detachable.

このため、波板形状に成形された金属セパレータの表裏には、それぞれ所望の形状を有する流路溝を容易且つ確実に設けることができ、反応ガスや冷却媒体等の種々の流体を均一に分配することが可能になる。これにより、特に反応ガス流路から滞留水を良好に排出することができ、安定した発電性能を有するとともに、耐久性の向上を図って効率的な発電が良好に遂行可能になる。   For this reason, flow grooves having a desired shape can be easily and surely provided on the front and back of the metal separator formed into a corrugated plate shape, and various fluids such as reaction gas and cooling medium are uniformly distributed. It becomes possible to do. In this way, in particular, the accumulated water can be discharged satisfactorily from the reaction gas flow path, and stable power generation performance can be achieved, and durability can be improved and efficient power generation can be performed satisfactorily.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池10の要部分解斜視図であり、図2は、前記燃料電池10の、図1中、II−II線断面図である。   FIG. 1 is an exploded perspective view of main parts of a fuel cell 10 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the fuel cell 10 taken along line II-II in FIG.

燃料電池10は、電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)12と、第1及び第2金属セパレータ14、16とを、水平方向(矢印A方向)に積層して単位セルを構成しており、通常、複数の前記燃料電池10がスタック化されている。   The fuel cell 10 comprises a unit cell by laminating an electrolyte membrane / electrode structure (electrolyte / electrode structure) 12 and first and second metal separators 14 and 16 in the horizontal direction (arrow A direction). In general, a plurality of the fuel cells 10 are stacked.

電解質膜・電極構造体12は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜18と、該固体高分子電解質膜18を挟持するカソード側電極20及びアノード側電極22とを備える。   The electrolyte membrane / electrode structure 12 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 18 in which a thin film of perfluorosulfonic acid is impregnated with water, and a cathode side electrode 20 and an anode side electrode 22 that sandwich the solid polymer electrolyte membrane 18. With.

カソード側電極20及びアノード側電極22は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層(図示せず)と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を前記ガス拡散層の表面に一様に塗布して形成される電極触媒層(図示せず)とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜18の両面に形成される。   The cathode side electrode 20 and the anode side electrode 22 are uniformly coated on the surface of the gas diffusion layer with a gas diffusion layer (not shown) made of carbon paper or the like and porous carbon particles carrying a platinum alloy supported on the surface. An electrode catalyst layer (not shown). The electrode catalyst layers are formed on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 18.

図1に示すように、燃料電池10の矢印B方向の一端縁部には、積層方向である矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔(反応ガス連通孔)30a、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔32a、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔(反応ガス連通孔)34bが、矢印C方向(鉛直方向)に配列して設けられる。   As shown in FIG. 1, an oxidant for supplying an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas, to one end edge of the fuel cell 10 in the direction of arrow B and communicating with each other in the direction of arrow A that is the stacking direction. Gas inlet communication hole (reaction gas communication hole) 30a, cooling medium inlet communication hole 32a for supplying a cooling medium, and fuel gas outlet communication hole (reaction gas communication hole for discharging a hydrogen-containing gas, for example) ) 34b are arranged in the direction of arrow C (vertical direction).

燃料電池10の矢印B方向の他端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔(反応ガス連通孔)34a、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔32b、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔(反応ガス連通孔)30bが、矢印C方向に配列して設けられる。   A fuel gas inlet communication hole (reactive gas communication hole) 34a for supplying fuel gas is communicated with the other end edge of the fuel cell 10 in the direction of arrow B in the direction of arrow A to discharge the cooling medium. The cooling medium outlet communication holes 32b and the oxidant gas outlet communication holes (reaction gas communication holes) 30b for discharging the oxidant gas are arranged in the direction of arrow C.

図1〜図3に示すように、第1金属セパレータ14の電解質膜・電極構造体12に向かう面14aには、酸化剤ガス流路(反応ガス流路)36が設けられる。酸化剤ガス流路36は、矢印B方向に延在する複数の酸化剤ガス流路溝36aと凸部36bとを交互に有する。   As shown in FIGS. 1 to 3, an oxidant gas flow path (reactive gas flow path) 36 is provided on the surface 14 a of the first metal separator 14 facing the electrolyte membrane / electrode structure 12. The oxidant gas flow channel 36 alternately has a plurality of oxidant gas flow channel grooves 36a and convex portions 36b extending in the direction of arrow B.

酸化剤ガス流路36の両端部と酸化剤ガス入口連通孔30a及び酸化剤ガス出口連通孔30bとの間には、第1及び第2取り付け部38a、38bが設けられる。第1及び第2取り付け部38a、38bは、平坦面を構成するとともに、前記第1及び第2取り付け部38a、38bには、第1及び第2流路部材40a、40bが着脱自在である(図1参照)。   Between the both ends of the oxidant gas flow path 36 and the oxidant gas inlet communication hole 30a and the oxidant gas outlet communication hole 30b, first and second attachment portions 38a and 38b are provided. The first and second attachment portions 38a and 38b constitute a flat surface, and the first and second flow passage members 40a and 40b are detachable from the first and second attachment portions 38a and 38b ( (See FIG. 1).

第1及び第2流路部材40a、40bは、金属プレートをプレス加工して構成され、酸化剤ガス流路36と酸化剤ガス入口連通孔30aとを連通する第1流路溝42a、及び前記酸化剤ガス流路36と酸化剤ガス出口連通孔30bとを連通する第2流路溝42bを有する。第1及び第2流路部材40a、40bは、同一形状を有しており、互いに同一面内で反転して第1及び第2取り付け部38a、38bに取り付けられる。   The first and second flow path members 40a and 40b are formed by pressing a metal plate, and the first flow path groove 42a communicating the oxidant gas flow path 36 and the oxidant gas inlet communication hole 30a A second flow path groove 42b that communicates the oxidant gas flow path 36 and the oxidant gas outlet communication hole 30b is provided. The first and second flow path members 40a and 40b have the same shape, and are reversed and attached to the first and second attachment portions 38a and 38b in the same plane.

図4に示すように、第2金属セパレータ16の電解質膜・電極構造体12に向かう面16aには、燃料ガス流路(反応ガス流路)44が設けられる。燃料ガス流路44は、酸化剤ガス流路36と同様に、矢印B方向に延在する複数の燃料ガス流路溝44aと凸部44bとを交互に有する。   As shown in FIG. 4, a fuel gas channel (reactive gas channel) 44 is provided on the surface 16 a of the second metal separator 16 facing the electrolyte membrane / electrode structure 12. Similar to the oxidant gas flow path 36, the fuel gas flow path 44 has a plurality of fuel gas flow path grooves 44a and convex portions 44b extending in the direction of arrow B alternately.

燃料ガス流路44の両端部と燃料ガス入口連通孔34a及び燃料ガス出口連通孔34bとの間には、第1及び第2取り付け部46a、46bが設けられる。第1及び第2取り付け部46a、46bは、平坦面を構成するとともに、前記第1及び第2取り付け部46a、46bには、第1及び第2流路部材48a、48bが着脱自在である。   First and second attachment portions 46a and 46b are provided between both ends of the fuel gas flow path 44 and the fuel gas inlet communication hole 34a and the fuel gas outlet communication hole 34b. The first and second attachment portions 46a and 46b form a flat surface, and the first and second flow passage members 48a and 48b are detachable from the first and second attachment portions 46a and 46b.

第1及び第2流路部材48a、48bは、金属プレートをプレス加工して構成され、燃料ガス流路44と燃料ガス入口連通孔34aとを連通する第1流路溝50a、及び前記燃料ガス流路44と燃料ガス出口連通孔34bとを連通する第2流路溝50bを有する。第1及び第2流路部材48a、48bは、同一形状を有しており、互いに同一面内で反転して第1及び第2取り付け部46a、46bに取り付けられる。   The first and second flow path members 48a and 48b are formed by pressing a metal plate, the first flow path groove 50a communicating the fuel gas flow path 44 and the fuel gas inlet communication hole 34a, and the fuel gas A second flow path groove 50b that communicates the flow path 44 and the fuel gas outlet communication hole 34b is provided. The first and second flow path members 48a and 48b have the same shape, and are reversed and attached to the first and second attachment portions 46a and 46b in the same plane.

燃料ガス側である燃料ガス流路44と第1及び第2流路溝50a、50bとの溝深さは、酸化剤ガス側である酸化剤ガス流路36と第1及び第2流路溝42a、42bとの溝深さよりも浅く設定される。   The groove depth between the fuel gas channel 44 on the fuel gas side and the first and second channel grooves 50a, 50b is the same as the oxidant gas channel 36 on the oxidant gas side and the first and second channel grooves. It is set shallower than the groove depth with 42a and 42b.

図1〜図3に示すように、第1金属セパレータ14の面14bと第2金属セパレータ16の面16bとには、冷却媒体入口連通孔32aと冷却媒体出口連通孔32bとを連通する冷却媒体流路52が一体に形成される。冷却媒体流路52は、矢印B方向に延在する複数本の冷却媒体流路溝52aと凸部52bとを交互に有する(図1参照)。   As shown in FIGS. 1 to 3, the cooling medium that communicates the cooling medium inlet communication hole 32 a and the cooling medium outlet communication hole 32 b with the surface 14 b of the first metal separator 14 and the surface 16 b of the second metal separator 16. The flow path 52 is integrally formed. The cooling medium flow path 52 alternately has a plurality of cooling medium flow path grooves 52a and protrusions 52b extending in the arrow B direction (see FIG. 1).

冷却媒体流路52の両端部と冷却媒体入口連通孔32a及び冷却媒体出口連通孔32bとの間には、第1及び第2取り付け部54a、54bが設けられる。第1及び第2取り付け部54a、54bは、第1金属セパレータ14の第1及び第2取り付け部38a、38bと第2金属セパレータ16の第1及び第2取り付け部46a、46bとの裏面側に対応しており、平坦面を構成する。第1及び第2取り付け部54a、54bには、第1及び第2流路部材56a、56bが着脱自在である(図1及び図5参照)。   First and second attachment portions 54a and 54b are provided between both ends of the cooling medium flow path 52 and the cooling medium inlet communication hole 32a and the cooling medium outlet communication hole 32b. The first and second attachment portions 54a and 54b are provided on the back side of the first and second attachment portions 38a and 38b of the first metal separator 14 and the first and second attachment portions 46a and 46b of the second metal separator 16. It corresponds and constitutes a flat surface. First and second flow path members 56a and 56b are detachably attached to the first and second attachment portions 54a and 54b (see FIGS. 1 and 5).

第1及び第2流路部材56a、56bは、金属プレートをプレス加工して構成され、冷却媒体流路52と冷却媒体入口連通孔32aとを連通する第1流路溝58a、及び前記冷却媒体流路52と冷却媒体出口連通孔32bとを連通する第2流路溝58bを有する。第1及び第2流路部材56a、56bは、同一形状を有しており、互いに同一面内で反転して第1及び第2取り付け部54a、54bに取り付けられる(図1参照)。   The first and second flow path members 56a and 56b are formed by pressing a metal plate. The first flow path groove 58a that connects the cooling medium flow path 52 and the cooling medium inlet communication hole 32a, and the cooling medium. A second flow path groove 58b that communicates the flow path 52 and the cooling medium outlet communication hole 32b is provided. The first and second flow path members 56a and 56b have the same shape and are reversed and attached to the first and second attachment portions 54a and 54b in the same plane (see FIG. 1).

第1金属セパレータ14の面14a、14bには、この第1金属セパレータ14の外周端部を周回して第1シール部材60が一体成形される。第2金属セパレータ16の面16a、16bには、この第2金属セパレータ16の外周端部を周回して第2シール部材62が一体成形される。   A first seal member 60 is integrally formed on the surfaces 14 a and 14 b of the first metal separator 14 around the outer peripheral end of the first metal separator 14. A second seal member 62 is integrally formed on the surfaces 16 a and 16 b of the second metal separator 16 around the outer peripheral end of the second metal separator 16.

このように構成される燃料電池10の動作について、以下に説明する。   The operation of the fuel cell 10 configured as described above will be described below.

図1に示すように、酸化剤ガス入口連通孔30aに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔34aに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔32aに純水やエチレングリコール等の冷却媒体が供給される。   As shown in FIG. 1, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas inlet communication hole 30a, and a fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied to the fuel gas inlet communication hole 34a. Further, a cooling medium such as pure water or ethylene glycol is supplied to the cooling medium inlet communication hole 32a.

酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔30aから第1金属セパレータ14の酸化剤ガス流路36に導入される。酸化剤ガス流路36では、酸化剤ガスが第1流路部材40aの第1流路溝42aに導入された後、複数の酸化剤ガス流路溝36aに分散される。このため、酸化剤ガスは、電解質膜・電極構造体12のカソード側電極20に沿って移動する。   The oxidant gas is introduced into the oxidant gas flow path 36 of the first metal separator 14 from the oxidant gas inlet communication hole 30a. In the oxidant gas flow path 36, the oxidant gas is introduced into the first flow path groove 42a of the first flow path member 40a and then dispersed in the plurality of oxidant gas flow path grooves 36a. Therefore, the oxidant gas moves along the cathode side electrode 20 of the electrolyte membrane / electrode structure 12.

一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔34aから第2金属セパレータ16の燃料ガス流路44に導入される。この燃料ガス流路44では、図4に示すように、燃料ガスが第1流路部材48aの第1流路溝50aに導入された後、複数の燃料ガス流路溝44aに分散される。これにより、燃料ガスは、電解質膜・電極構造体12のアノード側電極22に沿って移動する。   On the other hand, the fuel gas is introduced into the fuel gas passage 44 of the second metal separator 16 from the fuel gas inlet communication hole 34a. In the fuel gas channel 44, as shown in FIG. 4, after the fuel gas is introduced into the first channel groove 50a of the first channel member 48a, the fuel gas channel 44 is dispersed into the plurality of fuel gas channel grooves 44a. As a result, the fuel gas moves along the anode electrode 22 of the electrolyte membrane / electrode structure 12.

従って、電解質膜・電極構造体12では、カソード側電極20に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極22に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。   Therefore, in the electrolyte membrane / electrode structure 12, the oxidant gas supplied to the cathode side electrode 20 and the fuel gas supplied to the anode side electrode 22 are consumed by an electrochemical reaction in the electrode catalyst layer to generate power. Is done.

次いで、カソード側電極20に供給されて消費された酸化剤ガスは、第2流路部材40bの第2流路溝42bから酸化剤ガス出口連通孔30bに排出される(図1参照)。同様に、アノード側電極22に供給されて消費された燃料ガスは、第2流路部材48bの第2流路溝50bから燃料ガス出口連通孔34bに排出される(図4参照)。   Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the cathode side electrode 20 is discharged from the second flow path groove 42b of the second flow path member 40b to the oxidant gas outlet communication hole 30b (see FIG. 1). Similarly, the fuel gas consumed by being supplied to the anode electrode 22 is discharged from the second flow channel groove 50b of the second flow channel member 48b to the fuel gas outlet communication hole 34b (see FIG. 4).

一方、冷却媒体入口連通孔32aに供給された冷却媒体は、第1及び第2金属セパレータ14、16間に形成された冷却媒体流路48に導入される(図1参照)。この冷却媒体流路48では、冷却媒体が第1流路部材56aの第1流路溝58aに導入された後、複数の冷却媒体流路溝52aに分散される。   On the other hand, the cooling medium supplied to the cooling medium inlet communication hole 32a is introduced into the cooling medium flow path 48 formed between the first and second metal separators 14 and 16 (see FIG. 1). In the cooling medium flow path 48, after the cooling medium is introduced into the first flow path groove 58a of the first flow path member 56a, it is dispersed into the plurality of cooling medium flow path grooves 52a.

従って、冷却媒体は、電解質膜・電極構造体12の発電面(電極面)全面にわたって冷却した後、第2流路部材56bの第2流路溝58bから冷却媒体出口連通孔32bに排出される。   Therefore, the cooling medium is cooled over the entire power generation surface (electrode surface) of the electrolyte membrane / electrode structure 12 and then discharged from the second flow path groove 58b of the second flow path member 56b to the cooling medium outlet communication hole 32b. .

この場合、第1の実施形態では、例えば、図4に示すように、第2金属セパレータ16の面16aには、第1及び第2取り付け部46a、46bが設けられている。そして、この第1及び第2取り付け部46a、46bには、燃料ガス流路44と燃料ガス入口連通孔34a及び燃料ガス出口連通孔34bとを連通する第1及び第2流路溝50a、50bを有する第1及び第2流路部材48a、48bが取り付けられている。   In this case, in the first embodiment, for example, as shown in FIG. 4, first and second attachment portions 46 a and 46 b are provided on the surface 16 a of the second metal separator 16. The first and second attachment portions 46a and 46b have first and second flow channel grooves 50a and 50b communicating with the fuel gas flow channel 44, the fuel gas inlet communication hole 34a, and the fuel gas outlet communication hole 34b. The first and second flow path members 48a and 48b having the above are attached.

一方、第2金属セパレータ16の面16abには、図1に示すように、第1及び第2取り付け部54a、54bが設けられるとともに、前記第1及び第2取り付け部54a、54bには、第1及び第2流路部材56a、56bが取り付けられている。この第1及び第2流路部材56a、56bは、冷却媒体流路52と冷却媒体入口連通孔32a及び冷却媒体出口連通孔32bとを連通する第1及び第2流路溝58a、58bを有している。   On the other hand, as shown in FIG. 1, the surface 16ab of the second metal separator 16 is provided with first and second mounting portions 54a and 54b, and the first and second mounting portions 54a and 54b are provided with first The first and second flow path members 56a and 56b are attached. The first and second flow path members 56a and 56b have first and second flow path grooves 58a and 58b that communicate the cooling medium flow path 52 with the cooling medium inlet communication hole 32a and the cooling medium outlet communication hole 32b. is doing.

このため、波板形状に成形された第2金属セパレータ16の表裏両方の面16a、16bには、それぞれ所望の形状を有する第1及び第2流路溝50a、50b及び第1及び第2流路溝58a、58bを容易且つ確実に設けることができる。これにより、面16a側では、燃料ガス流路44に沿って燃料ガスを均一且つ良好に分配することが可能になるとともに、面16b側では、冷却媒体流路52に沿って冷却媒体を均一且つ良好に分配することができる。   For this reason, the first and second flow grooves 50a and 50b and the first and second flows having desired shapes are respectively formed on both the front and back surfaces 16a and 16b of the second metal separator 16 formed into a corrugated plate shape. The road grooves 58a and 58b can be provided easily and reliably. Accordingly, the fuel gas can be uniformly and satisfactorily distributed along the fuel gas flow path 44 on the surface 16a side, and the cooling medium can be uniformly distributed along the cooling medium flow path 52 on the surface 16b side. Can be distributed well.

しかも、特に燃料ガス流路44では、第1及び第2流路部材48a、48bを取り付けることにより面16a内で滞留水が残存することを阻止することができる。このため、滞留水を燃料ガス出口連通孔34bに良好に排出することができ、安定した発電性能を有するとともに、耐久性の向上を図って効率的な発電が良好に遂行可能になるという効果が得られる。   Moreover, particularly in the fuel gas flow path 44, the first and second flow path members 48a and 48b can be attached to prevent the remaining water from remaining in the surface 16a. For this reason, it is possible to satisfactorily discharge the accumulated water to the fuel gas outlet communication hole 34b, to have stable power generation performance, and to improve durability and efficiently perform efficient power generation. can get.

さらに、第1及び第2流路部材48a、48bは、同一構造を有して同一形状、すなわち同一長さの第1及び第2流路溝50a、50bを有している。従って、各燃料ガス流路溝44aと第1及び第2流路溝50a、50bとを繋ぐ流路溝長さは、それぞれ同等の長さに設定され、流路溝長さの差による圧損の影響を回避することができ、各燃料ガス流路溝44aに燃料ガスを良好に分配することが可能になる。   Further, the first and second flow path members 48a and 48b have first and second flow path grooves 50a and 50b having the same structure and the same shape, that is, the same length. Therefore, the channel groove length connecting each fuel gas channel groove 44a and the first and second channel grooves 50a, 50b is set to the same length, and the pressure loss due to the difference in the channel groove length is reduced. The influence can be avoided, and the fuel gas can be favorably distributed to each fuel gas passage groove 44a.

さらにまた、第1及び第2流路部材48a、48bは、燃料ガス流路溝44aと燃料ガス入口連通孔34a及び燃料ガス出口連通孔34bとを連続して連通する第1及び第2流路溝50a、50bを有している。このため、従来のエンボス等を用いるものに比べて、燃料ガスの分配性及び水の排出性が有効に向上するという利点がある。   Furthermore, the first and second flow path members 48a and 48b are first and second flow paths that continuously communicate the fuel gas flow path groove 44a with the fuel gas inlet communication hole 34a and the fuel gas outlet communication hole 34b. Grooves 50a and 50b are provided. For this reason, there is an advantage that fuel gas distribution and water discharge are effectively improved as compared with conventional embossing and the like.

しかも、第1及び第2流路部材48a、48bを第1及び第2取り付け部46a、46bに取り付けることにより、燃料ガスの圧損を大きくすることができる。これにより、燃料ガス入口連通孔34aから燃料ガス流路溝44aへの燃料ガスの分配性がさらに向上する。   In addition, by attaching the first and second flow path members 48a and 48b to the first and second attachment portions 46a and 46b, the pressure loss of the fuel gas can be increased. Thereby, the fuel gas distribution from the fuel gas inlet communication hole 34a to the fuel gas flow channel groove 44a is further improved.

なお、第1金属セパレータ14では、上記の第2金属セパレータ16と同様の効果が得られるものであり、その詳細な説明は省略する。   The first metal separator 14 can obtain the same effects as those of the second metal separator 16, and will not be described in detail.

図6は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池70の要部分解斜視図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池10と同一の構成要素には、同一の参照符号を付してその詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第3〜第5の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。   FIG. 6 is an exploded perspective view of a main part of a fuel cell 70 according to the second embodiment of the present invention. Note that the same components as those of the fuel cell 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Similarly, in the third to fifth embodiments described below, detailed description thereof is omitted.

燃料電池70では、第1金属セパレータ14に設けられた第1及び第2取り付け部38a、38bに第1及び第2流路部材72a、72bが着脱自在である。第1及び第2流路部材72a、72bは、酸化剤ガス流路36と酸化剤ガス入口連通孔30aとを連通する第1流路溝74a、及び前記酸化剤ガス流路36と酸化剤ガス出口連通孔30bとを連通する第2流路溝74bとを有する。第2金属セパレータ16には、図示していないが、面16aに第1及び第2流路部材72a、72bと同一の第1及び第2流路部材が着脱自在である。   In the fuel cell 70, the first and second flow path members 72a and 72b are detachably attached to the first and second attachment portions 38a and 38b provided on the first metal separator 14. The first and second flow path members 72a and 72b include a first flow path groove 74a that connects the oxidant gas flow path 36 and the oxidant gas inlet communication hole 30a, and the oxidant gas flow path 36 and the oxidant gas. And a second flow path groove 74b communicating with the outlet communication hole 30b. Although not shown in the figure, the first and second flow path members identical to the first and second flow path members 72a and 72b are detachably attached to the second metal separator 16.

このように構成される第2の実施形態では、例えば、第1金属セパレータ14において、酸化剤ガス流路溝36aと酸化剤ガス入口連通孔30a及び酸化剤ガス出口連通孔30bとを、所望の流路形状を有する第1及び第2流路溝74a、74bにより連続して連通することができる。これにより、第2の実施形態では、上記の第1の実施形態と同様の効果が得られる。   In the second embodiment configured as described above, for example, in the first metal separator 14, the oxidant gas flow channel groove 36 a, the oxidant gas inlet communication hole 30 a, and the oxidant gas outlet communication hole 30 b are formed in a desired manner. The first and second flow channel grooves 74a and 74b having a flow channel shape can be continuously communicated. Thereby, in 2nd Embodiment, the effect similar to said 1st Embodiment is acquired.

図7は、本発明の第3の実施形態に係る燃料電池80の要部分解斜視図である。   FIG. 7 is an exploded perspective view of main parts of a fuel cell 80 according to the third embodiment of the present invention.

燃料電池80を構成する第1金属セパレータ14は、第1及び第2取り付け部38a、38bと第1及び第2流路部材40a、40bとを互いに位置決めするための凹凸部位82を備える。この凹凸部位82は、第1及び第2取り付け部38a、38bに設けられ、面14a側に膨出する上下2箇所の凸部84と、第1及び第2流路部材40a、40bに設けられ、前記凸部84に対応する凹部86とを備える。凹凸部位82では、凸部84が凹部86に嵌合することにより、第1及び第2流路部材40a、40bが前記第1及び第2取り付け部38a、38bに位置決めされる。   The first metal separator 14 constituting the fuel cell 80 includes an uneven portion 82 for positioning the first and second attachment portions 38a and 38b and the first and second flow path members 40a and 40b. The uneven portions 82 are provided on the first and second attachment portions 38a and 38b, and are provided on the upper and lower convex portions 84 that bulge toward the surface 14a, and the first and second flow path members 40a and 40b. And a concave portion 86 corresponding to the convex portion 84. In the concavo-convex portion 82, the convex portion 84 is fitted into the concave portion 86, whereby the first and second flow path members 40a and 40b are positioned on the first and second attachment portions 38a and 38b.

なお、第1金属セパレータ14に取り付けられる第1及び第2流路部材56a、56b、第2金属セパレータ16の面16aに取り付けられる第1及び第2流路部材48a、48b、及び面16bに取り付けられる第1及び第2流路部材56a、56bは、上記と同様に構成される凹凸部位82を介して位置決めがされる。   The first and second flow path members 56a and 56b attached to the first metal separator 14 and the first and second flow path members 48a and 48b attached to the surface 16a of the second metal separator 16 and the surface 16b are attached. The first and second flow path members 56a and 56b are positioned through an uneven portion 82 configured in the same manner as described above.

これにより、第3の実施形態では、第1流路部材40a、48a及び56aと第2流路部材40b、48b及び56bとは、凹凸部位82を介して第1及び第2金属セパレータ14、16の面14a、14b、16a及び16bの所望の部位に正確且つ容易に取り付けることができ、作業性が一層簡素化されるという利点が得られる。なお、凹凸部位82は、任意の位置に且つ任意の個数だけ設けることができるとともに、凹部86と凸部84とは、いずれの部材に設けてもよい。   Thereby, in 3rd Embodiment, 1st flow path member 40a, 48a and 56a and 2nd flow path member 40b, 48b and 56b are the 1st and 2nd metal separators 14 and 16 via the uneven | corrugated | grooved part 82. FIG. Therefore, it is possible to accurately and easily attach to desired portions of the surfaces 14a, 14b, 16a and 16b, and the operability is further simplified. In addition, the uneven | corrugated | grooved part 82 can be provided in arbitrary positions and arbitrary number, and the recessed part 86 and the convex part 84 may be provided in any member.

図8は、本発明の第4の実施形態に係る燃料電池90の要部分解斜視図である。   FIG. 8 is an exploded perspective view of main parts of a fuel cell 90 according to the fourth embodiment of the present invention.

燃料電池90は、電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)92と、第1及び第2金属セパレータ94、96とを矢印A方向に積層する。燃料電池90の矢印C方向(鉛直方向)の一端縁部には、酸化剤ガス入口連通孔30a、冷却媒体入口連通孔32a及び燃料ガス入口連通孔34aが矢印A方向に連通して設けられる。燃料電池90の矢印C方向の他端縁部には、燃料ガス出口連通孔34b、冷却媒体出口連通孔32b及び酸化剤ガス出口連通孔30bが、矢印A方向に連通して設けられる。   In the fuel cell 90, an electrolyte membrane / electrode structure (electrolyte / electrode structure) 92 and first and second metal separators 94 and 96 are stacked in the direction of arrow A. An oxidant gas inlet communication hole 30a, a cooling medium inlet communication hole 32a, and a fuel gas inlet communication hole 34a are provided in one end edge of the fuel cell 90 in the arrow C direction (vertical direction) in the arrow A direction. A fuel gas outlet communication hole 34b, a coolant outlet communication hole 32b, and an oxidant gas outlet communication hole 30b are provided in the other end edge of the fuel cell 90 in the arrow C direction so as to communicate in the arrow A direction.

第1金属セパレータ94の面94aには、鉛直下方向に向かって延在する酸化剤ガス流路36が設けられるとともに、面94bには、鉛直下方向に向かって冷却媒体流路48が設けられる。第2金属セパレータ96の面96aには、鉛直下方向に向かって燃料ガス流路44が設けられるとともに、面96bには、鉛直下方向に向かって冷却媒体流路52が設けられる。酸化剤ガス流路36を流れる酸化剤ガスと燃料ガス流路44を流れる燃料ガスとは、互いに平行流を構成する。   The surface 94a of the first metal separator 94 is provided with an oxidant gas flow path 36 extending vertically downward, and the surface 94b is provided with a cooling medium flow path 48 downwardly. . The surface 96a of the second metal separator 96 is provided with the fuel gas flow path 44 in the vertically downward direction, and the surface 96b is provided with the cooling medium flow path 52 in the vertically downward direction. The oxidant gas flowing through the oxidant gas flow path 36 and the fuel gas flowing through the fuel gas flow path 44 constitute a parallel flow.

この場合、第4の実施形態では、比較的粘度が低く、流量が少ない燃料ガス側の燃料ガス流路溝44aと第1及び第2流路溝50a、50bの溝深さは、酸化剤ガス側の酸化剤ガス流路溝36aと第1及び第2流路溝42a、42bとの溝深さよりも浅く設定されている。そして、燃料ガス及び酸化剤ガスは、鉛直下方向に向かって流れる平行流として設定されている。   In this case, in the fourth embodiment, the groove depths of the fuel gas channel groove 44a and the first and second channel grooves 50a, 50b on the fuel gas side where the viscosity is relatively low and the flow rate is small are the oxidant gas. It is set to be shallower than the groove depth between the side oxidizing gas channel groove 36a and the first and second channel grooves 42a, 42b. The fuel gas and the oxidant gas are set as parallel flows that flow downward in the vertical direction.

これにより、燃料ガス及び酸化剤ガスは、燃料ガス入口連通孔34a及び酸化剤ガス入口連通孔30aから燃料ガス出口連通孔34b及び酸化剤ガス出口連通孔30bに向かって共に圧力が降下し、圧損を合わせた時の極間差圧を有効に小さくすることができる。従って、燃料ガスと酸化剤ガスとは、気密にシールされて互いに混在することがなく、固体高分子電解質膜18への負担が低減されて該固体高分子電解質膜18の耐久性が良好に向上するという効果がある。   As a result, the fuel gas and the oxidant gas both drop in pressure from the fuel gas inlet communication hole 34a and the oxidant gas inlet communication hole 30a toward the fuel gas outlet communication hole 34b and the oxidant gas outlet communication hole 30b. It is possible to effectively reduce the pressure difference between the electrodes when the two are combined. Therefore, the fuel gas and the oxidant gas are hermetically sealed and do not coexist with each other, the burden on the solid polymer electrolyte membrane 18 is reduced, and the durability of the solid polymer electrolyte membrane 18 is improved satisfactorily. There is an effect of doing.

図9は、本発明の第5の実施形態に係る燃料電池100の要部断面説明図である。   FIG. 9 is an explanatory cross-sectional view of a main part of a fuel cell 100 according to the fifth embodiment of the present invention.

燃料電池100は、第1金属セパレータ14、電解質膜・電極構造体12、第3金属セパレータ102、電解質膜・電極構造体12及び第2金属セパレータ16をユニット104とし、前記ユニット104が矢印A方向に積層して構成される。   The fuel cell 100 includes a first metal separator 14, an electrolyte membrane / electrode structure 12, a third metal separator 102, an electrolyte membrane / electrode structure 12, and a second metal separator 16 as a unit 104, and the unit 104 is in the direction of arrow A. It is constructed by laminating.

このように構成される燃料電池100では、各電解質膜・電極構造体12の間に冷却媒体流路52を設ける第1〜第4の実施形態とは異なり、2つの前記電解質膜・電極接合体12毎に前記冷却媒体流路52が設けられている。いわゆる、間引き冷却構造を採用する。このため、燃料電池100は、積層方向の寸法が一挙に短尺化することができ、前記燃料電池100全体の小型化及び軽量化が容易に図られる。   In the fuel cell 100 configured as described above, unlike the first to fourth embodiments in which the cooling medium flow path 52 is provided between the electrolyte membrane / electrode structures 12, the two electrolyte membrane / electrode assemblies are provided. The cooling medium flow path 52 is provided every twelve. A so-called thinning cooling structure is adopted. Therefore, the fuel cell 100 can be shortened in size in the stacking direction at once, and the fuel cell 100 as a whole can be easily reduced in size and weight.

本発明の第1の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視図である。It is a principal part disassembled perspective view of the fuel cell which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 前記燃料電池の、図1中、II−II線断面図である。It is the II-II sectional view taken on the line of the said fuel cell in FIG. 前記燃料電池の、図1中、III−III線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of the said fuel cell in FIG. 前記燃料電池を構成する第2金属セパレータの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the 2nd metal separator which comprises the said fuel cell. 前記第2金属セパレータの一部斜視説明図である。It is a partial perspective explanatory view of the second metal separator. 本発明の第2の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視図である。It is a principal part disassembled perspective view of the fuel cell which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視図である。It is a principal part disassembled perspective view of the fuel cell which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視図である。It is a principal part disassembled perspective view of the fuel cell which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5の実施形態に係る燃料電池の要部断面説明図である。It is principal part sectional explanatory drawing of the fuel cell which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 特許文献1に開示されている燃料電池用セパレータの説明図である。It is explanatory drawing of the separator for fuel cells currently disclosed by patent document 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10、70、90、100…燃料電池 12…電解質膜・電極構造体
14、16、94、96、102…セパレータ 18…固体高分子電解質膜
20…カソード側電極 22…アノード側電極
30a…酸化剤ガス入口連通孔 30b…酸化剤ガス出口連通孔
32a…冷却媒体入口連通孔 32b…冷却媒体出口連通孔
34a…燃料ガス入口連通孔 34b…燃料ガス出口連通孔
36…酸化剤ガス流路 36a…酸化剤ガス流路溝
38a、38b、46a、46b、54a、54b…取り付け部
40a、40b、48a、48b、56a、56b、72a、72b…流路部材
42a、42b、50a、50b、58a、58b、74a、74b…流路溝
44…燃料ガス流路 44a…燃料ガス流路溝
52a…冷却媒体流路溝
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 70, 90, 100 ... Fuel cell 12 ... Electrolyte membrane and electrode structure 14, 16, 94, 96, 102 ... Separator 18 ... Solid polymer electrolyte membrane 20 ... Cathode side electrode 22 ... Anode side electrode 30a ... Oxidizing agent Gas inlet communication hole 30b ... Oxidant gas outlet communication hole 32a ... Cooling medium inlet communication hole 32b ... Cooling medium outlet communication hole 34a ... Fuel gas inlet communication hole 34b ... Fuel gas outlet communication hole 36 ... Oxidant gas flow path 36a ... Oxidation Agent gas flow path grooves 38a, 38b, 46a, 46b, 54a, 54b ... mounting portions 40a, 40b, 48a, 48b, 56a, 56b, 72a, 72b ... flow path members 42a, 42b, 50a, 50b, 58a, 58b, 74a, 74b ... flow channel 44 ... fuel gas flow channel 44a ... fuel gas flow channel 52a ... cooling medium flow channel

Claims (5)

電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体と、金属セパレータとが積層され、前記電解質・電極構造体と一方の金属セパレータとの間には、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記反応ガス流路の入口側又は出口側に連通する反応ガス連通孔が形成される内部マニホールド型の燃料電池であって、
前記金属セパレータは、前記反応ガス流路と前記反応ガス連通孔との間に取り付け部を設けるとともに、
前記取り付け部に着脱自在な流路部材を備え、
前記流路部材は、前記反応ガス流路と前記反応ガス連通孔とを連通する流路溝を有することを特徴とする燃料電池。
An electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of the electrolyte and a metal separator are laminated, and a reactive gas is passed along the electrode surface between the electrolyte / electrode structure and one metal separator. An internal manifold type fuel cell in which a reaction gas flow path is formed and a reaction gas communication hole penetrating in the stacking direction and communicating with an inlet side or an outlet side of the reaction gas flow path is formed;
The metal separator is provided with an attachment portion between the reaction gas flow path and the reaction gas communication hole,
The attachment part is provided with a detachable flow path member,
The fuel cell according to claim 1, wherein the flow path member has a flow path groove that communicates the reaction gas flow path and the reaction gas communication hole.
請求項1記載の燃料電池において、前記反応ガス流路は、燃料ガス流路及び酸化剤ガス流路を有し、前記燃料ガス流路の流路溝深さが前記酸化剤ガス流路の流路溝深さよりも浅く設定されるとともに、
前記反応ガス連通孔は、燃料ガス連通孔及び酸化剤ガス連通孔を有し、
前記燃料ガス流路と前記燃料ガス連通孔との間に取り付けられる燃料ガス側の前記流路部材の流路溝深さは、前記酸化剤ガス流路と前記酸化剤ガス連通孔との間に取り付けられる酸化剤ガス側の前記流路部材の流路溝深さよりも浅く設定されることを特徴とする燃料電池。
2. The fuel cell according to claim 1, wherein the reaction gas channel includes a fuel gas channel and an oxidant gas channel, and a channel groove depth of the fuel gas channel is a flow rate of the oxidant gas channel. It is set shallower than the groove depth,
The reaction gas communication hole has a fuel gas communication hole and an oxidant gas communication hole,
The channel groove depth of the channel member on the fuel gas side attached between the fuel gas channel and the fuel gas communication hole is between the oxidant gas channel and the oxidant gas communication hole. A fuel cell, characterized in that the fuel cell is set to be shallower than a channel groove depth of the channel member on the oxidant gas side to be attached.
請求項1又は2記載の燃料電池において、前記反応ガス連通孔は、反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔を有し、
前記反応ガス入口連通孔と前記反応ガス流路との間に配設される第1の前記流路部材と、前記反応ガス出口連通孔と前記反応ガス流路との間に配設される第2の前記流路部材とは、同一形状を有し且つ互いに同一面内で反転して取り付けられることを特徴とする燃料電池。
3. The fuel cell according to claim 1, wherein the reaction gas communication hole has a reaction gas inlet communication hole and a reaction gas outlet communication hole,
The first flow path member disposed between the reactive gas inlet communication hole and the reactive gas flow path, and the first flow path member disposed between the reactive gas outlet communication hole and the reactive gas flow path. 2. The fuel cell according to claim 2, wherein the two flow path members have the same shape and are reversed and attached in the same plane.
電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体と、金属セパレータとが積層される単位セルを備え、1又は2以上の前記単位セル間には、電極面方向に沿って冷却媒体を供給する冷却媒体流路が形成されるとともに、積層方向に貫通して前記冷却媒体流路の入口側又は出口側に連通する冷却媒体連通孔が形成される内部マニホールド型の燃料電池であって、
前記金属セパレータは、前記冷却媒体流路と前記冷却媒体連通孔との間に取り付け部を設けるとともに、
前記取り付け部に着脱自在な流路部材を備え、
前記流路部材は、前記冷却媒体流路と前記冷却媒体連通孔とを連通する流路溝を有することを特徴とする燃料電池。
A unit cell in which an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a metal separator is provided, and a cooling medium is provided between the one or more unit cells along the electrode surface direction. An internal manifold type fuel cell in which a cooling medium flow path is formed, and a cooling medium communication hole penetrating in the stacking direction and communicating with the inlet side or the outlet side of the cooling medium flow path is formed. ,
The metal separator is provided with an attachment portion between the cooling medium flow path and the cooling medium communication hole,
The attachment part is provided with a detachable flow path member,
The fuel cell according to claim 1, wherein the flow path member has a flow path groove that communicates the cooling medium flow path and the cooling medium communication hole.
請求項1乃至4のいずれか1項に記載の燃料電池において、前記取り付け部と前記流路部材とを互いに位置決めするための凹凸部位が設けられることを特徴とする燃料電池。   The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein an uneven portion for positioning the attachment portion and the flow path member with each other is provided.
JP2006029824A 2006-02-07 2006-02-07 Fuel cell Expired - Fee Related JP4989080B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006029824A JP4989080B2 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006029824A JP4989080B2 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Fuel cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007213855A true JP2007213855A (en) 2007-08-23
JP4989080B2 JP4989080B2 (en) 2012-08-01

Family

ID=38492109

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006029824A Expired - Fee Related JP4989080B2 (en) 2006-02-07 2006-02-07 Fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4989080B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008041543A (en) * 2006-08-09 2008-02-21 Honda Motor Co Ltd Fuel cell
JP2009301996A (en) * 2008-06-17 2009-12-24 Honda Motor Co Ltd Fuel cell stack
JP2010153158A (en) * 2008-12-25 2010-07-08 Hitachi Ltd Separator for fuel cell, and fuel cell
JP2015011996A (en) * 2013-06-26 2015-01-19 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh Flow path device for fuel cell, fuel cell and fuel cell stack

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04206361A (en) * 1990-11-30 1992-07-28 Toshiba Corp Fuel cell
JPH08250130A (en) * 1995-03-15 1996-09-27 Toshiba Corp Solid polymer type fuel cell
JPH11233125A (en) * 1998-02-12 1999-08-27 Honda Motor Co Ltd Fuel cell
JP2000164230A (en) * 1998-11-27 2000-06-16 Aisin Seiki Co Ltd Separator for fuel cell, and fuel cell
JP2004171887A (en) * 2002-11-19 2004-06-17 Sanyo Electric Co Ltd Nozzle plate and solid macromolecule fuel cell equipped therewith
JP2005174648A (en) * 2003-12-09 2005-06-30 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell
JP2005276781A (en) * 2004-03-26 2005-10-06 Toyota Motor Corp Separator for fuel cell, and fuel cell stack including the same
JP2005310705A (en) * 2004-04-26 2005-11-04 Nippon Oil Corp Fuel cell
JP2005327532A (en) * 2004-05-13 2005-11-24 Hitachi Ltd Fuel cell, separator unit kit for fuel cell, and kit for fuel cell power generation unit
JP2006294503A (en) * 2005-04-13 2006-10-26 Nippon Soken Inc Fuel battery and gas separator for the same

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04206361A (en) * 1990-11-30 1992-07-28 Toshiba Corp Fuel cell
JPH08250130A (en) * 1995-03-15 1996-09-27 Toshiba Corp Solid polymer type fuel cell
JPH11233125A (en) * 1998-02-12 1999-08-27 Honda Motor Co Ltd Fuel cell
JP2000164230A (en) * 1998-11-27 2000-06-16 Aisin Seiki Co Ltd Separator for fuel cell, and fuel cell
JP2004171887A (en) * 2002-11-19 2004-06-17 Sanyo Electric Co Ltd Nozzle plate and solid macromolecule fuel cell equipped therewith
JP2005174648A (en) * 2003-12-09 2005-06-30 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell
JP2005276781A (en) * 2004-03-26 2005-10-06 Toyota Motor Corp Separator for fuel cell, and fuel cell stack including the same
JP2005310705A (en) * 2004-04-26 2005-11-04 Nippon Oil Corp Fuel cell
JP2005327532A (en) * 2004-05-13 2005-11-24 Hitachi Ltd Fuel cell, separator unit kit for fuel cell, and kit for fuel cell power generation unit
JP2006294503A (en) * 2005-04-13 2006-10-26 Nippon Soken Inc Fuel battery and gas separator for the same

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008041543A (en) * 2006-08-09 2008-02-21 Honda Motor Co Ltd Fuel cell
JP2009301996A (en) * 2008-06-17 2009-12-24 Honda Motor Co Ltd Fuel cell stack
EP2293373A1 (en) * 2008-06-17 2011-03-09 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell stack
EP2293373A4 (en) * 2008-06-17 2013-05-15 Honda Motor Co Ltd Fuel cell stack
US8574781B2 (en) 2008-06-17 2013-11-05 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell stack
JP2010153158A (en) * 2008-12-25 2010-07-08 Hitachi Ltd Separator for fuel cell, and fuel cell
JP2015011996A (en) * 2013-06-26 2015-01-19 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングRobert Bosch Gmbh Flow path device for fuel cell, fuel cell and fuel cell stack

Also Published As

Publication number Publication date
JP4989080B2 (en) 2012-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5197995B2 (en) Fuel cell
JP5318696B2 (en) Fuel cell stack
JP2010287474A (en) Fuel cell
JP2006260919A (en) Fuel cell
JP2012129194A (en) Fuel cell
JP4268536B2 (en) Fuel cell
JP4908912B2 (en) Fuel cell stack
JP2009009837A (en) Fuel cell
JP5334469B2 (en) Fuel cell stack
JP4886668B2 (en) Fuel cell
JP2007005076A (en) Fuel battery and separator for fuel battery
JP2011113725A (en) Fuel cell
JP2009004230A (en) Fuel cell
JP5235351B2 (en) Fuel cell
JP5132980B2 (en) Fuel cell
JP5280468B2 (en) Fuel cell
JP4664097B2 (en) Fuel cell
JP5297990B2 (en) Fuel cell
JP4989080B2 (en) Fuel cell
JP5060169B2 (en) Fuel cell
JP4214027B2 (en) Fuel cell
JP5191951B2 (en) Fuel cell
JP5127422B2 (en) Fuel cell
JP4109569B2 (en) Fuel cell
JP2010153175A (en) Fuel battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081127

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111005

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111025

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120124

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120326

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: 20120424

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: 20120427

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4989080

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150511

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees