JP2008010350A - 高分子電解質型燃料電池用単電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】膜電極接合体本体部の周囲に配置された枠体11を有する膜電極接合体10をアノードセパレータ40及びカソードセパレータ30ではさんで構成された単電池である。枠体11は、セパレータ30,40を隙間なく嵌入するくぼみ部と、酸化剤ガス及び燃料ガス用のマニフォルド孔13と、枠体内部に設けられ前記マニフォルド孔と流体流路33,34を連通するガス供給用連絡通路を備える。単電池は組立時において、枠体11同士が押圧されて前記マニフォルド孔13が外部と密閉されるとともに、前記隣接する単電池のアノードセパレータ40とカソードセパレータ30が面接触し、前記アノードセパレータとカソードセパレータと前記枠体とが押圧されて流体流路33,34が外部と密閉される。
【選択図】図5
Description
前記膜電極接合体本体部の電極層を被覆すると共に前記膜電極接合体本体部の両面を挟み、前記電極層と接触して流体流路を画定する流路形成溝を備えるアノードセパレータ及びカソードセパレータと、枠体内部をその面方向に延在し、マニフォルド孔と流体流路とを連通するガス供給用連絡通路を備え、
前記枠体は、内周縁にくぼみ部が設けられ、前記くぼみ部の周囲に酸化剤ガス及び燃料ガスそれぞれについて各一対のマニフォルド孔を備え、前記枠体同士が押圧状態で面接触して前記マニフォルド孔が外部と気密に隔離されるとともに、アノードセパレータとカソードセパレータが面接触し、前記アノードセパレータとカソードセパレータと前記枠体とが押圧状態となって流体流路を外部と気密に隔離するように構成されることを特徴とする高分子電解質型燃料電池用単電池を提供する。
前記複数の単電池の圧縮下において、前記枠体に設けられたガス用ガスケット及びセパレータ用ガスケットが積層方向に変形して、前記マニフォルド孔及び流体流路を外部と気密に隔離することが好ましい。
図1Aに示す構造を有する膜電極接合体を作成した。高分子電解質膜1は、Dupont社のNaphion117、50μm厚)をトムソン型により140mm角の形状に打ち抜いた。次に、比表面積800m2/g、DBP吸油量360ml/100gのケッチェンブラックEC(ケッチェンブラック・インターナショナル社製ファーネスブラック)に、白金を重量比1:1の割合で担持させた。この触媒粉末10gに、水35gおよび水素イオン伝導性高分子電解質のアルコール分散液(旭硝子(株)製、9%FSS)59gを混合し、超音波攪拌機を用いて分散させて、触媒層インクを作製した。この触媒インクを、ポリプロピレンフィルム(東レ(株)製トレファン50−2500)に塗工し、乾燥して触媒層を形成した。得られた触媒層を120mm×120mmに切断し、高分子電解質膜のアノード側およびカソード側両面に、温度135℃、圧力32kgf/cm2の条件で転写し、触媒層電極を形成した。触媒層電極形成後触媒層の表面に、123mm角のガス拡散電極を(ジャパンゴアテックス製 カーベルCF400 厚み400ミクロン)嵌めこんだ後、圧力20kgf/cm2の条件で圧接して電極層を作成し、膜電極接合体本体部4を製作した。
2 膜電極接合体本体部
3 アノード側電極層
4 カソード側電極層
10 膜電極接合体
11 枠体
12 酸化剤マニフォルド孔
13 燃料ガスマニフォルド孔
14 水マニフォルド孔
15 ボルト孔
16 傾斜部
17 突部
18 酸化剤ガス供給用連絡通路
19 燃料ガス供給用連絡通路
22,23,24,25,26,27 ガスケット
28,29 くぼみ部
30 カソードセパレータ
31 縁部
32 電極層当接部
33 酸化剤ガス流路溝
34 冷却水流路溝
40 アノードセパレータ
41 縁部
42 電極層当接部
43 燃料ガス流路溝
Claims (2)
- 高分子電解質膜と前記電解質膜の両表面にそれぞれ設けられた電極層とを備える膜電極接合体本体部と、前記膜電極接合体本体部の周縁部を挟みかつ該高分子電解質膜の外縁を囲むように形成された板状の枠体とを備える膜電極接合体と、
前記膜電極接合体本体部の電極層を被覆すると共に前記膜電極接合体本体部の両面を挟み、前記電極層と接触して流体流路を画定する流路形成溝を備えるアノードセパレータ及びカソードセパレータと、枠体内部をその面方向に延在し、マニフォルド孔と流体流路とを連通するガス供給用連絡通路を備え、
前記枠体は、内周縁にくぼみ部が設けられ、前記くぼみ部の周囲に酸化剤ガス及び燃料ガスそれぞれについて各一対のマニフォルド孔を備え、前記枠体同士が押圧状態で面接触して前記マニフォルド孔が外部と気密に隔離されるとともに、アノードセパレータとカソードセパレータが面接触し、前記アノードセパレータとカソードセパレータと前記枠体とが押圧状態となって流体流路を外部と気密に隔離するように構成されることを特徴とする高分子電解質型燃料電池用単電池。 - 前記枠体は、さらに前記くぼみ部内に設けられたセパレータ用ガスケットと、前記マニフォルダ孔の周囲に設けられたマニフォルダ孔用のガス用ガスケットとを有し、
前記複数の単電池の圧縮下において、前記枠体に設けられたガス用ガスケット及びセパレータ用ガスケットが積層方向に変形して、前記マニフォルド孔及び流体流路を外部と気密に隔離することを特徴とする、請求項1に記載の高分子電解質型燃料電池用単電池。
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