JP2008021549A - Separator, fuel cell device, and electronic device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a connection, including a series connection or parallel connection or both without an external wiring, when a fuel cell device is constructed to a cell structure in which the membrane electrode assemblies are put between two or more separators. <P>SOLUTION: A both-side separator 1A has a serpentine groove 121A and an internal conductive film 131A, around its corresponding periphery on the front surface of a third substrate 13A, two or more third connectors 139A one of which is connected to the internal conductive film 131A; the others are insulated a serpentine groove 141A and an internal conductive film 132A, around its corresponding periphery on the back surface of the third substrate 13A; and two or more fourth connectors 130A one of which is connected to the internal conductive film 132A and the others are isolated. Each connector corresponding to from first to fourth 113A, 139A, 130A, or 153A is formed on respective substrates 11A, 13A and 15A at corresponding position and connected each other. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、セパレータ、燃料電池装置及び電子機器に関する。   The present invention relates to a separator, a fuel cell device, and an electronic device.

近年では、高いエネルギー利用効率を実現できる燃料電池についての研究・開発が盛んに行われている。燃料電池は、アノードガス中の水素ガスと空気中の酸素ガスとを電気化学的に反応させて化学エネルギーから電気エネルギーを直接取り出すものであり、将来性に富む有望な電池であると位置付けられている。   In recent years, research and development have been actively conducted on fuel cells that can achieve high energy use efficiency. A fuel cell is one that directly extracts electrical energy from chemical energy by electrochemically reacting hydrogen gas in the anode gas and oxygen gas in the air, and is positioned as a promising battery with great potential. Yes.

従来の燃料電池は膜電極接合体と導電性基板であるセパレータとを交互に積層することでスタック化されており、二つのセパレータとその間に挟持された膜電極接合体とにより構成される燃料電池セルが直列に接続されている。膜電極接合体は固体高分子電解質膜の両面にそれぞれ矩形状の電極が設けられたものであるが、以下においては、簡略化のため、さらに、この電極における固体高分子電解質膜と当接する面とは逆の面に電極と同形状の導電性を有するガス拡散層を積層するとともに、電極及びガス拡散層を囲繞するように枠状のガスケットが設けられたものを含めて膜電極接合体と定義して記載する。セパレータは両面に流路を形成したものであり、セパレータの一方の面に形成された流路にはアノードガスが流れ、他方の面に形成された流路にはカソードガスが流れるようになっている。   Conventional fuel cells are stacked by alternately laminating membrane electrode assemblies and separators, which are conductive substrates, and are composed of two separators and a membrane electrode assembly sandwiched therebetween. Cells are connected in series. The membrane / electrode assembly has a rectangular polymer electrode on both sides of the solid polymer electrolyte membrane. In the following, for simplicity, the surface of the electrode that contacts the solid polymer electrolyte membrane is used. And a membrane electrode assembly including a gas diffusion layer having the same shape as that of the electrode on the opposite surface and a frame-shaped gasket provided so as to surround the electrode and the gas diffusion layer. Define and describe. The separator has a flow path formed on both sides, and the anode gas flows through the flow path formed on one side of the separator, and the cathode gas flows through the flow path formed on the other side. Yes.

上述のように燃料電池セルを直列に接続した場合、全ての燃料電池セルに同量の電流が流れることになるため、例えば積層された複数の燃料電池セルのうち、一つの燃料電池セルの発電効率が悪いと、この燃料電池セルに大きな負荷がかかりひいては逆電圧が発生し、電極触媒の溶出等の致命的な現象が発生し、燃料電池の寿命に大きく影響を及ぼすことがある。
そこで、上述したような問題点を回避するために、電流量を抑えた状態で、燃料電池を動作させると、全体としての発電性能が大きく低下するという問題があった。
When the fuel cells are connected in series as described above, the same amount of current flows through all the fuel cells, and therefore, for example, power generation of one fuel cell among a plurality of stacked fuel cells. If the efficiency is low, a large load is applied to the fuel cell and a reverse voltage is generated. A fatal phenomenon such as elution of the electrode catalyst occurs, which may greatly affect the life of the fuel cell.
Therefore, when the fuel cell is operated in a state where the amount of current is suppressed in order to avoid the problems as described above, there has been a problem that the power generation performance as a whole is greatly reduced.

図26は、燃料電池の発電特性を示したグラフの一例である。このグラフより、一つの燃料電池セルがグラフの「異常」と示した特性であるとき、6Aでは0Vもしくはマイナスの電圧に低下してしまい燃料電池セルの寿命に大きく影響することがわかる。したがって、実際には全体を5.5A程度に電流を制御して使用する必要が生じる。この制限を異常のある燃料電池セルではなく、正常に動作している燃料電池セル一つについてのみ考えると、6.0Aの時に0.59V(3.54W)で動作可能な燃料電池セルは、5.5Aの出力制御をすることによって0.61V(3.35w)となり、5.4%の性能の低下となる。この性能の低下は、スタック全体として考えても同様であり、スタック構造によって、一つの燃料電池セルの不具合の影響が与える影響が大きいということが認められる。   FIG. 26 is an example of a graph showing the power generation characteristics of the fuel cell. From this graph, it can be seen that when one fuel cell has the characteristics indicated as “abnormal” in the graph, the voltage drops to 0 V or a negative voltage at 6A, greatly affecting the life of the fuel cell. Therefore, in practice, it is necessary to control the current to about 5.5 A as a whole. Considering this limitation only for one normally operating fuel cell rather than an abnormal fuel cell, a fuel cell that can operate at 0.59 V (3.54 W) at 6.0 A is By controlling the output of 5.5A, it becomes 0.61V (3.35w), and the performance is reduced by 5.4%. This decrease in performance is the same even when considered for the entire stack, and it is recognized that the effect of the failure of one fuel cell is large depending on the stack structure.

上記問題点の影響を回避する方法の一つとして燃料電池セルを電気的に並列接続することが挙げられる。図27は、燃料電池セルを並列接続した時の燃料電池の発電特性を示したグラフである。正常に動作しているときに、二つの燃料電池セルにて6A、0.59Vで運転動作している系がある。ここで、上記と同じ不具合が片方のセルに発生した時、二つの燃料電池セルに掛かる電流値を固定して考えると、電気的に並列に接続されているため、電流値は合計して12Aで同じ電圧の点にて、各燃料電池セル間で調整されて動作する(グラフ中のXとYの矢印のように変化)。このことにより、一つの燃料電池セルに対して突発的に不具合が発生しても、他の正常な燃料電池セルにて補う作用により、限界電圧に落ち込み難いという効果が認められる。また、これは二つの燃料電池セルでなくそれ以上の数の燃料電池セルを電気的に並列につなぐとさらに安定化する効果がある。   One method for avoiding the influence of the above problem is to electrically connect fuel cells in parallel. FIG. 27 is a graph showing the power generation characteristics of the fuel cell when the fuel cells are connected in parallel. There is a system operating at 6A, 0.59V with two fuel cells when operating normally. Here, when the same problem as described above occurs in one cell, if the current value applied to the two fuel cells is fixed, it is electrically connected in parallel, so the total current value is 12A. Thus, the fuel cells are adjusted and operated at the same voltage (changes as indicated by arrows X and Y in the graph). As a result, even if a problem occurs suddenly with respect to one fuel battery cell, an effect that it is difficult to drop into the limit voltage due to the effect of supplementing with another normal fuel battery cell is recognized. In addition, this has the effect of further stabilizing when not only two fuel cells but a larger number of fuel cells are electrically connected in parallel.

ここで、燃料電池セルを並列接続する技術として、絶縁性基板であるセパレータの両面又は片面における流路が形成される領域内にガス拡散層と当接する導電層を設けて、この導電層に接続されて且つ流路が形成される領域外に前述の導電層に接続された外部接続端子を設ける構造が知られている。この場合、スタックの中間部に配置される両面セパレータの各面に設けられた導電層と、2つの膜電極接合体の各アノード電極とがそれぞれ当接するように、この膜電極接合体が配置されて、この導電層に接続された第一外部接続端子を負極端子とされる。さらに、スタックの両端部であって且つこの両面セパレータとの間にそれぞれ上述の膜電極接合体を挟んで配置される2つの片面セパレータに、これら2つの膜電極接合体のカソード電極と当接する導電層が設けられ、これら2つの導電層に接続された第二外部接続端子を正極端子とする構造が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2004−055296号公報
Here, as a technology for connecting the fuel cells in parallel, a conductive layer that contacts the gas diffusion layer is provided in the region where the flow path is formed on both sides or one side of the separator, which is an insulating substrate, and connected to this conductive layer. In addition, a structure is known in which an external connection terminal connected to the above-described conductive layer is provided outside a region where a flow path is formed. In this case, the membrane electrode assembly is disposed so that the conductive layer provided on each surface of the double-sided separator disposed in the middle portion of the stack and each anode electrode of the two membrane electrode assemblies are in contact with each other. Thus, the first external connection terminal connected to the conductive layer is used as a negative electrode terminal. Further, the two single-sided separators disposed at both ends of the stack and sandwiching the membrane electrode assembly between the two-sided separators are in contact with the cathode electrodes of the two membrane electrode assemblies. A structure in which a layer is provided and a second external connection terminal connected to these two conductive layers is used as a positive electrode terminal is known (see, for example, Patent Document 1).
JP 2004-055296 A

しかしながら、上記特許文献1に記載された発電セル積層体(同引用文献の図7の符号50)を含む燃料電池は、各発電セル(同図の符号10)の内部においてのみ並列接続されている。したがって、このような発電セル同士を複数個直列接続、又は、並列接続する場合、従来と同様に、そのスタックの外部にて配線を形成するしかなく、各発電セル毎に設けられた外部接続端子同士を並列に接続する外部回路が必要となり、部品点数が増加して組立工程も複雑となるという問題があった。また、これに伴って検査工程が増加するとともに歩留まりの低下が発生するという問題もあった。さらには、発電セル積層体の外部に並列接続用の回路を設ける必要があるために単位発電量に対する燃料電池の大きさが大きくなってしまうという問題もあった。
その上、上記特許文献1に記載された技術の各発電セルは、単位発電量しか出力できないため、このような発電セル燃料電池を、一般的な電子機器において使用する場合は、昇圧回路が必要となるが、燃料電池セル相当の電圧が小さすぎるため、一般的な電子機器においては実現が困難又は不可能であるか、又は電力損失が大きくなってしまうという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、発電セル同士の直列接続、又は、並列接続を含む電気的接続を、外部配線を設けることなく、簡易に実現することができ、ひいては、高出力で安定した電力を得ることができ、また、組立工程が少なく、大型化しないセパレータ及び燃料電池装置を提供することを目的としている。
However, the fuel cell including the power generation cell stack described in Patent Document 1 (reference numeral 50 in FIG. 7 of the same cited document) is connected in parallel only within each power generation cell (reference numeral 10 in the same figure). . Therefore, when connecting a plurality of such power generation cells in series or in parallel, as in the prior art, there is no choice but to form wiring outside the stack, and external connection terminals provided for each power generation cell There is a problem that an external circuit for connecting them in parallel is required, the number of parts increases, and the assembly process becomes complicated. As a result, the number of inspection processes is increased and the yield is reduced. Furthermore, since it is necessary to provide a circuit for parallel connection outside the power generation cell stack, there is also a problem that the size of the fuel cell with respect to the unit power generation amount increases.
In addition, since each power generation cell of the technique described in Patent Document 1 can output only a unit power generation amount, a booster circuit is necessary when such a power generation cell fuel cell is used in general electronic equipment. However, since the voltage corresponding to the fuel cell is too small, it is difficult or impossible to realize in a general electronic device, or there is a problem that power loss increases.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and electrical connection including series connection or parallel connection between power generation cells can be easily realized without providing external wiring. An object of the present invention is to provide a separator and a fuel cell device that can obtain stable electric power at an output, have few assembly steps, and do not increase in size.

上記課題を解決するため、請求項1に記載のセパレータは、1以上の絶縁性基板を含むセパレータであって、
前記セパレータの一方の面にガスが流通するガス流路と、導電性を有する第一導電層と、複数の第一接続端子とが形成され、
前記複数の第一接続端子のうち少なくとも一つと前記第一導電層とが接続され、
前記複数の第一接続端子のうち他の少なくとも一つと前記第一導電層とが絶縁され、
前記セパレータの他方の面に前記複数の第一接続端子のうち何れか一つとそれぞれ対応する複数の第二接続端子が形成されたことを特徴とする。
In order to solve the above problem, the separator according to claim 1 is a separator including one or more insulating substrates,
A gas flow path through which gas flows on one surface of the separator, a first conductive layer having conductivity, and a plurality of first connection terminals are formed,
At least one of the plurality of first connection terminals and the first conductive layer are connected,
At least one other of the plurality of first connection terminals and the first conductive layer are insulated,
A plurality of second connection terminals respectively corresponding to any one of the plurality of first connection terminals are formed on the other surface of the separator.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の一のセパレータと組み合わせて使用される他のセパレータであって、
他の1以上の絶縁性基板を含み、
前記他のセパレータの一方の面にガスが流通する他のセパレータのガス流路と、導電性を有する他のセパレータの第一導電層と、他のセパレータの複数の第一接続端子とが形成され、
前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち少なくとも一つと前記他のセパレータの第一導電層とが接続され、
前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち他の少なくとも一つと前記他のセパレータの第一導電層とが絶縁され、
前記他のセパレータの他方の面に前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち何れか一つとそれぞれ対応する他のセパレータの複数の第二接続端子が形成されたことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is another separator used in combination with the one separator according to claim 1,
Including one or more other insulating substrates;
A gas flow path of another separator through which gas flows on one surface of the other separator, a first conductive layer of another separator having conductivity, and a plurality of first connection terminals of the other separator are formed. ,
At least one of the plurality of first connection terminals of the other separator and the first conductive layer of the other separator are connected,
At least one of the plurality of first connection terminals of the other separator is insulated from the first conductive layer of the other separator,
A plurality of second connection terminals of other separators respectively corresponding to any one of the plurality of first connection terminals of the other separators are formed on the other surface of the other separators.

請求項1又は2に記載の発明によれば、セパレータの一方の面に導電性を有する第一導電層と複数の第一接続端子とを形成し、複数の第一接続端子のうち少なくとも一つと第一導電層とを接続し、複数の第一接続端子のうち他の少なくとも一つと第一導電層とを絶縁し、セパレータの他方の面に複数の第一接続端子のうち何れか一つとそれぞれ対応する複数の第二接続端子を形成しているので、この構成を備える2つのセパレータの間に膜電極接合体を挟持したセル構造を含む燃料電池装置を構成した場合、このようなセル構造同士を外部配線を設けることなく、並列に接続することができる。   According to the invention described in claim 1 or 2, the first conductive layer having conductivity and the plurality of first connection terminals are formed on one surface of the separator, and at least one of the plurality of first connection terminals; Connecting the first conductive layer, insulating at least one of the plurality of first connection terminals and the first conductive layer, and one of the plurality of first connection terminals on the other surface of the separator, respectively Since a plurality of corresponding second connection terminals are formed, when a fuel cell device including a cell structure in which a membrane electrode assembly is sandwiched between two separators having this configuration is configured, such cell structures Can be connected in parallel without providing external wiring.

請求項3に記載のセパレータは、1以上の絶縁性基板を含むセパレータであって、
前記セパレータの一方の面にガスが流通するガス流路と、導電性を有する第一導電層と、複数の第一接続端子とが形成され、
前記複数の第一接続端子のうち少なくとも一つと前記第一導電層とが接続され、
前記複数の第一接続端子のうち他の少なくとも一つと前記第一導電層とが絶縁され、
前記セパレータの他方の面にガスが流通するガス流路と、導電性を有する第二導電層と、複数の第二接続端子とが形成され、
前記複数の第二接続端子のうち少なくとも一つと前記第二導電層とが接続され、
前記複数の第二接続端子のうち他の少なくとも一つと前記第二導電層とが絶縁され、
前記複数の第一接続端子のうち何れか一つと前記複数の第二接続端子のうち何れか一つとが接続されたことを特徴とする。
The separator according to claim 3 is a separator including one or more insulating substrates,
A gas flow path through which gas flows on one surface of the separator, a first conductive layer having conductivity, and a plurality of first connection terminals are formed,
At least one of the plurality of first connection terminals and the first conductive layer are connected,
At least one other of the plurality of first connection terminals and the first conductive layer are insulated,
A gas flow path through which gas flows on the other surface of the separator, a second conductive layer having conductivity, and a plurality of second connection terminals are formed,
At least one of the plurality of second connection terminals and the second conductive layer are connected,
At least one other of the plurality of second connection terminals and the second conductive layer are insulated,
Any one of the plurality of first connection terminals and any one of the plurality of second connection terminals are connected.

請求項4に記載のセパレータは、請求項3に記載の一のセパレータと組み合わせて使用される他のセパレータであって、
他の1以上の絶縁性基板を含み、
前記他のセパレータの一方の面にガスが流通する他のセパレータのガス流路と、導電性を有する他のセパレータの第一導電層と、他のセパレータの複数の第一接続端子とが形成され、
前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち少なくとも一つと前記他のセパレータの前記第一導電層とが接続され、
前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち他の少なくとも一つと前記他のセパレータの前記第一導電層とが絶縁され、
前記他のセパレータの他方の面に前記他のセパレータの前記第一導電層と接続された他のセパレータの第二導電層が形成されたことを特徴とする。
The separator according to claim 4 is another separator used in combination with the one separator according to claim 3,
Including one or more other insulating substrates;
A gas flow path of another separator through which gas flows on one surface of the other separator, a first conductive layer of another separator having conductivity, and a plurality of first connection terminals of the other separator are formed. ,
At least one of the plurality of first connection terminals of the other separator and the first conductive layer of the other separator are connected,
At least one of the plurality of first connection terminals of the other separator is insulated from the first conductive layer of the other separator,
A second conductive layer of another separator connected to the first conductive layer of the other separator is formed on the other surface of the other separator.

請求項5に記載の発明は、請求項3に記載の一のセパレータと組み合わせて使用される他のセパレータであって、
他の1以上の絶縁性基板を含み、
前記他のセパレータの一方の面にガスが流通する他のセパレータのガス流路と、導電性を有する他のセパレータの第一導電層と、他のセパレータの複数の第一接続端子とが形成され、
前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち少なくとも一つと前記他のセパレータの第一導電層とが接続され、
前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち他の少なくとも一つと前記他のセパレータの第一導電層とが絶縁され、
前記他のセパレータの他方の面に前記他のセパレータの第一導電層と接続された外部接続端子が設けられていることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is another separator used in combination with the one separator according to claim 3,
Including one or more other insulating substrates;
A gas flow path of another separator through which gas flows on one surface of the other separator, a first conductive layer of another separator having conductivity, and a plurality of first connection terminals of the other separator are formed. ,
At least one of the plurality of first connection terminals of the other separator and the first conductive layer of the other separator are connected,
At least one of the plurality of first connection terminals of the other separator is insulated from the first conductive layer of the other separator,
An external connection terminal connected to the first conductive layer of the other separator is provided on the other surface of the other separator.

請求項6に記載の発明は、請求項3に記載の一のセパレータと組み合わせて使用される他のセパレータであって、他の1以上の絶縁性基板を含み、
前記他のセパレータの一方の面にガスが流通する他のセパレータのガス流路と、導電性を有する他のセパレータの第一導電層と、他のセパレータの複数の第一接続端子とが形成され、
前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち少なくとも一つと前記他のセパレータの前記第一導電層とが接続され、
前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち他の少なくとも一つと前記他のセパレータの前記第一導電層とが絶縁され、
前記他のセパレータの他方の面に他のセパレータの複数の第二接続端子を備え、前記他のセパレータの第二接続端子のうち少なくとも一つが前記他のセパレータの第一接続端子と接続されるとともに前記他のセパレータの第一導電層と接続され、
前記他のセパレータの第二接続端子のうち他の少なくとも一つが前記他のセパレータの第一接続端子と接続されるとともに前記他のセパレータの第一導電層と絶縁されることを特徴とするセパレータ。
The invention described in claim 6 is another separator used in combination with the one separator described in claim 3, and includes one or more other insulating substrates,
A gas flow path of another separator through which gas flows on one surface of the other separator, a first conductive layer of another separator having conductivity, and a plurality of first connection terminals of the other separator are formed. ,
At least one of the plurality of first connection terminals of the other separator and the first conductive layer of the other separator are connected,
At least one of the plurality of first connection terminals of the other separator is insulated from the first conductive layer of the other separator,
A plurality of second connection terminals of other separators are provided on the other surface of the other separator, and at least one of the second connection terminals of the other separators is connected to the first connection terminals of the other separators. Connected to the first conductive layer of the other separator,
At least one other second connection terminal of the other separator is connected to the first connection terminal of the other separator and insulated from the first conductive layer of the other separator.

請求項3乃至6の何れか一項に記載の発明によれば、セパレータの一方の面に導電性を有する第一導電層と複数の第一接続端子とを形成し、複数の第一接続端子のうち少なくとも一つと第一導電層とを接続し、複数の第一接続端子のうち他の少なくとも一つと第一導電層とを絶縁し、セパレータの他方の面に導電性を有する第二導電層と複数の第二接続端子とを形成し、複数の第二接続端子のうち少なくとも一つと第二導電層とを接続し、複数の第二接続端子のうち他の少なくとも一つと第二導電層とを絶縁し、複数の第一接続端子のうち何れか一つと複数の第二接続端子のうち何れか一つとを接続しているので、この構成を備える2つのセパレータの間に膜電極接合体を挟持したセル構造を含む燃料電池装置を構成した場合、このようなセル構造同士を外部配線を設けることなく、並列に接続することができる。   According to the invention described in any one of claims 3 to 6, a first conductive layer having conductivity and a plurality of first connection terminals are formed on one surface of the separator, and a plurality of first connection terminals are formed. A second conductive layer that connects at least one of the first conductive layers, insulates the first conductive layer from at least one of the plurality of first connection terminals, and has conductivity on the other surface of the separator. A plurality of second connection terminals, connecting at least one of the plurality of second connection terminals and the second conductive layer, and at least one other of the plurality of second connection terminals and the second conductive layer, Since any one of the plurality of first connection terminals and any one of the plurality of second connection terminals are connected, a membrane electrode assembly is interposed between two separators having this configuration. When a fuel cell device including a sandwiched cell structure is configured, such a cell The structure together without providing external wiring can be connected in parallel.

請求項7に記載の発明は、請求項3に記載のセパレータであって、
ボルトが挿通される複数の穴を備え、
前記複数の第一接続端子は前記複数の穴の間に設けられていることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the separator according to claim 3,
It has a plurality of holes through which bolts are inserted,
The plurality of first connection terminals are provided between the plurality of holes.

請求項7に記載の発明によれば、セパレータの一方の面に導電性を有する第一導電層と複数の第一接続端子とを形成し、複数の第一接続端子のうち少なくとも一つと第一導電層とを接続し、複数の第一接続端子のうち他の少なくとも一つと第一導電層とを絶縁し、セパレータの他方の面に導電性を有する第二導電層と複数の第二接続端子とを形成し、複数の第二接続端子のうち少なくとも一つと第二導電層とを接続し、複数の第二接続端子のうち少なくとも一つと第二導電層とを絶縁し、複数の第一接続端子のうち何れか一つと複数の第二接続端子のうち何れか一つとを接続しているので、この構成を備える2つのセパレータの間に膜電極接合体を挟持したセル構造を含む燃料電池装置を構成した場合、このようなセル構造同士を外部配線を設けることなく、並列に接続することができる。また、複数の第一接続端子がボルトが挿通される複数の穴の間に設けられているので、燃料電池装置の大きさを大きくすることなく、上述の接続を実現することができる。   According to the invention described in claim 7, the first conductive layer having conductivity and the plurality of first connection terminals are formed on one surface of the separator, and at least one of the plurality of first connection terminals and the first Connecting the conductive layer, insulating at least one of the plurality of first connection terminals from the first conductive layer, and having conductivity on the other surface of the separator and the plurality of second connection terminals And connecting at least one of the plurality of second connection terminals and the second conductive layer, insulating at least one of the plurality of second connection terminals and the second conductive layer, and connecting the plurality of first connections Since any one of the terminals and any one of the plurality of second connection terminals are connected, a fuel cell device including a cell structure in which a membrane electrode assembly is sandwiched between two separators having this configuration Configured, external cell wiring between such cell structures Without kicking, it can be connected in parallel. Further, since the plurality of first connection terminals are provided between the plurality of holes through which the bolts are inserted, the above-described connection can be realized without increasing the size of the fuel cell device.

請求項8に記載の燃料電池装置は、請求項3に記載のセパレータを備えることを特徴とする。   A fuel cell device according to an eighth aspect includes the separator according to the third aspect.

請求項9に記載の燃料電池装置は、請求項3に記載の一のセパレータと、請求項4に記載の他のセパレータと、電解質膜の両面にそれぞれ少なくとも一つ電極が設けられた膜電極接合体とを備え、
前記一のセパレータの一方の面と前記他のセパレータの一方の面とが対向配置され、前記膜電極接合体が前記他のセパレータの一方の面と前記一のセパレータの一方の面との間に挟持されるセル構造を含むことを特徴とする。
A fuel cell device according to a ninth aspect includes a separator according to the third aspect, another separator according to the fourth aspect, and a membrane electrode joint in which at least one electrode is provided on each side of the electrolyte membrane. With body,
One surface of the one separator and one surface of the other separator are arranged to face each other, and the membrane electrode assembly is disposed between one surface of the other separator and one surface of the one separator. It includes a sandwiched cell structure.

請求項10に記載の燃料電池装置は、請求項3に記載の一のセパレータを複数個と、電解質膜の両面にそれぞれ少なくとも一つ電極が設けられた膜電極接合体とを備え、
前記複数個の一のセパレータのうちの一つにおける一方の面と前記複数個の一のセパレータのうち他の一つにおける他方の面とが対向配置され、前記膜電極接合体が前記複数個の一のセパレータのうち一つにおける一方の面と前記複数個の一のセパレータのうち他の一つにおける他方の面との間に挟持されるセル構造を含むことを特徴とする。
A fuel cell device according to claim 10 comprises a plurality of the separators according to claim 3 and a membrane electrode assembly in which at least one electrode is provided on each side of the electrolyte membrane,
One surface of one of the plurality of separators and the other surface of the other one of the plurality of separators are arranged to face each other, and the membrane electrode assembly is the plurality of the plurality of separators. And a cell structure sandwiched between one surface of one separator and the other surface of the other one of the plurality of separators.

請求項8乃至10の何れか一項に記載の発明によれば、請求項3に記載のセパレータを備えるので、膜電極接合体が2つのセパレータ間に挟持されるセル構造同士を、外部配線を設けることなく、並列に接続することができる。   According to the invention described in any one of claims 8 to 10, since the separator according to claim 3 is provided, the cell structures in which the membrane electrode assembly is sandwiched between the two separators are connected to the external wiring. It is possible to connect in parallel without providing.

請求項11に記載の電子機器は、請求項8乃至10の何れか一項に記載の燃料電池装置を備えることを特徴とする。   An electronic device according to an eleventh aspect includes the fuel cell device according to any one of the eighth to tenth aspects.

請求項11に記載の発明によれば、請求項8乃至10の何れか一項に記載の燃料電池装置を備えるので、膜電極接合体が2つのセパレータ間に挟持されるセル構造同士を、外部配線を設けることなく、並列に接続することができる。   According to the eleventh aspect of the present invention, since the fuel cell device according to any one of the eighth to tenth aspects is provided, the cell structures in which the membrane electrode assembly is sandwiched between two separators are externally connected. It is possible to connect in parallel without providing wiring.

本発明によれば、2つのセパレータの間に膜電極接合体を挟持したセル構造を含む燃料電池装置を構成した場合、このようなセル構造同士を外部配線を設けることなく、並列に接続することができる。   According to the present invention, when a fuel cell device including a cell structure in which a membrane electrode assembly is sandwiched between two separators is configured, such cell structures are connected in parallel without providing external wiring. Can do.

[第一の実施の形態]
まず、第一の実施の形態として、図2に示す、両面セパレータ1A、1B、1C、1D、1E、片面セパレータ2A、3A等を使用した燃料電池装置5について、この燃料電池装置5を備えた発電装置400とともに説明する。
図1は、燃料電池装置5を備えた発電装置400のブロック図である。この発電装置400は、ノート型パーソナルコンピュータ、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistant)、電子手帳、腕時計、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、ゲーム機器、遊技機、その他の電子機器に備え付けられたものであり、電子機器本体を動作させるための電源として用いられる。
[First embodiment]
First, as a first embodiment, a fuel cell device 5 using the double-sided separators 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, single-sided separators 2A, 3A, etc. shown in FIG. It demonstrates with the electric power generating apparatus 400. FIG.
FIG. 1 is a block diagram of a power generation device 400 provided with the fuel cell device 5. The power generation device 400 is provided in a notebook personal computer, a mobile phone, a PDA (Personal Digital Assistant), an electronic notebook, a wristwatch, a digital still camera, a digital video camera, a game device, a game machine, and other electronic devices. Yes, it is used as a power source for operating the electronic device main body.

発電装置400は、メタノール等の燃料と水を別々に又は混合した状態で貯留した燃料容器401と、燃料容器401から供給された燃料と水を気化させる気化器403と、燃料容器401から燃料と水を吸引するとともに吸引した燃料と水を気化器403に供給する燃料ポンプ402と、気化器403から供給された燃料と水の混合気を水素ガスと二酸化炭素ガス等を化学反応式(1)、(2)のように生成する改質器404と、改質器404から供給された混合気中の一酸化炭素を化学反応式(3)のように酸化させることで混合気から一酸化炭素を除去する一酸化炭素除去器405と、一酸化炭素除去器405から供給された混合気のうち水素ガスと外気の酸素ガスとの電気化学反応により電気エネルギーを生成する燃料電池装置5と、外気の空気を吸引するとともに吸引した空気を一酸化炭素除去器405及び燃料電池装置5に供給する空気ポンプ406と、を備える。   The power generation apparatus 400 includes a fuel container 401 that stores fuel such as methanol and water separately or in a mixed state, a vaporizer 403 that vaporizes the fuel and water supplied from the fuel container 401, and fuel from the fuel container 401. A fuel pump 402 for sucking water and supplying the sucked fuel and water to the vaporizer 403, and a mixture of the fuel and water supplied from the vaporizer 403 with hydrogen gas, carbon dioxide gas, etc. , (2), and the carbon monoxide in the gas mixture supplied from the reformer 404 is oxidized from the gas mixture by oxidizing the gas as shown in the chemical reaction formula (3). A carbon monoxide remover 405 that removes carbon dioxide, and a fuel cell device 5 that generates electric energy by an electrochemical reaction between hydrogen gas and oxygen gas in the outside air of the gas mixture supplied from the carbon monoxide remover 405 Comprises an air pump 406 for supplying suction air to the carbon monoxide remover 405, and a fuel cell apparatus 5 sucks the outside air of the air.

CH3OH+H2O→3H2+CO2 …(1)
2CH3OH+H2O→5H2+CO+CO2 …(2)
2CO+O2→2CO2 …(3)
CH3OH + H2O → 3H2 + CO2 (1)
2CH3OH + H2O → 5H2 + CO + CO2 (2)
2CO + O2 → 2CO2 (3)

なお、燃料容器401に貯留された燃料は、メタノールの代わりに、エタノール等のアルコール類やガソリンといった水素原子を含む化合物が適用可能である。   In addition, the fuel stored in the fuel container 401 is applicable to a compound containing hydrogen atoms such as alcohols such as ethanol or gasoline instead of methanol.

図2は、スタック型の燃料電池装置5を図3のIVb−IVb切断線に沿って厚さ方向に平行に切断した際の矢視断面図、図3は、図2における両面セパレータ1Aの平面図、図4(a)は、図2における膜電極接合体6を上記IVb−IVb切断線に沿って厚さ方向に平行に切断した際の拡大断面図、図4(b)、(c)は、それぞれ図2における両面セパレータ1Aを上記IVb−IVb切断線又はIVc−IVc切断線に沿って厚さ方向に平行に切断した際の拡大断面図、図5(a)、(b)は、それぞれ図2における片面セパレータ2Aを上記IVb−IVb切断線又はIVc−IVc切断線に沿って厚さ方向に平行に切断した際の拡大断面図である。
燃料電池装置5は、片面セパレータ3A、膜電極接合体6、両面セパレータ1E、膜電極接合体6、両面セパレータ1D、膜電極接合体6、両面セパレータ1C、膜電極接合体6、両面セパレータ1B、膜電極接合体6、両面セパレータ1A、膜電極接合体6、片面セパレータ2Aが上から順に積層されたセルスタック71と、セルスタック71の陽極側の集電板72と、セルスタック71の陰極側の集電板73等を備えている。
2 is a cross-sectional view of the stack type fuel cell device 5 taken along the IVb-IVb cutting line of FIG. 3 in parallel with the thickness direction, and FIG. 3 is a plan view of the double-sided separator 1A in FIG. 4A is an enlarged cross-sectional view when the membrane electrode assembly 6 in FIG. 2 is cut in parallel with the thickness direction along the IVb-IVb cutting line, FIGS. 4B and 4C. 2 is an enlarged cross-sectional view when the double-sided separator 1A in FIG. 2 is cut parallel to the thickness direction along the IVb-IVb cutting line or IVc-IVc cutting line, respectively, FIGS. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view when the single-sided separator 2A in FIG. 2 is cut in parallel with the thickness direction along the IVb-IVb cutting line or IVc-IVc cutting line.
The fuel cell device 5 includes a single-sided separator 3A, a membrane electrode assembly 6, a double-sided separator 1E, a membrane electrode assembly 6, a double-sided separator 1D, a membrane electrode assembly 6, a double-sided separator 1C, a membrane electrode assembly 6, and a double-sided separator 1B. Cell stack 71 in which membrane electrode assembly 6, double-sided separator 1 A, membrane electrode assembly 6, and single-sided separator 2 A are stacked in order from the top, current collector 72 on the anode side of cell stack 71, and cathode side of cell stack 71 Current collector plate 73 and the like.

セルスタック71は、複数の燃料電池セルが電気的に接続されて積層されてなるものである。ここで、各燃料電池セルは、膜電極接合体6が片面セパレータ3A及び両面セパレータ1Eによって挟まれた構造、膜電極接合体6が各両面セパレータ1A〜1Eによって挟まれた構造、膜電極接合体6が両面セパレータ1A及び片面セパレータ2Aによって挟まれた構造である。両面セパレータ1A〜1Eは、隣接する燃料電池セルの双方の構造を兼ね、隣接する燃料電池セル1A〜1Eは、後述するように直列又は並列に接続されている。積層される燃料電池セルの数は、各膜電極接合体6,6,…の起電力と、燃料電池装置5に要求される出力電圧によって定まる。   The cell stack 71 is formed by stacking a plurality of fuel cells that are electrically connected. Here, each fuel cell has a structure in which the membrane electrode assembly 6 is sandwiched between the single-sided separator 3A and the double-sided separator 1E, a structure in which the membrane electrode assembly 6 is sandwiched between the double-sided separators 1A to 1E, and the membrane electrode assembly. 6 is a structure sandwiched between the double-sided separator 1A and the single-sided separator 2A. The double-sided separators 1A to 1E serve as both structures of adjacent fuel cells, and the adjacent fuel cells 1A to 1E are connected in series or in parallel as will be described later. The number of fuel cells to be stacked is determined by the electromotive force of each membrane electrode assembly 6, 6,... And the output voltage required for the fuel cell device 5.

図4を用いて膜電極接合体6,6,…について説明する。なお、いずれの膜電極接合体6も同様に構成されている。
膜電極接合体6は、固体高分子電解質膜61と、ガス拡散層62a,62bと、触媒63a,63bと、ガスケット64a,64bとを備えて構成されている。
The membrane electrode assemblies 6, 6,... Will be described with reference to FIG. All membrane electrode assemblies 6 are similarly configured.
The membrane electrode assembly 6 includes a solid polymer electrolyte membrane 61, gas diffusion layers 62a and 62b, catalysts 63a and 63b, and gaskets 64a and 64b.

固体高分子電解質膜61は、矩形状に形成された膜であって、水素イオン(H+)を選択的に透過させるものである。固体高分子電解質膜61の両面であってそれぞれの中央部には、導電性を有する触媒63a,63bが矩形状に設けられている。触媒63a,63bは、例えば、導電性を有する担体上に触媒を担持させたものとしてよい。触媒63a,63b上には、それぞれ触媒63a,63bと当接するように、触媒63a,63bと同形状の導電性を有するガス拡散層62a,62bが配置されている。ガス拡散層62a,62bは、水素、水、酸素等のガスを透過して拡散させるものである。触媒63aとガス拡散層62aとはアノード(水素極)として機能し、触媒63bとガス拡散層62bとはカソード(酸素極)として機能する。   The solid polymer electrolyte membrane 61 is a membrane formed in a rectangular shape, and selectively transmits hydrogen ions (H +). Conductive catalysts 63a and 63b are provided in a rectangular shape on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 61 and in the center of each. The catalysts 63a and 63b may be, for example, a catalyst supported on a conductive carrier. On the catalysts 63a and 63b, gas diffusion layers 62a and 62b having the same shape as the catalysts 63a and 63b are arranged so as to be in contact with the catalysts 63a and 63b, respectively. The gas diffusion layers 62a and 62b permeate and diffuse gases such as hydrogen, water, and oxygen. The catalyst 63a and the gas diffusion layer 62a function as an anode (hydrogen electrode), and the catalyst 63b and the gas diffusion layer 62b function as a cathode (oxygen electrode).

固体高分子電解質膜61の外周部であって、一方の面には、触媒63aとガス拡散層62aとを囲繞するよう矩形枠型のガスケット64aが設けられており、他方の面には、触媒63bとガス拡散層62bとを囲繞するよう矩形枠型のガスケット64bが設けられている。ガスケット64a,64bは絶縁体であり、かつ弾性体である。ガスケット64a,64bは膜電極接合体6を挟む片面セパレータ2A,3Aと両面セパレータ1A〜1Eとの間に、ガス拡散層62a,62b及び触媒63a,63bを配置するためのスペーサーとして機能するとともに、片面セパレータ2Aより供給されるアノードガス、両面セパレータ1A〜1Eに形成された蛇行溝121A〜121Eを流通するカソードガス、及び、両面セパレータ1A〜1Eに形成された蛇行溝141A〜141Eを流通するアノードガスが燃料電池装置5から漏れ出すことを防ぐガスシールとしても機能する。このようなガスケット64a,64bは、例えばイソブチレンゴムを用いて形成することができる。   A rectangular frame-shaped gasket 64a is provided on one surface of the outer periphery of the solid polymer electrolyte membrane 61 so as to surround the catalyst 63a and the gas diffusion layer 62a, and the other surface has a catalyst. A rectangular frame gasket 64b is provided so as to surround 63b and the gas diffusion layer 62b. The gaskets 64a and 64b are insulators and elastic bodies. The gaskets 64a and 64b function as spacers for disposing the gas diffusion layers 62a and 62b and the catalysts 63a and 63b between the single-sided separators 2A and 3A sandwiching the membrane electrode assembly 6 and the double-sided separators 1A to 1E. Anode gas supplied from single-sided separator 2A, cathode gas flowing through meandering grooves 121A-121E formed in double-sided separators 1A-1E, and anode flowing through meandering grooves 141A-141E formed in double-sided separators 1A-1E It also functions as a gas seal that prevents gas from leaking out of the fuel cell device 5. Such gaskets 64a and 64b can be formed using, for example, isobutylene rubber.

複数の両面セパレータは、隣接する各両面セパレータ1E,1D,1C,1B,1Aの間にそれぞれ1つの膜電極接合体6,6,…を挟んだ状態で、燃料電池装置5の一方の端部側から順に積層されている。そして、一方の端部側に配された両面セパレータ1Eには、膜電極接合体6を挟んで片面セパレータ3Aが設けられ、他方の端部側に配された両面セパレータ1Aには、膜電極接合体6を挟んで片面セパレータ2Aが設けられている。   The plurality of double-sided separators are arranged at one end of the fuel cell device 5 with one membrane electrode assembly 6, 6,... Sandwiched between adjacent double-sided separators 1E, 1D, 1C, 1B, 1A. They are stacked in order from the side. The double-sided separator 1E disposed on one end side is provided with a single-sided separator 3A across the membrane electrode assembly 6, and the double-sided separator 1A disposed on the other end side is provided with a membrane electrode joined A single-sided separator 2A is provided with the body 6 in between.

詳しくは後述するが、両面セパレータ1Aは、図4に示すように、表面に4つの第一コネクタ(第一接続端子)113A,113A,…を備えるとともに、裏面に4つの第二コネクタ(第二接続端子)153A,153A,…を備えている。また、両面セパレータ1Aは、これらの第一コネクタ113A,113A,…及び第三コネクタ153A,153A,…のそれぞれに対応する、4つの第三コネクタ(第三接続端子)139A,139A,…と4つの第四コネクタ(第四接続端子)130A,130A,…とを備えており、これらの第一〜第四コネクタは、燃料電池の積層方向に平行な直線に沿って互いに対応する位置に設けられていて、これらの互いに対応するコネクタ同士が、内部配線によって電気的に接続されている。
さらに、第一コネクタ113A,113A,…及び第二コネクタ153A,153A,…は、何れも、各基板に備えられた複数の締結用穴を囲繞する最短の閉曲線内に形成されている。例えば、本第一の実施の形態においては、これらの第一コネクタ113A,113A,…及び第二コネクタ153A,153A,…は、それぞれに隣接する2つの締結用穴112A,112A、152A,152Aが配列される直線上に沿って設けられており、且つ、この直線と垂直な方向における第一コネクタ113A,113A,…及び第二コネクタ153A,153A,…の幅は、各締結用穴112A,152Aの幅以下となるように形成されている(図3、図6参照)。
As will be described in detail later, as shown in FIG. 4, the double-sided separator 1A includes four first connectors (first connection terminals) 113A, 113A,. Connection terminals) 153A, 153A,. The double-sided separator 1A includes four third connectors (third connection terminals) 139A, 139A,... And 4 corresponding to the first connectors 113A, 113A,. Four fourth connectors (fourth connection terminals) 130A, 130A,... Are provided at positions corresponding to each other along a straight line parallel to the stacking direction of the fuel cells. In addition, these corresponding connectors are electrically connected by internal wiring.
Further, the first connectors 113A, 113A,... And the second connectors 153A, 153A,... Are each formed within a shortest closed curve surrounding a plurality of fastening holes provided in each board. For example, in the first embodiment, these first connectors 113A, 113A,... And second connectors 153A, 153A,... Have two fastening holes 112A, 112A, 152A, 152A adjacent to each other. The widths of the first connectors 113A, 113A,... And the second connectors 153A, 153A,... In the direction perpendicular to the straight lines are set to the respective fastening holes 112A, 152A. (See FIGS. 3 and 6).

ここで、図3に示すように、それぞれ4つのコネクタにおいて、左下のコネクタの位置をX1、左上のコネクタの位置をX2、右上のコネクタの位置をX3、右下のコネクタの位置をX4とし、以下、これらの位置をX1〜X4を使用して説明するものとする。
さらに、図4に示すように、両面セパレータ1Aは、その表裏面側に配置される膜電極接合体6のガス拡散層62aと当接するアノード側表面導電性膜(第一導電層)127A及びガス拡散層62bと当接するカソード側表面導電性膜(第二導電層)147Aを備え、後述の微細孔部126Aに形成されたビア配線によってアノード側表面導電性膜127Aと接続された内部導電性膜(第三導電層)131Aと、後述の微細孔部146Aに形成されたビア配線によってカソード側表面導電性膜147Aと接続された内部導電性膜(第四導電層)132Aとを内部に備えており、内部導電性膜131A,132Aはそれぞれ、上述の位置X1〜X4の何れかにおいて、第一コネクタ113A,113A,…及び第四コネクタ153A,153A,…の何れか少なくとも1つに接続されている。
Here, as shown in FIG. 3, in each of the four connectors, the position of the lower left connector is X1, the position of the upper left connector is X2, the position of the upper right connector is X3, the position of the lower right connector is X4, Hereinafter, these positions will be described using X1 to X4.
Further, as shown in FIG. 4, the double-sided separator 1 </ b> A includes an anode-side surface conductive film (first conductive layer) 127 </ b> A that contacts the gas diffusion layer 62 a of the membrane electrode assembly 6 disposed on the front and back sides, and a gas. An internal conductive film that includes a cathode-side surface conductive film (second conductive layer) 147A that is in contact with the diffusion layer 62b, and is connected to the anode-side surface conductive film 127A by a via wiring formed in a micro hole portion 126A described later. (Third conductive layer) 131A and an internal conductive film (fourth conductive layer) 132A connected to the cathode side surface conductive film 147A by via wiring formed in a micro hole 146A described later are provided inside. The internal conductive films 131A and 132A are respectively connected to the first connector 113A, 113A,... And the fourth connector 153A, 153A at any one of the positions X1 to X4. ... it is connected to at least one one of.

本実施の形態の両面セパレータ1Aは、内部導電性膜131Aは、位置X2において第一コネクタ113Aと接続され、内部導電性膜132Aは、位置X2において第四コネクタ153Aと接続されている。また、詳しくは後述するが、図2に示す他の両面セパレータ1B,1C,1Eも両面セパレータ1Aと同様の構成を有するが、各内部導電性膜と第一又は第二コネクタとが接続される位置(X1〜X4)が上述の両面セパレータ1Aとは異なっている。なお、図2に示す両面セパレータ1Dについては、各内部導電性膜と第一又は第二コネクタとが接続される位置が、図4に示す両面セパレータ1Aと同じである。   In double-sided separator 1A of the present embodiment, internal conductive film 131A is connected to first connector 113A at position X2, and internal conductive film 132A is connected to fourth connector 153A at position X2. As will be described in detail later, the other double-sided separators 1B, 1C, and 1E shown in FIG. 2 have the same configuration as the double-sided separator 1A, but each internal conductive film is connected to the first or second connector. The positions (X1 to X4) are different from the above-described double-sided separator 1A. 2, the position where each internal conductive film and the first or second connector are connected is the same as the double-sided separator 1A shown in FIG. 4.

ここで、以下において、位置Xn(nは自然数)の第一コネクタがアノード側表面導電性膜と電気的に接続され、位置Xm(mは自然数)の第二コネクタがカソード側表面導電性膜と電気的に接続された両面セパレータを指数n,mを用いて、「XnXm両面セパレータ」と言う。特に、n=mのときを「同型のXnXm両面セパレータ」と言い、n≠mのときを「異型のXnXm両面セパレータ」と言う。例えば、上述の両面セパレータ1Aの場合は、同型のX2X2両面セパレータと言う。   Here, in the following, the first connector at position Xn (n is a natural number) is electrically connected to the anode-side surface conductive film, and the second connector at position Xm (m is a natural number) is connected to the cathode-side surface conductive film. The electrically connected double-sided separator is referred to as “XnXm double-sided separator” using indices n and m. In particular, when n = m, it is called “same type XnXm double-sided separator”, and when n ≠ m, it is called “atypical XnXm double-sided separator”. For example, in the case of the above-mentioned double-sided separator 1A, it is called the same type X2X2 double-sided separator.

一方、片面セパレータ2Aは、図5に示すように、表面に複数の第一コネクタ(第一接続端子)213A,213A,…を備えるとともに、裏面に導電性膜(第二導電層)231Aを備え、導電性膜231Aにおける第一コネクタ213A,213A,…にそれぞれ対応する箇所が第二コネクタ253A,253A,…とされている。位置X1の第一コネクタ213Aと第二コネクタ253Aとが微細孔部229Aに形成されたビア配線によって電気的に接続されるとともに、他の位置X2,X3,X4の第一コネクタ213Aと第二コネクタ253Aとは接続されない。また、片面セパレータ2Aは、その表面側に配置される膜電極接合体6のガス拡散層62aと当接する表面導電性膜(第一導電層)227Aを備え、後述の微細孔部226Aに形成されたビア配線によって、上述の表面導電性膜227Aと接続されている。
また、図示しないが、セルスタック71における片面セパレータ2Aが設けられた端部と反対側の端部に設けられた片面セパレータ3Aも片面セパレータ2Aと同様の構成を有している。片面セパレータ3Aは、その表面側(図2における下面側)に配置される膜電極接合体6のガス拡散層62bと当接する表面導電性膜(第一導電層)を備え、微細孔部に形成されたビア配線によって表面導電性膜と接続された裏面導電性膜(第二導電層)を備えており、裏面導電性膜は、位置X4に設けられた第二コネクタを介して、位置X4の第一コネクタに接続されている。尚、この接続構成は、位置X1及びX2を結ぶ直線に沿った断面図である図2には示されない。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the single-sided separator 2A has a plurality of first connectors (first connection terminals) 213A, 213A,... On the front surface and a conductive film (second conductive layer) 231A on the back surface. The portions corresponding to the first connectors 213A, 213A,... In the conductive film 231A are the second connectors 253A, 253A,. The first connector 213A at the position X1 and the second connector 253A are electrically connected by via wiring formed in the minute hole 229A, and the first connector 213A and the second connector at other positions X2, X3, and X4. It is not connected to 253A. Further, the single-sided separator 2A includes a surface conductive film (first conductive layer) 227A that comes into contact with the gas diffusion layer 62a of the membrane electrode assembly 6 disposed on the surface side thereof, and is formed in a microporous portion 226A described later. The surface conductive film 227A is connected by the via wiring.
Moreover, although not shown in figure, the single-sided separator 3A provided in the edge part on the opposite side to the edge part in which the single-sided separator 2A was provided in the cell stack 71 also has the structure similar to the single-sided separator 2A. The single-sided separator 3A includes a surface conductive film (first conductive layer) that comes into contact with the gas diffusion layer 62b of the membrane electrode assembly 6 disposed on the front surface side (the lower surface side in FIG. 2), and is formed in a micropore. The back surface conductive film (second conductive layer) connected to the front surface conductive film by the formed via wiring is provided, and the back surface conductive film is located at the position X4 via the second connector provided at the position X4. Connected to the first connector. This connection configuration is not shown in FIG. 2, which is a cross-sectional view along a straight line connecting the positions X1 and X2.

ここで、以下において、位置Xn(nは自然数)の第一コネクタが裏面導電性膜と電気的に接続される片面セパレータを指数nを用いて、Xn片面セパレータと言う。例えば、上述の片面セパレータ2Aの場合は、X1片面セパレータと言い、片面セパレータ3Aの場合は、X4片面セパレータと言う。
上述のような両面セパレータ1A〜1E、アノード側片面セパレータ2A及びカソード側片面セパレータ3Aのうち互いに隣接するもの同士は、具体的には以下のように電気的に接続されている。
図2に示すように、カソード側X4片面セパレータ3Aの第二コネクタ353Aと、これと隣接するX3X3両面セパレータ1Eの第一コネクタ113Eとが互いに当接し導通している。次いで、X3X3両面セパレータ1Eの第二コネクタ153Eと、これと隣接するX2X2両面セパレータ1Dの第一コネクタ113Dとが互いに当接し導通している。次いで、X2X2両面セパレータ1Dの第二コネクタ153Dと、これと隣接するX1X4両面セパレータ1Cの第一コネクタ113Cとが互いに当接し導通している。次いで、X1X4両面セパレータ1Cの第二コネクタ153Cと、これと隣接するX3X3両面セパレータ1Bの第一コネクタ113Bとが互いに当接し導通している。次いで、X3X3両面セパレータ1Bの第二コネクタ153Bと、これと隣接するX2X2両面セパレータ1Aの第一コネクタ113Aとが互いに当接し導通している。そして、X2X2両面セパレータ1Aの第二コネクタ153Aと、これと隣接するアノード側X1片面セパレータ2Aの第一コネクタ213Aとが互いに当接し導通している。
Here, hereinafter, the single-sided separator in which the first connector at the position Xn (n is a natural number) is electrically connected to the backside conductive film is referred to as an Xn single-sided separator using an index n. For example, the above-described single-sided separator 2A is referred to as an X1 single-sided separator, and the single-sided separator 3A is referred to as an X4 single-sided separator.
Of the double-sided separators 1A to 1E, the anode-side single-sided separator 2A, and the cathode-side single-sided separator 3A as described above, those adjacent to each other are specifically electrically connected as follows.
As shown in FIG. 2, the second connector 353A of the cathode side X4 single-sided separator 3A and the first connector 113E of the X3X3 double-sided separator 1E adjacent thereto are in contact with each other and are conductive. Next, the second connector 153E of the X3X3 double-sided separator 1E and the first connector 113D of the X2X2 double-sided separator 1D adjacent thereto are in contact with each other and are conductive. Next, the second connector 153D of the X2X2 double-sided separator 1D and the first connector 113C of the X1X4 double-sided separator 1C adjacent thereto are in contact with each other and are conductive. Next, the second connector 153C of the X1X4 double-sided separator 1C and the first connector 113B of the X3X3 double-sided separator 1B adjacent thereto are in contact with each other and are conductive. Next, the second connector 153B of the X3X3 double-sided separator 1B and the first connector 113A of the X2X2 double-sided separator 1A adjacent thereto are in contact with each other and are in conduction. The second connector 153A of the X2X2 double-sided separator 1A and the first connector 213A of the anode-side X1 single-sided separator 2A adjacent thereto are in contact with each other and are conductive.

カソード側X4片面セパレータ3Aの導電性膜332Aは、陽極側集電板72と当接して固定されている。陽極側集電板72には、図示しないアノードガス導入孔、アノードガス排出孔、カソードガス導入孔及びカソードガス排出孔が形成されている。また、陽極側集電板72には、燃料電池装置5の陽極側の端子が設けられ、さらに、八つのボルト締結用穴(図示しない)が形成されている。
アノード側X1片面セパレータ2Aの導電性膜231Aは、陰極側集電板73と当接して固定されている。また、陰極側集電板73には、燃料電池装置5の陰極側の端子が設けられ、さらに、八つのボルト締結用穴(図示しない)が形成されている。
The conductive film 332A of the cathode side X4 single-sided separator 3A is fixed in contact with the anode side current collector 72. The anode-side current collecting plate 72 has an anode gas introduction hole, an anode gas discharge hole, a cathode gas introduction hole, and a cathode gas discharge hole (not shown). Further, the anode-side current collecting plate 72 is provided with a terminal on the anode side of the fuel cell device 5, and further, eight bolt fastening holes (not shown) are formed.
The conductive film 231A of the anode side X1 single-sided separator 2A is fixed in contact with the cathode side current collector plate 73. Further, the cathode-side current collecting plate 73 is provided with a cathode-side terminal of the fuel cell device 5, and further, eight bolt fastening holes (not shown) are formed.

陽極側集電板72の表面及び陰極側集電板73の裏面には、それぞれエンドプレート76,77が配されている。陽極側集電板72に固定されるエンドプレート76には、中空のガス継手78,78,…が、それらの各中空と陽極側集電板72に形成されたアノードガス導入穴、アノードガス排出穴、カソードガス導入穴及びカソードガス排出穴とがそれぞれ連通するように取り付けられている。   End plates 76 and 77 are disposed on the front surface of the anode current collector 72 and the back surface of the cathode current collector 73, respectively. The end plate 76 fixed to the anode side current collecting plate 72 has hollow gas joints 78, 78,..., An anode gas introduction hole formed in the hollow and anode side current collecting plate 72, and an anode gas discharge. The hole, the cathode gas introduction hole, and the cathode gas discharge hole are attached so as to communicate with each other.

そして、陽極側集電板72、カソード側X4片面セパレータ3A、膜電極接合体6、複数の両面セパレータ1A〜1E、アノード側X1片面セパレータ2A、陰極側集電板73が積層され、陽極側集電板72の表面及び陰極側集電板73の裏面を挟み込むようにエンドプレート76,77が陽極側集電板72と陰極側集電板73とにそれぞれ配されて、図示しないボルトにより締結され、これによって燃料電池装置5が構成されている。
なお、上記ボルトによる締結以外に、組み付け後にレーザー溶接やロウ付けなどによって、各セパレータ同士を接合することにより、接触抵抗の小さい構造としても良い。また、互いに隣接するセパレータ同士の接合面において、一方のセパレータの第一コネクタと他方のセパレータの第二コネクタとの表面に、それぞれ微細な突起を設けて弾力性を持たせた構造として、締め付け圧により高さ誤差の吸収機能を持たせた構造としても良い。
Then, the anode side current collecting plate 72, the cathode side X4 single-sided separator 3A, the membrane electrode assembly 6, the plurality of double-sided separators 1A to 1E, the anode side X1 single-sided separator 2A, and the cathode side current collecting plate 73 are laminated to form an anode side current collecting. End plates 76 and 77 are arranged on the anode-side current collector plate 72 and the cathode-side current collector plate 73 so as to sandwich the front surface of the current plate 72 and the back surface of the cathode-side current collector plate 73, and are fastened by bolts (not shown). Thus, the fuel cell device 5 is configured.
In addition to the fastening by the bolt, a structure having a small contact resistance may be obtained by joining the separators by laser welding or brazing after assembling. In addition, at the joint surface between the separators adjacent to each other, the surface of the first connector of one separator and the surface of the second connector of the other separator are each provided with a fine projection to give elasticity and tightening pressure. Thus, a structure having a height error absorbing function may be used.

次に、燃料電池装置5による電力の生成について説明する。
ガス継手78を通じて燃料電池装置5に供給されたアノードガスは、蛇行溝221A,121A〜121Eを流動してアノードガス排出孔223Aを通り、ガス継手78から排出される。アノードガスが蛇行溝221A,121A〜121Eを流動する際に、アノードガスがガス拡散層62aを拡散して触媒63aと接触すると、電気化学反応式(4)に示すように水素ガスが触媒63aの作用を受けて水素イオンと電子とに分離する。
H2→2H++2e- …(4)
Next, generation of electric power by the fuel cell device 5 will be described.
The anode gas supplied to the fuel cell device 5 through the gas joint 78 flows through the meandering grooves 221A, 121A to 121E, passes through the anode gas discharge hole 223A, and is discharged from the gas joint 78. When the anode gas flows through the meandering grooves 221A and 121A to 121E, when the anode gas diffuses through the gas diffusion layer 62a and comes into contact with the catalyst 63a, the hydrogen gas of the catalyst 63a is expressed as shown in the electrochemical reaction formula (4). Under the action, it is separated into hydrogen ions and electrons.
H2 → 2H ++ 2e- (4)

電子は、触媒63a及びガス拡散層62aを導電し、次いで、両面セパレータ1A,1B,1D,1Eにおいては、それぞれアノード側表面導電性膜127A,127B,127D,127E、アノード側内部導電性膜139A,139B,139D,139E、カソード側内部導電性膜130A,130B,130D,130E及びカソード側表面導電性膜147A,147B,147D,147Eを導電して、隣接する膜電極接合体6,6,…のガス拡散層62bに伝導する。
また、両面セパレータ1Cにおいては、アノード側表面導電性膜127C、アノード側内部導電性膜139C、カソード側内部導電性膜130C、X1の第二コネクタを介して陰極側の端子から外部回路を通って陽極側の端子から陽極側集電板72に戻り、カソード側片面セパレータ3Aを介して膜電極接合体6のガス拡散層62bに伝導する。
さらに、膜電極接合体6のガス拡散層62aにより取り出された電子は、アノード側片面セパレータ2Aに形成されたアノード側表面導電性膜227A、導電性膜231A及び陰極側集電板73を介して陰極側の端子から外部回路を通って陽極側の端子から陽極側集電板72に戻り、カソード側片面セパレータ3Aを介して膜電極接合体6のガス拡散層62bに伝導する。
水素イオンは、固体高分子電解質膜61を透過して、カソード側の触媒63bに伝導する。
The electrons conduct through the catalyst 63a and the gas diffusion layer 62a. Then, in the double-sided separators 1A, 1B, 1D, and 1E, the anode-side surface conductive films 127A, 127B, 127D, and 127E, and the anode-side internal conductive film 139A, respectively. , 139B, 139D, 139E, the cathode-side internal conductive films 130A, 130B, 130D, 130E and the cathode-side surface conductive films 147A, 147B, 147D, 147E are electrically connected to the adjacent membrane electrode assemblies 6, 6,. Conducted to the gas diffusion layer 62b.
Further, in the double-sided separator 1C, the anode side surface conductive film 127C, the anode side internal conductive film 139C, the cathode side internal conductive film 130C, and the X1 second connector are passed through the external circuit from the cathode side terminal. It returns to the anode current collector 72 from the anode side terminal, and is conducted to the gas diffusion layer 62b of the membrane electrode assembly 6 through the cathode side single-sided separator 3A.
Further, the electrons taken out by the gas diffusion layer 62a of the membrane electrode assembly 6 are passed through the anode side surface conductive film 227A, the conductive film 231A and the cathode side current collecting plate 73 formed on the anode side single-sided separator 2A. The cathode side terminal passes through an external circuit, returns from the anode side terminal to the anode side current collecting plate 72, and is conducted to the gas diffusion layer 62b of the membrane electrode assembly 6 through the cathode side single-sided separator 3A.
Hydrogen ions pass through the solid polymer electrolyte membrane 61 and are conducted to the cathode-side catalyst 63b.

一方、ガス継手78を通じて、酸素ガスを含むカソードガス(ここでは、空気)がカソードガス導入孔224Aに供給され、膜電極接合体6,6,…のガス拡散層62bにより蓋をされた蛇行溝141A〜141E,321Aを流動してカソードガス排出孔225Aを通り、ガス継手78から排出される。カソードガスが蛇行溝141A〜141E,321Aを流動する際に、カソードガスがガス拡散層62bを拡散して触媒63bと接触すると、電気化学反応式(5)に示すように触媒63bの作用を受け、酸素と固体高分子電解質膜61を透過した水素イオン及びガス拡散層62bに伝導した電子とが反応し、水が生成される。
2H++1/2O2+2e-→H2O …(5)
On the other hand, a cathode gas (here, air) containing oxygen gas is supplied to the cathode gas introduction hole 224A through the gas coupling 78, and the meandering groove covered with the gas diffusion layer 62b of the membrane electrode assembly 6, 6,. 141A to 141E and 321A flow through the cathode gas discharge hole 225A and are discharged from the gas joint 78. When the cathode gas flows through the meandering grooves 141A to 141E and 321A, when the cathode gas diffuses through the gas diffusion layer 62b and contacts the catalyst 63b, the catalyst 63b is acted as shown in the electrochemical reaction formula (5). Then, oxygen reacts with the hydrogen ions that have passed through the solid polymer electrolyte membrane 61 and the electrons conducted to the gas diffusion layer 62b to generate water.
2H ++ 1 / 2O2 + 2e- → H2O (5)

以上のようにして、それぞれの膜電極接合体6,6,…の両面において起電力が発生する。
このように、燃料電池装置5では、触媒63a,63b及びガス拡散層62a,62bで電気化学反応(4)、(5)が起こり、またガス拡散層62a,62bに対応する固体高分子電解質膜61の部分を水素イオンが透過することで、起電力を発生させる。
As described above, electromotive force is generated on both surfaces of each membrane electrode assembly 6, 6,.
Thus, in the fuel cell device 5, electrochemical reactions (4) and (5) occur in the catalysts 63a and 63b and the gas diffusion layers 62a and 62b, and the solid polymer electrolyte membrane corresponding to the gas diffusion layers 62a and 62b. An electromotive force is generated by passing hydrogen ions through the portion 61.

なお、上記ガス拡散層62a,62bは、電池の性質上不要であれば設ける必要はない。また、固体高分子電解質膜61も、膜という形態に限らずスタック構成可能なプレート状のものとしても良い。更に、膜電極接合体6は、固体高分子電解質膜61及びガス拡散層62a,62bのみを備える構成としてもよく、その場合には、触媒63a,63b及びガスケット64a,64bは、膜電極接合体6と別部材とするとよい。   The gas diffusion layers 62a and 62b do not need to be provided if they are unnecessary due to the nature of the battery. Further, the solid polymer electrolyte membrane 61 is not limited to the form of a membrane, and may be a plate-like one that can be stacked. Furthermore, the membrane electrode assembly 6 may be configured to include only the solid polymer electrolyte membrane 61 and the gas diffusion layers 62a and 62b. In this case, the catalysts 63a and 63b and the gaskets 64a and 64b 6 and a separate member.

次に、上述の両面セパレータ1A〜1E、アノード側片面セパレータ2A及びカソード側片面セパレータ3Aの構成について、より詳細に説明する。
図6の(a)は、両面セパレータ1Aを構成する第一の基板11Aを示し、図4の切断線a−aに沿って切断した際の平断面図、(b)及び(c)は、第二の基板12Aを示し、(b)は切断線b−b、(c)は切断線c−cに沿って切断した際の平断面図、(d),(e),(f)は、第三の基板13Aを示し、(d)は切断線d−d、(e)は切断線e−e、(f)は切断線f−fに沿って切断した際の平断面図、(g)及び(h)は、第四の基板14Aを示し、(g)は切断線g−g、(h)は切断線h−hに沿って切断した際の平断面図、(i)は第五の基板15Aを示し、切断線i−iに沿って切断した際の平断面図である。
両面セパレータ1Aは、矩形板(又は正方形板)に形成した五枚の絶縁性基板11A〜15Aを積層してなるものである。絶縁性基板11A〜15Aとしては、例えば、セラミックス等が挙げられる。
両面セパレータ1Aの表面(図4中上面)となる第一の基板11Aには、その中央部に両面を貫通する矩形状の開口部111Aが形成されている。開口部111Aは後述するアノード側表面導電性膜(第一導電層)127Aを露出させ、この開口部111Aの周囲には、所定間隔に八つのボルト締結用穴112A,112A,…が形成されている。また、ボルト締結用穴112A,112A,…の近傍に、開口部111Aと連通しないように開口部111Aから離間して、後述のアノード側内部導電性膜(第一導電層)131Aを外部接続端子(図示しない)と導通させるための導電性薄膜からなる四つの第一コネクタ(第一接続端子)113A,113A,…が絶縁性基板11Aの表裏面を貫通して形成されている。
ここで、四つの第一コネクタ113A,113A,…は何れも、基板に備えられた複数の締結用穴を囲繞する最短の閉曲線内に形成されている。例えば、本第一の実施の形態においては、これらの第一コネクタ113A,113A,…は、それぞれに隣接する2つの締結用穴112A,112Aが配列される直線上に沿って設けられており、且つ、この直線と垂直な方向における該第一コネクタ113A,113A,…の幅は各締結用穴112A,112A,…の幅以下となるように形成されている。後述する第二コネクタ153A,153A,…、第三コネクタ139A,139A,…及び第四コネクタ130A,130A,…の幅も、上述の第一コネクタ113A,113A,…と同様とされており、更に、後述する他の両面セパレータ1B,1C、アノード側片面セパレータ2A及びカソード側片面セパレータ3Aに設けられた各4つの第一〜第四コネクタも同様の構成とされる。
これによって、本実施形態のセパレータは、各基板におけるスタック方向に対して垂直な面内に四つの第一〜第四コネクタを備える構成としても、従来のセパレータの形状より大きくならないようにすることができる。
Next, the configurations of the above-described double-sided separators 1A to 1E, the anode-side single-sided separator 2A, and the cathode-side single-sided separator 3A will be described in more detail.
6A shows the first substrate 11A constituting the double-sided separator 1A, and is a cross-sectional plan view taken along the cutting line aa of FIG. 4, and FIGS. The second substrate 12A is shown, (b) is a cutting line bb, (c) is a cross-sectional view taken along the cutting line cc, (d), (e), (f) are 3D shows the third substrate 13A, (d) is a cut line dd, (e) is a cut line ee, (f) is a plan sectional view when cut along the cut line ff, (g) and (h) show the fourth substrate 14A, (g) is a cutting line g-g, (h) is a cross-sectional view taken along the cutting line h-h, and (i) is a cross-sectional view. FIG. 10 is a plan sectional view showing the fifth substrate 15A and being cut along a cutting line i-i.
The double-sided separator 1A is formed by laminating five insulating substrates 11A to 15A formed on a rectangular plate (or a square plate). Examples of the insulating substrates 11A to 15A include ceramics.
The first substrate 11A, which is the surface of the double-sided separator 1A (upper surface in FIG. 4), has a rectangular opening 111A that penetrates both sides at the center. The opening 111A exposes an anode-side surface conductive film (first conductive layer) 127A described later, and eight bolt fastening holes 112A, 112A,... Are formed around the opening 111A at predetermined intervals. Yes. Further, in the vicinity of the bolt fastening holes 112A, 112A,..., An anode-side internal conductive film (first conductive layer) 131A, which will be described later, is separated from the opening 111A so as not to communicate with the opening 111A. Four first connectors (first connection terminals) 113A, 113A,... Made of a conductive thin film for electrical connection with (not shown) are formed through the front and back surfaces of the insulating substrate 11A.
Here, each of the four first connectors 113A, 113A,... Is formed within the shortest closed curve surrounding a plurality of fastening holes provided in the board. For example, in the first embodiment, these first connectors 113A, 113A,... Are provided along a straight line on which two adjacent fastening holes 112A, 112A are arranged, In addition, the width of the first connectors 113A, 113A,... In the direction perpendicular to the straight line is formed to be equal to or smaller than the width of each fastening hole 112A, 112A,. The second connectors 153A, 153A,..., The third connectors 139A, 139A,... And the fourth connectors 130A, 130A,. Each of the four first to fourth connectors provided in the other double-sided separators 1B and 1C, the anode-side single-sided separator 2A, and the cathode-side single-sided separator 3A described later have the same configuration.
As a result, the separator of the present embodiment can be configured so as not to be larger than the shape of the conventional separator even if the first to fourth connectors are provided in a plane perpendicular to the stack direction on each substrate. it can.

次に、第一の基板11Aの裏面(図4中下面)に当接して積層された第二の基板12Aは、第一の基板11Aと同形状をなし、その中央部に葛折り状の蛇行溝121Aが形成されている。蛇行溝121Aの一端部は、第二の基板12Aの表裏面を貫通するアノードガス導入孔122Aに連通し、他端部は第二の基板12Aの表裏面を貫通するアノードガス排出孔123Aに連通している。アノードガス導入孔122Aとアノードガス排出孔123Aとは、第二の基板12の対角線上に位置している。また、アノードガス導入孔122Aに、第二の基板12Aの短手方向中心線に対称となるようにカソードガス排出孔125Aが形成され、カソードガス排出孔125Aの対角線上にカソードガス導入孔124Aが形成されている。これらカソードガス導入孔124A及びカソードカス排出孔125Aは、第二の基板12Aの表裏面を貫通している。   Next, the second substrate 12A laminated in contact with the back surface (the lower surface in FIG. 4) of the first substrate 11A has the same shape as the first substrate 11A and has a meandering shape in the center. A groove 121A is formed. One end of the meandering groove 121A communicates with the anode gas introduction hole 122A that penetrates the front and back surfaces of the second substrate 12A, and the other end communicates with the anode gas discharge hole 123A that penetrates the front and back surfaces of the second substrate 12A. is doing. The anode gas introduction hole 122 </ b> A and the anode gas discharge hole 123 </ b> A are located on the diagonal line of the second substrate 12. Further, a cathode gas discharge hole 125A is formed in the anode gas introduction hole 122A so as to be symmetric with respect to the center line in the short direction of the second substrate 12A, and the cathode gas introduction hole 124A is formed on the diagonal line of the cathode gas discharge hole 125A. Is formed. The cathode gas introduction hole 124A and the cathode waste discharge hole 125A penetrate the front and back surfaces of the second substrate 12A.

なお、アノードガスとは、燃料電池を発電するための燃料としての水素ガスを含むガスを意味し、具体的には後述の改質器404(図1参照)で生成された水素ガスやその他の副生成ガス(例えば、二酸化炭素ガス)等を含むガスを意味する。カソードガスとは、燃料電池を発電するための酸素ガスを含むガスを意味し、具体的には燃料電池から取り込まれる空気を意味する。アノードガスは、後述の一酸化炭素除去器405(図1参照)から供給され、カソードガスは後述の空気ポンプによって供給される。   The anode gas means a gas containing hydrogen gas as fuel for generating power from the fuel cell. Specifically, the anode gas includes hydrogen gas generated by a reformer 404 (see FIG. 1) described later, and other gases. It means a gas containing a by-product gas (for example, carbon dioxide gas). The cathode gas means a gas containing oxygen gas for generating power from the fuel cell, and specifically means air taken from the fuel cell. The anode gas is supplied from a carbon monoxide remover 405 (see FIG. 1) described later, and the cathode gas is supplied by an air pump described later.

また、蛇行溝121Aの周囲を囲み、第一の基板11Aの開口部111Aに対応する箇所に、第二の基板12Aの表裏面を貫通する多数の微細孔が形成されて微細孔部126Aが構成されている。この微細孔部126Aは、対応する開口部111Aに対応する形状とされ、ここでは矩形状となっている。そして、この矩形状の微細孔部126Aの表面を覆うようにアノード側表面導電性膜127Aが形成されるとともに、微細孔部126Aの内部には導電材料が充填されることにより、ビア配線が形成されている。この導電材料は上述のアノード側表面導電性膜127Aと同じ材料でもよく、低抵抗率の材料が望ましい。
さらに、第二の基板12Aには、第一の基板11Aのボルト締結用孔112A,112A,…に対応して八つのボルト締結用孔128A,128A,…が形成されている。また、第一の基板11Aに形成された四つの第一コネクタ113A,113A,…に対応して表裏面を貫通する多数の微細孔が形成されて微細孔部129A,129A,…がそれぞれ構成されている。これらの微細孔部129A,129A,…は、それぞれ対応する第一コネクタ113A,113A,…に対応する形状とされ、ここでは円形状となっている。また、円形状の微細孔部129A,129A,…の内部には導電材料が充填されることにより、ビア配線が形成されている。
In addition, a large number of fine holes that penetrate the front and back surfaces of the second substrate 12A are formed at locations corresponding to the openings 111A of the first substrate 11A, surrounding the meandering groove 121A, thereby forming the fine hole portion 126A. Has been. The fine hole portion 126A has a shape corresponding to the corresponding opening portion 111A, and has a rectangular shape here. Then, an anode side surface conductive film 127A is formed so as to cover the surface of the rectangular fine hole portion 126A, and a via wiring is formed by filling the inside of the fine hole portion 126A with a conductive material. Has been. This conductive material may be the same material as the anode-side surface conductive film 127A described above, and is preferably a low resistivity material.
Further, eight bolt fastening holes 128A, 128A,... Are formed in the second substrate 12A corresponding to the bolt fastening holes 112A, 112A,. In addition, a plurality of fine holes penetrating the front and back surfaces are formed corresponding to the four first connectors 113A, 113A,... Formed on the first substrate 11A, and the fine hole portions 129A, 129A,. ing. These fine hole portions 129A, 129A,... Have shapes corresponding to the corresponding first connectors 113A, 113A,. In addition, via wiring is formed by filling the circular fine holes 129A, 129A,... With a conductive material.

第二の基板12Aの裏面に当接して積層された第三の基板13Aは、第一及び第二の基板11A,12Aと同形状をなし、表面中央部には、第一の基板11Aの開口部111Aと対応するように矩形状のアノード側内部導電性膜131Aが形成されている。一方、裏面中央部にも、アノード側内部導電性膜131Aと対応してカソード側内部導電性膜(第二導電層)132Aが形成されている。
そして、これら両内部導電性膜131A,132Aの四隅には、アノードガス導入孔133A、アノードガス排出孔134A、カソードガス導入孔135A及びカソードガス排出孔136Aが第三の基板13Aの表裏面を貫通して形成されている。また、両内部導電性膜131A,132Aの周囲には、第一及び第二の基板11A,12Aのボルト締結用孔112A,112A,…、128A,128A,…に対応して八つのボルト締結用孔137A,137A,…が形成されている。
X1〜X4の位置には、それぞれ、第一の基板11Aの第一コネクタ113A,113A,…に対応して微細孔部138A,138A,…が表裏面を貫通して形成されており、これら微細孔部138A,138A,…の表面を覆うように導電性薄膜からなる四つの第三コネクタ(第一接続端子)139A,139A,…が形成されている。これらの微細孔部138A,138A,…は、それぞれ対応する第三コネクタ139A,139A,…に対応する形状とされ、ここでは円形状となっている。また、円形状の微細孔部138A,138A,…の内部には導電材料が充填されることにより、ビア配線が形成されている。
The third substrate 13A laminated in contact with the back surface of the second substrate 12A has the same shape as the first and second substrates 11A and 12A, and the opening of the first substrate 11A is formed at the center of the surface. A rectangular anode-side internal conductive film 131A is formed so as to correspond to the portion 111A. On the other hand, a cathode side internal conductive film (second conductive layer) 132A is also formed at the center of the back surface corresponding to the anode side internal conductive film 131A.
At the four corners of both internal conductive films 131A and 132A, an anode gas introduction hole 133A, an anode gas discharge hole 134A, a cathode gas introduction hole 135A, and a cathode gas discharge hole 136A penetrate the front and back surfaces of the third substrate 13A. Is formed. Further, around the inner conductive films 131A and 132A, eight bolt fastening bolts corresponding to the bolt fastening holes 112A, 112A,..., 128A, 128A,. Holes 137A, 137A,... Are formed.
In the positions of X1 to X4, fine hole portions 138A, 138A,... Are formed through the front and back surfaces corresponding to the first connectors 113A, 113A,. Four third connectors (first connection terminals) 139A, 139A,... Made of a conductive thin film are formed so as to cover the surfaces of the holes 138A, 138A,. These fine hole portions 138A, 138A,... Have shapes corresponding to the corresponding third connectors 139A, 139A,. In addition, via wiring is formed by filling the circular fine holes 138A, 138A,... With a conductive material.

X2の第三コネクタ139Aは、第三の基板13Aの表面上において、アノード側内部導電性膜131Aに電気的に接続するように連続して形成され、アノード側内部導電性膜131Aと導通している。なお、その他のX1、X3、X4の三つの第三コネクタ139A,139A,…は、アノード側内部導電性膜131Aと離間して形成されており、導通していない。
また、微細孔部138A,138A,…の裏面を覆うように導電性薄膜からなる四つの第四コネクタ(第四接続端子)130A,130A,…がX1〜X4の位置にそれぞれ形成されている。X1の第四コネクタ130A,130A,…は、それぞれカソード側内部導電性膜132Aに電気的に接続するように連続して形成され、カソード側内部導電性膜132Aと導通している。なお、その他のX1、X3、X4の三つの第四コネクタ130A,130A,…は、カソード側内部導電性膜132Aと離間して形成されており、導通していない。
The X2 third connector 139A is continuously formed on the surface of the third substrate 13A so as to be electrically connected to the anode-side internal conductive film 131A, and is electrically connected to the anode-side internal conductive film 131A. Yes. The other three third connectors 139A, 139A,..., X1, X3, X4 are formed away from the anode-side internal conductive film 131A and are not conductive.
Further, four fourth connectors (fourth connection terminals) 130A, 130A,... Made of a conductive thin film are formed at positions X1 to X4 so as to cover the back surfaces of the fine hole portions 138A, 138A,. The fourth connectors 130A, 130A,... Of X1 are continuously formed so as to be electrically connected to the cathode side internal conductive film 132A, and are electrically connected to the cathode side internal conductive film 132A. The other four fourth connectors 130A, 130A,... X1, X3, and X4 are formed away from the cathode-side internal conductive film 132A and are not conductive.

第三の基板13Aの裏面に当接して積層された第四の基板14Aは、第一〜第三の基板11A〜13Aと同形状をなし、その中央部に葛折り状の蛇行溝141Aが形成されている。蛇行溝141Aの一端部は、第四の基板14Aを貫通するカソードガス導入孔144Aに連通し、他端部は第四の基板14Aを貫通するカソードガス排出孔145Aに連通している。また、上述したアノードガス導入孔122A,133A及びアノードガス排出孔123A,134Aに対応して、第四の基板14Aにもアノードガス導入孔142A及びアノードガス排出孔143Aが形成されている。   The fourth substrate 14A stacked in contact with the back surface of the third substrate 13A has the same shape as the first to third substrates 11A to 13A, and a meandering groove 141A is formed in the center thereof. Has been. One end of the meandering groove 141A communicates with the cathode gas introduction hole 144A that penetrates the fourth substrate 14A, and the other end communicates with the cathode gas discharge hole 145A that penetrates the fourth substrate 14A. Further, the anode gas introduction hole 142A and the anode gas discharge hole 143A are also formed in the fourth substrate 14A corresponding to the anode gas introduction holes 122A and 133A and the anode gas discharge holes 123A and 134A described above.

また、蛇行溝141Aの周囲を囲み、第一の基板11Aの開口部111Aに対応する箇所に、第四の基板14Aの表裏面を貫通する微細孔部146Aが形成されている。そして、この微細孔部146Aの表面を覆うようにカソード側表面導電性膜147Aが矩形状に形成されている。この微細孔部146Aは、対応する開口部111Aに対応する形状とされ、ここでは矩形状となっている。また、矩形状の微細孔部146Aの内部には導電材料が充填されることにより、ビア配線が形成されている。
さらに、第四の基板14Aには、第一〜第三の基板11A〜13Aと同様に八つのボルト締結用孔148A,148A,…が形成され、第一〜第四コネクタ113A,113A,…、139A,139A,…、130A,130A,…に対応する箇所に、表裏面を貫通する微細孔部149A,149A,…がそれぞれ形成されている。これらの微細孔部149A,149A,…は、それぞれ対応する第一〜第四コネクタ113A,113A,…、139A,139A,…、130A,130A,…に対応する形状とされ、ここでは円形状となっている。また、円形状の微細孔部149A,149A,…の内部には導電材料が充填されることにより、ビア配線が形成されている。
Further, a fine hole portion 146A that surrounds the meandering groove 141A and penetrates the front and back surfaces of the fourth substrate 14A is formed at a location corresponding to the opening 111A of the first substrate 11A. A cathode-side surface conductive film 147A is formed in a rectangular shape so as to cover the surface of the fine hole portion 146A. The fine hole 146A has a shape corresponding to the corresponding opening 111A, and is rectangular here. In addition, via wiring is formed in the rectangular fine hole portion 146A by being filled with a conductive material.
Further, the fourth board 14A is formed with eight bolt fastening holes 148A, 148A,..., Similarly to the first to third boards 11A to 13A, and the first to fourth connectors 113A, 113A,. , 139A, 139A,..., 130A, 130A,... Have fine holes 149A, 149A,. These fine hole portions 149A, 149A,... Have shapes corresponding to the corresponding first to fourth connectors 113A, 113A,..., 139A, 139A, ..., 130A, 130A,. It has become. In addition, via wiring is formed by filling the circular fine hole portions 149A, 149A,... With a conductive material.

第四の基板14Aの裏面に積層された第五の基板15Aは、第一〜第四の基板11A〜14Aと同形状をなし、その中央部に両面を貫通する矩形状の開口部151Aが形成されている。開口部151Aは第四の基板14Aのカソード側表面導電性膜(第二導電層)147Aを露出させ、この開口部151Aの周囲には、第一〜第四の基板11A〜14Aと同様に八つのボルト締結用孔152A,152A,…が形成されている。また、X1〜X4の位置には、開口部151Aと連通しないように開口部151Aから離間して、第三の基板13Aのカソード側内部導電性膜132Aを外部接続端子(図示しない)と導通させるための導電性薄膜からなる四つの第二コネクタ(第二接続端子)153A,153A,…が形成されている。   The fifth substrate 15A laminated on the back surface of the fourth substrate 14A has the same shape as the first to fourth substrates 11A to 14A, and a rectangular opening 151A penetrating both surfaces is formed at the center thereof. Has been. The opening 151A exposes the cathode-side surface conductive film (second conductive layer) 147A of the fourth substrate 14A, and the periphery of the opening 151A is similar to the first to fourth substrates 11A to 14A. Two bolt fastening holes 152A, 152A,... Are formed. Further, the cathode-side internal conductive film 132A of the third substrate 13A is electrically connected to an external connection terminal (not shown) at positions X1 to X4 that are separated from the opening 151A so as not to communicate with the opening 151A. Four second connectors (second connection terminals) 153A, 153A,... Made of a conductive thin film are formed.

そして、上述したように、第二〜第四の基板12A〜14Aの円形状の微細孔部129A,129A,…、138A,138A,…、149A,149A,…にはビア配線が形成されていて、これによって、第一コネクタ113A,113A,…、第三コネクタ139A,139A,…、第四コネクタ130A,130A,…及び第二コネクタ153A,153A,…がそれぞれ接続されている。また、第一コネクタ113A,113A,…及び第二コネクタ153A,153A,…は外部接続端子(図示しない)に接続されている。さらに、X2の第三コネクタ139Aがアノード側内部導電性膜131Aに電気的に接続するように連続して形成されており、X2の第四コネクタ130Aがカソード側内部導電性膜132Aに電気的に接続するように連続しているとともに、X2の第三コネクタ139AとX2の第四コネクタ130AとがX2の微細孔部138Aによって接続されることにより、互いに隣接するアノード側内部導電性膜131Aとカソード側内部導電性膜132Aとが導通する。
また、上述したように、第二及び第四の基板12A,14Aの矩形状の微細孔部126A,146Aにはビア配線が形成されていて、これによって、第二の基板12Aのアノード側表面導電性膜127Aと第三の基板13Aのアノード側内部導電性膜131A、及び、カソード側内部導電性膜132Aと第四の基板14Aのカソード側表面導電性膜147Aとが導通されている。
このようにして、アノード側内部導電性膜131Aと接続されたX2の第三コネクタ139Aと、カソード側内部導電性膜132Aと接続されたX2の第四コネクタ130Aとを備えたX2X2両面セパレータ1Aは、第二の基板12Aのアノード側表面導電性膜127Aと第四の基板14Aのカソード側表面導電性膜147AとがX2の第三コネクタ139A及びX2の第四コネクタ130Aを介して導通している。従って、X2X2両面セパレータ1Aを挟んで配置される膜電極接合体同士は互いに電気的に直列に接続されている。
また、本実施形態のセパレータは、第二の基板12Aのアノード側表面導電性膜127A及び第四の基板14Aのカソード側表面導電性膜147Aが、何れもX2の第一コネクタ113A及びX2の第二コネクタ153Aと導通しているとともに、X2の第一コネクタ113Aを介して、隣接する両面又は片面セパレータの対応する位置に設けられたコネクタと電気的に接続されている。
As described above, via wiring is formed in the circular fine holes 129A, 129A,..., 138A, 138A,..., 149A, 149A,. Thus, the first connectors 113A, 113A, ..., the third connectors 139A, 139A, ..., the fourth connectors 130A, 130A, ... and the second connectors 153A, 153A, ... are connected to each other. Further, the first connectors 113A, 113A,... And the second connectors 153A, 153A,... Are connected to external connection terminals (not shown). Further, the X2 third connector 139A is continuously formed so as to be electrically connected to the anode side internal conductive film 131A, and the X2 fourth connector 130A is electrically connected to the cathode side internal conductive film 132A. The X2 third connector 139A and the X2 fourth connector 130A are connected to each other by the X2 fine hole portion 138A, so that the anode side internal conductive film 131A and the cathode adjacent to each other are connected. The side internal conductive film 132A conducts.
Further, as described above, via wiring is formed in the rectangular fine hole portions 126A and 146A of the second and fourth substrates 12A and 14A, whereby the anode-side surface conductivity of the second substrate 12A is formed. The conductive film 127A and the anode-side internal conductive film 131A of the third substrate 13A, and the cathode-side internal conductive film 132A and the cathode-side surface conductive film 147A of the fourth substrate 14A are electrically connected.
Thus, the X2X2 double-sided separator 1A including the X2 third connector 139A connected to the anode side internal conductive film 131A and the X2 fourth connector 130A connected to the cathode side internal conductive film 132A is The anode side surface conductive film 127A of the second substrate 12A and the cathode side surface conductive film 147A of the fourth substrate 14A are electrically connected through the X2 third connector 139A and the X2 fourth connector 130A. . Therefore, the membrane electrode assemblies arranged with the X2X2 double-sided separator 1A interposed therebetween are electrically connected to each other in series.
In the separator of this embodiment, the anode-side surface conductive film 127A of the second substrate 12A and the cathode-side surface conductive film 147A of the fourth substrate 14A are both the first connectors 113A and X2 of the X2. It is electrically connected to the second connector 153A, and is electrically connected to the connector provided at the corresponding position of the adjacent double-sided or single-sided separator via the X2 first connector 113A.

同型のXnXm両面セパレータ(例えば、上述のX3X3両面セパレータ1B、X2X2両面セパレータ1D、X3X3両面セパレータ1E)は、何れも上述のX2X2両面セパレータの構成と同様の構成であるから、第二の基板のアノード側表面導電性膜と第四の基板のカソード側表面導電性膜とが導通しているので、互いに隣接した膜電極接合体同士が電気的に直列に接続される。また、第二の基板のアノード側表面導電性膜はXnの第一コネクタと導通し、第四の基板のカソード側表面導電性膜はXm(n=m)の第二コネクタと導通しているとともに、これら第二の基板のアノード側表面導電性膜及び第四の基板のカソード側表面導電性膜は、Xn(Xmと表記してもよい)の第一コネクタ又は第二コネクタを介して、隣接するセパレータの表裏面何れかにおける対応する位置に設けられたコネクタと電気的に接続されている。
以上のような同型のXnXm両面セパレータ(n=m)の等価回路は、一般的に、図9(b)に記載する電気回路図のうち、両面セパレータ1A,1B,1D,1Eを点線で囲んだ箇所のように表される。尚、図9については追って詳細に説明する。
Since the same type of XnXm double-sided separator (for example, the above-mentioned X3X3 double-sided separator 1B, X2X2 double-sided separator 1D, X3X3 double-sided separator 1E) has the same configuration as that of the above-described X2X2 double-sided separator, the anode of the second substrate Since the side surface conductive film is electrically connected to the cathode side surface conductive film of the fourth substrate, the membrane electrode assemblies adjacent to each other are electrically connected in series. The anode side surface conductive film of the second substrate is electrically connected to the Xn first connector, and the cathode side surface conductive film of the fourth substrate is electrically connected to the Xm (n = m) second connector. In addition, the anode-side surface conductive film of the second substrate and the cathode-side surface conductive film of the fourth substrate are connected via the first connector or the second connector of Xn (which may be expressed as Xm), It is electrically connected to a connector provided at a corresponding position on either the front or back surface of the adjacent separator.
The equivalent circuit of the same type XnXm double-sided separator (n = m) as described above generally encloses the double-sided separators 1A, 1B, 1D, and 1E with dotted lines in the electric circuit diagram shown in FIG. 9B. It is expressed as Note that FIG. 9 will be described in detail later.

図7(a)は、X1X4両面セパレータ1Cを構成する第一の基板11C、(b)及び(c)は第二の基板12C、(d),(e),(f)は第三の基板13C、(g)及び(h)は第四の基板14C、(i)は第五の基板15Cを示し、(a)〜(i)は、それぞれ図2と同様の図1における切断線a−a〜i−iに沿って切断した際の平断面図である。
X1X4両面セパレータ1Cは、X2X2両面セパレータ1Aと同様に第一〜第五の基板11C〜15Cが積層されてなり、第三の基板13Cに形成された四つの第三コネクタ139C,139C,…のうち、X1の第三コネクタ139Cがアノード側内部導電性膜131Cに連続して形成され、四つの第四コネクタ130C,130C,…のうち、X4の第四コネクタ130Cがカソード側内部導電性膜132Cに連続して形成されている。なお、その他の構成は、X2X2両面セパレータ1Aと同様のため、同様の数字を付したものに英字のみをCに変更してその説明を省略する。
このように構成されたX1X4両面セパレータ1Cは、第一コネクタ113C〜第四コネクタ153Cが導電配線されているが、X1の第三コネクタ139Cがアノード側内部導電性膜131Cに連続して形成され、X4の第四コネクタ130Cがカソード側内部導電性膜132Cに連続して形成されているので、隣接するアノード側内部導電性膜131Cとカソード側内部導電性膜132Cとが導通されずに、絶縁される。その結果、異型のX1X4両面セパレータ1Cは並列に接続されている。
このように構成されたX1X4両面セパレータ1Cは、第一コネクタ113C,113C,…と第三コネクタ139C,139C,…とが、X2X2両面セパレータ1Aと同様に円形状の微細孔部129C,129C,…に形成されたビア配線によって互いに接続され、同様に、第三コネクタ139C,139C,…と第四コネクタ130C,130C,…とが、円形状の微細孔部138C,138C,…に形成されたビア配線によって互いに接続され、第四コネクタ130C,130C,…と第二コネクタ153C,153C,…とが、円形状の微細孔部149C,149C,…に形成されたビア配線によって互いに接続されている。また、X1の第三コネクタ139Cがアノード側内部導電性膜131Cに電気的に接続するように連続して形成され、X4の第四コネクタ130Cがカソード側内部導電性膜132Cに電気的に接続するように連続して形成されているが、X1の第三コネクタ139CとX4の第四コネクタ130Cとは絶縁されているので、隣接するアノード側内部導電性膜131Cとカソード側内部導電性膜132Cとが導通されずに、ひいては第二の基板12Cのアノード側表面導電性膜127Cと第四の基板14Cのカソード側表面導電性膜147Cとが絶縁される。その結果、詳しくは後述するが、異型のX1X4両面セパレータ1Cを挟んで配置される膜電極接合体同士は互いに電気的に並列に接続されている。また、第二の基板12Cのアノード側表面導電性膜127CはX1の第一コネクタ113Cと導通し、第四の基板14Cのカソード側表面導電性膜147CはX4の第二コネクタ153Cと導通している。
7A shows the first substrate 11C constituting the X1 × 4 double-sided separator 1C, (b) and (c) are the second substrate 12C, and (d), (e) and (f) are the third substrates. 13C, (g) and (h) show the fourth substrate 14C, (i) shows the fifth substrate 15C, and (a) to (i) are the cutting lines a- in FIG. It is a plane sectional view at the time of cutting along ai.
Like the X2X2 double-sided separator 1A, the X1X4 double-sided separator 1C is formed by laminating first to fifth substrates 11C to 15C, and among the four third connectors 139C, 139C, ... formed on the third substrate 13C. , X1 third connector 139C is formed continuously with anode-side internal conductive film 131C, and among the four fourth connectors 130C, 130C,..., X4 fourth connector 130C is formed on cathode-side internal conductive film 132C. It is formed continuously. In addition, since the other structure is the same as that of the X2X2 double-sided separator 1A, only the alphabetical character is changed to C with the same numeral and the description thereof is omitted.
In the X1X4 double-sided separator 1C configured in this way, the first connector 113C to the fourth connector 153C are electrically conductively connected, but the third connector 139C of X1 is continuously formed on the anode side internal conductive film 131C, Since the fourth connector 130C of X4 is formed continuously with the cathode side internal conductive film 132C, the adjacent anode side internal conductive film 131C and the cathode side internal conductive film 132C are insulated without being conducted. The As a result, the unusual X1X4 double-sided separator 1C is connected in parallel.
The first connector 113C, 113C,... And the third connector 139C, 139C,... Have a circular microscopic hole 129C, 129C,. .. And the fourth connectors 130C, 130C,... And vias formed in the circular microscopic holes 138C, 138C,. The fourth connectors 130C, 130C,... And the second connectors 153C, 153C,... Are connected to each other by via wirings formed in the circular fine holes 149C, 149C,. Further, the X1 third connector 139C is continuously formed so as to be electrically connected to the anode side internal conductive film 131C, and the X4 fourth connector 130C is electrically connected to the cathode side internal conductive film 132C. However, since the third connector 139C of X1 and the fourth connector 130C of X4 are insulated, the adjacent anode side internal conductive film 131C and cathode side internal conductive film 132C As a result, the anode side surface conductive film 127C of the second substrate 12C and the cathode side surface conductive film 147C of the fourth substrate 14C are insulated. As a result, as will be described in detail later, the membrane electrode assemblies arranged with the unusual X1X4 double-sided separator 1C interposed therebetween are electrically connected in parallel with each other. The anode side surface conductive film 127C of the second substrate 12C is electrically connected to the X1 first connector 113C, and the cathode side surface conductive film 147C of the fourth substrate 14C is electrically connected to the X4 second connector 153C. Yes.

異型のXnXm両面セパレータ(n≠m)は、何れも上述のX1X4両面セパレータの構成と同様の構成であるから、第二の基板のアノード側表面導電性膜と第四の基板のカソード側表面導電性膜とが導通していないので、互いに隣接した膜電極接合体同士が電気的に絶縁されている。また、第二の基板のアノード側表面導電性膜はXnの第一コネクタと導通し、第四の基板のカソード側表面導電性膜はXm(n≠m)の第二コネクタと導通しているとともに、第二の基板のアノード側表面導電性膜はXnの第一コネクタを介して、又、第四の基板のカソード側表面導電性膜はXmの第二コネクタを介して、隣接するセパレータの表裏面何れかにおける対応する位置に設けられたコネクタと電気的に接続されている。
以上のような異型のXnXm両面セパレータ(n≠m)の等価回路は、一般的に、図9(b)に記載する電気回路図のうち、両面セパレータ1Cを点線で囲んだ箇所のように表される。
Since each of the unusual XnXm double-sided separators (n ≠ m) has the same configuration as that of the above-described X1X4 double-sided separator, the anode-side surface conductive film of the second substrate and the cathode-side surface conductive of the fourth substrate. Since the conductive film is not conductive, the membrane electrode assemblies adjacent to each other are electrically insulated from each other. Further, the anode side surface conductive film of the second substrate is electrically connected to the Xn first connector, and the cathode side surface conductive film of the fourth substrate is electrically connected to the Xm (n ≠ m) second connector. In addition, the anode side surface conductive film of the second substrate is passed through the first connector of Xn, and the cathode side surface conductive film of the fourth substrate is passed through the second connector of Xm. It is electrically connected to a connector provided at a corresponding position on either the front or back surface.
The equivalent circuit of the atypical XnXm double-sided separator (n ≠ m) as described above is generally represented as a part surrounded by a dotted line in the double-sided separator 1C in the electric circuit diagram shown in FIG. 9B. Is done.

図8の(a)は、片面セパレータ2Aを構成する第一の基板21Aを示し、図5の切断線a−aに沿って切断した際の平断面図、(b)及び(c)は、第二の基板22Aを示し、(b)は切断線b−b、(c)は切断線c−cに沿って切断した際の平断面図、(d)は、第三の基板23Aを示し、切断線d−dに沿って切断した際の平断面図である。
片面セパレータ2Aは、矩形状に形成した三枚の絶縁性基板(第一〜第三の基板21A〜23A)を積層してなるものであり、第一の基板2Aは、第一の実施の形態のX2X2両面セパレータ1Aを構成する第一の基板11Aと同様のもので、開口部211A、四つの第一コネクタ(第三接続端子)213A,213A,…、八つのボルト締結用孔212A,212A,…が所定箇所に形成されている。
第二の基板22Aは、第一の実施の形態の第二の基板12AにおいてX2〜X4に形成された円形状の微細孔部129A,129A,…が設けられておらず、X1のみ円形状の微細孔部229Aが形成されているものである。この第二の基板22Aには、その他、葛折り状の蛇行溝221A、矩形状の微細孔部226A、アノード側(又はカソード側)表面導電性膜(第三導電層)227A、アノード側導入孔222A、アノード側排出孔223A、カソード側導入孔224A、カソード側排出孔225A、八つのボルト締結用孔228A,228A,…が、第一の実施の形態と同様の所定箇所に形成されている。
第三の基板23Aは、第一及び第二の基板21A,22Aと同形状をなし、第二コネクタ253A,253A,…と、第二コネクタ253A,253A,…に対応する箇所を除く全面を構成する導電性膜(第四導電層)231Aとからなるもので、アノードガス導入孔233A、アノードガス排出孔234A、カソードガス導入孔235A及びカソードガス排出孔236A及び八つのボルト締結用孔237A,237A,…が、第一の実施の形態と同様の所定箇所に形成されている。第二コネクタ253A,253A,…は、上述の導電性膜231Aと同一の部材によって構成されるとともにこの導電性膜231Aと電気的に接続され、且つ、上述の第一の基板に設けられた第一コネクタ213A,213A,…のそれぞれに対応する位置に設けられている。
そして、第二の基板22AのX1に形成された円形状の微細孔部229Aにはビア配線が形成され、これによってX1における第一コネクタ213Aと導電性膜231Aを含む第三の基板23Aとが第二コネクタ253Aを介して接続されることにより、これらの各構成が互いに導通している。
また、第二の基板22Aの矩形状の微細孔部226Aにはビア配線が形成され、これによって、第二の基板22Aのアノード側(又はカソード側)表面導電性膜227Aと導電性膜231Aを含む第三の基板23Aとが導通されている。
なお、この片面セパレータ2Aは、X1〜X4のうち少なくとも一箇所(上述のX1片面セパレータ2Aにおいては、位置X1)における第一の基板21Aの第一コネクタ213A及び第二の基板22Aの微細孔部229Aを有する構成とすれば良い。この場合、片面セパレータ2Aの表面に当接して配置される別の両面又は片面セパレータと第三の基板23Aとが当該位置(X1)においてのみ導通される。その一方で、別の両面又は片面セパレータと第三の基板23Aとを絶縁したい場合は、第一の基板21Aの第一コネクタ213A又は第二の基板22Aの微細孔部229Aのうち何れか一方を備えない構成とする。また、他の位置(X2〜X4)においても、後述の燃料電池装置5に適用した場合に、上記の別の両面又は片面セパレータと第三の基板23Aとを導通させる必要があれば、各位置における第一の基板21Aの第一コネクタ213A及び第二の基板22Aの微細孔部229Aを設けるようにしても良い。
(A) of FIG. 8 shows the first substrate 21A constituting the single-sided separator 2A, and is a cross-sectional plan view taken along the cutting line aa of FIG. 5, (b) and (c) are The second substrate 22A is shown, (b) is a cutting line bb, (c) is a cross-sectional plan view taken along the cutting line cc, (d) shows the third substrate 23A. It is a plane sectional view at the time of cutting along cutting line dd.
The single-sided separator 2A is formed by laminating three insulating substrates (first to third substrates 21A to 23A) formed in a rectangular shape, and the first substrate 2A is the first embodiment. The same as the first substrate 11A constituting the X2X2 double-sided separator 1A, an opening 211A, four first connectors (third connection terminals) 213A, 213A,..., Eight bolt fastening holes 212A, 212A, ... are formed at predetermined locations.
The second substrate 22A is not provided with circular fine holes 129A, 129A,... Formed in X2 to X4 in the second substrate 12A of the first embodiment, and only the X1 is circular. A fine hole 229A is formed. In addition, the second substrate 22A includes a meandering groove 221A, a rectangular fine hole 226A, an anode side (or cathode side) surface conductive film (third conductive layer) 227A, an anode side introduction hole 222A, anode-side discharge hole 223A, cathode-side introduction hole 224A, cathode-side discharge hole 225A, eight bolt fastening holes 228A, 228A,... Are formed at the same predetermined positions as in the first embodiment.
The third substrate 23A has the same shape as the first and second substrates 21A, 22A, and constitutes the entire surface except for the portions corresponding to the second connectors 253A, 253A,... And the second connectors 253A, 253A,. A conductive film (fourth conductive layer) 231A, an anode gas introduction hole 233A, an anode gas discharge hole 234A, a cathode gas introduction hole 235A, a cathode gas discharge hole 236A, and eight bolt fastening holes 237A, 237A. Are formed at predetermined locations similar to those of the first embodiment. The second connectors 253A, 253A,... Are configured by the same member as the above-described conductive film 231A, are electrically connected to the conductive film 231A, and are provided on the above-described first substrate. It is provided at a position corresponding to each of the one connector 213A, 213A,.
Then, via wiring is formed in the circular minute hole portion 229A formed in X1 of the second substrate 22A, whereby the first connector 213A and the third substrate 23A including the conductive film 231A in X1 are formed. These components are connected to each other by being connected via the second connector 253A.
In addition, via wiring is formed in the rectangular fine hole 226A of the second substrate 22A, whereby the anode side (or cathode side) surface conductive film 227A and the conductive film 231A of the second substrate 22A are formed. The third substrate 23A that is included is electrically connected.
In addition, this single-sided separator 2A is a fine hole portion of the first connector 213A of the first substrate 21A and the second substrate 22A in at least one of X1 to X4 (position X1 in the above-described X1 single-sided separator 2A). A structure having 229A may be used. In this case, another double-sided or single-sided separator disposed in contact with the surface of the single-sided separator 2A and the third substrate 23A are electrically connected only at the position (X1). On the other hand, when it is desired to insulate another double-sided or single-sided separator from the third substrate 23A, either the first connector 213A of the first substrate 21A or the fine hole portion 229A of the second substrate 22A is used. The configuration is not provided. Further, at other positions (X2 to X4), when applied to the fuel cell device 5 described later, if it is necessary to connect the other double-sided or single-sided separator to the third substrate 23A, each position The first connector 213A of the first board 21A and the fine hole 229A of the second board 22A may be provided.

また、上述のような片面セパレータにおいて、X1〜X4のうち複数箇所において、別の両面又は片面セパレータと第三の基板23Aとが導通するものをXn,m片面セパレータと言う。例えば、位置X1とX2とにおいて第三の基板23Aとが導通するものをX1,2片面セパレータと言う。
一般的に、Xn片面セパレータは、何れも上述のX1片面セパレータの構成と同様の構成であるから、第一の基板におけるXk(kは自然数)の第一コネクタは、第三の基板の導電性膜と電気的に接続されているとともに、第一の基板におけるXl(lは自然数。ただしl≠k)の第三の基板の導電性膜とは電気的に絶縁されている。また、第二の基板のアノード側又はカソード側表面導電性膜は、第三の基板の導電性膜とは電気的に絶縁されている。
以上のような同型のXn片面セパレータ(nは自然数)の等価回路は、一般的に、図9(b)に記載する電気回路図のうち、片面セパレータ2A又は片面セパレータ3Aを点線で囲んだ箇所のように表される。
In the single-sided separator as described above, Xn, m single-sided separators are those in which another double-sided or single-sided separator and the third substrate 23A are electrically connected at a plurality of positions among X1 to X4. For example, what is electrically connected to the third substrate 23A at positions X1 and X2 is referred to as an X1,2 single-sided separator.
In general, since each Xn single-sided separator has the same configuration as that of the above-described X1 single-sided separator, the first connector of Xk (k is a natural number) on the first substrate is the conductivity of the third substrate. In addition to being electrically connected to the film, it is electrically insulated from the conductive film of the third substrate of Xl (l is a natural number, where l ≠ k) in the first substrate. Further, the anode-side or cathode-side surface conductive film of the second substrate is electrically insulated from the conductive film of the third substrate.
The equivalent circuit of the same type of Xn single-sided separator (n is a natural number) as described above is generally a part of the electric circuit diagram shown in FIG. 9B where the single-sided separator 2A or the single-sided separator 3A is surrounded by a dotted line. It is expressed as

次に、以上の構成を有するセパレータ及び燃料電池装置の作用を説明する。
図9(a)は、本実施の形態の燃料電池装置5のセパレータの配列を示した模式図であり、図中のXnXm又はXn(n、mは1乃至4の自然数)は、上述のセパレータの構成を表す指数である。図9(b)は、本実施の形態の燃料電池装置5の積層方向の電気的接続を表す電気回路図、図9(c)は、本実施の形態の燃料電池装置5の等価回路図である。
図9(b)のうち直線は配線等の電気的接続を示し、直線同士の交差位置における●は、これらの配線等同士が電気的に接続されていることを示す。また、図における左右方向に延びる4本の直線は、上から電位が高い順に配列して記載している。また、これらの直線の左右端部における●は、外部回路に接続される端子を示すとともに、○は、外部回路に接続されない端子を示している。また、点線で囲繞された部分がそれぞれ両面セパレータ又は片面セパレータに対応しており、これらの囲繞された部分同士の間がそれぞれ膜電極接合体に対応していて、各膜電極接合体の部分に記載された電池の回路記号は、これらの各部分において起電力が発生することを表している。
なお、図中セル6とは、カソード側片面セパレータ3AとX3X3両面セパレータ1Eと、これらの間に挟まれる膜電極接合体6からなる燃料電池セル(セル構造)のことを言う。同様にして、セル5は、X3X3両面セパレータ1E、X2X2両面セパレータ1D、膜電極接合体6からなる燃料電池セル、セル4は、X2X2両面セパレータ1D、X1X4両面セパレータ1C、膜電極接合体6からなる燃料電池セル、セル3は、X1X4両面セパレータ1C、X3X3両面セパレータ1B、膜電極接合体6からなる燃料電池セル、セル2は、X3X3両面セパレータ1B、X2X2両面セパレータ1A、膜電極接合体6からなる燃料電池セル、セル1は、X2X2両面セパレータ1A、アノード側片面セパレータ2A、膜電極接合体6からなる燃料電池セルとする。
図9(c)に示すように、上述のように組み合わせてなるスタック構造では、セル6とセル3、セル5とセル2、セル4とセル1とがそれぞれ並列接続され、これら三つの並列接続が互いに直列接続となっている。
したがって、並列接続された二つのセル電流値の合計はそれぞれ同じ値となる(I=I6+I3+I5+I2+I4+I1)。また、並列接続された二つのセル電圧は同じ値となる(V6=V3、V5=V2、V4=V1)。
Next, the operation of the separator and the fuel cell device having the above configuration will be described.
FIG. 9A is a schematic diagram showing the arrangement of separators of the fuel cell device 5 of the present embodiment, where XnXm or Xn (n and m are natural numbers of 1 to 4) are the above-described separators. Is an index representing the composition of FIG. 9 (b) is an electric circuit diagram showing electrical connection in the stacking direction of the fuel cell device 5 of the present embodiment, and FIG. 9 (c) is an equivalent circuit diagram of the fuel cell device 5 of the present embodiment. is there.
In FIG. 9 (b), straight lines indicate electrical connections such as wiring, and ● at the intersection of the straight lines indicates that these wirings are electrically connected. In addition, four straight lines extending in the left-right direction in the drawing are arranged in order from the top in descending order of potential. In the left and right ends of these straight lines, ● indicates a terminal connected to the external circuit, and ○ indicates a terminal not connected to the external circuit. In addition, the portions surrounded by dotted lines correspond to double-sided separators or single-sided separators, respectively, and between the enclosed portions correspond to membrane electrode assemblies, respectively. The circuit symbol of the battery described indicates that an electromotive force is generated in each of these parts.
The cell 6 in the figure refers to a fuel cell (cell structure) comprising a cathode-side single-sided separator 3A, an X3X3 double-sided separator 1E, and a membrane electrode assembly 6 sandwiched between them. Similarly, the cell 5 is a fuel cell comprising an X3X3 double-sided separator 1E, an X2X2 double-sided separator 1D and a membrane electrode assembly 6, and the cell 4 is comprised of an X2X2 double-sided separator 1D, X1X4 double-sided separator 1C and a membrane electrode assembly 6. The fuel cell, cell 3 is composed of X1X4 double-sided separator 1C, X3X3 double-sided separator 1B, membrane electrode assembly 6, and cell 2 is composed of X3X3 double-sided separator 1B, X2X2 double-sided separator 1A, membrane electrode assembly 6. The fuel battery cell, cell 1, is a fuel battery cell comprising an X2X2 double-sided separator 1A, an anode-side single-sided separator 2A, and a membrane electrode assembly 6.
As shown in FIG. 9 (c), in the stack structure combined as described above, the cell 6 and the cell 3, the cell 5 and the cell 2, and the cell 4 and the cell 1 are connected in parallel, respectively. Are connected in series with each other.
Therefore, the sum of two cell current values connected in parallel is the same (I = I6 + I3 + I5 + I2 + I4 + I1). In addition, two cell voltages connected in parallel have the same value (V6 = V3, V5 = V2, V4 = V1).

また、以上のようにして複数の燃料電池セルが積層されてなる燃料電池装置5は、積層前に個々の燃料電池セルが互いに同じ出力性能である場合でも、これらの燃料電池セルを積層し、燃料電池装置5として稼働する状態においては、その設計や運転方法などにより各燃料電池セルによって出力性能がばらつく傾向がある。また、そのばらつきは、燃料電池の積層方向における各燃料電池セルのスタック位置に依存する場合が多い。このように、上記燃料電池装置5において出力性能がばらつく例を図10(a),(b)に示した。尚、この場合、出力性能は、同じ電流を流したときの電圧とする。
図10(a),(b)はそれぞれ、縦軸方向が各燃料電池セルの積層方向を表し、横軸方向において右側の方が出力性能が大きいことを表す。また、図中▲は、縦軸方向の左側に示した各セル1〜6の出力性能を表している。具体的には、図10(a)は、セルスタック71の両端側のセルから中央側のセルへと徐々に性能が上がる例であり、図10(b)は、セルスタック71の中央側のセルから両端側のセルへと徐々に性能が上がる例である。
ここで、上述した本実施の形態の燃料電池装置5は、図10における右側への引出線によって関連づけられた各2つのセルがそれぞれ並列とされている。具体的には、セル6とセル3、セル5とセル2、セル4とセル1がそれぞれ並列とされている。このような接続構成を図10(a)や(b)のような出力性能を有するセル1〜6に適用することにより、出力性能の高いセルと出力性能の低いセルとが互いに組み合わされることになる。この場合、図27に示したように、低い性能のセルに対して高い性能のセルが負荷を補うようになり、発電限界に達するセルの発生を防ぐと同時に全体の出力低下を最小限にとどめることができるようになっている。
Further, the fuel cell device 5 in which a plurality of fuel cells are stacked as described above is configured such that even when individual fuel cells have the same output performance before stacking, these fuel cells are stacked, In the state of operating as the fuel cell device 5, the output performance tends to vary depending on each fuel cell depending on its design, operation method, and the like. In addition, the variation often depends on the stack position of each fuel cell in the stacking direction of the fuel cells. 10A and 10B show examples in which the output performance varies in the fuel cell device 5 as described above. In this case, the output performance is the voltage when the same current flows.
10 (a) and 10 (b), the vertical axis represents the stacking direction of the fuel cells, and the right side in the horizontal axis represents higher output performance. In the figure, ▲ represents the output performance of each of the cells 1 to 6 shown on the left side in the vertical axis direction. Specifically, FIG. 10A is an example in which the performance gradually increases from the cells on both ends of the cell stack 71 to the cells on the center side, and FIG. In this example, the performance gradually increases from the cell to the cells on both ends.
Here, in the fuel cell device 5 of the present embodiment described above, the two cells associated with each other by the lead line to the right side in FIG. 10 are arranged in parallel. Specifically, cell 6 and cell 3, cell 5 and cell 2, and cell 4 and cell 1 are arranged in parallel, respectively. By applying such a connection configuration to the cells 1 to 6 having output performance as shown in FIGS. 10A and 10B, a cell having high output performance and a cell having low output performance are combined with each other. Become. In this case, as shown in FIG. 27, the high-performance cell compensates for the load with respect to the low-performance cell, thereby preventing the generation of the cell reaching the power generation limit and at the same time minimizing the overall output decrease. Be able to.

以上のように、本発明の実施の形態の燃料装置5によれば、カソード側X3片面セパレータ3A、膜電極接合体6、複数の両面セパレータ1A〜1E、アノード側片面セパレータ2Aを適宜組み合わせて積層し、アノードガス及びカソードガスを流入することにより、膜電極接合体6を二つ並列接続し、並列接続した膜電極接合体6のグループを三つ直列接続するので、上述のセル構造同士を外部配線を設けることなく、直列又は並列、又はその両方を含む接続とすることができる。更に、各基板に設けられる複数のコネクタは何れも、基板に備えられた複数の締結用穴を囲繞する最短の閉曲線内に形成されているので、従来のセパレータの形状を大きくすることなく、これらのコネクタを備える構成とすることができる。
また、セル構造同士を並列接続することにより、スタックの積層位置において性能差の傾向が発生している場合でも、その性能差を補う作用により、高出力で安定した燃料電池装置5とすることができる。さらに、このような燃料電池装置5は、セル構造同士を直列又は並列接続する場合に、外部配線を設ける必要がないので、組立工程が少ないセパレータ及び燃料電池装置を提供することができる。
As described above, according to the fuel device 5 of the embodiment of the present invention, the cathode side X3 single-sided separator 3A, the membrane electrode assembly 6, the plurality of double-sided separators 1A to 1E, and the anode-side single-sided separator 2A are appropriately combined and stacked. Then, by flowing in the anode gas and the cathode gas, two membrane electrode assemblies 6 are connected in parallel, and three groups of the membrane electrode assemblies 6 connected in parallel are connected in series. Connections including series, parallel, or both can be provided without providing wiring. Further, since the plurality of connectors provided on each substrate are formed within the shortest closed curve surrounding the plurality of fastening holes provided on the substrate, these can be achieved without increasing the shape of the conventional separator. It can be set as the structure provided with this connector.
Further, by connecting the cell structures in parallel, even when a tendency for a performance difference occurs at the stacking position of the stack, it is possible to obtain a fuel cell device 5 that is stable at high output by an action that compensates for the performance difference. it can. Further, such a fuel cell device 5 can provide a separator and a fuel cell device with few assembly processes because it is not necessary to provide external wiring when cell structures are connected in series or in parallel.

上述したように、同型のXnXm両面セパレータ(n=m)の等価回路は図9(b)の1A、1B、1D、1E、異型のXnXm両面セパレータ(n≠m)の等価回路は図9(b)の1C、Xn片面セパレータの等価回路は2A、3Aのようになる。この図から、上述したような燃料電池装置5において、内部における膜電極接合体同士の電気的接続を一般的に構成するためには、以下の条件を満たすように構成するとよいことがわかる。
第一に、一の膜電極接合体と他の膜電極接合体とが直列に接続される場合は、一の膜電極接合体のうち他の電極と当接するセパレータをXiXm両面セパレータ又はXi片面セパレータとするとともに、他の膜電極接合体のうち一の電極と当接するセパレータをXnXi両面セパレータ又はXi片面セパレータとする(以下、第一の条件と言う。)。
第二に、一の膜電極接合体と他の膜電極接合体とが並列に接続される場合は、一の膜電極接合体の一の電極と当接するセパレータをXnXi両面セパレータ又はXi片面セパレータとするとともに、他の膜電極接合体の一の電極と当接するセパレータをXmXi両面セパレータ又はXi片面セパレータとし、且つ、一の膜電極接合体の他の電極と当接するセパレータをXjXm両面セパレータ又はXj片面セパレータとするとともに、他の膜電極接合体の他の電極と当接するセパレータをXjXn両面セパレータ又はXj片面セパレータとする(以下、第二の条件と言う。)。
As described above, the equivalent circuit of the same type XnXm double-sided separator (n = m) is 1A, 1B, 1D, 1E of FIG. 9B, and the equivalent circuit of the different type XnXm double-sided separator (n ≠ m) is FIG. The equivalent circuit of the 1C, Xn single-side separator of b) is as shown in 2A, 3A. From this figure, it can be seen that in the fuel cell device 5 as described above, in order to generally configure the electrical connection between the membrane electrode assemblies inside, it is preferable to configure so as to satisfy the following conditions.
First, when one membrane electrode assembly and another membrane electrode assembly are connected in series, a separator that contacts the other electrode of the one membrane electrode assembly is a XiXm double-sided separator or Xi single-sided separator. In addition, a separator that contacts one electrode among the other membrane electrode assemblies is referred to as an XnXi double-sided separator or an Xi single-sided separator (hereinafter referred to as a first condition).
Second, when one membrane electrode assembly and another membrane electrode assembly are connected in parallel, a separator that contacts one electrode of the one membrane electrode assembly is an XnXi double-sided separator or an Xi single-sided separator. In addition, a separator that contacts one electrode of another membrane electrode assembly is an XmXi double-sided separator or Xi single-sided separator, and a separator that contacts another electrode of one membrane electrode assembly is an XjXm double-sided separator or Xj single-sided. A separator that contacts the other electrode of another membrane electrode assembly is an XjXn double-sided separator or an Xj single-sided separator (hereinafter referred to as a second condition).

ここで、上述したものとは異なる出力性能のばらつきを示す他の燃料電池装置について、セパレータのスタック順序と種類を変更して構成する例を説明する。
[変形例1−1]
以下に具体例として、図11を参照して説明する。
この燃料電池装置は、第一の実施の形態と同様、6個のセルを積層したものであり、運転時に図11(a)のような出力性能を呈するものであるとする。この場合、上述したように、出力性能の大きいセルと出力性能の小さいセルとを並列に接続するとよい。その場合の等価回路を図11(b)に示す。尚、以下では、セパレータの構成を理解しやすくするために図11(b)の等価回路図に対応する電気的接続の模式図である図11(c)を参照して説明する。図11(d)は、燃料電池装置のセパレータの配列を示した模式図である。
図11に示すように、燃料電池装置5Aは、その一方の端部側から順にカソード側X1片面セパレータ301、X2X2両面セパレータ101E、X3X3両面セパレータ101D、X4X3両面セパレータ101C、X4X2両面セパレータ101B、X3X1両面セパレータ101A、アノード側X2片面セパレータ201が、各セパレータ間に膜電極接合体601,601,…を挟んだ状態で積層されている。
Here, an example will be described in which another fuel cell device showing output performance variations different from those described above is configured by changing the stacking order and type of separators.
[Modification 1-1]
A specific example will be described below with reference to FIG.
As in the first embodiment, this fuel cell device is formed by stacking six cells and exhibits output performance as shown in FIG. 11 (a) during operation. In this case, as described above, a cell having a high output performance and a cell having a low output performance may be connected in parallel. An equivalent circuit in that case is shown in FIG. In the following, in order to facilitate understanding of the configuration of the separator, a description will be given with reference to FIG. 11C, which is a schematic diagram of electrical connection corresponding to the equivalent circuit diagram of FIG. FIG. 11 (d) is a schematic diagram showing the arrangement of the separators of the fuel cell device.
As shown in FIG. 11, the fuel cell device 5A includes a cathode side X1 single-sided separator 301, an X2X2 double-sided separator 101E, an X3X3 double-sided separator 101D, an X4X3 double-sided separator 101C, an X4X2 double-sided separator 101B, and an X3X1 double-sided in this order from one end side. A separator 101A and an anode-side X2 single-sided separator 201 are stacked with membrane electrode assemblies 601, 601,.

図中、セル6とはカソード側X1片面セパレータ301とX2X2両面セパレータ101Eと、これらの間に挟まれる膜電極接合体601からなる燃料電池セル(セル構造)のことを言う。同様にして、セル5は、X2X2両面セパレータ101E、X3X3両面セパレータ101D、膜電極接合体601からなる燃料電池セル、セル4は、X3X3両面セパレータ101D、X4X3両面セパレータ101C、膜電極接合体601からなる燃料電池セル、セル3は、X4X3両面セパレータ101C、X4X2両面セパレータ101B、膜電極接合体601からなる燃料電池セル、セル2は、X4X2両面セパレータ101B、X3X1両面セパレータ101A、膜電極接合体601からなる燃料電池セル、セル1は、X3X1両面セパレータ101A、アノード側X2片面セパレータ201、膜電極接合体601からなる燃料電池セルとする。
ここで、上述の両面又は片面セパレータ構成とする手順を以下に記載する。
まず、任意の一のセル、例えばセル6に着目し、セル6のアノード電極と当接する片面セパレータをXi片面セパレータ301及びXjX両面セパレータとする。ここで、i,j,k,lは何れも、互いに異なる1乃至4の自然数であり、添字のないXはコネクタ位置が現時点で不定であることを表す。
図11(b)より、セル6は、セル5及びセル2と直列接続されているから、これらのセルに当接する各セパレータに対して上述の第一の条件を適用すると、膜電極接合体601のアノード電極と当接する両面セパレータ101EをXXj両面セパレータとし、膜電極接合体601のアノード電極と当接する両面セパレータ101BをXXjとすることができる。更に、セル6は、セル1と並列接続されているから、セル1に当接する各セパレータに対して上述の第二の条件を適用すると、膜電極接合体601のアノード電極と当接する両面セパレータ101AをXXi両面セパレータとし、膜電極接合体601のカソード電極と当接する片面セパレータ201をXj片面セパレータとすることができる。
ここで、簡単のために、セパレータのコネクタ位置を表す指数を抽出した配列を用いて、以下に説明する。この場合、上述の条件を配列で表すと式(1)のように決まる。上述の条件によりコネクタ位置が決定できない場合は「−」で表記している。
(i,j,j,−,−,−,−,−,−,−,i,j) … (1)
次に、セル5に着目すると、セル5はセル4及びセル3と直列接続されるとともに、セル2と並列接続されるので、同様の手順により配列は式(2)のように決まる。
(i,j,j,k,k,−,−,−,j,k,i,j) … (2)
更に、セル4に着目すると、セル4はセル3と並列接続されるので、同様の手順により配列は式(3)のように決まる。
(i,j,j,k,k,l,k,l,j,k,i,j) … (3)
最後に、i,j,k,lを何れも、互いに異なる1乃至4の自然数となるように任意に割り当てることにより、図11(d)に示した燃料電池装置の等価回路図11(b)を、例えば式(4)のように構成することができる。ただし、i,j,k,lに1乃至4の自然数を割り当てる組み合わせは、順列的に適宜変更してもよい。
(1,2,2,3,3,4,3,4,2,3,1,2) … (4)
尚、本変形例の燃料電池装置は、上述のように各セパレータを組み合わせて接続することにより、並列接続された三組が直列に接続されるので、並列接続された一組から得られる電圧の約3倍の電圧が得られる。
また、上述の第一及び第二の条件を満たすように構成された燃料電池装置は、2つの回路構成を直列接続する場合には少なくとも2つのコネクタが必要となることから、n個の回路構成を直列に接続する場合、少なくともn+1個のコネクタが必要となることがわかる。従って、本変形例の場合には三組のみ直列に接続することからn+1=4個のコネクタ(X1〜X4)があれば足りることがわかる。
In the figure, cell 6 refers to a fuel cell (cell structure) comprising a cathode side X1 single-sided separator 301 and an X2X2 double-sided separator 101E and a membrane electrode assembly 601 sandwiched between them. Similarly, the cell 5 is a fuel cell comprising an X2X2 double-sided separator 101E, an X3X3 double-sided separator 101D and a membrane electrode assembly 601, and the cell 4 is comprised of an X3X3 double-sided separator 101D, X4X3 double-sided separator 101C and a membrane electrode assembly 601. The fuel cell, cell 3 is composed of X4X3 double-sided separator 101C, X4X2 double-sided separator 101B, membrane electrode assembly 601 and fuel cell, cell 2 is composed of X4X2 double-sided separator 101B, X3X1 double-sided separator 101A, membrane electrode assembly 601 The fuel cell, cell 1, is a fuel cell comprising an X3X1 double-sided separator 101A, an anode side X2 single-sided separator 201, and a membrane electrode assembly 601.
Here, the procedure for forming the above-described double-sided or single-sided separator is described below.
First, paying attention to an arbitrary cell, for example, the cell 6, let the single-sided separator that contacts the anode electrode of the cell 6 be the Xi single-sided separator 301 and the XjX double-sided separator. Here, i, j, k, and l are all natural numbers of 1 to 4 different from each other, and X without a subscript indicates that the connector position is undefined at the present time.
From FIG. 11 (b), the cell 6 is connected in series with the cell 5 and the cell 2, and therefore, when the above first condition is applied to each separator abutting on these cells, the membrane electrode assembly 601 is obtained. The double-sided separator 101E that contacts the anode electrode can be an XXj double-sided separator, and the double-sided separator 101B that contacts the anode electrode of the membrane electrode assembly 601 can be XXj. Furthermore, since the cell 6 is connected in parallel with the cell 1, if the second condition described above is applied to each separator that contacts the cell 1, the double-sided separator 101 </ b> A that contacts the anode electrode of the membrane electrode assembly 601. XXi double-sided separator, and the single-sided separator 201 in contact with the cathode electrode of the membrane electrode assembly 601 can be the Xj single-sided separator.
Here, for the sake of simplicity, the following description will be made using an array in which indices representing connector positions of the separator are extracted. In this case, when the above-described conditions are expressed by an array, it is determined as shown in Expression (1). When the connector position cannot be determined due to the above-mentioned conditions, it is indicated by “−”.
(I, j, j,-,-,-,-,-,-,-, i, j) (1)
Next, paying attention to the cell 5, since the cell 5 is connected in series with the cell 4 and the cell 3 and is connected in parallel with the cell 2, the arrangement is determined as shown in Equation (2) by the same procedure.
(I, j, j, k, k,-,-,-, j, k, i, j) (2)
Furthermore, paying attention to the cell 4, since the cell 4 is connected in parallel with the cell 3, the arrangement is determined by the same procedure as shown in Expression (3).
(I, j, j, k, k, l, k, l, j, k, i, j) (3)
Finally, i, j, k, and l are arbitrarily assigned so as to be different natural numbers from 1 to 4, so that the equivalent circuit diagram of the fuel cell device shown in FIG. Can be configured, for example, as shown in Equation (4). However, the combination in which natural numbers 1 to 4 are assigned to i, j, k, and l may be appropriately changed in a permutation manner.
(1,2,2,3,3,4,3,4,2,3,1,2) (4)
In the fuel cell device of this modification, since the three sets connected in parallel are connected in series by combining and connecting the separators as described above, the voltage obtained from one set connected in parallel is the same. About three times the voltage is obtained.
In addition, since the fuel cell device configured to satisfy the first and second conditions described above requires at least two connectors when two circuit configurations are connected in series, n circuit configurations It can be seen that at least n + 1 connectors are required when connecting in series. Therefore, in the case of this modification, only three sets are connected in series, so that it is understood that there are n + 1 = 4 connectors (X1 to X4).

上記変形例1−1と同様に、図12(a)〜15(a)のような出力性能を呈する他の変形例である燃料電池装置においては、図12(b)〜15(b)にそれぞれ示す通りの等価回路を構成すればよく、更に、図12(c)〜15(c)にそれぞれ示す通りのセパレータ構成とすればよいことがわかる。
具体的には、図12に示す燃料電池装置は、その一方の端部側から順に、冷却層、カソード側X1片面セパレータ302、X2X2両面セパレータ102L、X3X3両面セパレータ102K、X7X1両面セパレータ102J、X2X2両面セパレータ102I、X3X3両面セパレータ102H、X7片面セパレータ102G、冷却層、X4片面セパレータ102F、X5X5両面セパレータ102E、X6X6両面セパレータ102D、X7X4両面セパレータ102C、X5X5両面セパレータ102B、X6X6両面セパレータ102A、アノード側X7片面セパレータ202、冷却層が、各セパレータ間に膜電極接合体602,602,…を挟んだ状態で積層されている。このように組み合わされてなるスタック構造では、セル12(セル構造)とセル9、セル11とセル8、セル10とセル7、セル6とセル3、セル5とセル2、セル4とセル1とがそれぞれ並列接続され、これら六つの並列接続が互いに直列接続となっている。
Similarly to the modified example 1-1, in the fuel cell device which is another modified example exhibiting output performance as shown in FIGS. 12 (a) to 15 (a), the fuel cell device shown in FIGS. 12 (b) to 15 (b) It can be seen that the equivalent circuits shown in FIG. 12 may be configured, and the separator configurations shown in FIGS. 12 (c) to 15 (c) may be used.
Specifically, in the fuel cell device shown in FIG. 12, the cooling layer, cathode side X1 single-sided separator 302, X2X2 double-sided separator 102L, X3X3 double-sided separator 102K, X7X1 double-sided separator 102J, X2X2 double-sided Separator 102I, X3X3 double sided separator 102H, X7 single sided separator 102G, cooling layer, X4 single sided separator 102F, X5X5 double sided separator 102E, X6X6 double sided separator 102D, X7X4 double sided separator 102C, X5X5 double sided separator 102B, X6X6 double sided separator 102A, anode side X7 single sided The separator 202 and the cooling layer are laminated with the membrane electrode assemblies 602, 602,... Sandwiched between the separators. In the stack structure combined in this way, cell 12 (cell structure) and cell 9, cell 11 and cell 8, cell 10 and cell 7, cell 6 and cell 3, cell 5 and cell 2, cell 4 and cell 1 Are connected in parallel, and these six parallel connections are connected in series.

図13に示す燃料電池装置は、その一方の端部側から順に、冷却層、カソード側X1片面セパレータ303、X2X2両面セパレータ103L、X3X3両面セパレータ103K、X4X4両面セパレータ103J、X5X5両面セパレータ103I、X6X6両面セパレータ103H、X7片面セパレータ103G、冷却層、X4片面セパレータ103F、X5X5両面セパレータ103E、X6X6両面セパレータ103D、X7X1両面セパレータ103C、X2X2両面セパレータ103B、X3X3両面セパレータ103A、アノード側X4片面セパレータ203、冷却層が、各セパレータ間に膜電極接合体603,603,…を挟んだ状態で積層されている。このように組み合わされてなるスタック構造では、セル9(セル構造)とセル6、セル8とセル5、セル7とセル4、セル12とセル3、セル11とセル2、セル10とセル1とがそれぞれ並列接続され、これら六つの並列接続が互いに直列接続となっている。   The fuel cell device shown in FIG. 13 has a cooling layer, a cathode side X1 single-sided separator 303, an X2X2 double-sided separator 103L, an X3X3 double-sided separator 103K, an X4X4 double-sided separator 103J, an X5X5 double-sided separator 103I, and an X6X6 double-sided in order from one end side. Separator 103H, X7 single sided separator 103G, cooling layer, X4 single sided separator 103F, X5X5 double sided separator 103E, X6X6 double sided separator 103D, X7X1 double sided separator 103C, X2X2 double sided separator 103B, X3X3 double sided separator 103A, anode side X4 single sided separator 203, cooling layer However, the membrane electrode assemblies 603, 603,... Are sandwiched between the separators. In the stack structure combined in this way, cell 9 (cell structure) and cell 6, cell 8 and cell 5, cell 7 and cell 4, cell 12 and cell 3, cell 11 and cell 2, cell 10 and cell 1 Are connected in parallel, and these six parallel connections are connected in series.

図14に示す燃料電池装置は、その一方の端部側から順に、カソード側X1片面セパレータ304、X2X1両面セパレータ104E、X2X1両面セパレータ104D、X2X2両面セパレータ104C、X3X2両面セパレータ104B、X3X2両面セパレータ104A、アノード側X3片面セパレータ204が、各セパレータ間に膜電極接合体604,604,…を挟んだ状態で積層されている。このように組み合わされてなるスタック構造では、セル4(セル構造)とセル5とセル6、セル1とセル2とセル3がそれぞれ並列接続され、これら二つの並列接続が互いに直列接続となっている。   The fuel cell device shown in FIG. 14 has a cathode side X1 single-sided separator 304, an X2X1 double-sided separator 104E, an X2X1 double-sided separator 104D, an X2X2 double-sided separator 104C, an X3X2 double-sided separator 104B, an X3X2 double-sided separator 104A, sequentially from one end side thereof. An anode side X3 single-sided separator 204 is laminated with membrane electrode assemblies 604, 604,... Sandwiched between the separators. In the stack structure combined in this way, cell 4 (cell structure) and cell 5 and cell 6, cell 1 and cell 2 and cell 3 are connected in parallel, and these two parallel connections are connected in series with each other. Yes.

図15に示す燃料電池装置は、表面から順に、カソード側X1片面セパレータ305、X2X2両面セパレータ105C、X3X2両面セパレータ105B、X3X3両面セパレータ105A、アノード側X4片面セパレータ204が、各セパレータ間に膜電極接合体605,605,…を挟んだ状態で積層されている。このように組み合わされてなるスタック構造では、セル2(セル構造)とセル3が並列接続され、この並列接続と、セル1と、セル4とが互いに直列接続となっている。   In the fuel cell device shown in FIG. 15, the cathode side X1 single-sided separator 305, the X2X2 double-sided separator 105C, the X3X2 double-sided separator 105B, the X3X3 double-sided separator 105A, and the anode-side X4 single-sided separator 204 are joined between the separators in order from the surface. It is laminated with the bodies 605, 605,. In the stack structure combined in this way, the cell 2 (cell structure) and the cell 3 are connected in parallel, and the parallel connection, the cell 1 and the cell 4 are connected in series with each other.

[変形例1−2]
図16は、四枚の絶縁性基板11F,12F、16F、15Fを積層してなるX2X2両面セパレータ1Fを図3のIVb−IVb切断線に沿って厚さ方向に平行に切断した際の矢視断面図である。
この変形例の両面セパレータ1Fは、上述した五枚の絶縁性基板11A〜15AからなるX2X2両面セパレータ1Aにおける内部導電性膜131Aと同様の内部導電性膜131Fを一層のみ備えており、両面セパレータ1Aにおける内部導電性膜132Aと同様の内部導電性膜は設けられていない。本変形例1−2の両面セパレータ1Fは、上述した第一の実施の形態の両面セパレータ1Aと対比した場合、両面セパレータ1Aの第三の基板13Aと第四の基板14Aとを一枚の絶縁性基板16Fとするとともに、両面セパレータ1Aの内部導電性膜131A,132Aのうち一方と当該内部導電性膜と同一面上に形成された第三コネクタ139A又は第四コネクタ130Aの何れか一方が省略されているものである。なお、図16中、絶縁性基板11F,12F,15Fにおいては、両面セパレータ1Aと同様の構成部分については同一の数字を用いるとともに末尾に英字Fを付している。この場合、X2の第一コネクタ113F及びX2の第三コネクタ139Fと、アノード側表面導電性膜127F及びカソード側表面導電性膜147Fとが、内部導電性膜131Fとビア配線とを介して互いに電気的に接続されている。
この変形例においては、第一コネクタ113Fと内部導電性膜131Fとが接続される位置Xnと、第二コネクタ139Fと内部導電性膜131Fとが接続される位置Xmとが、構造上必ず同じ位置となるので、本変形例の両面セパレータ1Fは、同型のXnXm両面セパレータ(ただし、n,mはn=mである1乃至4の自然数)となる。
[Modification 1-2]
16 is an arrow view when the X2X2 double-sided separator 1F formed by stacking four insulating substrates 11F, 12F, 16F, and 15F is cut in parallel with the thickness direction along the IVb-IVb cutting line of FIG. It is sectional drawing.
The double-sided separator 1F of this modification includes only one internal conductive film 131F similar to the internal conductive film 131A in the X2X2 double-sided separator 1A composed of the five insulating substrates 11A to 15A described above. The internal conductive film similar to the internal conductive film 132A is not provided. When compared with the double-sided separator 1A of the first embodiment described above, the double-sided separator 1F of the modified example 1-2 insulates the third substrate 13A and the fourth substrate 14A of the double-sided separator 1A from one sheet. In addition to the conductive substrate 16F, one of the internal conductive films 131A and 132A of the double-sided separator 1A and either the third connector 139A or the fourth connector 130A formed on the same surface as the internal conductive film is omitted. It is what has been. In FIG. 16, in the insulating substrates 11F, 12F, and 15F, the same numerals are used for the same components as the double-sided separator 1A, and the letter F is appended at the end. In this case, the X2 first connector 113F and the X2 third connector 139F, the anode-side surface conductive film 127F, and the cathode-side surface conductive film 147F are electrically connected to each other via the internal conductive film 131F and the via wiring. Connected.
In this modification, the position Xn where the first connector 113F and the internal conductive film 131F are connected and the position Xm where the second connector 139F and the internal conductive film 131F are connected are always the same in terms of structure. Therefore, the double-sided separator 1F of the present modification is the same type of XnXm double-sided separator (where n and m are natural numbers 1 to 4 where n = m).

[変形例1−3]
図17は、三枚の絶縁性基板11G,17G,15Gを積層してなるX2X2両面セパレータ1Gを図3のIVb−IVb切断線に沿って厚さ方向に平行に切断した際の矢視断面図である。
この変形例のX2X2両面セパレータ1Gは、内部導電性膜を備えない構成とした変形例である。本変形例1−3の両面セパレータ1Gは、上述した第一の実施の形態のの両面セパレータ1Aと対比した場合、両面セパレータ1Aの第二の基板12A、第三の基板13A及び第四の基板14Aが、一枚の絶縁性基板17Gとするとともに、両面セパレータ1Aの内部導電層131A,132A、第三コネクタ139A及び第四コネクタ130Aが何れも省略されているものである。なお、図17中、絶縁性基板11G,15Gにおいては、両面セパレータ1Aと同様の構成部分については同一の数字を用いるとともに末尾に英字Gを付している。
詳細には、絶縁性基板17Gの表面上において、表面導電性膜127GがX2の第一コネクタ113Gと対向する位置まで延在して形成されてこの対向位置における表面導電性膜127Gが第三コネクタ139Gとされ、これらのX2の第一コネクタ113GとX2の第三コネクタ139Gとが当接することによって、表面導電性膜127GとX2の第一コネクタ113Gとが電気的に接続されている。
同様に、絶縁性基板17Gの裏面上において、表面導電性膜147GがX2の第二コネクタ153Gと対向する位置まで延在して形成されてこの対向位置における表面導電性膜147Gが第四コネクタ130Gとされ、これらのX2の第二コネクタ153GとX2の第四コネクタ130Gとが当接することによって、表面導電性膜147GとX2の第二コネクタ153Gとが電気的に接続されている。
上述の構成により、X2の第一コネクタ113G及びX2の第二コネクタ153Gと、表面導電性膜127G,147Gとが、ビア配線を介して互いに電気的に接続されている。
また、この変形例において、第一コネクタ113Gと表面導電性膜127Gとが接続される位置Xnと、第二コネクタ153Gと表面導電性膜147Gとが接続される位置Xmとにおいて、n=mとなるようにこの両面セパレータを構成した場合には同型のXnXm両面セパレータ(n=m)に対応するものとなり、n≠mとなるようにこの両面セパレータを構成した場合には異型のXnXm両面セパレータ(n≠m)に対応するものとなる。
[Modification 1-3]
FIG. 17 is a cross-sectional view taken along line X2X2 double-sided separator 1G formed by laminating three insulating substrates 11G, 17G, and 15G along the IVb-IVb cutting line of FIG. It is.
The X2X2 double-sided separator 1G of this modified example is a modified example in which the internal conductive film is not provided. When compared with the double-sided separator 1A of the first embodiment described above, the double-sided separator 1G of Modification 1-3 is the second substrate 12A, the third substrate 13A, and the fourth substrate of the double-sided separator 1A. 14A is a single insulating substrate 17G, and the inner conductive layers 131A and 132A, the third connector 139A, and the fourth connector 130A of the double-sided separator 1A are all omitted. In FIG. 17, in the insulating substrates 11G and 15G, the same numerals are used for the same components as the double-sided separator 1A, and the letter G is appended at the end.
Specifically, on the surface of the insulating substrate 17G, the surface conductive film 127G is formed to extend to a position facing the first connector 113G of X2, and the surface conductive film 127G at this facing position is formed as the third connector. When the X2 first connector 113G and the X2 third connector 139G are in contact with each other, the surface conductive film 127G and the X2 first connector 113G are electrically connected.
Similarly, on the back surface of the insulating substrate 17G, the surface conductive film 147G is formed to extend to a position facing the second connector 153G of X2, and the surface conductive film 147G at this facing position is formed by the fourth connector 130G. When the second connector 153G of X2 and the fourth connector 130G of X2 are in contact with each other, the surface conductive film 147G and the second connector 153G of X2 are electrically connected.
With the above-described configuration, the X2 first connector 113G and the X2 second connector 153G and the surface conductive films 127G and 147G are electrically connected to each other via via wiring.
In this modification, n = m at a position Xn where the first connector 113G and the surface conductive film 127G are connected and a position Xm where the second connector 153G and the surface conductive film 147G are connected. When this double-sided separator is configured, it corresponds to the same type of XnXm double-sided separator (n = m), and when this double-sided separator is configured so that n ≠ m, an unusual XnXm double-sided separator ( n ≠ m).

[変形例1−4]
図18(a)は、五枚の絶縁性基板11H〜15Hを積層してなるX2,4X2,4両面セパレータ1Hを図3のIVb−IVb切断線に沿って厚さ方向に平行に切断した際の矢視断面図、図18(b)はX2,4X2,4両面セパレータ1Hを図3のIVc−IVc切断線に沿って厚さ方向に平行に切断した際の矢視断面図である。本変形例においては、位置X2及び位置X4の第三コネクタ139H及び第四コネクタ130Hが何れも、アノード側内部導電性膜131H及びカソード側内部導電性膜132Hに接続されている。これにより、アノード側表面導電性膜127Hとカソード側表面導電性膜147Hとが内部導電性膜131H,132Hを介して、直列に接続される。また、図18中、五枚の絶縁性基板11H〜15Hにおいて、上述した両面セパレータ1Aの第一〜第五の基板15Hと同様の構成部分については同一の数字を用いるとともに末尾に英字Hを付している。ここで、上述の表記「X2,4X2,4両面セパレータ」のうちXに付したカンマ区切りの下付き添数字(ここでは、2及び4)は、両面セパレータ1Hの内部導電層131Aが第三コネクタと位置2及び位置4の両方において接続されるとともに、内部導電層132Aが第四コネクタと位置2及び位置4において電気的に接続されていることを表すものである。
なお、内部導電性膜131Hと第三コネクタ139H及び第四コネクタ130Hとを2つ以上の位置で接続し、内部導電性膜132Hと第三コネクタ139H及び第四コネクタ130Hとをこれら2つ以上の位置と何れも異なる位置で接続することにより、アノード側表面導電性膜127Hとカソード側表面導電性膜147Hとを並列に接続することもできる。
また、内部導電性膜131H,132Hと第三コネクタ139H又は第四コネクタ130Hとが接続される位置は、上述の組み合わせに限らず、適宜変更してもよい。
本変形例では、複数のビア配線を介して電気回路を構成するため、電気抵抗を低減することができ、ひいては燃料電池装置の発電効率を上げることができる。
[Modification 1-4]
18 (a) shows a case where an X2, 4X2, 4 double-sided separator 1H formed by stacking five insulating substrates 11H to 15H is cut parallel to the thickness direction along the IVb-IVb cutting line of FIG. 18B is a cross-sectional view taken along the X2, 4X2, and 4 double-sided separator 1H along the IVc-IVc cutting line of FIG. 3 in parallel with the thickness direction. In this modification, the third connector 139H and the fourth connector 130H at the positions X2 and X4 are both connected to the anode-side internal conductive film 131H and the cathode-side internal conductive film 132H. Thereby, the anode side surface conductive film 127H and the cathode side surface conductive film 147H are connected in series via the internal conductive films 131H and 132H. Further, in FIG. 18, in the five insulating substrates 11H to 15H, the same numerals are used for the same components as the first to fifth substrates 15H of the double-sided separator 1A described above, and the letter H is appended at the end. is doing. Here, in the above-mentioned notation “X2, 4X2, and 4 double-sided separator”, a comma-separated subscript added to X (here, 2 and 4) indicates that the internal conductive layer 131A of the double-sided separator 1H is the third connector. This represents that the internal conductive layer 132 </ b> A is electrically connected to the fourth connector at the positions 2 and 4.
The internal conductive film 131H is connected to the third connector 139H and the fourth connector 130H at two or more positions, and the internal conductive film 132H, the third connector 139H and the fourth connector 130H are connected to these two or more. The anode side surface conductive film 127 </ b> H and the cathode side surface conductive film 147 </ b> H can be connected in parallel by connecting at different positions.
Further, the position at which the internal conductive films 131H and 132H are connected to the third connector 139H or the fourth connector 130H is not limited to the above combination, and may be changed as appropriate.
In this modification, since the electric circuit is configured through a plurality of via wirings, the electric resistance can be reduced, and as a result, the power generation efficiency of the fuel cell device can be increased.

[変形例1−5]
図19(a)は、二枚の絶縁性基板11J、12Jを積層してなるX2片面セパレータ1Jを図3のIVb−IVb切断線に沿って厚さ方向に平行に切断した際の矢視断面図、図19(b)は、X2片面セパレータ1Jを図3のIVc−IVc切断線に沿って厚さ方向に平行に切断した際の矢視断面図である。図19に示す片面セパレータ1Jは、図17の変形例と同様に表面導電性膜127Jをコネクタ形成位置まで延在して形成することによって、第一のコネクタ113Jと表面導電性膜127Jとが接続される構成とするとともに、上述した両面セパレータ1Aの第三の基板13A〜第五の基板15Aが排除されたものである。本変形例の表面導電性膜127Jは位置X2の第一コネクタ113Jと接続される一方で、他の位置X1,X3,X4の第一コネクタ113J,113J,…とは接続されない。
なお、片面セパレータ1Jの裏面、即ち、表面導電性膜127Jが形成されていない側の表面には、第二コネクタ153J,153J,…が露出して形成され、これらの第二コネクタ153J,153J,…は何れも、片面セパレータ1J内部に形成されたビア配線及び第三コネクタ139J,139J,…によって、第一のコネクタ113J,113J,…と接続されている。
上述のような片面セパレータを2つ(例えば、X2片面セパレータとX3片面セパレータ)を組み合わせることによって、これまでに記載した両面セパレータと同様に、隣接する膜電極接合体同士を直列又は並列に接続するように機能させることができる。この場合、X2片面セパレータの第四コネクタと、X3片面セパレータの第四コネクタとが対向するように配置し、互いに対応する位置に設けられた第四コネクタ同士を当接させて接続することによって、隣接する片面セパレータ同士の電気的接続を確立する。
なお、上述の通り、一方の片面セパレータは、その片面セパレータが備える第三のコネクタと他方の片面セパレータの第三のコネクタとが対向及び当接するように上下反転した上で、他方の片面セパレータと電気的に接続されるように設ける必要がある。このとき、片面セパレータの裏面上に形成される第三のコネクタは、その裏面上において、矩形状または正方形状の片面セパレータの対向する2辺の中点を結ぶ線分に対して線対称に設ける構成とすると、この構成とされた片面セパレータ同士は、何れを組み合わせても第三のコネクタ同士をそれぞれ当接させることができる。
この変形例の場合、2つの片面セパレータを第四コネクタ同士がそれぞれ当接するように配置した際に、各片面セパレータにおいて表面導電性膜と第一コネクタとが同じ位置で接続されている場合(例えば、上述のX2片面セパレータとX3片面セパレータの組み合わせ)、隣接する膜電極接合体同士はこれらの片面セパレータによって直列に接続される。同様に、各片面セパレータにおいて表面導電性膜と第一コネクタとが異なる位置で接続されている場合(例えば、上述のX2片面セパレータとX4片面セパレータの組み合わせ)、隣接する膜電極接合体同士がこれらの片面セパレータによって並列に接続される。
なお、上記何れの変形例においても、上記第一の実施の形態と同様の効果が得られることは言うまでもない。
[Modification 1-5]
FIG. 19 (a) is a cross-sectional view taken along line Xb single-sided separator 1J formed by laminating two insulating substrates 11J and 12J along the IVb-IVb cutting line in FIG. FIG. 19B is a cross-sectional view taken along the arrow when the X2 single-sided separator 1J is cut parallel to the thickness direction along the IVc-IVc cutting line of FIG. The single-sided separator 1J shown in FIG. 19 connects the first connector 113J and the surface conductive film 127J by forming the surface conductive film 127J extending to the connector forming position as in the modification of FIG. The third substrate 13A to the fifth substrate 15A of the double-sided separator 1A described above are excluded. The surface conductive film 127J of this modification is connected to the first connector 113J at the position X2, but is not connected to the first connectors 113J, 113J,... At the other positions X1, X3, and X4.
The second connectors 153J, 153J,... Are exposed on the back surface of the single-sided separator 1J, that is, the surface on which the surface conductive film 127J is not formed, and these second connectors 153J, 153J,. Are connected to the first connectors 113J, 113J,... By via wiring formed in the single-sided separator 1J and the third connectors 139J, 139J,.
By combining two single-sided separators as described above (for example, an X2 single-sided separator and an X3 single-sided separator), adjacent membrane electrode assemblies are connected in series or in parallel as in the case of the double-sided separator described so far. Can be made to function. In this case, the fourth connector of the X2 single-sided separator and the fourth connector of the X3 single-sided separator are arranged so as to face each other, and the fourth connectors provided at positions corresponding to each other are brought into contact with each other and connected, Establish electrical connection between adjacent single-sided separators.
As described above, one single-sided separator is turned upside down so that the third connector included in the single-sided separator and the third connector of the other single-sided separator are opposed to and in contact with each other, It is necessary to provide an electrical connection. At this time, the third connector formed on the back surface of the single-sided separator is provided symmetrically with respect to a line segment connecting the midpoints of two opposing sides of the rectangular or square single-sided separator on the back surface. With this configuration, the single-sided separators configured as described above can be brought into contact with the third connectors regardless of the combination.
In the case of this modification, when two single-sided separators are arranged so that the fourth connectors are in contact with each other, the surface conductive film and the first connector are connected at the same position in each single-sided separator (for example, The combination of the above-mentioned X2 single-sided separator and X3 single-sided separator) and adjacent membrane electrode assemblies are connected in series by these single-sided separators. Similarly, when the surface conductive film and the first connector are connected at different positions in each single-sided separator (for example, a combination of the above-described X2 single-sided separator and X4 single-sided separator), adjacent membrane electrode assemblies are Are connected in parallel by a single-sided separator.
Needless to say, in any of the above-described modifications, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

[第二の実施の形態]
第一の実施の形態では、図2に示すようにカソード側X4片面セパレータ3Aの表面に陽極側集電板72及びエンドプレート76を設け、アノード側X1片面セパレータ2Aの裏面に陰極側集電板73及びエンドプレート77を設ける構成としたが、第二の実施の形態では、カソード側X4片面セパレータ3Kは、第三の基板33Kの表面に陽極側集電板及びエンドプレートが一体に形成された第六の基板36Kが設けられ(図20参照)、アノード側X1片面セパレータ2Kは、第三の基板23Kの裏面に陰極側集電板及びエンドプレートが一体に形成された第七の基板27Kが設けられている(図21参照)。
なお、カソード側X4片面セパレータ3K及びアノード側X1片面セパレータ2Kにおいて、第一の実施の形態のカソード側X4片面セパレータ3A及びアノード側X1片面セパレータ2Aと同様の構成部分には同一の数字にローマ字Kを付してその説明を省略する。
[Second Embodiment]
In the first embodiment, as shown in FIG. 2, an anode side current collecting plate 72 and an end plate 76 are provided on the surface of the cathode side X4 single sided separator 3A, and a cathode side current collecting plate is provided on the back side of the anode side X1 single sided separator 2A. 73 and the end plate 77 are provided, but in the second embodiment, the cathode side X4 single-sided separator 3K has the anode side current collector plate and the end plate integrally formed on the surface of the third substrate 33K. A sixth substrate 36K is provided (see FIG. 20), and the anode-side X1 single-sided separator 2K includes a seventh substrate 27K in which a cathode-side current collector plate and an end plate are integrally formed on the back surface of the third substrate 23K. (See FIG. 21).
In the cathode side X4 single-sided separator 3K and the anode side X1 single-sided separator 2K, the same components as the cathode side X4 single-sided separator 3A and anode side X1 single-sided separator 2A in the first embodiment have the same numerals and roman letters K. The description is omitted.

図20(a)は、カソード側X4片面セパレータ3Kを構成する第五の基板35K、(b)及び(c)は第四の基板34K、(d)は第三の基板33K、(e)は第六の基板36Kを示し、(a)〜(d)は、それぞれ図8と同様の図5における切断線a−a〜d−dに沿って切断した際の平断面図、(e)も図示しないが同様にして切断した際の平断面図、(f)は、(e)における切断線f−fに沿って切断した際の矢視断面図である。
また、図21(a)は、アノード側X1片面セパレータ2Kを構成する第一の基板21K、(b)及び(c)は第二の基板22K、(d)は第三の基板23K、(e)は第七の基板27Kを示し、(a)〜(d)は、それぞれ図8と同様の図5における切断線a−a〜d−dに沿って切断した際の平断面図、(e)も図示しないが同様にして切断した際の平断面図、(f)は、(e)における切断線f−fに沿って切断した際の矢視断面図である。
FIG. 20A shows a fifth substrate 35K constituting the cathode side X4 single-sided separator 3K, (b) and (c) a fourth substrate 34K, (d) a third substrate 33K, and (e) A sixth substrate 36K is shown, and (a) to (d) are cross-sectional views taken along the cutting lines aa to d-d in FIG. 5 similar to FIG. Although not shown in the drawing, a plane cross-sectional view when cut in the same manner, (f) is a cross-sectional view taken along the cutting line ff in (e).
FIG. 21A shows the first substrate 21K constituting the anode side X1 single-sided separator 2K, (b) and (c) show the second substrate 22K, (d) show the third substrate 23K, (e ) Shows the seventh substrate 27K, and (a) to (d) are plan sectional views taken along the cutting lines aa to dd in FIG. 5 similar to FIG. ) Is not shown, but is a cross-sectional plan view when cut in the same manner, and (f) is a cross-sectional view taken along the cutting line ff in (e).

図20に示すように、カソード側X4片面セパレータ3Kは、第一の実施の形態のカソード側X4片面セパレータ3Aと同様に第三の基板33K、第四の基板34K、第五の基板35Kを有し、さらに、第三の基板33Kの表面に絶縁性の第六の基板36Kが積層されている。第六の基板36Kには、第三の基板33Kのアノードガス導入孔333K、アノードガス排出孔334K、カソードガス導入孔335K及びカソードガス排出孔336Kに連通するガス継手361K,361K,…が表面に突出して設けられている。また、八つのボルト締結用穴362K,362K,…が所定箇所に形成されている。さらに、第六の基板36Kの短手方向左側縁部には、第三の基板33Kの導電性膜331Kを露出する矩形状の切欠部363Kが形成され、この切欠部363Kに導電性膜331Kと導通する電気外部取り出し部(外部端子)364Kが第六の基板36Kの表面から突出して設けられている。電気外部取り出し部364Kは、例えば、上述した燃料電池装置5における陽極側の端子に接続されるようになっている。ここで、第三の基板33Kの導電性膜331Kのうち、第五の基板35Kに設けられた複数の第一コネクタ313K,313K,…に対応する箇所を、第二コネクタ(第二接続端子)353K,353K,…としている。   As shown in FIG. 20, the cathode side X4 single-sided separator 3K includes a third substrate 33K, a fourth substrate 34K, and a fifth substrate 35K, like the cathode side X4 single-sided separator 3A of the first embodiment. Furthermore, an insulating sixth substrate 36K is stacked on the surface of the third substrate 33K. The sixth substrate 36K has gas couplings 361K, 361K,... Communicating with the anode gas introduction hole 333K, the anode gas discharge hole 334K, the cathode gas introduction hole 335K, and the cathode gas discharge hole 336K of the third substrate 33K on the surface. Protrusively provided. Further, eight bolt fastening holes 362K, 362K,... Are formed at predetermined locations. Further, a rectangular notch 363K exposing the conductive film 331K of the third substrate 33K is formed on the left side edge in the short direction of the sixth substrate 36K, and the conductive film 331K and the notch 363K are formed in the notch 363K. An electrical external extraction portion (external terminal) 364K that conducts is provided so as to protrude from the surface of the sixth substrate 36K. The electrical external take-out part 364K is connected to, for example, a terminal on the anode side in the fuel cell device 5 described above. Here, portions of the conductive film 331K of the third substrate 33K corresponding to the plurality of first connectors 313K, 313K,... Provided on the fifth substrate 35K are designated as second connectors (second connection terminals). 353K, 353K, and so on.

一方、図21に示すように、アノード側X1片面セパレータ2Kは、第一の実施の形態のアノード側X1片面セパレータ2Aと同様に第一の基板21K、第二の基板22K、第三の基板23Kを有し、さらに、第三の基板23Kの裏面に第七の基板27Kが積層されている。第七の基板27Kには、八つのボルト締結用穴271K,271K,…が所定箇所に形成されている。さらに、第七の基板27Kの短手方向左側縁部には、第三の基板23Kの導電性膜231Kを露出する切欠部272Kが形成され、この切欠部272Kに導電性膜231Kと導通する電気外部取り出し部273Kが第七の基板27Kの裏面から突出して設けられている。電気外部取り出し部(外部端子)273Kは、例えば、上述した燃料電池装置5における陰極側の端子に接続されるようになっている。ここで、第三の基板23Kの導電性膜231Kのうち、第一の基板21Kに設けられた複数の第一コネクタ213K,213K,…に対応する箇所を、第二コネクタ(第二接続端子)253K,253K,…としている。   On the other hand, as shown in FIG. 21, the anode-side X1 single-sided separator 2K is similar to the anode-side X1 single-sided separator 2A of the first embodiment in the first substrate 21K, the second substrate 22K, and the third substrate 23K. And a seventh substrate 27K is laminated on the back surface of the third substrate 23K. Eight bolt fastening holes 271K, 271K,... Are formed at predetermined positions on the seventh substrate 27K. Further, a cutout portion 272K that exposes the conductive film 231K of the third substrate 23K is formed on the left side edge in the short direction of the seventh substrate 27K, and the conductive portion 231K is electrically connected to the cutout portion 272K. An external take-out portion 273K is provided so as to protrude from the back surface of the seventh substrate 27K. The electrical external take-out part (external terminal) 273K is connected to the cathode-side terminal in the fuel cell device 5 described above, for example. Here, portions of the conductive film 231K of the third substrate 23K corresponding to the plurality of first connectors 213K, 213K,... Provided on the first substrate 21K are designated as second connectors (second connection terminals). 253K, 253K, and so on.

そして、上記図20に示すカソード側X4片面セパレータ3Kを、第一の実施の形態におけるカソード側X4片面セパレータ3Aの代わりに使用し、上記図21に示すアノード側X1片面セパレータ2Kを、第一の実施の形態におけるアノード側X1片面セパレータ2Kの代わりに使用しても良い。このような集電機能とセパレータとしての両方の機能を備えたカソード側X4片面セパレータ3K及びアノード側X1片面セパレータ2Kを使用することにより、片面セパレータに別途集電板を設ける必要がなく、部品点数を減らすことができ、燃料電池装置の小型化を図ることができる。   Then, the cathode side X4 single-sided separator 3K shown in FIG. 20 is used instead of the cathode side X4 single-sided separator 3A in the first embodiment, and the anode side X1 single-sided separator 2K shown in FIG. It may be used instead of the anode side X1 single-sided separator 2K in the embodiment. By using the cathode side X4 single-sided separator 3K and the anode side X1 single-sided separator 2K that have both the current collecting function and the separator function, there is no need to provide a separate current collecting plate on the single-sided separator. The fuel cell device can be reduced in size.

なお、上述のような第六の基板36Kや第七の基板27Kを備えたX4片面セパレータ3K、X1片面セパレータ2Kは、一般的に表されるXn片面セパレータに適用することができることは言うまでもない。また、本第二の実施の形態に係る各片面セパレータと、上記第一の実施の形態に係る各両面セパレータとを組み合わせて使用することによって、上記第一の実施の形態と同様の効果が得られる。   Needless to say, the X4 single-sided separator 3K and the X1 single-sided separator 2K provided with the sixth substrate 36K and the seventh substrate 27K as described above can be applied to a generally expressed Xn single-sided separator. Further, by using each single-sided separator according to the second embodiment in combination with each double-sided separator according to the first embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. It is done.

[第三の実施の形態]
図22〜図25に、第三の実施の形態の燃料電池装置5Lの構成例を示す。本第三の実施の形態の燃料電池装置5Lにおいては、高電圧側及び低電圧側の電気の取り出し口をともに、燃料電池装置5Lのアノード側の端部に設けたものである。
図22は、燃料電池装置5Lを図24の切断線XXIVb−XXIVbに沿って厚さ方向に平行に切断した際の矢視断面図である。第三の実施の形態の燃料電池装置5Lは、図2に示す第一の実施の形態の燃料電池装置5と対比すると、アノード側片面セパレータ2L、カソード側片面セパレータ3L、陽極側集電板73L及び陰極側集電板72Lの構成だけが異なっており、それ以外の構成は同じであるので、図22においては、上述の燃料電池装置5の符号と同一のものを付している。
図22に示すように、燃料電池装置5Lの陽極側集電板72Lは、高電圧側及び低電圧側の両方の外部端子が設けられる。一方、陰極側集電板73Lは、外部端子を備えていない。なお、本第三の実施の形態においては、陰極側集電板73Lは備えない構成としてもよい。
図23(a)は、第三の実施の形態の燃料電池装置5Lのセパレータの配列を示した模式図であり、図中のXnXm又はXn(n、mは1乃至4の自然数)は、上述の第一の実施の形態と同様、セパレータの構成を表す指数である。図23(b)は、燃料電池装置5Lの積層方向の電気的接続を表す電気回路図、図23(c)は、燃料電池装置5Lの等価回路図である。
図23(a)に示すように、燃料電池装置5Lは、その一方の端部側から順にカソード側X4片面セパレータ3L、X3X3両面セパレータ106E、X2X2両面セパレータ106D、X1X4両面セパレータ106C、X3X3両面セパレータ106B、X2X2両面セパレータ106A、アノード側X1片面セパレータ2Lが、各セパレータ間に膜電極接合体606,606,…を挟んだ状態で積層されたスタック構造となっている。また、本第三の実施の形態の燃料電池装置5Lが備えるセパレータは何れも、上述の第一の実施の形態と同じ配列であるが、後述するように、端部にそれぞれ配置されるX1片面セパレータ2LとX4片面セパレータ3Lの内部における端子と内部導電性膜間の接続が異なっている。
[Third embodiment]
22 to 25 show configuration examples of the fuel cell device 5L of the third embodiment. In the fuel cell device 5L of the third embodiment, both the high-voltage side and low-voltage side electrical outlets are provided at the anode side end of the fuel cell device 5L.
22 is a cross-sectional view taken along the arrow when the fuel cell device 5L is cut in parallel with the thickness direction along the cutting line XXIVb-XXIVb in FIG. The fuel cell device 5L according to the third embodiment is compared with the fuel cell device 5 according to the first embodiment shown in FIG. Since only the configuration of the cathode current collector plate 72L is different and the other configurations are the same, in FIG. 22, the same reference numerals as those of the fuel cell device 5 described above are given.
As shown in FIG. 22, the anode side current collecting plate 72L of the fuel cell device 5L is provided with both high voltage side and low voltage side external terminals. On the other hand, the cathode-side current collector 73L does not include an external terminal. In the third embodiment, the cathode side current collecting plate 73L may be omitted.
FIG. 23 (a) is a schematic diagram showing the arrangement of the separators of the fuel cell device 5L of the third embodiment, and XnXm or Xn (n and m are natural numbers of 1 to 4) in the figure are as described above. As in the first embodiment, the index represents the configuration of the separator. FIG. 23 (b) is an electric circuit diagram showing electrical connection in the stacking direction of the fuel cell device 5L, and FIG. 23 (c) is an equivalent circuit diagram of the fuel cell device 5L.
As shown in FIG. 23 (a), the fuel cell device 5L includes a cathode side X4 single-sided separator 3L, an X3X3 double-sided separator 106E, an X2X2 double-sided separator 106D, an X1X4 double-sided separator 106C, and an X3X3 double-sided separator 106B in this order from one end side. , X2X2 double-sided separator 106A and anode-side X1 single-sided separator 2L have a stack structure in which membrane electrode assemblies 606, 606,. In addition, all the separators included in the fuel cell device 5L of the third embodiment have the same arrangement as that of the above-described first embodiment, but as described later, X1 single-sided surfaces respectively disposed at the end portions. The connection between the terminal and the internal conductive film inside the separator 2L and the X4 single-sided separator 3L is different.

図23(b)に示すように、上述のように組み合わせてなるスタック構造では、上述の第一の実施の形態における燃料電池装置5と同様に、セル6(セル構造)とセル3、セル5とセル2、セル4とセル1とがそれぞれ並列接続され、これら三つの並列接続が互いに直列接続となっている。本第三の実施の形態においては、カソード側の端部に高電圧側及び低電圧側の両方の外部端子を設けることができる。この場合、図23における位置X1の第二接続端子が低電圧側の外部端子となり、位置X4の第2接続端子及び内部導電層が高電圧側の接続端子となる。そして、これらの接続端子が、それぞれ陽極側集電板72Lに設けられた内部配線を介して、陽極側集電板における外面に露出した端部に設けられた外部端子と接続されており、これらの外部端子と燃料電池システムの電圧取り入れ用の端子とが接続されることによって、燃料電池システムに電力が供給される。   As shown in FIG. 23 (b), in the stack structure combined as described above, the cell 6 (cell structure), the cell 3, and the cell 5 are similar to the fuel cell device 5 in the first embodiment described above. And cell 2, cell 4 and cell 1 are connected in parallel, and these three parallel connections are connected in series. In the third embodiment, external terminals on both the high voltage side and the low voltage side can be provided at the cathode side end. In this case, the second connection terminal at the position X1 in FIG. 23 is an external terminal on the low voltage side, and the second connection terminal and the internal conductive layer at the position X4 are connection terminals on the high voltage side. These connection terminals are connected to external terminals provided at the end portions exposed on the outer surface of the anode current collector plate through internal wirings provided on the anode current collector plate 72L, respectively. Is connected to the terminal for taking in the voltage of the fuel cell system, whereby electric power is supplied to the fuel cell system.

図24(a)は、第三の実施の形態のアノード側の端部に配置されるX1片面セパレータ2L、図24(b)は、図24(a)のXXIVb-XXIVb切断線に沿った断面、図24(c)は、図24(a)のXXIVc-XXIVc切断線に沿った断面を示す。また、図25(a)は、第三の実施の形態におけるカソード側片面セパレータ3Lの平面図、図25(b)は、図25(a)のXXVb-XXVb切断線に沿った断面、図25(c)は、図25(a)のXXVc-XXVc切断線に沿った断面を示す。なお、カソード端部側には、陰極側集電板73Lの代わりに、絶縁基板が配置されており、X1片面セパレータ2Lは、後述の通り、X1X1両面セパレータ106Aとだけ電気的に接続されている。
図24(a)〜(c)に示すように、アノード側のX1片面セパレータ2Lは、位置X1の第二コネクタ253Lが、位置X1の第一コネクタ213Lと接続されているとともに、内部導電性膜231Lと接続されている。また、位置X2,X3及びX4の第一コネクタ213L,213L,213Lと第二コネクタ253L,253L,253Lとは互いに接続されておらず、内部導電性膜231Lとも絶縁されている。なお、図24に示すアノード側のX1片面セパレータ2Lにおいては、上述の構成に限らず、位置X2,X3及びX4の第二コネクタ253L,253L,253Lは、対応する位置の各第一コネクタ213L,213L,213Lとが絶縁されてさえいれば、何れも内部導電性膜231Lと接続されている構成でもよい。この場合、上述の第一の実施の形態におけるアノード側のX1片面セパレータ2Aと同一の構成となる。更には、上述の位置X2,X3及びX4の第二接続端子の何れも備えない構成としてもよい。
FIG. 24 (a) is an X1 single-sided separator 2L disposed at the anode side end of the third embodiment, and FIG. 24 (b) is a cross section taken along the line XXIVb-XXIVb in FIG. 24 (a). FIG. 24 (c) shows a cross section taken along the line XXIVc-XXIVc of FIG. 24 (a). FIG. 25 (a) is a plan view of the cathode-side single-sided separator 3L in the third embodiment, FIG. 25 (b) is a cross section taken along the line XXVb-XXVb in FIG. 25 (a), and FIG. (c) shows the cross section along the XXVc-XXVc cutting line of FIG. Note that an insulating substrate is disposed on the cathode end side instead of the cathode current collector 73L, and the X1 single-sided separator 2L is electrically connected only to the X1X1 double-sided separator 106A as described later. .
As shown in FIGS. 24A to 24C, the anode-side X1 single-sided separator 2L has the second connector 253L at the position X1 connected to the first connector 213L at the position X1, and the internal conductive film. 231L. The first connectors 213L, 213L, and 213L at the positions X2, X3, and X4 and the second connectors 253L, 253L, and 253L are not connected to each other and are also insulated from the internal conductive film 231L. Note that the X1 single-side separator 2L on the anode side shown in FIG. 24 is not limited to the above-described configuration, and the second connectors 253L, 253L, and 253L at the positions X2, X3, and X4 are the first connectors 213L, As long as 213L and 213L are insulated from each other, any structure connected to the internal conductive film 231L may be used. In this case, the configuration is the same as that of the anode-side X1 single-sided separator 2A in the first embodiment described above. Furthermore, the configuration may be such that none of the second connection terminals at the positions X2, X3, and X4 is provided.

図25に示すように、カソード側のX4片面セパレータ3Lは、位置X4の第二コネクタ353Lが、位置X4の第一コネクタ313Lと接続されているとともに、内部導電性膜331Lと接続されている。また、位置X1の第二コネクタ353L,353L,353Lは、位置X1の第一コネクタ313Lと接続されているが、内部導電性膜331Lと絶縁されている。また、位置X2の第一コネクタ313Lと第二コネクタ353Lとは互いに接続されておらず、内部導電層00とも絶縁されている。同様に、位置X3の第一コネクタ313Lと第二コネクタ353Lとは互いに接続されておらず、内部導電層00とも絶縁されている。なお、図25に示すアノード側のX4片面セパレータ3Lにおいては、上述の構成に限らず、位置X2及びX3の第二コネクタ353L,353L,353Lは、第一コネクタ313L,313L,313Lとが絶縁されてさえいれば、何れも内部導電層00と接続されている構成でもよい。更には、上述の位置X2及びX3の第二コネクタの何れも備えない構成としてもよい。
以上の通り、第三の実施の形態における燃料電池装置5Lの構成とすることにより、上述の第一及び第二の実施の形態の効果に加えて、高電圧側及び低電圧側の電気の取り出し口を両方とも燃料電池装置5Lの積層方向における一端部側に設けることができる。これにより、燃料電池装置5Lの外部における引き回し配線を省略することができ、このような燃料電池装置5Lを備える燃料電池システムをより小型化することができる。
また、本第三の実施の形態に係る各片面セパレータと、上記第一の実施の形態に係る各両面セパレータとを組み合わせて使用することによって、上記第一の実施の形態と同様の効果が得られる。
尚、上述の実施の形態及び変形例に記載したセパレータは何れも、少なくとも複数の絶縁性基板を備える構成としたが、これに限らず、これらのセパレータは何れも、一つの絶縁性基板だけを備える構成としてもよい。
As shown in FIG. 25, in the X4 single-sided separator 3L on the cathode side, the second connector 353L at the position X4 is connected to the first connector 313L at the position X4, and is also connected to the internal conductive film 331L. The second connectors 353L, 353L, and 353L at the position X1 are connected to the first connector 313L at the position X1, but are insulated from the internal conductive film 331L. Further, the first connector 313L and the second connector 353L at the position X2 are not connected to each other and are also insulated from the internal conductive layer 00. Similarly, the first connector 313L and the second connector 353L at the position X3 are not connected to each other and are also insulated from the internal conductive layer 00. In addition, in the X4 single-sided separator 3L on the anode side shown in FIG. 25, the second connectors 353L, 353L, and 353L at the positions X2 and X3 are insulated from the first connectors 313L, 313L, and 313L. Any configuration may be used as long as it is connected to the internal conductive layer 00. Furthermore, it is good also as a structure which is not equipped with any of the 2nd connector of the above-mentioned position X2 and X3.
As described above, by adopting the configuration of the fuel cell device 5L in the third embodiment, in addition to the effects of the first and second embodiments described above, extraction of electricity on the high-voltage side and the low-voltage side Both ports can be provided on one end side in the stacking direction of the fuel cell device 5L. Thereby, the routing wiring outside the fuel cell device 5L can be omitted, and the fuel cell system including such a fuel cell device 5L can be further downsized.
Further, by using each single-sided separator according to the third embodiment in combination with each double-sided separator according to the first embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. It is done.
In addition, although all the separators described in the above-described embodiments and modifications are configured to include at least a plurality of insulating substrates, this is not a limitation, and all of these separators include only one insulating substrate. It is good also as a structure provided.

燃料電池装置5を備えた発電装置400のブロック図である。3 is a block diagram of a power generation device 400 including a fuel cell device 5. FIG. 燃料電池装置5を図3の切断線IVb−IVbに沿って厚さ方向に平行に切断した際の矢視断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the arrow when the fuel cell device 5 is cut in parallel with the thickness direction along the cutting line IVb-IVb in FIG. 3. 図2における両面セパレータ1Aの平面図である。It is a top view of 1 A of double-sided separators in FIG. (a)は図2における膜電極接合体6を切断線IVb−IVbに沿って厚さ方向に平行に切断した際の拡大断面図、(b)、(c)は、それぞれ図2における両面セパレータ1Aを切断線IVb−IVb、IVc−IVcに沿って厚さ方向に平行に切断した際の拡大断面図である。(a) is an enlarged sectional view of the membrane electrode assembly 6 in FIG. 2 cut along the cutting line IVb-IVb in parallel with the thickness direction, and (b) and (c) are double-sided separators in FIG. It is an expanded sectional view when 1A is cut | disconnected in parallel with thickness direction along cutting line IVb-IVb and IVc-IVc. (a)、(b)は、それぞれ図2における片面セパレータ2Aを切断線IVb−IVb、IVc−IVcに沿って厚さ方向に平行に切断した際の拡大断面図である。(a), (b) is an expanded sectional view at the time of cut | disconnecting the single-sided separator 2A in FIG. 2 in parallel with thickness direction along cutting line IVb-IVb and IVc-IVc, respectively. (a)〜(i)は、図4の切断線a−a〜i−iに沿って切断した際の両面セパレータ1Aの平断面図である。(a)-(i) is a plane sectional view of double-sided separator 1A at the time of cut | disconnecting along the cutting lines aa-ii of FIG. (a)〜(i)は、図4の切断線a−a〜i−iに沿って切断した際の両面セパレータ1Cの平断面図である。(a)-(i) is a plane sectional view of double-sided separator 1C at the time of cut | disconnecting along the cutting lines aa-ii of FIG. (a)〜(d)は、図5の切断線a−a〜d−dに沿って切断した際の片面セパレータ2Aの平断面図である。(a)-(d) is a plane sectional view of 2 A of single-sided separators at the time of cut | disconnecting along the cutting lines aa-dd of FIG. (a)は、燃料電池装置5のセパレータの配列を示した模式図、(b)は、燃料電池装置5の積層方向の電気的接続を表す電気回路図、(c)は、燃料電池装置5の等価回路図である。(a) is a schematic diagram showing the arrangement of separators of the fuel cell device 5, (b) is an electric circuit diagram showing electrical connection in the stacking direction of the fuel cell device 5, and (c) is a diagram of the fuel cell device 5. FIG. 燃料電池装置5における出力性能の一例を示した図である。5 is a diagram showing an example of output performance in the fuel cell device 5. FIG. (a)は、変形例における出力性能の一例を示した図、(b)は、(a)における燃料電池装置の等価回路図、(c)は、(a)における燃料電池装置の積層方向の電気的接続を表す電気回路図、(d)は、(a)における燃料電池装置のセパレータの配列を示した模式図である。(a) is a diagram showing an example of output performance in the modification, (b) is an equivalent circuit diagram of the fuel cell device in (a), (c) is a stacking direction of the fuel cell device in (a) An electrical circuit diagram showing electrical connection, (d) is a schematic diagram showing an array of separators of the fuel cell device in (a). (a)は、変形例における出力性能の一例を示した図、(b)は、(a)における燃料電池装置の等価回路図、(c)は、(a)における燃料電池装置のセパレータの配列を示した模式図である。(a) is a diagram showing an example of output performance in the modification, (b) is an equivalent circuit diagram of the fuel cell device in (a), (c) is an array of separators of the fuel cell device in (a) It is the schematic diagram which showed. (a)は、変形例における出力性能の一例を示した図、(b)は、(a)における燃料電池装置の等価回路図、(c)は、(a)における燃料電池装置のセパレータの配列を示した模式図である。(a) is a diagram showing an example of output performance in the modification, (b) is an equivalent circuit diagram of the fuel cell device in (a), (c) is an array of separators of the fuel cell device in (a) It is the schematic diagram which showed. (a)は、変形例における出力性能の一例を示した図、(b)は、(a)における燃料電池装置の等価回路図、(c)は、(a)における燃料電池装置のセパレータの配列を示した模式図である。(a) is a diagram showing an example of output performance in the modification, (b) is an equivalent circuit diagram of the fuel cell device in (a), (c) is an array of separators of the fuel cell device in (a) It is the schematic diagram which showed. (a)は、変形例における出力性能の一例を示した図、(b)は、(a)における燃料電池装置の等価回路図、(c)は、(a)における燃料電池装置のセパレータの配列を示した模式図である。(a) is a diagram showing an example of output performance in the modification, (b) is an equivalent circuit diagram of the fuel cell device in (a), (c) is an array of separators of the fuel cell device in (a) It is the schematic diagram which showed. 両面セパレータ1Fを図3の切断線IVb−IVbに沿って厚さ方向に平行に切断した際の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing at the time of cut | disconnecting double-sided separator 1F in parallel with thickness direction along the cutting line IVb-IVb of FIG. 両面セパレータ1Gを図3の切断線IVb−IVbに沿って厚さ方向に平行に切断した際の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing at the time of cut | disconnecting double-sided separator 1G in parallel with thickness direction along the cutting line IVb-IVb of FIG. (a)は、両面セパレータ1Hを図3の切断線IVb−IVbに沿って厚さ方向に平行に切断した際の矢視断面図、(b)は、切断線IVc−IVcに沿って厚さ方向に平行に切断した際の矢視断面図である。(a) is a cross-sectional view when the double-sided separator 1H is cut parallel to the thickness direction along the cutting line IVb-IVb in FIG. 3, and (b) is a thickness along the cutting line IVc-IVc. It is arrow sectional drawing at the time of cut | disconnecting in parallel with a direction. (a)は、片面セパレータ1Jを図3の切断線IVb−IVbに沿って厚さ方向に平行に切断した際の矢視断面図、(b)は、切断線IVc−IVcに沿って厚さ方向に平行に切断した際の矢視断面図である。(a) is a cross-sectional view when the single-sided separator 1J is cut parallel to the thickness direction along the cutting line IVb-IVb in FIG. 3, and (b) is a thickness along the cutting line IVc-IVc. It is arrow sectional drawing at the time of cut | disconnecting in parallel with a direction. (a)〜(d)は、図5の切断線a−a〜d−dに沿って切断した際のカソード側片面セパレータ3Kの平断面図、(e)は第六の基板36Kの平断面図、(f)は、(e)における切断線f−fに沿って切断した際の矢視断面図である。(a)-(d) is a cross-sectional view of the cathode side single-sided separator 3K when cut along the cutting lines aa-d-d in FIG. 5, and (e) is a cross-sectional view of the sixth substrate 36K. FIG. 4F is a cross-sectional view taken along the arrow line f-f in FIG. (a)〜(d)は、図5の切断線a−a〜d−dに沿って切断した際のアノード側片面セパレータ2Kの平断面図、(e)は第七の基板27Kの平断面図、(f)は、(e)における切断線f−fに沿って切断した際の矢視断面図である。(a)-(d) is a plane sectional view of the anode side single-sided separator 2K when cut along the cutting lines aa-d-d in FIG. 5, and (e) is a plane section of the seventh substrate 27K. FIG. 4F is a cross-sectional view taken along the arrow line f-f in FIG. 燃料電池装置5Lを図24の切断線XXIVb−XXIVbに沿って厚さ方向に平行に切断した際の矢視断面図である。It is arrow sectional drawing at the time of cutting 5 L of fuel cell apparatuses in parallel with the thickness direction along the cutting line XXIVb-XXIVb of FIG. (a)は、第三の実施の形態における燃料電池装置5Lのセパレータの配列を示した模式図、(b)は、燃料電池装置5Lの積層方向の電気的接続を表す電気回路図、(c)は、燃料電池装置5Lの等価回路図である。(a) is a schematic diagram showing the arrangement of separators of the fuel cell device 5L in the third embodiment, (b) is an electric circuit diagram showing electrical connections in the stacking direction of the fuel cell device 5L, (c) ) Is an equivalent circuit diagram of the fuel cell device 5L. (a)は、第三の実施の形態におけるアノード側片面セパレータ2Lの平面図、(b)は、(a)のXXIVb−XXIVb断面図、(c)は、(a)のXXIVc−XXIVc断面図である。(a) is a plan view of the anode-side single-sided separator 2L in the third embodiment, (b) is a sectional view taken along line XXIVb-XXIVb in (a), and (c) is a sectional view taken along line XXIVc-XXIVc in (a). It is. (a)は、第三の実施の形態におけるカソード側片面セパレータ3Lの平面図、(b)は、(a)のXXVb−XXVb断面図、(c)は、(a)のXXVc−XXVc断面図である。(a) is a plan view of the cathode-side single-sided separator 3L in the third embodiment, (b) is a cross-sectional view of XXVb-XXVb of (a), and (c) is a cross-sectional view of XXVc-XXVc of (a). It is. 従来の直列接続をした場合におけるセルの性能差による電流電圧特性を表したグラフである。It is the graph showing the current-voltage characteristic by the performance difference of the cell in the case of carrying out the conventional serial connection. 並列接続した場合におけるセルの性能差による電流電圧特性を表したグラフである。It is the graph showing the current-voltage characteristic by the performance difference of the cell at the time of connecting in parallel.

符号の説明Explanation of symbols

1A,1B,1C,1D,1E 両面セパレータ
11A,11C 第一の基板(絶縁性基板)
112A,128A,137A,148A,152A ボルト締結穴(穴)
113A,113C 第一コネクタ(第一接続端子)
12A,12C 第二の基板(絶縁性基板)
121A,121C 蛇行溝(ガス流路)
127A,127C アノード側表面導電性膜(第一導電層)
13A,13C 第三の基板(絶縁性基板)
130A,130C 第四コネクタ(第四接続端子)
131A,131C アノード側内部導電性膜(第三導電層)
132A,132C カソード側内部導電性膜(第四導電層)
139A,139C 第三コネクタ(第三接続端子)
14A,14C 第四の基板(絶縁性基板)
141A,141C 蛇行溝(ガス流路)
147A,147C カソード側表面導電性膜(第二導電層)
15A,15C 第五の基板(絶縁性基板)
153A,153C 第二コネクタ(第二接続端子)
2A,2K,2L アノード側片面セパレータ
21A,21K,21L 第一の基板(絶縁性基板)
212A,228A,237A ボルト締結穴(穴)
212K,228K,238K,271K ボルト締結穴(穴)
213A,213K,213L 第一コネクタ(第一接続端子)
22A,22K,22L 第二の基板(絶縁性基板)
221A,221K,221L 蛇行溝(ガス流路)
227A,227K,227L,327L 表面導電性膜(第一導電層)
23A,23K,23L 第三の基板(絶縁性基板)
231A,231K,231L 裏面導電性膜(第二導電層)
237L ボルト締結穴(穴)
253A,253K,253L 第二コネクタ(第二接続端子)
27K 第七の基板(絶縁性基板)
272K 切欠部
273K 電気外部取り出し部(外部端子)
3K,3L カソード側片面セパレータ
313K,313L 第一コネクタ(第一接続端子)
33K,33L 第三の基板(絶縁性基板)
332K,331L 裏面導電性膜(第二導電層)
337L ボルト締結穴(穴)
34K 第四の基板(絶縁性基板)
341K,341L 蛇行溝(ガス流路)
347K,327L 表面導電性膜(第一導電層)
35K 第五の基板(絶縁性基板)
352K,348K,338K,362K ボルト締結穴(穴)
353K,353L 第二コネクタ(第二接続端子)
36K 第六の基板(絶縁層)
363K 切欠部
364K 電気外部取り出し部(外部端子)
5,5L 燃料電池装置
6,601,602,603,604,605,606 膜電極接合体
61 固体高分子電解質膜(電解質膜)
1A, 1B, 1C, 1D, 1E Double-sided separators 11A, 11C First substrate (insulating substrate)
112A, 128A, 137A, 148A, 152A Bolt fastening hole (hole)
113A, 113C first connector (first connection terminal)
12A, 12C Second substrate (insulating substrate)
121A, 121C Serpentine groove (gas flow path)
127A, 127C Anode-side surface conductive film (first conductive layer)
13A, 13C Third substrate (insulating substrate)
130A, 130C Fourth connector (fourth connection terminal)
131A, 131C Anode side internal conductive film (third conductive layer)
132A, 132C Cathode side internal conductive film (fourth conductive layer)
139A, 139C Third connector (third connection terminal)
14A, 14C Fourth substrate (insulating substrate)
141A, 141C Serpentine groove (gas flow path)
147A, 147C Cathode side surface conductive film (second conductive layer)
15A, 15C Fifth substrate (insulating substrate)
153A, 153C Second connector (second connection terminal)
2A, 2K, 2L Anode-side single-sided separator 21A, 21K, 21L First substrate (insulating substrate)
212A, 228A, 237A Bolt fastening hole (hole)
212K, 228K, 238K, 271K Bolt fastening hole (hole)
213A, 213K, 213L First connector (first connection terminal)
22A, 22K, 22L Second substrate (insulating substrate)
221A, 221K, 221L Serpentine groove (gas flow path)
227A, 227K, 227L, 327L Surface conductive film (first conductive layer)
23A, 23K, 23L Third substrate (insulating substrate)
231A, 231K, 231L Back side conductive film (second conductive layer)
237L Bolt fastening hole (hole)
253A, 253K, 253L Second connector (second connection terminal)
27K Seventh substrate (insulating substrate)
272K Notch 273K Electrical external extraction part (external terminal)
3K, 3L Cathode side single separator 313K, 313L First connector (first connection terminal)
33K, 33L Third substrate (insulating substrate)
332K, 331L Backside conductive film (second conductive layer)
337L Bolt fastening hole (hole)
34K Fourth substrate (insulating substrate)
341K, 341L Serpentine groove (gas flow path)
347K, 327L Surface conductive film (first conductive layer)
35K Fifth substrate (insulating substrate)
352K, 348K, 338K, 362K Bolt fastening hole (hole)
353K, 353L Second connector (second connection terminal)
36K Sixth substrate (insulating layer)
363K Notch 364K Electrical external extraction part (external terminal)
5,5L fuel cell device 6,601,602,603,604,605,606 membrane electrode assembly 61 solid polymer electrolyte membrane (electrolyte membrane)

Claims (11)

1以上の絶縁性基板を含むセパレータであって、
前記セパレータの一方の面にガスが流通するガス流路と、導電性を有する第一導電層と、複数の第一接続端子とが形成され、
前記複数の第一接続端子のうち少なくとも一つと前記第一導電層とが接続され、
前記複数の第一接続端子のうち他の少なくとも一つと前記第一導電層とが絶縁され、
前記セパレータの他方の面に前記複数の第一接続端子のうち何れか一つとそれぞれ対応する複数の第二接続端子が形成されたことを特徴とするセパレータ。
A separator comprising one or more insulating substrates,
A gas flow path through which gas flows on one surface of the separator, a first conductive layer having conductivity, and a plurality of first connection terminals are formed,
At least one of the plurality of first connection terminals and the first conductive layer are connected,
At least one other of the plurality of first connection terminals and the first conductive layer are insulated,
A separator having a plurality of second connection terminals respectively corresponding to any one of the plurality of first connection terminals formed on the other surface of the separator.
請求項1に記載の一のセパレータと組み合わせて使用される他のセパレータであって、
他の1以上の絶縁性基板を含み、
前記他のセパレータの一方の面にガスが流通する他のセパレータのガス流路と、導電性を有する他のセパレータの第一導電層と、他のセパレータの複数の第一接続端子とが形成され、
前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち少なくとも一つと前記他のセパレータの第一導電層とが接続され、
前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち他の少なくとも一つと前記他のセパレータの第一導電層とが絶縁され、
前記他のセパレータの他方の面に前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち何れか一つとそれぞれ対応する他のセパレータの複数の第二接続端子が形成されたことを特徴とするセパレータ。
Other separators used in combination with one separator according to claim 1,
Including one or more other insulating substrates;
A gas flow path of another separator through which gas flows on one surface of the other separator, a first conductive layer of another separator having conductivity, and a plurality of first connection terminals of the other separator are formed. ,
At least one of the plurality of first connection terminals of the other separator and the first conductive layer of the other separator are connected,
At least one of the plurality of first connection terminals of the other separator is insulated from the first conductive layer of the other separator,
A separator, wherein a plurality of second connection terminals of other separators respectively corresponding to any one of the plurality of first connection terminals of the other separators are formed on the other surface of the other separators.
1以上の絶縁性基板を含むセパレータであって、
前記セパレータの一方の面にガスが流通するガス流路と、導電性を有する第一導電層と、複数の第一接続端子とが形成され、
前記複数の第一接続端子のうち少なくとも一つと前記第一導電層とが接続され、
前記複数の第一接続端子のうち他の少なくとも一つと前記第一導電層とが絶縁され、
前記セパレータの他方の面にガスが流通するガス流路と、導電性を有する第二導電層と、複数の第二接続端子とが形成され、
前記複数の第二接続端子のうち少なくとも一つと前記第二導電層とが接続され、
前記複数の第二接続端子のうち他の少なくとも一つと前記第二導電層とが絶縁され、
前記複数の第一接続端子のうち何れか一つと前記複数の第二接続端子のうち何れか一つとが接続されたことを特徴とするセパレータ。
A separator comprising one or more insulating substrates,
A gas flow path through which gas flows on one surface of the separator, a first conductive layer having conductivity, and a plurality of first connection terminals are formed,
At least one of the plurality of first connection terminals and the first conductive layer are connected,
At least one other of the plurality of first connection terminals and the first conductive layer are insulated,
A gas flow path through which gas flows on the other surface of the separator, a second conductive layer having conductivity, and a plurality of second connection terminals are formed,
At least one of the plurality of second connection terminals and the second conductive layer are connected,
At least one other of the plurality of second connection terminals and the second conductive layer are insulated,
Any one of the plurality of first connection terminals and any one of the plurality of second connection terminals are connected.
請求項3に記載の一のセパレータと組み合わせて使用される他のセパレータであって、
他の1以上の絶縁性基板を含み、
前記他のセパレータの一方の面にガスが流通する他のセパレータのガス流路と、導電性を有する他のセパレータの第一導電層と、他のセパレータの複数の第一接続端子とが形成され、
前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち少なくとも一つと前記他のセパレータの前記第一導電層とが接続され、
前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち他の少なくとも一つと前記他のセパレータの前記第一導電層とが絶縁され、
前記他のセパレータの他方の面に前記他のセパレータの前記第一導電層と接続された他のセパレータの第二導電層が形成されたことを特徴とするセパレータ。
Other separators used in combination with one separator according to claim 3,
Including one or more other insulating substrates;
A gas flow path of another separator through which gas flows on one surface of the other separator, a first conductive layer of another separator having conductivity, and a plurality of first connection terminals of the other separator are formed. ,
At least one of the plurality of first connection terminals of the other separator and the first conductive layer of the other separator are connected,
At least one of the plurality of first connection terminals of the other separator is insulated from the first conductive layer of the other separator,
A separator, wherein a second conductive layer of another separator connected to the first conductive layer of the other separator is formed on the other surface of the other separator.
請求項3に記載の一のセパレータと組み合わせて使用される他のセパレータであって、
他の1以上の絶縁性基板を含み、
前記他のセパレータの一方の面にガスが流通する他のセパレータのガス流路と、導電性を有する他のセパレータの第一導電層と、他のセパレータの複数の第一接続端子とが形成され、
前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち少なくとも一つと前記他のセパレータの第一導電層とが接続され、
前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち他の少なくとも一つと前記他のセパレータの第一導電層とが絶縁され、
前記他のセパレータの他方の面に前記他のセパレータの第一導電層と接続された外部接続端子が設けられていることを特徴とするセパレータ。
Other separators used in combination with one separator according to claim 3,
Including one or more other insulating substrates;
A gas flow path of another separator through which gas flows on one surface of the other separator, a first conductive layer of another separator having conductivity, and a plurality of first connection terminals of the other separator are formed. ,
At least one of the plurality of first connection terminals of the other separator and the first conductive layer of the other separator are connected,
At least one of the plurality of first connection terminals of the other separator is insulated from the first conductive layer of the other separator,
A separator, wherein an external connection terminal connected to the first conductive layer of the other separator is provided on the other surface of the other separator.
請求項3に記載の一のセパレータと組み合わせて使用される他のセパレータであって、 他の1以上の絶縁性基板を含み、
前記他のセパレータの一方の面にガスが流通する他のセパレータのガス流路と、導電性を有する他のセパレータの第一導電層と、他のセパレータの複数の第一接続端子とが形成され、
前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち少なくとも一つと前記他のセパレータの前記第一導電層とが接続され、
前記他のセパレータの複数の第一接続端子のうち他の少なくとも一つと前記他のセパレータの前記第一導電層とが絶縁され、
前記他のセパレータの他方の面に他のセパレータの複数の第二接続端子を備え、前記他のセパレータの第二接続端子のうち少なくとも一つが前記他のセパレータの第一接続端子と接続されるとともに前記他のセパレータの第一導電層と接続され、
前記他のセパレータの第二接続端子のうち他の少なくとも一つが前記他のセパレータの第一接続端子と接続されるとともに前記他のセパレータの第一導電層と絶縁されることを特徴とするセパレータ。
It is another separator used in combination with one separator according to claim 3, comprising one or more other insulating substrates,
A gas flow path of another separator through which gas flows on one surface of the other separator, a first conductive layer of another separator having conductivity, and a plurality of first connection terminals of the other separator are formed. ,
At least one of the plurality of first connection terminals of the other separator and the first conductive layer of the other separator are connected,
At least one of the plurality of first connection terminals of the other separator is insulated from the first conductive layer of the other separator,
A plurality of second connection terminals of other separators are provided on the other surface of the other separator, and at least one of the second connection terminals of the other separators is connected to the first connection terminals of the other separators. Connected to the first conductive layer of the other separator,
At least one other second connection terminal of the other separator is connected to the first connection terminal of the other separator and insulated from the first conductive layer of the other separator.
請求項3に記載のセパレータであって、
ボルトが挿通される複数の穴を備え、
前記複数の第一接続端子は前記複数の穴の間に設けられていることを特徴とするセパレータ。
The separator according to claim 3,
It has a plurality of holes through which bolts are inserted,
The plurality of first connection terminals are provided between the plurality of holes.
請求項3に記載のセパレータを備えることを特徴とする燃料電池装置。   A fuel cell device comprising the separator according to claim 3. 請求項3に記載の一のセパレータと、請求項4に記載の他のセパレータと、電解質膜の両面にそれぞれ少なくとも一つ電極が設けられた膜電極接合体とを備え、
前記一のセパレータの一方の面と前記他のセパレータの一方の面とが対向配置され、前記膜電極接合体が前記他のセパレータの一方の面と前記一のセパレータの一方の面との間に挟持されるセル構造を含むことを特徴とする燃料電池装置。
One separator according to claim 3, another separator according to claim 4, and a membrane electrode assembly in which at least one electrode is provided on each side of the electrolyte membrane,
One surface of the one separator and one surface of the other separator are arranged to face each other, and the membrane electrode assembly is disposed between one surface of the other separator and one surface of the one separator. A fuel cell device comprising a sandwiched cell structure.
請求項3に記載の一のセパレータを複数個と、電解質膜の両面にそれぞれ少なくとも一つ電極が設けられた膜電極接合体とを備え、
前記複数個の一のセパレータのうちの一つにおける一方の面と前記複数個の一のセパレータのうち他の一つにおける他方の面とが対向配置され、前記膜電極接合体が前記複数個の一のセパレータのうち一つにおける一方の面と前記複数個の一のセパレータのうち他の一つにおける他方の面との間に挟持されるセル構造を含むことを特徴とする燃料電池装置。
A plurality of the separators according to claim 3, and a membrane electrode assembly in which at least one electrode is provided on each side of the electrolyte membrane,
One surface of one of the plurality of one separators and the other surface of the other one of the plurality of one separators are arranged to face each other, and the membrane electrode assembly is the plurality of the plurality of separators. A fuel cell device comprising a cell structure sandwiched between one surface of one separator and the other surface of the other one of the plurality of separators.
請求項8乃至10の何れか一項に記載の燃料電池装置を備えることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the fuel cell device according to any one of claims 8 to 10.
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