JP2008047293A - 燃料電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2つの矩形状のセパレータ8、10には、その長手方向にガスを流すための複数のガス流路7、9と、このガス流路7、9の間を仕切る複数のリブ11、12が設けられ、セパレータ8、10がその短手方向について一つのガス流路7、9の幅の範囲内でずれた状態でガス拡散層に接合された場合に、一方のセパレータに設けられたガス流路と、他方のセパレータに設けられたリブが、単位セルの積層方向から見てセパレータの長手方向に亘って重なり合わないように、ガス流路7、9およびリブ11、12が形成されていることを特徴とするものである。
【選択図】図1
Description
酸化剤極:O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O ・・・式(2)
したがって燃料電池は副生成物として水しか排出しないため、内燃機関のような二酸化炭素など地球環境に対するダメージを与える物質を放出しないといった利点がある。
図5は、一般的な燃料電池の単位セル100の反応部を示す部分縦断面図である。一般的な燃料電池は、図5に示すような単位セル100を例えば100から200枚積層して構成されており、スタック構造を有する。なお図5は、図6に示す燃料電池が組み立てられた状態のX−X断面を示している。また図5(a)は、2つのセパレータがガス拡散層に正常に取り付けられた状態を示し、図5(b)は2つのセパレータがガス拡散層に若干ずれて取り付けられた状態を示している。
図2は、本発明の実施形態2に係る燃料電池の単位セルからアノードセパレータ8およびカソードセパレータ10を取り外した状態の分解図である。図2では、膜電極複合体13を模式的に示している。なお本実施形態に係る燃料電池は、以下に示す点を除いて図5および図6に示した燃料電池と同様であり、図5および図6に示した燃料電池と同じ構成要素には図5および図6の符号から100を差し引いた符号を付して説明する。
図3は、本発明の実施形態3に係る燃料電池の単位セルからアノードセパレータ8およびカソードセパレータ10を取り外した状態の分解図である。図3では、膜電極複合体13を模式的に示している。なお本実施形態に係る燃料電池は、以下に示す点を除いて図5および図6に示した燃料電池と同様であり、図5および図6に示した燃料電池と同じ構成要素には図5および図6の符号から100を差し引いた符号を付して説明する。
図4は、本発明の実施形態4に係る燃料電池の単位セルからアノードセパレータ8およびカソードセパレータ10を取り外した状態の分解図である。図4では、膜電極複合体13を模式的に示している。なお本実施形態に係る燃料電池は、以下に示す点を除いて図5および図6に示した燃料電池と同様であり、図5および図6に示した燃料電池と同じ構成要素には図5および図6の符号から100を差し引いた符号を付して説明する。
3、103 アノード触媒層
4、104 カソード触媒層
5、105 アノードガス拡散層
6、106 カソードガス拡散層
7、107 水素流路
8、108 アノードセパレータ
9,109 空気流路
10、110 カソードセパレータ
11、111 リブ
12、112 リブ
13、113 膜電極複合体
20、120 空気導入マニホールド
21、121 空気排出マニホールド
22、122 ディフューザー
23、123 ディフューザー
24、124 水素導入マニホールド
25、125 水素排出マニホールド
26、126 冷却水導入マニホールド
27、127 冷却水排出マニホールド
100 単位セル
Claims (8)
- 電解質膜と、この電解質膜の両側に設けられた2つの電極層と、この電極層の外側に配置された2つのガス拡散層と、この2つのガス拡散層の両側に接合された2つの矩形状のセパレータと、を備えた単位セルを複数積層することにより構成された燃料電池において、
前記セパレータには、その長手方向にガスを流すための複数のガス流路と、このガス流路の間を仕切る複数のリブが設けられ、
前記セパレータがその短手方向について一つの前記ガス流路の幅の範囲内でずれた状態で前記ガス拡散層に接合された場合に、一方の前記セパレータに設けられた前記ガス流路と、他方のセパレータに設けられた前記リブが、前記単位セルの積層方向から見て前記セパレータの長手方向に亘って重なり合わないように、前記ガス流路および前記リブが形成されていることを特徴とする燃料電池。 - 一方の前記セパレータに設けられた前記ガス流路が互いに平行であり、他方の前記セパレータに設けられた前記ガス流路が、前記一方のセパレータに設けられた前記ガス流路に対して0度でない所定の角度を成していることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。
- 前記所定の角度は、前記セパレータの長手方向の両端において前記ガス流路が、前記セパレータの短手方向に一つの前記ガス流路の幅と一つの前記リブの幅を合わせた長さよりもずれ量が少なくなるように設定されていることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池。
- 前記2つのセパレータに設けられた前記ガス流路が互いに平行であり、それぞれの前記セパレータに設けられた前記複数のリブの幅が同じで、一方の前記セパレータに設けられたリブの幅と、他方の前記セパレータに設けられたリブの幅が異なることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。
- 少なくとも一つの前記セパレータに設けられた複数の前記ガス流路が1平面内に設けられており、この複数のガス流路が前記1平面内で湾曲していることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。
- それぞれの前記セパレータに設けられた前記ガス流路は周期的に湾曲しており、2つの前記セパレータに設けられたガス流路の周期は同じであり、2つのセパレータに設けられたガス流路は位相が異なることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池。
- それぞれの前記セパレータに設けられた前記ガス流路は周期的に湾曲しており、2つの前記セパレータに設けられたガス流路の周期が異なることを特徴とする請求項5に記載の燃料電池。
- それぞれの前記セパレータに設けられた前記ガス流路の前記セパレータの短手方向のずれ量の最大値は、一つの前記ガス流路の幅と一つの前記リブの幅を合わせた長さよりも小さいことを特徴とする請求項5から7のいずれか一つに記載の燃料電池。
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