JP2007258168A

JP2007258168A - 燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造

Info

Publication number: JP2007258168A
Application number: JP2007046684A
Authority: JP
Inventors: Yuan-Sheng Yang; 楊源生; Yao-Sheng Hsu; 徐耀昇; Pen-Mu Kao; 高本木; Feng-Hsiang Hsiao; 蕭逢祥
Original assignee: Asia Pacific Fuel Cell Technologies Ltd
Current assignee: Asia Pacific Fuel Cell Technologies Ltd
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2007-02-27
Publication date: 2007-10-04
Also published as: US20070224474A1; TWI328308B; CA2579308A1; TW200737576A

Abstract

【課題】
燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造を提供する。
【解決手段】
燃料電池フローフィールドプレートの各気体通路（３５）中に細口端部（３５１）及び広口端部（２５２）を設け、当該細口端部の断面積は当該広口端部の断面積より小さくなっている。当該フローフィールドプレート（３、３’）は当該吸気孔（３１）によって反応気体（Ｇ）の供給を得る。当該燃料電池が反応を行う際、当該気体通路上に少なくとも１個の水滴（２）を生じ、さらに表面張力の牽引によって当該気体通路に吸着される。当該反応気体は当該吸気孔から、順に当該細口端部、当該気体通路及び当該広口端部を通って流れ、さらに当該排気孔（３３）から排出される。当該細口端部の断面積が小さいため、当該膜電極アセンブリ（４）の反応気体の圧迫による破壊が起こりにくい。
【選択図】図８

Description

本発明は燃料電池アセンブリの構造に係り、特に燃料電池フローフィールドプレートの気体通路の気体入口圧力調節構造に関する。

文明の進歩に伴い、石炭、石油及び天然ガス等の従来エネルギーの消費量は増加し続け、地球の重大な汚染を引き起こし、温室効果及び酸性雨等の環境の悪化を招いた。人類はすでに、天然エネルギーの埋蔵量には限りがあり、もし濫用を続ければ遠くない将来に消費しつくしてしまうことをはっきりと実感している。このため、世界の先進国は近年新たな代替エネルギーの研究開発にこぞって力を入れており、燃料電池アセンブリはそのうちの重要でありかつ発展潜在力及び実用価値を有する選択肢である。従来のディーゼルエンジンと比べ、燃料電池アセンブリはエネルギー転換効率が高く、排気がきれいで、騒音が小さく、かつ従来の燃料を使用しないなど多数の長所を有する。

燃料電池アセンブリは水素ガスと酸素ガスに電気化学反応によって電気エネルギーを発生させる発電装置であり、基本的に水電解の逆反応であり、それによって化学エネルギーを電気エネルギーに転換するものである。プロトン交換膜燃料電池アセンブリを例にすると、複数個の電池単体を含むものがあるが、ここでまず、単一の電池単体に対して説明を行なう。図１をご参照いただきたい。これは慣用の燃料電池アセンブリの電池単体構造の断面略図である。図１に示すように、電池単体（１）は中央に位置するプロトン交換膜（Proton Exchange Membrane, PEM）（１１）を含み、その両側にそれぞれ１個の触媒層(１２、１２ａ)が設置されている。当該触媒層(１２、１２ａ) の外側にさらにそれぞれ１層の気体拡散層（Gas Diffusion Layer, GDL）（１３、１３ａ）が設置され、最も外側にそれぞれ１個のプラス極フローフィールドプレート（１４）及び１個のマイナス極フローフィールドプレート（１５）が設置され、上記部材を順に緊密に結合すると、当該電池単体（１）を形成する。プラス極フローフィールドプレート（１４）及びマイナス極フローフィールドプレート（１５）上にはそれぞれ複数の気体通路が設置されている。

図２及び図３をご参照いただきたい。図２は慣用の燃料電池アセンブリの部分構造を表す断面図であり、図３は図２の３−３断面を表す断面図である。図に示されたように、慣用の燃料電池アセンブリ（１００）中において、それぞれ２個の隣接する電池単体１となる当該プラス極フローフィールドプレート（１４）及び当該マイナス極フローフィールドプレート（１５）が結合することができ、双極プレート（Bipolar Plate）（１６）と総称され、双極プレート（１６）の両面には多くのグルーヴ式の気体通路（１７）が設置され、それによって、例えば水素ガスと酸素ガスを含む空気のような反応用の気体を輸送し、さらに例えば水滴または水蒸気のような反応後の生成物を排出する。

当該燃料電池アセンブリ（１００）の双極プレート（１６）（図１中の当該プラス極フローフィールドプレート（１４）及び当該マイナス極フローフィールドプレート（１５）も同じ）中の気体は必ず相当程度の湿度を有していなければならず、そうして初めて反応生成したイオンと共に当該プロトン交換膜（１１）を通り抜け、プロトン導電を実現することができる。気体の含水量が少なすぎる場合、プロトン交換膜（１１）は脱水し、当該燃料電池アセンブリ（１００）の抵抗を大きくし、電圧を低下させ、さらに当該燃料電池アセンブリ（１００）の寿命に影響を与えるため、加湿装置を設計して気体に十分な水蒸気を含ませることによってこの状況を改善することができる可能性がある。

気体の水蒸気含有量が多すぎる場合、特定の条件下では凝結して水滴（２）になり、表面張力の牽引のために当該気体通路（１７）の内壁に付着する。当該水滴（２）の累積は当該気体通路（１７）が有効に気体を流通させる断面積を縮小し、さらには完全に当該双極プレート（１６）中の気体を流通させる当該気体通路（１７）を詰まらせることさえある。気体が流通し続けることができなくなり、当該燃料電池アセンブリ（１００）の電気化学反応を中断させ、また、当該燃料電池アセンブリ（１００）の性能に対してマイナスの影響を生じる。このため、当該燃料電池アセンブリ（１００）中において、当該双極プレート（１６）（プラス極フローフィールドプレート及びマイナス極フローフィールドプレートも同じ）の設計が非常に重要である。

当該気体通路（１７）が水滴（２）によって詰まり、かつ当該気体通路（１７）の入口の圧力及び当該気体通路（１７）の出口の圧力が等しいかまたはほぼ等しい場合で、その間の圧力差ΔＰ１と断面積の積が水滴と通路の間の粘着力と表面張力を克服するのに十分でない場合、当該水滴は当該気体通路（１７）内に停滞し続ける。双極プレート（１６）中の気体通路（１７）が当該水滴（２）に詰まらされるのを防止するための一般的な解決方法は、当該気体通路（１７）の入口の圧力を高め、当該圧力差ΔＰ１を当該圧力差ΔＰ１と断面積の積まで増加させ、水滴と通路の間の粘着力と表面張力を克服するのに十分とすることである。このとき、当該水滴（２）は当該気体通路（１７）の出口を経由して当該気体通路（１７）から排出される。

しかし、一般の実務的応用経験においては、当該圧力差ΔＰ１が、当該圧力差ΔＰ１と断面積の積まで増加し、水滴と通路の間の粘着力と表面張力を克服するのに十分となった場合、当該気体通路（１７）の入口の圧力は通常、特定の圧力まで増加する。当該特定圧力の作用の下、当該プロトン交換膜、触媒層、気体拡散層が位置偏移または剥離現象を起こし、甚だしい場合は破裂または損壊現象を起こす。

慣用の燃料電池アセンブリは必ず加湿の方法によって反応生成するイオンの活動力を増加させ、またプロトン交換膜の脱水を防止しなければならず、このため水滴の凝結を受け過ぎて気体通路が詰まり、電気化学反応に影響を与えるという困難が生じる。このため、後続の改善措置の中には、増圧装置（例えばブロワー）で気体通路に対して加圧し排水しやすくするものもある。しかし、一般の実務的応用経験においては、当該圧力が気体通路の水滴を除去するのに十分なほど増加すると、プロトン交換膜、触媒層、気体拡散層は当該圧力が作り出す圧迫力に持ちこたえることができないため、位置偏移、剥離、破裂または損壊等の現象が生じる。

このため、本発明の主な目的は燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造を提供することであり、燃料電池フローフィールドプレートの気体の入口で気体通路の断面積を縮小することによって、膜電極アセンブリと気体通路の接触面積を減少させ、それによってその受圧面を減少させ、増圧過程中において反応気体がそれに対して外向きに作り出す圧迫力を減少させることである。

本発明が習知の技術の問題を解決するために採用した技術手段は燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造を提供することである。当該フローフィールドプレートには少なくとも１個の吸気孔、少なくとも１個の排気孔及び複数個の気体通路を含む。各気体通路は互いに並行に配列され、かつ細口端部及び広口端部を有し、当該細口端部の断面積は当該広口端部の断面積より小さい。このほか、当該細口端部が当該吸気孔と通じ合っており、当該広口端部は当該排気孔と通じ合っている。

当該燃料電池が反応を行う際、当該気体通路上に少なくとも１個の水滴を生じ、表面張力の牽引によって当該気体通路に吸着し、当該吸気孔のところで増圧装置（例えばブロワー）によって増圧されるので、当該吸気孔の圧力が当該排出孔の圧力より大きくなり、その圧力差は当該気体通路内の当該水滴を当該排気孔を経由して排出するのに十分となる。

また、当該細口端部の断面積が小さく、かつ膜電極アセンブリと接触する幅がより狭いため、その受圧面積がより小さく、それが受ける当該気体通路内の気体からの外向きの圧迫力も小さくなり、当該膜電極アセンブリは位置偏移、剥離、破裂または損壊現象を生じにくくなる。

具体的に、請求項１に係る発明は、燃料電池のフローフィールドプレートの中央区域に少なくとも１個の吸気孔、少なくとも１個の排気孔及び複数個の気体通路を含み、当該フローフィールドプレートの中央区域が同時に膜電極アセンブリを覆い、当該燃料電池中に当該フローフィールドプレートが当該吸気孔によって反応気体の供給を獲得し、当該反応気体が当該排気孔から排出され、各気体通路が互いに平行に配列され、かつ細口端部及び広口端部を有し、当該細口端部の断面積は当該広口端部の断面積より小さく、また、当該細口端部は当該吸気孔と通じており、当該広口端部は当該排気孔と通じており、当該燃料電池が反応を行う際に、当該気体通路上で少なくとも１個の水滴を発生して、表面張力の牽引によって当該気体通路に吸着させ、当該反応気体が当該吸気孔から、順に当該細口端部、当該気体通路及び当該広口端部を通って流れ、また当該排気孔から排出され、当該吸気孔における圧力は当該排気孔の圧力より大きく、かつその圧力差によって形成された気体の圧迫力は当該気体通路内の当該水滴を当該排気孔から排出するのに十分であり、同時に当該圧迫力が当該膜電極アセンブリにも作用する、燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造であることを要旨としている。

本願の発明では、請求項１に記載の燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造において、当該気体通路が１個の細幅通路部、１個の漸次的に拡幅する漸次拡幅通路部及び１個の広幅通路部を含み、当該細幅通路部が当該細口端部のところで当該吸気孔と通じ合っており、当該漸次拡幅通路部の両端が当該細幅通路部及び当該広幅通路部と通じ合っており、当該広幅通路部が当該広口端部のところで当該排気孔と通じ合っていることを特徴とする、燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造であることを要旨としている。

本願の発明では、請求項１に記載の燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造において、当該気体通路が１個の漸次的に拡幅する漸次拡幅通路部及び１個の広幅通路部を含み、当該漸次拡幅通路部の一端が当該細口端部のところで当該吸気孔と通じ合っており、その他端が当該広幅通路部と通じ合っており、当該広幅通路部が当該広口端部のところで当該排気孔と通じ合っていることを特徴とする、燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造であることを要旨としている。

本願の発明では、請求項１に記載の燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造において、当該フローフィールドプレートが当該燃料電池アセンブリのプラス極フローフィールドプレートであることを特徴とする、燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造であることを要旨としている。

本願の発明では、請求項１に記載の燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造において、当該フローフィールドプレートが当該燃料電池アセンブリのマイナス極フローフィールドプレートであることを特徴とする、燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造であることを要旨としている。

本願の発明では、請求項１に記載の燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造において、当該フローフィールドプレートが当該燃料電池アセンブリの双極プレートであることを特徴とする、燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造であることを要旨としている。

本願の発明では、請求項１に記載の燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造において、当該吸気孔が当該燃料電池アセンブリの水素ガス吸気孔であり、当該排気孔が当該燃料電池アセンブリの水素ガス排気孔であることを特徴とする、燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造であることを要旨としている。

本願の発明では、請求項１に記載の燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造において、当該吸気孔が当該燃料電池アセンブリの酸素含有気体吸気孔であり、当該排気孔が当該燃料電池アセンブリの酸素含有気体排気孔であることを特徴とする、燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造であることを要旨としている。

現有の技術と比べると、本発明が提供する燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造は、気体通路内に詰まった水滴をスムーズに排出することができるだけでなく、膜電極アセンブリが当該気体通路内の気体から受ける外向きの圧迫力を有効に減少させることもでき、さらに膜電極アセンブリ、触媒層、気体拡散層の位置偏移、剥離、破裂または損壊等の現象の発生を防止することができる。

発明が採用した具体的実施形態を、以下の実施例及び図面によってさらに説明する。

図３から図８をご参照いただきたい。図４は本発明の第一の実施例を表す平面略図であり、図５は図４中の丸で囲んだ部分Ａが示す区域を表す局部拡大図である。図６は図５の６−６段面を表す断面図であり、図７は図５の７−７断面を表す断面図である。図８は本発明の第一の実施例のフローフィールドプレート及び膜電極アセンブリを表す局部相対位置の略図である。

燃料電池アセンブリのフローフィールドプレート（３）には２個の吸気孔（３１）及び（３２）、２個の排気孔（３３）及び（３４）並びに複数個の気体通路（３５）を含み、その上は順に膜電極アセンブリ（４）及びもう１個のフローフィールドプレート（３’）で覆われている。このほか、当該フローフィールドプレート（３）の中央区域外郭には、当該フローフィールドプレート（３）と当該フローフィールドプレート（３’）が互いに合わさる面の間に当該中央区域を囲むグルーヴ（３６）が設置され、これによりシーリングエレメント（５）を入れ込み（図９に示すように、本実施例中では、当該シーリングエレメントには環型メルトグルーを採用することを提案する）、さらに当該フローフィールドプレート（３）の当該吸気孔（３１）、当該吸気孔（３２）、当該排気孔（３３）、当該排気孔（３４）、当該気体通路（３５）及び当該膜電極アセンブリ（４）を当該フローフィールドプレート（３）と当該フローフィールドプレート（３’）の間に密封する。このとき、当該気体通路（３５）上方は直接当該膜電極アセンブリ（４）と接触し合う。当該膜電極アセンブリ（４）は１個のプロトン交換膜（４１）、１対の触媒層（４２）、（４２ａ）及び１対の気体拡散層（４３）、（４３ａ）を含む。

当該フローフィールドプレート（３）上には、各気体通路（３５）が互いに並行に配列され、かつ細口端部（３５１）及び広口端部（３５２）を有し（同時に図１０も参照）、また、当該細口端部（３５１）の断面積は当該広口端部（３５２）の断面積より小さい。当該細口端部（３５１）は当該吸気孔（３１）と通じ合っており、当該広口端部（３５２）は当該排気孔（３３）と通じ合っている。

当該気体通路（３５）には細幅通路部（３５３）、漸次的に拡幅する漸次拡幅通路部（３５４）及び１個の広幅通路部（３５５）を含む。当該細幅通路部（３５３）は当該細口端部（３５１）のところで当該吸気孔（３１）と通じ合っている。当該漸次拡幅通路部（３５４）の両端は当該細幅通路部（３５３）及び当該広幅通路部（３５５）につながっており、当該細幅通路部（３５３）に隣接している箇所の断面積は、当該広幅通路部（３５５）に隣接する箇所へ向かうにつれて断面積が徐々に増大する。当該広幅通路部（３５５）は当該広口端部（３５２）の箇所で当該排気孔（３３）と通じ合っている。

当該燃料電池が反応を行う際、反応気体Ｇ（水素ガスまたは酸素ガス含有気体であってもよい）が当該吸気孔（３１）からフローフィールドプレート（３）に進入し、順に当該細幅通路部（３５３）)、当該漸次拡幅通路部（３５４）及び当該広幅通路部（３５５）を通って流れ、それによって気体反応を行い、反応後の空気は当該排気孔（３３）を経由して当該フローフィールドプレート（３）へ流れ出る。

図８に示すように、気体反応を行った後、当該気体通路（３５）中に凝結した水滴（２）が発生する可能性があり、当該水滴（２）は表面張力の牽引によって当該気体通路（３５）に吸着し、また徐々に凝結して当該気体通路（３５）を詰まらせる。このとき、当該吸気孔（３１）の端の増圧装置（例えばブロワー）によって当該反応気体を増圧することができるので、当該吸気孔（３）の反応気体圧力は当該排気孔（３３）の反応気体圧力より大きくなり、その圧力差が形成する圧迫力は当該反応気体に当該気体通路（３５）内の水滴（２）を圧迫させ、当該排気孔（３３）を経由して当該水滴（２）を排出するのに十分である。また、当該気体通路（３５）上方が直接当該膜電極アセンブリ（４）と接触するため、当該反応気体圧力差が形成する圧迫力は同時に当該電極アセンブリ（４）も圧迫する。

上記を受けて、図１０をご参照いただきたい。これは本発明の第一の実施例の気圧排水作用の原理の略図である。図が示すように、当該吸気孔（３１）端部の圧力はＰＡであり、その大きさは当該増圧装置が提供する増圧（Ｐ１）に環境圧力（ほぼ１気圧ＰＯに等しい）を加えたものにほぼ等しい。また、当該排気孔（３３）端部の圧力ＰＢは環境圧力（ほぼ１気圧ＰＯに等しい）である。

気体圧力が作り出す合力Ｆは、圧力差ΔＰ２（ほぼＰＡ−ＰＢに等しい）と断面積Ａの積、すなわちＦ＝ΔＰ２×Ａであり、当該水滴（２）が当該気体通路（３５）に詰まった場合、それと当該気体通路（３５）の間に、粘着力ＦＶ及び表面張力Ｆｔが存在し、当該表面張力Ｆｔは表面張力水平分力Ｆｔ１と表面張力垂直分力Ｆｔ２に分けられる。ニュートンの力学法則に基づいて、当該合力Ｆが当該粘着力ＦＶ及び当該表面張力水平分力Ｆｔ１より大きい場合、すなわちＦ＞ＦＶ＋Ｆｔ１のとき、当該水滴（２）を伴って当該排気孔（３３）の方向へ移動することができ、当該気体通路（３５）)中の当該水滴（２）を排出することができる。

この技術に習熟している方であれば理解いただけると思うが、当該フローフィールドプレート（３）は燃料電池アセンブリのプラス極フローフィールドプレート、マイナス極フローフィールドプレートまたは双極プレートであってもよい。同時に、当該吸気孔（３１）は燃料電池アセンブリの水素ガス吸気孔または燃料電池アセンブリの酸素含有気体吸気孔であってもよい。このほか、当該細口端部（３５１）の断面積が小さく、それが当該膜電極アセンブリ（４）と接触する幅が狭いことから、その受圧面積が小さくなり、膜電極アセンブリ（４）が当該気体通路から受ける外向きの圧迫力もこれに応じて小さくなるため、当該膜電極アセンブリ（４）の触媒層（４２、４２ａ）及び気体拡散層（４３、４３ａ）は破裂、損壊または当該プロトン交換膜（４１）から剥離しにくくなる。

図１１をご参照いただきたい。これは本発明の第二の実施例の局部構造略図である。同時に、図９が示す第一の実施例の構造と比較対照していただきたい。図が示すように、本実施例において、第一の実施例との最大の相違点は、当該気体通路（３５）が気体通路（３５ａ）となっていることであり、また、当該気体通路（３５ａ）は細口端部（３５１ａ）及び広口端部（３５２ａ）を有し、かつ当該細口端部（３５１ａ）断面積は当該広口端部（３５２ａ）の断面積より小さい。

そのうち、当該細口端部（３５１ａ）は当該吸気孔（３１）と通じ合っており、当該広口端部（３５２ａ）は当該排気孔（３３）と通じ合っている。当該気体通路（３５ａ）はさらに漸次的に拡幅する漸次拡幅通路部（３５３ａ）及び広幅通路部（３５４ａ）を含み、当該漸次拡幅通路部（３５３ａ）の一端は当該細口端部（３５１ａ）の箇所で当該吸気孔（３１）と通じ合っており、その他端は当該広幅通路部（３５４ａ）と通じ合っており、当該広幅通路部（３５４ａ）は当該広口端部（３５２ａ）の箇所で当該排気孔（３３）と通じ合っている。

図１２をご参照いただきたい。これは本発明の第三の実施例の局部構造略図である。同時に図１０が示す第二の実施例の構造と比較対照していただきたい。図が示すように、本実施例において、第二の実施例との最大の相違点は、当該気体通路（３５）が気体通路（３５ｂ）となっていることであり、また、当該気体通路（３５ｂ）の一端は当該吸気孔（３１）と通じ合っており、その他端は当該排気孔（３３）と通じ合っている。

当該気体通路（３５ｂ）の当該吸気孔（３１）に近接するところに、逆三角形の分流・調節用シムブロック（３７）がはめ込まれており、それによって当該箇所に細口端部（３５１ｂ）を形成し、当該気体通路（３５ｂ）と当該排気孔（３３）がつながり合う箇所に広口端部（３５２ｂ）を有する。このため、当該細口端部（３５１ｂ）の断面積は当該広口端部（３５２ｂ）の断面積より小さくなる。当該気体通路（３５ｂ）はさらに漸次的に拡幅する漸次拡幅通路部（３５３ｂ）（すなわち当該分流・調節用シムブロック（３７）をはめ込んだ区間）及び広幅通路部（３５４ｂ）を含み、当該漸次拡幅通路部（３５３ｂ）の一端は当該細口端部（３５１ｂ）の箇所で当該吸気孔（３１）と通じ合っており、その他端は当該広幅通路部（３５４ｂ）と通じ合っており、当該広幅通路部（３５４ｂ）は当該広口端部（３５２ｂ）のところで当該排気孔（３３）と通じ合っている。

上記の本発明の実施例によってわかるように、本発明は確実に産業上の利用価値を有する。ただし以上の実施例の説明は、本発明の比較的優れた実施例の説明であるのみであって、この技術に習熟した当業者が本発明の上記実施例の説明に基づいて、その他のさまざまな改良及び変化をなしうるのは当然のことである。しかしこれら本発明の実施例に基づいてなされたさまざまな改良及び変化は、依然として本発明の技術的思想及びその特許請求の範囲に属するものである。

慣用の燃料電池アセンブリの電池単体構造の断面略図である。慣用の燃料電池アセンブリの部分構造を表した断面図である。図２の３−３断面を表した断面図である。本発明の第一の実施例を表した平面略図である。図４中の丸Ａが示した区域を表した局部拡大図である。図５の６−６断面を表した断面図である。図５の７−７断面を表した断面図である。本発明の第一の実施例のフローフィールドプレートと膜電極アセンブリを表した局部相対位置略図である。本発明の第一の実施例において、２個の隣接したフローフィールドプレートの間にシーリングエレメントを利用してシールしたことを表す略図である。本発明の第一の実施例の気圧排水作用の原理の略図である。本発明の第二の実施例の局部構造の略図である。本発明の第三の実施例の局部構造の略図である。

符号の説明

１００燃料電池アセンブリ
１電池単体
１１プロトン交換膜
１２、１２ａ触媒層
１３、１３ａ気体拡散層
１６双極プレート
１７気体通路
２水滴
３、３’ フローフィールドプレート
３１、３２吸気孔
３３、３４排気孔
３５気体通路
３５１細口端部
３５２広口端部
３５３細幅通路部
３５４漸次拡幅通路部
３５５広幅通路部
３５ａ気体通路
３５１ａ細口端部
３５２ａ広口端部
３５３ａ漸次拡幅通路部
３５４ａ広幅通路部
３５ｂ気体通路
３５１ｂ細口端部
３５２ｂ広口端部
３５３ｂ漸次拡幅通路部
３５４ｂ広幅通路部
３６グルーヴ
３７分流・調節用シムブロック
４膜電極アセンブリ
４１プロトン交換膜
４２、４２ａ触媒層
４３、４２ａ気体拡散層
５シーリングエレメント
Ｇ反応気体

Claims

燃料電池のフローフィールドプレートの中央区域に少なくとも１個の吸気孔、少なくとも１個の排気孔及び複数個の気体通路を含み、当該フローフィールドプレートの中央区域が同時に膜電極アセンブリを覆い、当該燃料電池中に当該フローフィールドプレートが当該吸気孔によって反応気体の供給を獲得し、当該反応気体が当該排気孔から排出され、各気体通路が互いに平行に配列され、かつ細口端部及び広口端部を有し、当該細口端部の断面積は当該広口端部の断面積より小さく、また、当該細口端部は当該吸気孔と通じており、当該広口端部は当該排気孔と通じており、当該燃料電池が反応を行う際に、当該気体通路上で少なくとも１個の水滴を発生して、表面張力の牽引によって当該気体通路に吸着させ、当該反応気体が当該吸気孔から、順に当該細口端部、当該気体通路及び当該広口端部を通って流れ、また当該排気孔から排出され、当該吸気孔における圧力は当該排気孔の圧力より大きく、かつその圧力差によって形成された気体の圧迫力は当該気体通路内の当該水滴を当該排気孔から排出するのに十分であり、同時に当該圧迫力が当該膜電極アセンブリにも作用する、燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造。
請求項１に記載の燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造において、当該気体通路が１個の細幅通路部、１個の漸次的に拡幅する漸次拡幅通路部及び１個の広幅通路部を含み、当該細幅通路部が当該細口端部のところで当該吸気孔と通じ合っており、当該漸次拡幅通路部の両端が当該細幅通路部及び当該広幅通路部と通じ合っており、当該広幅通路部が当該広口端部のところで当該排気孔と通じ合っていることを特徴とする、燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造。
請求項１に記載の燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造において、当該気体通路が１個の漸次的に拡幅する漸次拡幅通路部及び１個の広幅通路部を含み、当該漸次拡幅通路部の一端が当該細口端部のところで当該吸気孔と通じ合っており、その他端が当該広幅通路部と通じ合っており、当該広幅通路部が当該広口端部のところで当該排気孔と通じ合っていることを特徴とする、燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造。
請求項１に記載の燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造において、当該フローフィールドプレートが当該燃料電池アセンブリのプラス極フローフィールドプレートであることを特徴とする、燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造。
請求項１に記載の燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造において、当該フローフィールドプレートが当該燃料電池アセンブリのマイナス極フローフィールドプレートであることを特徴とする、燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造。
請求項１に記載の燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造において、当該フローフィールドプレートが当該燃料電池アセンブリの双極プレートであることを特徴とする、燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造。
請求項１に記載の燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造において、当該吸気孔が当該燃料電池アセンブリの水素ガス吸気孔であり、当該排気孔が当該燃料電池アセンブリの水素ガス排気孔であることを特徴とする、燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造。
請求項１に記載の燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造において、当該吸気孔が当該燃料電池アセンブリの酸素含有気体吸気孔であり、当該排気孔が当該燃料電池アセンブリの酸素含有気体排気孔であることを特徴とする、燃料電池フローフィールドプレートの気体入口圧力調節構造。