JP2008053197A5 - - Google Patents

Claims (32)

1. ３以上の発電セルが積層された積層体を備える燃料電池であって、
   各発電セルは、電解質膜の片面及び他面にアノード電極及びカソード電極がそれぞれ接合された接合体を含み、アノード電極がカソード電極よりも発電セルの積層方向の一端側に配置されており、
   積層体には、アノード電極に供給される燃料ガスの流れるアノードガス流路と、カソード電極に供給される酸化剤ガスの流れるカソードガス流路と、冷媒の流れる冷媒流路とが独立に形成されており、
   互いに隣接する発電セルの一方のアノード電極と他方のカソード電極との間にて当該アノード電極及び当該カソード電極の温度調整を行うための温度調整手段が前記積層方向に関して複数箇所に配設されており、
   複数箇所に配設された温度調整手段は、アノード電極とカソード電極との放熱能力差が前記積層方向位置に応じて異なるように温度調整を行うための手段である、燃料電池。
2. 請求項１に記載の燃料電池であって、
   複数箇所に配設された温度調整手段の一部は、アノード電極の放熱能力がカソード電極の放熱能力と異なるように温度調整を行うための手段である、燃料電池。
3. ３以上の発電セルが積層された積層体を備える燃料電池であって、
   各発電セルは、電解質膜の片面及び他面にアノード電極及びカソード電極がそれぞれ接合された接合体を含み、アノード電極がカソード電極よりも発電セルの積層方向の一端側に配置されており、
   積層体には、アノード電極に供給される燃料ガスの流れるアノードガス流路と、カソード電極に供給される酸化剤ガスの流れるカソードガス流路と、冷媒の流れる冷媒流路とが独立に形成されており、
   互いに隣接する発電セルの一方のアノード電極と他方のカソード電極との間にて当該アノード電極及び当該カソード電極の温度調整を行うための温度調整手段が前記積層方向に関して複数箇所に配設されており、
   複数箇所に配設された温度調整手段の一部は、アノード電極の放熱能力がカソード電極の放熱能力と異なるように温度調整を行うための手段である、燃料電池。
4. 請求項２または３に記載の燃料電池であって、
   アノード電極の放熱能力がカソード電極の放熱能力と異なるように温度調整を行うための温度調整手段は、前記積層方向に関する積層体の端部付近にて互いに隣接する発電セルの一方のアノード電極と他方のカソード電極との間に配設されている、燃料電池。
5. 請求項２〜４のいずれか１に記載の燃料電池であって、
   アノード電極の放熱能力がカソード電極の放熱能力と異なるように温度調整を行うための温度調整手段は、
   互いに隣接する発電セルの一方のアノード電極と他方のカソード電極との間に配設された前記冷媒流路を含み、
   当該アノード電極から冷媒流路を流れる冷媒への放熱能力が、当該カソード電極から冷媒流路を流れる冷媒への放熱能力と異なる、燃料電池。
6. 請求項５に記載の燃料電池であって、
   アノード電極の放熱能力がカソード電極の放熱能力と異なるように温度調整を行うための温度調整手段は、冷媒流路とアノード電極との間、または冷媒流路とカソード電極との間に配設された断熱層をさらに含む、燃料電池。
7. 請求項６に記載の燃料電池であって、
   前記積層方向に関する断熱層の変形を制限するための変形制限手段が設けられている、燃料電池。
8. 請求項７に記載の燃料電池であって、
   前記積層方向に関して断熱層を挟持する第１及び第２セパレータが配設されており、
   変形制限手段は、第１及び第２セパレータの少なくとも一方に設けられている、燃料電池。
9. 請求項８に記載の燃料電池であって、
   変形制限手段は、第１セパレータに設けられ且つ第２セパレータ側へ突出する突出部を含む、燃料電池。
10. 請求項９に記載の燃料電池であって、
    断熱層における突出部と第２セパレータとの間に挟持された部分は、断熱層における他の部分に比べて剛性が高い、燃料電池。
11. 請求項８に記載の燃料電池であって、
    変形制限手段は、第１セパレータに設けられ且つ第２セパレータ側へ突出する第１突出部と、第２セパレータに設けられ且つ前記積層方向に関して第１突出部と対向して第１セパレータ側へ突出する第２突出部と、を含む、燃料電池。
12. 請求項１１に記載の燃料電池であって、
    断熱層における第１突出部と第２突出部との間に挟持された部分は、断熱層における他の部分に比べて剛性が高い、燃料電池。
13. 請求項２〜４のいずれか１に記載の燃料電池であって、
    アノード電極の放熱能力がカソード電極の放熱能力と異なるように温度調整を行うための温度調整手段は、
    互いに隣接する発電セルの一方のアノード電極を冷却するための冷媒が流れるアノード側冷媒流路と、他方のカソード電極を冷却するための冷媒が流れるカソード側冷媒流路と、を前記冷媒流路として含み、
    カソード側冷媒流路の断面積がアノード側冷媒流路の断面積と異なる、燃料電池。
14. 請求項１３に記載の燃料電池であって、
    アノード電極の放熱能力がカソード電極の放熱能力と異なるように温度調整を行うための温度調整手段は、アノード側冷媒流路とカソード側冷媒流路との間に配設された断熱層をさらに含む、燃料電池。
15. 請求項１４に記載の燃料電池であって、
    アノード側冷媒流路及び断熱層に面する第１セパレータと、カソード側冷媒流路及び断熱層に面する第２セパレータと、が配設されており、
    カソード側冷媒流路の断面積がアノード側冷媒流路の断面積と異なるように、第２セパレータにおけるカソード側冷媒流路に面する部分の形状が第１セパレータにおけるアノード側冷媒流路に面する部分の形状と異なる、燃料電池。
16. 請求項２〜４のいずれか１に記載の燃料電池であって、
    アノード電極の放熱能力がカソード電極の放熱能力と異なるように温度調整を行うための温度調整手段は、アノード電極及びカソード電極の一方の放熱を行ってから、アノード電極及びカソード電極の他方の放熱を行うための手段である、燃料電池。
17. 請求項２〜４のいずれか１に記載の燃料電池であって、
    各発電セルは、アノード電極と対向配置されたアノード側セパレータと、カソード電極と対向配置されたカソード側セパレータと、をさらに含み、
    アノード電極の放熱能力がカソード電極の放熱能力と異なるように温度調整を行うための温度調整手段は、
    互いに隣接する発電セルの一方のアノード側セパレータと他方のカソード側セパレータとの間に配設された前記冷媒流路を含み、
    冷媒流路を流れる冷媒とアノード側セパレータの接触面積が、冷媒流路を流れる冷媒とカソード側セパレータの接触面積と異なる、燃料電池。
18. 請求項２〜４のいずれか１に記載の燃料電池であって、
    アノード電極の放熱能力がカソード電極の放熱能力と異なるように温度調整を行うための温度調整手段は、
    アノード電極の放熱を行うための第１の放熱手段と、
    第１の放熱手段と別に設けられ、カソード電極の放熱を行うための第２の放熱手段と、
    を含む、燃料電池。
19. 請求項２または３に記載の燃料電池であって、
    前記積層方向に関する積層体の一端部及び他端部に、アノード側ターミナル電極及びカソード側ターミナル電極がそれぞれ配設されている、燃料電池。
20. 請求項１９に記載の燃料電池であって、
    アノード側ターミナル電極付近にて互いに隣接する発電セルの一方のアノード電極と他方のカソード電極との間に配設された温度調整手段は、カソード電極の放熱能力がアノード電極の放熱能力よりも高くなるように温度調整を行うための手段である、燃料電池。
21. 請求項２０に記載の燃料電池であって、
    カソード電極の放熱能力がアノード電極の放熱能力よりも高くなるように温度調整を行うための温度調整手段は、
    アノード側ターミナル電極付近にて互いに隣接する発電セルの一方のアノード電極と他方のカソード電極との間に配設された前記冷媒流路と、
    冷媒流路と当該アノード電極との間に配設された第１の断熱層と、
    を含む、燃料電池。
22. 請求項２１に記載の燃料電池であって、
    アノード側ターミナル電極に隣接する発電セルのアノード電極よりも前記積層方向の一端側に、第２の断熱層が配設されている、燃料電池。
23. 請求項１９〜２２のいずれか１に記載の燃料電池であって、
    カソード側ターミナル電極付近にて互いに隣接する発電セルの一方のアノード電極と他方のカソード電極との間に配設された温度調整手段は、アノード電極の放熱能力がカソード電極の放熱能力よりも高くなるように温度調整を行うための手段である、燃料電池。
24. ３以上の発電セルが積層された積層体を備える燃料電池であって、
    各発電セルは、電解質膜の片面及び他面にアノード電極及びカソード電極がそれぞれ接合された接合体を含み、アノード電極がカソード電極よりも発電セルの積層方向の一端側に配置されており、
    積層体には、アノード電極に供給される燃料ガスの流れるアノードガス流路と、カソード電極に供給される酸化剤ガスの流れるカソードガス流路と、冷媒の流れる冷媒流路とが独立に形成されており、
    互いに隣接する発電セルの一方のアノード電極と他方のカソード電極との間の熱交換量を前記積層方向位置に応じて異ならせるための温度調整手段が配設されている、燃料電池。
25. 請求項２４に記載の燃料電池であって、
    互いに隣接する発電セルの組み合わせの一部における一方のアノード電極と他方のカソード電極との間に、温度調整手段として断熱層が配設されている、燃料電池。
26. 請求項２４または２５に記載の燃料電池であって、
    前記積層方向に関する積層体の端部付近にて互いに隣接する発電セルの一方のアノード電極と他方のカソード電極との間に、温度調整手段として断熱層が配設されている、燃料電池。
27. 請求項２５または２６に記載の燃料電池であって、
    前記積層方向に関する断熱層の変形を制限するための変形制限手段が設けられている、燃料電池。
28. 請求項２７に記載の燃料電池であって、
    前記積層方向に関して断熱層を挟持する第１及び第２セパレータが配設されており、
    変形制限手段は、第１及び第２セパレータの少なくとも一方に設けられている、燃料電池。
29. 請求項２８に記載の燃料電池であって、
    変形制限手段は、第１セパレータに設けられ且つ第２セパレータ側へ突出する突出部を含む、燃料電池。
30. 請求項２９に記載の燃料電池であって、
    断熱層における突出部と第２セパレータとの間に挟持された部分は、断熱層における他の部分に比べて剛性が高い、燃料電池。
31. 請求項２８に記載の燃料電池であって、
    変形制限手段は、第１セパレータに設けられ且つ第２セパレータ側へ突出する第１突出部と、第２セパレータに設けられ且つ前記積層方向に関して第１突出部と対向して第１セパレータ側へ突出する第２突出部と、を含む、燃料電池。
32. 請求項３１に記載の燃料電池であって、
    断熱層における第１突出部と第２突出部との間に挟持された部分は、断熱層における他の部分に比べて剛性が高い、燃料電池。