JP2008004494A - 燃料電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】MEA21の周囲に設けたシール部27の凸部の裏側、すなわち、酸化ガス供給マニホールド210や燃料ガス供給マニホールドから反応ガスがMEA21に流れ込むガス導入部60に、シール部27よりも剛性の高い多孔体25,26を配置する。こうすることにより、燃料電池をテンションプレートによって所定の押圧力で狭持したとしても、シール部27の凸部の裏側がこの多孔体25,26によってバックアップされることになり、良好なシール性を確保できる。
【選択図】図2
Description
反応ガスの供給を受けて発電する発電層を有する燃料電池であって、
前記発電層の両面に配置され、内部に前記反応ガスを流通させることにより前記発電層に対して前記反応ガスを供給する導電性のガス拡散層と、
前記ガス拡散層の前記発電層が配置される面と逆側の面にそれぞれ配置され、前記発電層による発電によって生じた電流を前記ガス拡散層を介して集電するとともに、該ガス拡散層内を流れる前記反応ガスの隔壁となる第1および第2のセパレータと、
前記発電層の外周に、前記第1のセパレータに接触するように形成され、該発電層と前記第1のセパレータとの間に配置された前記ガス拡散層をシールするシール部と、
前記シール部と前記第2のセパレータとの間に配置され、前記シール部よりも剛性が高い多孔体からなり、該第2のセパレータと前記発電層との間に配置された前記ガス拡散層に対して前記反応ガスを導入するガス導入部と
を備えることを要旨とする。
前記ガス拡散層は、前記シール部よりも剛性が高い多孔体からなり、
前記ガス導入部は、前記発電層と前記第2のセパレータとの間に配置された前記ガス拡散層を形成する前記多孔体の一部として形成されているものとしてもよい。
前記ガス導入部は、前記第1および第2のセパレータ並びに前記シール部を貫いて形成された所定のマニホールドから前記反応ガスを導入するものであり、
該ガス導入部は、前記多孔体が、前記マニホールド内まで張り出されて形成されているものとしてもよい。
前記第1のセパレータは、前記発電層と該第1のセパレータとに挟まれた前記ガス拡散層の端部に対して前記反応ガスの一部を供給する反応ガス供給流路を内部に備えているものとしてもよい。
前記反応ガス供給流路は、前記発電層と前記第2のセパレータとに挟まれた前記ガス拡散層内に前記反応ガスが流れる方向と平行の方向に、前記反応ガスの一部が流れるよう、該反応ガスの一部を、前記端部に供給するものとしてもよい。
前記反応ガス供給流路は、前記発電層と前記第2のセパレータとに挟まれた前記ガス拡散層内に前記反応ガスが流れる方向と平行かつ逆の方向に、前記反応ガスの一部が流れるよう、該反応ガスの一部を、前記端部に供給するものとすることができる。
A.燃料電池の概略構成:
B.燃料電池の詳細な構成:
C.シール部の構成:
D.ガスセパレータの構成:
E.効果:
F.変形例:
図1は、本発明の実施例としての燃料電池100の概略構成を示す説明図である。燃料電池100は、反応ガスとして水素と酸素の供給を受けて発電する固体高分子型の燃料電池であり、単セルとガスセパレータとからなる燃料電池モジュール110を複数積層することで構成されている。複数の燃料電池モジュール110からなる積層体の両端には、集電板120と、絶縁板130と、エンドプレート140とがそれぞれ配置されている。両端に位置する2つのエンドプレート140は、テンションプレート150によって相互に結合されている。すなわち、燃料電池100は、テンションプレート150によって、その積層方向に所定の押圧力をもって狭持される構造となっている。
図2は、燃料電池100の詳細な構成を示す説明図である。この図には、燃料電池100の酸化ガス供給マニホールド210および酸化ガス排出マニホールド215が形成された部分の断面の一部を示している。なお、燃料ガス供給マニホールド200や燃料ガス排出マニホールド205が形成された部分の断面についてもほぼ同様の構成である。
図3および図4は、シール部27の詳細な構成を示す説明図である。このうち、図3は、カソード側プレート33に接する面の構造を示しており、図4は、アノード側プレート31に接する面の構造を示している。図2に示したMEA21の断面は、図3および図4に示したA−A線おける断面に相当する。
図5および図6は、ガスセパレータ30の詳細な構成を示す説明図である。このうち、図5は、アノード側プレート31およびカソード側プレート33の平面構造を示し、図6は、中間プレート34の平面構造を示している。
以上で説明した本実施例の燃料電池100では、図2に示したように、MEA21の周囲に設けたシール部27の凸部の裏側、すなわち、酸化ガス供給マニホールド210や燃料ガス供給マニホールド200から反応ガスがMEA21に流れ込むガス導入部60に、シール部27よりも剛性の高い多孔体25,26を配置するものとした。そのため、燃料電池100をテンションプレート150等によって所定の押圧力で狭持したとしても、シール部27の凸部の裏側がこの多孔体25,26によってバックアップされることになり、良好なシール性を確保することができる。
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこのような実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。例えば、以下のような変形が可能である。
図7は、燃料電池100の第1の変形例を示す説明図である。この変形例における燃料電池100は、カソード側多孔体26の端部が、酸化ガス供給マニホールド210内および酸化ガス排出マニホールド215内まで張り出しているものとした。もちろん、アノード側多孔体25の端部についても、燃料ガス供給マニホールド200内および燃料ガス排出マニホールド205内まで張り出しているものとする。このような構成であれば、多孔体25,26の製造工程における切断処理によって、その端部が潰れてしまったとしても、マニホールド内に張り出した平面部分によって、反応ガスをMEA21に良好に供給することができる。
図8は、燃料電池100の第2の変形例を示す説明図である。図8の左側には、本変形例における単セル20とガスセパレータ30bの断面を示しており、図の右側には、ガスセパレータ30bを構成するアノード側プレート31bの平面図を示している。
上述した実施例では、MEA21に一体成形されるシール部27は、弾性を有する素材によって形成されており、テンションプレート150による積層方向への押圧力によって、このシール部27が隣接するガスセパレータ30に当設され、ガスシール性を発揮するものとした。しかし、シール部27は、このような押圧力によらず、所定の接着剤によって、隣接するガスセパレータ30に接着されるものとしてもよい。この場合には、シール部27は特に弾性を有する必要はなく、ゴム以外の他の絶縁材料によって形成されるものとしてもよい。
21…MEA
22…電解質膜
23…触媒電極層
24…カーボン多孔質層
25…アノード側多孔体
26…カソード側多孔体
27…シール部
30…ガスセパレータ
31…アノード側プレート
32…冷媒流路
33…カソード側プレート
34…中間プレート
36…水素流路
37…供給孔
38…排出孔
60…ガス導入部
100…燃料電池
110…燃料電池モジュール
120…集電板
130…絶縁板
140…エンドプレート
150…テンションプレート
200…燃料ガス供給マニホールド
205…燃料ガス排出マニホールド
210…酸化ガス供給マニホールド
215…酸化ガス排出マニホールド
220…冷却媒体供給マニホールド
225…冷却媒体排出マニホールド
300…水素タンク
310…アノードオフガス排出管
320…コンプレッサ
330…カソードオフガス排出管
340…循環ポンプ
350…ラジエータ
Claims (6)
- 反応ガスの供給を受けて発電する発電層を有する燃料電池であって、
前記発電層の両面に配置され、内部に前記反応ガスを流通させることにより前記発電層に対して前記反応ガスを供給する導電性のガス拡散層と、
前記ガス拡散層の前記発電層が配置される面と逆側の面にそれぞれ配置され、前記発電層による発電によって生じた電流を前記ガス拡散層を介して集電するとともに、該ガス拡散層内を流れる前記反応ガスの隔壁となる第1および第2のセパレータと、
前記発電層の外周に、前記第1のセパレータに接触するように形成され、該発電層と前記第1のセパレータとの間に配置された前記ガス拡散層をシールするシール部と、
前記シール部と前記第2のセパレータとの間に配置され、前記シール部よりも剛性が高い多孔体からなり、該第2のセパレータと前記発電層との間に配置された前記ガス拡散層に対して前記反応ガスを導入するガス導入部と
を備える燃料電池。 - 請求項1に記載の燃料電池であって、
前記ガス拡散層は、前記シール部よりも剛性が高い多孔体からなり、
前記ガス導入部は、前記発電層と前記第2のセパレータとの間に配置された前記ガス拡散層を形成する前記多孔体の一部として形成されている
燃料電池。 - 請求項1または請求項2に記載の燃料電池であって、
前記ガス導入部は、前記第1および第2のセパレータ並びに前記シール部を貫いて形成された所定のマニホールドから前記反応ガスを導入するものであり、
該ガス導入部は、前記多孔体が、前記マニホールド内まで張り出されて形成されている
燃料電池。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記第1のセパレータは、前記発電層と該第1のセパレータとに挟まれた前記ガス拡散層の端部に対して前記反応ガスの一部を供給する反応ガス供給流路を内部に備えている
燃料電池。 - 請求項4に記載の燃料電池であって、
前記反応ガス供給流路は、前記発電層と前記第2のセパレータとに挟まれた前記ガス拡散層内に前記反応ガスが流れる方向と平行の方向に、前記反応ガスの一部が流れるよう、該反応ガスの一部を、前記端部に供給する
燃料電池。 - 請求項5に記載の燃料電池であって、
前記反応ガス供給流路は、前記発電層と前記第2のセパレータとに挟まれた前記ガス拡散層内に前記反応ガスが流れる方向と、平行かつ逆の方向に、前記反応ガスの一部が流れるよう、該反応ガスの一部を、前記端部に供給する
燃料電池。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012123949A (ja) * | 2010-12-06 | 2012-06-28 | Toyota Motor Corp | 燃料電池セル |
JP2013054872A (ja) * | 2011-09-02 | 2013-03-21 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
JP2013187030A (ja) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Toyota Motor Corp | 燃料電池セル、および、燃料電池セルの製造方法 |
JP2015518999A (ja) * | 2012-05-28 | 2015-07-06 | インテリジェント エナジー リミテッドIntelligent Energy Limited | 燃料電池板アセンブリ |
JP2016091807A (ja) * | 2014-11-05 | 2016-05-23 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池セル |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006120376A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
JP2006164766A (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
JP2009537940A (ja) * | 2006-05-13 | 2009-10-29 | インテリジェント エナジー リミテッド | 燃料電池用ガスケット |
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2006
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006120376A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池 |
JP2006164766A (ja) * | 2004-12-08 | 2006-06-22 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
JP2009537940A (ja) * | 2006-05-13 | 2009-10-29 | インテリジェント エナジー リミテッド | 燃料電池用ガスケット |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012123949A (ja) * | 2010-12-06 | 2012-06-28 | Toyota Motor Corp | 燃料電池セル |
US9343761B2 (en) | 2010-12-06 | 2016-05-17 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell and fuel cell stack |
JP2013054872A (ja) * | 2011-09-02 | 2013-03-21 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
JP2013187030A (ja) * | 2012-03-08 | 2013-09-19 | Toyota Motor Corp | 燃料電池セル、および、燃料電池セルの製造方法 |
JP2015518999A (ja) * | 2012-05-28 | 2015-07-06 | インテリジェント エナジー リミテッドIntelligent Energy Limited | 燃料電池板アセンブリ |
US9806361B2 (en) | 2012-05-28 | 2017-10-31 | Intelligent Energy Limited | Fuel cell plate assemblies |
JP2016091807A (ja) * | 2014-11-05 | 2016-05-23 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池セル |
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