JP2008071737A - Fuel cell - Google Patents

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Yukihiko Kiyohiro
幸彦 清弘
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell which can supply reaction gas uniformly and well to whole power generation surfaces of electrolyte/electrode assembly, equalize density of the reaction gas and power generation reaction, and prevent concentration of steam. <P>SOLUTION: A separator 28, a component of the fuel cell 10, comprises a first holding part 36 which holds the electrolyte/electrode assembly 26. The first holding part 36 comprises a plurality of fuel gas supplying holes 38a which showers fuel gas to supply to the electrode surface of an anode 24 and a plurality of emission holes 38b which showers the fuel gas used for the reaction to emit into an exhaust gas emitting passage 66 as exhaust gas. A sealing ring 44 is formed on the periphery of the first holding part 36 to control leakage of the exhaust gas from the periphery. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、セパレータ間に積層される燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell in which an electrolyte / electrode assembly configured by sandwiching an electrolyte between an anode electrode and a cathode electrode is laminated between separators.

通常、シールレス構造の固体電解質型燃料電池(SOFC)は、電解質に酸化物イオン導電体、例えば、安定化ジルコニアを用いており、この電解質の両側にアノード電極及びカソード電極を配設した電解質・電極接合体(MEA)を、セパレータ(バイポーラ板)によって挟持している。この燃料電池は、通常、MEAとセパレータとが所定数だけ積層された燃料電池スタックとして使用されている。   In general, a solid oxide fuel cell (SOFC) having a sealless structure uses an oxide ion conductor, for example, stabilized zirconia, as an electrolyte, and an electrolyte and anode / cathode electrode disposed on both sides of the electrolyte. The electrode assembly (MEA) is sandwiched between separators (bipolar plates). This fuel cell is normally used as a fuel cell stack in which a predetermined number of MEAs and separators are stacked.

上記の燃料電池では、電解質・電極接合体を構成するアノード電極及びカソード電極に、それぞれ燃料ガス(例えば、水素ガス)及び酸化剤ガス(例えば、空気)を供給するために、セパレータの面方向に沿って燃料ガス通路及び酸化剤ガス通路が形成されている。   In the above fuel cell, in order to supply fuel gas (for example, hydrogen gas) and oxidant gas (for example, air) to the anode electrode and the cathode electrode constituting the electrolyte-electrode assembly, respectively, A fuel gas passage and an oxidant gas passage are formed along the same.

例えば、特許文献1に開示されている平板積層型燃料電池は、図30に示すように、発電セルに積層されるセパレータ1を備えている。セパレータ1は、左右のマニホールド部分2a、2aと、中央の発電セルを配置する部分2bとが、連結部分2c、2cにより連結されており、この連結部分2cが可撓性を有している。   For example, a flat plate stacked fuel cell disclosed in Patent Document 1 includes a separator 1 stacked on a power generation cell as shown in FIG. In the separator 1, left and right manifold portions 2a and 2a and a portion 2b in which a central power generation cell is disposed are connected by connecting portions 2c and 2c, and the connecting portion 2c has flexibility.

マニホールド部分2a、2aには、ガス孔3、4が設けられており、一方のガス孔3は、燃料ガス通路3aに連通するとともに、他方のガス孔4は、酸化剤ガス通路4aに連通している。燃料ガス通路3a及び酸化剤ガス通路4aは、部分2b内にらせん状に延在しており、この部分2bの中央部近傍で、図示しない燃料極集電体及び空気極集電体に開放されている。   The manifold portions 2a and 2a are provided with gas holes 3 and 4. One gas hole 3 communicates with the fuel gas passage 3a, and the other gas hole 4 communicates with the oxidant gas passage 4a. ing. The fuel gas passage 3a and the oxidant gas passage 4a extend spirally in the portion 2b, and are opened to a fuel electrode current collector and an air electrode current collector (not shown) near the center of the portion 2b. ing.

ところで、この特許文献1では、燃料ガス及び酸化剤ガスが、発電セルの中心部から供給されて前記発電セルの外周部に向かって排出されている。このため、発電セルの電極面内において、中央部と外周部とに反応ガスの濃度差が発生し、前記電極面内における電流密度分布に偏りが生じて発電効率の向上が図れないという問題がある。   By the way, in this patent document 1, fuel gas and oxidant gas are supplied from the center part of a power generation cell, and are discharged | emitted toward the outer peripheral part of the said power generation cell. For this reason, in the electrode surface of the power generation cell, there is a problem that a concentration difference of the reaction gas occurs between the central portion and the outer peripheral portion, and the current density distribution in the electrode surface is biased, so that the power generation efficiency cannot be improved. is there.

しかも、発電セルの電極面内には、発電反応の差が発生して前記電極面内に温度勾配が生じ易い。従って、発電セルには、熱応力により損傷や劣化等の発電不良が惹起するおそれがある。   Moreover, a difference in power generation reaction occurs in the electrode surface of the power generation cell, and a temperature gradient tends to occur in the electrode surface. Therefore, the power generation cell may cause power generation failure such as damage or deterioration due to thermal stress.

さらに、発電セルの中央部から外周部に向かって、燃料ガス及び酸化剤ガスが流れるため、特にこの発電セルの外周部に発電反応により発生した水蒸気が集中する。これにより、発電セルが劣化し易いという問題がある。   Further, since the fuel gas and the oxidant gas flow from the central portion of the power generation cell toward the outer peripheral portion, water vapor generated by the power generation reaction is concentrated particularly on the outer peripheral portion of the power generation cell. Thereby, there exists a problem that a power generation cell tends to deteriorate.

そこで、例えば、特許文献2に開示されている燃料電池用セパレータでは、図31に示すように、セパレータ内部に中空部5が設けられるとともに、この中空部5は、ガス導入口6に連通している。セパレータ積層面7には、ガス導入口6から中空部5内に導入された反応ガスを吐出するための複数のガス吐出口8が、前記積層面7の略全域にわたって設けられている。従って、セパレータ内部に導入された反応ガスは、複数のガス吐出口8から発電セルに向かってシャワー状に吐出されている。   Therefore, for example, in the fuel cell separator disclosed in Patent Document 2, as shown in FIG. 31, a hollow portion 5 is provided inside the separator, and the hollow portion 5 communicates with the gas inlet 6. Yes. The separator stack surface 7 is provided with a plurality of gas discharge ports 8 for discharging the reaction gas introduced into the hollow portion 5 from the gas inlet 6 over substantially the entire area of the stack surface 7. Therefore, the reaction gas introduced into the separator is discharged in a shower shape from the plurality of gas discharge ports 8 toward the power generation cell.

特開2006−120589号公報(図4)JP 2006-120589 A (FIG. 4) 特開2005−228734号公報(図4)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-228734 (FIG. 4)

しかしながら、上記の特許文献2では、発電セルに向かってシャワー状に反応ガスを吐出する一方、反応後の排ガスを前記発電セルの外周部から排出しているため、前記外周部近傍で反応ガス濃度が低下し易い。これにより、発電セルの電極面内における反応ガス濃度に差が生じ、前記電極面内における電流密度分布に偏りが発生するという問題がある。   However, in Patent Document 2 described above, the reaction gas is discharged in a shower shape toward the power generation cell, while the exhaust gas after the reaction is discharged from the outer periphery of the power generation cell. Tends to decrease. As a result, a difference occurs in the concentration of the reaction gas in the electrode surface of the power generation cell, and there is a problem that the current density distribution in the electrode surface is biased.

しかも、発電セルの外周部では、ガス吐出口8近傍に比べて排ガス濃度が高くなり、電極面内における発電反応に差が生じてしまう。従って、発電セルに温度勾配が生じ、熱応力によって前記発電セルに損傷や劣化等の不良が生じるおそれがある。   In addition, the exhaust gas concentration is higher at the outer peripheral portion of the power generation cell than in the vicinity of the gas discharge port 8, and a difference occurs in the power generation reaction in the electrode plane. Therefore, a temperature gradient is generated in the power generation cell, and the power generation cell may be damaged or deteriorated due to thermal stress.

さらにまた、発電セルの外周部から排ガスが排出されるため、この発電セルの外周部には、発電反応で発生した水蒸気が集中し易い。このため、発電セルが劣化するという問題がある。   Furthermore, since the exhaust gas is discharged from the outer periphery of the power generation cell, water vapor generated by the power generation reaction tends to concentrate on the outer periphery of the power generation cell. For this reason, there exists a problem that a power generation cell deteriorates.

本発明はこの種の問題を解決するものであり、電解質・電極接合体の発電面全体に反応ガスを均一且つ良好に供給するとともに、反応ガス濃度及び発電反応を均一化し、且つ水蒸気の集中を阻止することが可能な燃料電池を提供することを目的とする。   The present invention solves this type of problem, and uniformly and satisfactorily supplies the reaction gas over the entire power generation surface of the electrolyte / electrode assembly, and makes the reaction gas concentration and the power generation reaction uniform, and the concentration of water vapor. An object of the present invention is to provide a fuel cell that can be blocked.

本発明は、電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、セパレータ間に積層される燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell in which an electrolyte / electrode assembly configured by sandwiching an electrolyte between an anode electrode and a cathode electrode is laminated between separators.

セパレータは、電解質・電極接合体を挟持するとともに、少なくともアノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給する又はカソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給する反応ガス通路が設けられる挟持部を備える。   The separator sandwiches the electrolyte / electrode assembly, and is provided with a reaction gas passage for supplying fuel gas along at least the electrode surface of the anode electrode or supplying oxidant gas along the electrode surface of the cathode electrode Is provided.

そして、挟持部は、少なくとも反応ガス通路に燃料ガス又は酸化剤ガスを雨浴状に供給する複数の反応ガス供給孔と、少なくとも前記反応ガス通路に供給されて反応に使用された前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスを、排ガスとして前記反応ガス通路から雨浴状に排出する複数の排ガス排出孔とを設けるとともに、前記挟持部の前記反応ガス通路側の周縁部には、前記周縁部から前記排ガスが排出されることを抑制するための封止部が形成されている。   The sandwiching portion includes a plurality of reaction gas supply holes for supplying at least a reaction gas passage with a fuel gas or an oxidant gas in a rain bath shape, and at least the fuel gas supplied to the reaction gas passage and used for the reaction. A plurality of exhaust gas exhaust holes for exhausting the oxidant gas as exhaust gas from the reaction gas passage in the form of a rain bath are provided, and the exhaust gas from the peripheral portion to the peripheral portion on the reaction gas passage side of the sandwiching portion is provided. A sealing portion for suppressing the discharge of water is formed.

また、本発明では、セパレータは、電解質・電極接合体を挟持するとともに、少なくともアノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給する又はカソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給する反応ガス通路が設けられる挟持部と、前記挟持部に連結され、少なくとも前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスを前記反応ガス通路に供給するための反応ガス供給通路が形成される橋架部と、前記橋架部に連結され、少なくとも前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスを前記反応ガス供給通路に供給するための反応ガス供給連通孔が積層方向に形成される反応ガス供給部とを備えている。   In the present invention, the separator sandwiches the electrolyte / electrode assembly, and supplies the fuel gas along at least the electrode surface of the anode electrode or supplies the oxidant gas along the electrode surface of the cathode electrode. A sandwiching portion provided with a passage, a bridge portion connected to the sandwiching portion and forming a reaction gas supply passage for supplying at least the fuel gas or the oxidant gas to the reaction gas passage, and the bridge portion And a reaction gas supply section that is connected and has at least a reaction gas supply passage for supplying the fuel gas or the oxidant gas to the reaction gas supply passage.

さらに、挟持部は、反応ガス通路側に突出し、反応ガスが反応ガス供給孔から排ガス排出孔に向かって直線状に流れることを規制する突起部を設けることが好ましい。さらにまた、突起部は、反応ガス供給孔から最短距離に位置する排ガス排出孔を結ぶ仮想直線上に設定されることが好ましく、また、前記突起部及び前記反応ガス供給孔間の最短距離は、前記突起部及び前記排ガス排出孔間の最短距離と等しく設定されることが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the clamping portion is provided with a protrusion that protrudes toward the reaction gas passage and restricts the reaction gas from flowing linearly from the reaction gas supply hole toward the exhaust gas discharge hole. Furthermore, the protrusion is preferably set on an imaginary straight line connecting the exhaust gas discharge hole located at the shortest distance from the reaction gas supply hole, and the shortest distance between the protrusion and the reaction gas supply hole is: It is preferable that the distance is set equal to the shortest distance between the protrusion and the exhaust gas discharge hole.

反応ガスが反応ガス供給孔から排ガス排出孔に吹き抜けることを抑制し、反応ガス利用率の向上を図ることができるからである。しかも、突起部は、電解質・電極接合体の電極面に接触するため、前記電解質・電極接合体への荷重の伝達及び前記電解質・電極接合体からの集電が可能になる。   This is because the reaction gas can be prevented from blowing from the reaction gas supply hole to the exhaust gas discharge hole, and the utilization rate of the reaction gas can be improved. In addition, since the projecting portion is in contact with the electrode surface of the electrolyte / electrode assembly, it is possible to transmit a load to the electrolyte / electrode assembly and collect current from the electrolyte / electrode assembly.

さらに、突起部は、長円形状又は楕円形状に形成されることが好ましく、前記突起部は、最短距離に配置される前記反応ガス供給孔及び前記排ガス排出孔を結ぶ仮想直線に対し、前記長円形状又は前記楕円形状の長軸が直交するように設定されることが好ましい。反応ガス通路内における反応ガス流路長が長尺化され、反応ガス利用率を一層向上させることができるからである。   Further, the protrusion is preferably formed in an oval shape or an ellipse, and the protrusion is long with respect to a virtual straight line connecting the reaction gas supply hole and the exhaust gas discharge hole arranged at the shortest distance. It is preferable to set the long axis of the circular shape or the elliptical shape to be orthogonal. This is because the reaction gas passage length in the reaction gas passage is lengthened, and the reaction gas utilization rate can be further improved.

さらにまた、挟持部は、反応ガス供給孔に連通して前記反応ガス供給孔に反応ガスを供給する反応ガス供給室と、排ガス排出孔に連通して前記排ガス排出孔から排ガスを排出する排ガス排出室とを設けることが好ましい。   Furthermore, the sandwiching portion communicates with the reaction gas supply hole to supply the reaction gas to the reaction gas supply hole, and the exhaust gas exhaust communicates with the exhaust gas discharge hole to discharge the exhaust gas from the exhaust gas discharge hole. It is preferable to provide a chamber.

反応ガス供給室は、反応前の反応ガスの圧力変動や圧力不均等を整える機能を有し、電解質・電極接合体の電極面内における反応ガス濃度を均等化することができる。一方、排ガス排出室は、排ガスの排出を促進させるとともに、反応ガスの供給も促進させる機能を有し、電極面内における排ガス濃度を均等化することが可能である。これにより、電極面内の電流密度分布を均一にして発電効率の向上が遂行されるとともに、電解質・電極接合体における温度勾配を抑制し、熱応力による前記電解質・電極接合体の損傷や劣化等を可及的に阻止することができる。   The reaction gas supply chamber has a function of adjusting the pressure fluctuation and non-uniformity of the reaction gas before the reaction, and can equalize the reaction gas concentration in the electrode surface of the electrolyte / electrode assembly. On the other hand, the exhaust gas discharge chamber has a function of accelerating the exhaust gas discharge and the supply of the reaction gas, and can equalize the exhaust gas concentration in the electrode surface. As a result, the current density distribution in the electrode surface is made uniform to improve the power generation efficiency, the temperature gradient in the electrolyte / electrode assembly is suppressed, and the electrolyte / electrode assembly is damaged or deteriorated due to thermal stress. Can be prevented as much as possible.

また、挟持部は、反応ガス供給孔及び排ガス排出孔が形成される第1プレート部と、反応ガス供給室及び排ガス排出室が形成される第2プレート部とを備え、前記第1プレート部と前記第2プレート部とが積層されることが好ましい。   The sandwiching portion includes a first plate portion in which the reaction gas supply hole and the exhaust gas discharge hole are formed, and a second plate portion in which the reaction gas supply chamber and the exhaust gas discharge chamber are formed, and the first plate portion It is preferable that the second plate portion is laminated.

すなわち、繊細な製造工程が必要な微細孔である反応ガス供給孔及び排ガス排出孔は、第1プレート部にのみ形成すればよく、第2プレート部には、微細な製造工程が不要になる。従って、微細な製造工程の有無により第1プレート部と第2プレート部とを別体に構成することができ、製造コストの削減及び歩留まりの向上が容易に図られる。   That is, the reaction gas supply hole and the exhaust gas discharge hole, which are fine holes that require a delicate manufacturing process, need only be formed in the first plate part, and the second plate part does not require a fine manufacturing process. Therefore, the first plate portion and the second plate portion can be configured separately depending on the presence or absence of a fine manufacturing process, and the manufacturing cost can be reduced and the yield can be easily improved.

本発明によれば、反応ガスは、複数の反応ガス供給孔から電解質・電極接合体の電極面全面に雨浴状に供給されるため、前記電極面内における反応ガス濃度を均等化することができる。一方、排ガスは、複数の排ガス排出孔から雨浴状に排出されるため、電解質・電極接合体の電極面内における排ガス濃度を均等化することが可能である。   According to the present invention, since the reaction gas is supplied in the form of a rain bath from the plurality of reaction gas supply holes to the entire electrode surface of the electrolyte / electrode assembly, the reaction gas concentration in the electrode surface can be equalized. it can. On the other hand, since the exhaust gas is discharged in the form of a rain bath from a plurality of exhaust gas discharge holes, it is possible to equalize the exhaust gas concentration in the electrode surface of the electrolyte / electrode assembly.

これにより、電極面内の電流密度分布を均一にすることができ、発電効率の向上が遂行される。さらに、電解質・電極接合体における発熱反応となる発電反応を均等化することが可能になる。このため、電解質・電極接合体の温度勾配を抑制し、熱応力による前記電解質・電極接合体の損傷や劣化等を可及的に阻止するとともに、発電反応により生じた水蒸気が集中することを良好に防止することができる。   Thereby, the current density distribution in the electrode surface can be made uniform, and the power generation efficiency is improved. Furthermore, it is possible to equalize the power generation reaction that is an exothermic reaction in the electrolyte / electrode assembly. For this reason, the temperature gradient of the electrolyte / electrode assembly is suppressed, damage or deterioration of the electrolyte / electrode assembly due to thermal stress is prevented as much as possible, and water vapor generated by the power generation reaction is concentrated. Can be prevented.

しかも、挟持部の反応ガス通路側の周縁部には、前記周縁部から排ガスが排出されることを抑制するための封止部が形成されている。従って、発電反応により発生した排ガスは、挟持部の周縁部に集中することを抑制することができ、電解質・電極接合体の電極面内における電流密度分布に偏りが生ずることを抑制することが可能になる。このため、発電効率の向上及び安定化を図るとともに、電解質・電極接合体の温度勾配を抑制して熱応力による前記電解質・電極接合体の損傷や劣化等を可及的に阻止することができる。   And the sealing part for suppressing that exhaust gas is discharged | emitted from the said peripheral part is formed in the peripheral part by the side of the reaction gas channel of a clamping part. Accordingly, the exhaust gas generated by the power generation reaction can be prevented from concentrating on the peripheral edge of the sandwiching portion, and the current density distribution in the electrode surface of the electrolyte / electrode assembly can be prevented from being biased. become. Therefore, power generation efficiency can be improved and stabilized, and the temperature gradient of the electrolyte / electrode assembly can be suppressed to prevent damage or deterioration of the electrolyte / electrode assembly due to thermal stress as much as possible. .

図1は、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池10が矢印A方向に積層された燃料電池スタック12の概略斜視説明図である。   FIG. 1 is a schematic perspective explanatory view of a fuel cell stack 12 in which fuel cells 10 according to the first embodiment of the present invention are stacked in the direction of arrow A. FIG.

燃料電池スタック12は、定置用の他、車載用等の種々の用途に用いられている。燃料電池10は、固体電解質型燃料電池であり、この燃料電池10は、図2及び図3に示すように、例えば、安定化ジルコニア等の酸化物イオン導電体で構成される電解質(電解質板)20の両面に、カソード電極22及びアノード電極24が設けられた電解質・電極接合体26を備える。電解質・電極接合体26は、円板状に形成されるとともに、少なくとも外周端面部には、酸化剤ガス及び燃料ガスの進入や排出を阻止するためにバリアー層(図示せず)が設けられている。   The fuel cell stack 12 is used for various purposes such as in-vehicle use as well as stationary use. The fuel cell 10 is a solid electrolyte fuel cell. As shown in FIGS. 2 and 3, the fuel cell 10 is an electrolyte (electrolyte plate) made of an oxide ion conductor such as stabilized zirconia, for example. An electrolyte / electrode assembly 26 provided with a cathode electrode 22 and an anode electrode 24 is provided on both sides of the substrate 20. The electrolyte / electrode assembly 26 is formed in a disk shape, and a barrier layer (not shown) is provided at least on the outer peripheral end surface portion to prevent the oxidant gas and fuel gas from entering and discharging. Yes.

燃料電池10は、各セパレータ28間に複数、例えば、8個の電解質・電極接合体26が、このセパレータ28の中心部である燃料ガス供給連通孔30と同心円上に配列される。   In the fuel cell 10, a plurality of, for example, eight electrolyte / electrode assemblies 26 are arranged between the separators 28 concentrically with the fuel gas supply communication hole 30 that is the center of the separator 28.

セパレータ28は、図2に示すように、例えば、ステンレス合金等の板金で構成される1枚の金属プレートやカーボンプレート等で構成される。セパレータ28は、中央部に燃料ガス供給連通孔(反応ガス供給連通孔)30を形成する燃料ガス供給部(反応ガス供給部)32を有する。この燃料ガス供給部32から外方に等角度間隔ずつ離間して放射状に延在する複数の第1橋架部34を介して比較的大径な第1挟持部(第1プレート部)36が一体的に設けられる。   As shown in FIG. 2, the separator 28 is composed of, for example, a single metal plate or a carbon plate composed of a sheet metal such as a stainless alloy. The separator 28 has a fuel gas supply part (reactive gas supply part) 32 that forms a fuel gas supply communication hole (reactive gas supply communication hole) 30 at the center. A relatively large-diameter first sandwiching portion (first plate portion) 36 is integrated through a plurality of first bridge portions 34 that are radially spaced apart from the fuel gas supply portion 32 at equal angular intervals. Provided.

各第1挟持部36は、電解質・電極接合体26と略同一寸法に設定される。各第1挟持部36には、燃料ガスを電解質・電極接合体26を構成するアノード電極24に雨浴状(以下、シャワー状という)に供給するための複数の燃料ガス供給孔(反応ガス供給孔)38aと、前記アノード電極24で反応に使用された燃料ガスを、排ガスとしてシャワー状に排出するための複数の排ガス排出孔38bとが、交互に配列される(図2〜図4参照)。   Each first clamping part 36 is set to have substantially the same dimensions as the electrolyte / electrode assembly 26. Each first clamping part 36 has a plurality of fuel gas supply holes (reactive gas supply) for supplying fuel gas to the anode electrode 24 constituting the electrolyte / electrode assembly 26 in the form of a rain bath (hereinafter referred to as shower). Holes) 38a and a plurality of exhaust gas discharge holes 38b for discharging the fuel gas used for the reaction in the anode electrode 24 as exhaust gas in a shower shape (see FIGS. 2 to 4). .

各第1挟持部36のアノード電極24に接触する面36aには、アノード電極24の電極面に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス通路(反応ガス通路)40が形成される。面36aには、燃料ガスが燃料ガス供給孔38aから排ガス排出孔38bに直線状に流れることを規制する複数の突起部42が形成される。第1挟持部36の面36a側の周縁部には、前記周縁部から燃料ガス及び排ガスが排出されることを抑制するためのリング状封止部(凸部)44が形成される。   A fuel gas passage (reaction gas passage) 40 for supplying fuel gas along the electrode surface of the anode electrode 24 is formed on the surface 36a of each first sandwiching portion 36 that contacts the anode electrode 24. The surface 36a is formed with a plurality of protrusions 42 that restrict the fuel gas from flowing linearly from the fuel gas supply hole 38a to the exhaust gas discharge hole 38b. A ring-shaped sealing portion (convex portion) 44 for suppressing discharge of fuel gas and exhaust gas from the peripheral portion is formed at the peripheral portion on the surface 36a side of the first sandwiching portion 36.

突起部42は、面36aに、例えば、エッチングにより形成される中実部、又はプレスにより形成される中空部で構成される。突起部42の断面形状は、矩形状、円形状、長円形状、楕円形状、三角形状又は長方形状等、種々の形状に設定可能であるとともに、位置や密度は、燃料ガスの流れ状態等によって任意に変更される。以下に説明する他の突起部は、上記の突起部42と同様に構成される。   The projecting portion 42 is formed on the surface 36a by, for example, a solid portion formed by etching or a hollow portion formed by pressing. The cross-sectional shape of the protrusion 42 can be set to various shapes such as a rectangular shape, a circular shape, an oval shape, an elliptical shape, a triangular shape, or a rectangular shape, and the position and density depend on the flow state of the fuel gas, etc. It is changed arbitrarily. The other protrusions described below are configured in the same manner as the protrusions 42 described above.

各第1挟持部36の反対側の面36bは、略平坦面に形成されるとともに、前記面36b側には、通路部材50が、例えば、ろう付け、拡散接合やレーザ溶接等により固着される。   The opposite surface 36b of each first clamping part 36 is formed in a substantially flat surface, and the passage member 50 is fixed to the surface 36b side by, for example, brazing, diffusion bonding, laser welding or the like. .

通路部材50は、平板状に構成されるとともに、中央部に燃料ガス供給連通孔30を形成する燃料ガス供給部52を備える。燃料ガス供給部52から放射状に8本の第2橋架部54が延在するとともに、各第2橋架部54には、第2挟持部(第2プレート部)56が一体に(又は別体部品の接合体として)設けられる。   The passage member 50 is configured in a flat plate shape, and includes a fuel gas supply unit 52 that forms the fuel gas supply communication hole 30 in the center. Eight second bridge parts 54 extend radially from the fuel gas supply part 52, and each second bridge part 54 has a second clamping part (second plate part) 56 integrally (or a separate part). As a joined body).

燃料ガス供給部52から各第2橋架部54を周回して、凸部58が設けられる。この凸部58は、セパレータ28の燃料ガス供給部32及び各第1橋架部34に接合されることにより、燃料ガス供給連通孔30に連通してセパレータ面方向に延在する燃料ガス供給通路60が形成される。   A convex portion 58 is provided around each second bridge portion 54 from the fuel gas supply portion 52. This convex portion 58 is joined to the fuel gas supply portion 32 and each first bridge portion 34 of the separator 28, thereby communicating with the fuel gas supply communication hole 30 and extending in the separator surface direction. Is formed.

第2挟持部56の面56aには、燃料ガス供給通路60と燃料ガス供給孔38aとに連通し、前記燃料ガス供給通路60を流れる燃料ガスを前記燃料ガス供給孔38aに供給する燃料ガス供給室(反応ガス供給室)62と、排ガス排出孔38bに連通し、前記排ガス排出孔38bから排ガスを排出する排ガス排出室64とが設けられる。   A fuel gas supply that communicates with the fuel gas supply passage 60 and the fuel gas supply hole 38a on the surface 56a of the second clamping part 56 and supplies the fuel gas flowing through the fuel gas supply passage 60 to the fuel gas supply hole 38a. A chamber (reactive gas supply chamber) 62 and an exhaust gas discharge chamber 64 communicating with the exhaust gas discharge hole 38b and exhausting exhaust gas from the exhaust gas discharge hole 38b are provided.

燃料ガス供給室62は、複数列、例えば、5列に配列される燃料ガス供給孔38aに対応して5本に分岐する一方、排ガス排出室64は、例えば、6列に配列される排ガス排出孔38bに対応して6本に分岐され、前記燃料ガス供給室62と前記排ガス排出室64とが交互に配置される。排ガス排出室64は、第2挟持部56の外周外方側端部に設けられた排ガス排出通路66を介して排ガス通路68に連通する。   The fuel gas supply chamber 62 is branched into five corresponding to the fuel gas supply holes 38a arranged in a plurality of rows, for example, five rows, while the exhaust gas discharge chamber 64 is, for example, exhaust gas discharged in six rows. The fuel gas supply chamber 62 and the exhaust gas discharge chamber 64 are alternately arranged in six branches corresponding to the holes 38b. The exhaust gas discharge chamber 64 communicates with the exhaust gas passage 68 via the exhaust gas discharge passage 66 provided at the outer peripheral outer side end portion of the second sandwiching portion 56.

第2挟持部56の面56bには、カソード電極22の電極面に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路70を形成し且つ前記カソード電極22に密着する変形可能な弾性通路部、例えば、導電性メッシュ部材72が配設される。メッシュ部材72は、例えば、ステンレス鋼(SUS材)の線材で構成され、円板状を有する。このメッシュ部材72は、積層方向(矢印A方向)の荷重に対して所望の弾性変形が可能な厚さに設定される。   A deformable elastic passage portion that forms an oxidant gas passage 70 for supplying an oxidant gas along the electrode surface of the cathode electrode 22 and is in close contact with the cathode electrode 22 on the surface 56b of the second sandwiching portion 56. For example, a conductive mesh member 72 is provided. The mesh member 72 is made of, for example, a stainless steel (SUS material) wire and has a disk shape. The mesh member 72 is set to a thickness capable of desired elastic deformation with respect to a load in the stacking direction (arrow A direction).

図5に示すように、メッシュ部材72に設けられる酸化剤ガス通路70は、電解質・電極接合体26の内側周端部と第1挟持部36の内側周端部との間から矢印B方向に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス供給連通孔74に連通する。この酸化剤ガス供給連通孔74は、各第1挟持部36及び第2挟持部56の内方と第1橋架部34間及び第2橋架部54間に位置して積層方向(矢印A方向)に延在している。   As shown in FIG. 5, the oxidant gas passage 70 provided in the mesh member 72 is formed in the direction of arrow B from between the inner peripheral end of the electrolyte / electrode assembly 26 and the inner peripheral end of the first clamping portion 36. The oxidant gas supply communication hole 74 for supplying the oxidant gas communicates with the communication hole 74. This oxidant gas supply communication hole 74 is located inward of each first clamping part 36 and second clamping part 56, between the first bridge part 34 and between the second bridge part 54, and in the stacking direction (arrow A direction). It extends to.

各セパレータ28間には、燃料ガス供給連通孔30をシールするための絶縁シール76が配設される。絶縁シール76は、例えば、マイカ材、ガラス材やセラミック材で形成される。   An insulating seal 76 for sealing the fuel gas supply communication hole 30 is disposed between the separators 28. The insulating seal 76 is made of, for example, a mica material, a glass material, or a ceramic material.

図1に示すように、燃料電池スタック12は、複数の燃料電池10の積層方向両端に略円板状のエンドプレート80a、80bを配置する。エンドプレート80aの中央部には、燃料ガス供給連通孔30に対応して孔部82が設けられるとともに、前記孔部82の周囲には、酸化剤ガス供給連通孔74に対応して複数の孔部84が設けられる。エンドプレート80a、80b間は、ねじ孔86に螺合する図示しないボルトにより矢印A方向に締め付けられている。   As shown in FIG. 1, the fuel cell stack 12 includes substantially disc-shaped end plates 80 a and 80 b at both ends in the stacking direction of the plurality of fuel cells 10. A hole 82 is provided at the center of the end plate 80 a corresponding to the fuel gas supply communication hole 30, and a plurality of holes are provided around the hole 82 corresponding to the oxidant gas supply communication hole 74. A portion 84 is provided. The end plates 80a and 80b are fastened in the direction of arrow A by bolts (not shown) screwed into the screw holes 86.

このように構成される燃料電池スタック12の動作について、以下に説明する。   The operation of the fuel cell stack 12 configured as described above will be described below.

図1及び図2に示すように、エンドプレート80aの孔部82から燃料ガス供給連通孔30に燃料ガス(水素含有ガス)が供給されるとともに、孔部84から酸化剤ガス供給連通孔74に酸化剤ガスである酸素含有ガス(以下、空気ともいう)が供給される。   As shown in FIGS. 1 and 2, fuel gas (hydrogen-containing gas) is supplied from the hole 82 of the end plate 80 a to the fuel gas supply communication hole 30, and from the hole 84 to the oxidant gas supply communication hole 74. An oxygen-containing gas (hereinafter also referred to as air) that is an oxidant gas is supplied.

燃料ガスは、燃料電池スタック12の燃料ガス供給連通孔30に沿って積層方向(矢印A方向)に移動しながら、各燃料電池10に設けられる燃料ガス供給通路60に沿ってセパレータ面方向(矢印B方向)に移動する。   While the fuel gas moves in the stacking direction (arrow A direction) along the fuel gas supply communication hole 30 of the fuel cell stack 12, the fuel gas supply passage 60 provided in each fuel cell 10 has a separator surface direction (arrow). B direction).

図3及び図5に示すように、燃料ガスは、燃料ガス供給通路60から燃料ガス供給室62に一旦導入される。この燃料ガス供給室62は、第1挟持部36に設けられている複数且つ5列に配列された燃料ガス供給孔38aに連通している。このため、燃料ガスは、燃料ガス供給室62から各燃料ガス供給孔38aを通って、電解質・電極接合体26を構成するアノード電極24の電極面全面にわたりシャワー状に供給される(図6参照)。   As shown in FIGS. 3 and 5, the fuel gas is once introduced into the fuel gas supply chamber 62 from the fuel gas supply passage 60. The fuel gas supply chamber 62 communicates with a plurality of fuel gas supply holes 38 a arranged in five rows provided in the first clamping unit 36. Therefore, the fuel gas is supplied from the fuel gas supply chamber 62 through the fuel gas supply holes 38a over the entire electrode surface of the anode electrode 24 constituting the electrolyte / electrode assembly 26 in a shower form (see FIG. 6). ).

燃料ガス供給孔38aを通ってアノード電極24に供給された燃料ガスは、燃料ガス通路40を通り、すなわち、複数の突起部42によって形成された流路を通り、発電反応に使用された後、複数の排ガス排出孔38bから排ガス排出室64にシャワー状に排出される(図6参照)。この排ガス排出室64は、図4に示すように、複数且つ6列に配列された排ガス排出孔38bに連通しており、前記排ガス排出孔38bから前記排ガス排出室64に排出された排ガスは、排ガス排出通路66に集められて排ガス通路68に排出される(図3参照)。   The fuel gas supplied to the anode electrode 24 through the fuel gas supply hole 38a passes through the fuel gas passage 40, that is, the flow path formed by the plurality of protrusions 42, and is used for the power generation reaction. A plurality of exhaust gas discharge holes 38b are discharged into the exhaust gas discharge chamber 64 in a shower shape (see FIG. 6). As shown in FIG. 4, the exhaust gas discharge chamber 64 communicates with a plurality of exhaust gas exhaust holes 38b arranged in six rows, and the exhaust gas discharged from the exhaust gas exhaust holes 38b to the exhaust gas exhaust chamber 64 is The gas is collected in the exhaust gas discharge passage 66 and discharged to the exhaust gas passage 68 (see FIG. 3).

一方、酸化剤ガス供給連通孔74に供給された空気は、電解質・電極接合体26の内側周端部と第1挟持部36及び第2挟持部56の内側周端部との間から矢印B方向に流入し、メッシュ部材72に形成された酸化剤ガス通路70に送られる。酸化剤ガス通路70では、電解質・電極接合体26のカソード電極22の内側周端部(セパレータ28の中央部)側から外側周端部(セパレータ28の外側周端部側)に向かって空気が流動する。   On the other hand, the air supplied to the oxidant gas supply communication hole 74 is indicated by an arrow B from between the inner peripheral end portion of the electrolyte / electrode assembly 26 and the inner peripheral end portions of the first sandwiching portion 36 and the second sandwiching portion 56. It flows in the direction and is sent to the oxidant gas passage 70 formed in the mesh member 72. In the oxidant gas passage 70, air flows from the inner peripheral end portion (center portion of the separator 28) side of the cathode electrode 22 of the electrolyte / electrode assembly 26 toward the outer peripheral end portion (outer peripheral end portion side of the separator 28). To flow.

従って、電解質・電極接合体26では、アノード電極24の電極面全面にわたってシャワー状に燃料ガスが供給されるとともに、カソード電極22の電極面の一方向(矢印B方向)に向かって空気が供給される。その際、酸化物イオンが電解質20を通ってアノード電極24に移動し、化学反応により発電が行われる。   Therefore, in the electrolyte / electrode assembly 26, fuel gas is supplied in a shower-like manner over the entire electrode surface of the anode electrode 24, and air is supplied in one direction (arrow B direction) of the electrode surface of the cathode electrode 22. The At that time, oxide ions move to the anode electrode 24 through the electrolyte 20, and power is generated by a chemical reaction.

なお、各電解質・電極接合体26の外周部に排出される発電反応後の空気及び発電反応後の燃料ガスは、オフガスとして排ガス通路68を介して燃料電池スタック12から排出される(図1参照)。   The air after the power generation reaction discharged to the outer peripheral portion of each electrolyte / electrode assembly 26 and the fuel gas after the power generation reaction are discharged from the fuel cell stack 12 through the exhaust gas passage 68 as an off gas (see FIG. 1). ).

この場合、第1の実施形態では、第1挟持部36は、アノード電極24の電極面に向かって燃料ガスをシャワー状に導入する複数の燃料ガス供給孔38aと、燃料ガス通路40に供給されて反応に使用された燃料ガスを、排ガスとして前記燃料ガス通路40からシャワー状に排出する複数の排ガス排出孔38bとを設けている。   In this case, in the first embodiment, the first clamping unit 36 is supplied to the fuel gas passage 40 and the plurality of fuel gas supply holes 38 a that introduce the fuel gas in a shower shape toward the electrode surface of the anode electrode 24. A plurality of exhaust gas discharge holes 38b are provided for discharging the fuel gas used for the reaction as exhaust gas from the fuel gas passage 40 in a shower shape.

このように、燃料ガスは、複数の燃料ガス供給孔38aからアノード電極24の電極面全面にシャワー状に供給されるため、前記電極面内における燃料ガス濃度を均一化することができる。一方、排ガスは、複数の排ガス排出孔38bからシャワー状に排出されるため、電極面内における排ガス濃度を均等化することが可能になる。   Thus, the fuel gas is supplied in a shower form from the plurality of fuel gas supply holes 38a to the entire electrode surface of the anode electrode 24, so that the fuel gas concentration in the electrode surface can be made uniform. On the other hand, since the exhaust gas is discharged in a shower shape from the plurality of exhaust gas discharge holes 38b, the exhaust gas concentration in the electrode surface can be equalized.

このため、電極面内の電流密度分布を均一にすることができ、発電効率の向上が容易に遂行される。さらに、電解質・電極接合体26における発熱反応となる発電反応を均等化することが可能になる。従って、電解質・電極接合体26の温度勾配を抑制し、熱応力による前記電解質・電極接合体26の損傷や劣化等を可及的に阻止するとともに、発電反応により生じた水蒸気が集中することを良好に防止することができるという効果が得られる。   For this reason, the current density distribution in the electrode surface can be made uniform, and the power generation efficiency can be easily improved. Furthermore, it is possible to equalize the power generation reaction that is an exothermic reaction in the electrolyte / electrode assembly 26. Therefore, the temperature gradient of the electrolyte / electrode assembly 26 is suppressed, the damage and deterioration of the electrolyte / electrode assembly 26 due to thermal stress is prevented as much as possible, and the water vapor generated by the power generation reaction is concentrated. The effect that it can prevent favorably is acquired.

そこで、図7には、従来技術1(特許文献1)、従来技術2(特許文献2)及び本発明の第1の実施形態において、それぞれの水蒸気濃度と電流密度との発生状態が示されている。   Therefore, FIG. 7 shows the generation states of the water vapor concentration and the current density in the related art 1 (patent document 1), the prior art 2 (patent document 2), and the first embodiment of the present invention. Yes.

従来技術1では、単一の燃料ガス供給孔を備えるだけであり、電解質・電極接合体26の中心における電流密度及び水蒸気密度と、周縁部における電流密度及び水蒸気濃度とに大きな差が生じた。また、複数の燃料ガス供給孔を備え、外方に排気ガスを排出する従来技術2では、電解質・電極接合体26の中央から外方にわたって水蒸気濃度及び電流密度の差が比較的小さいものの、前記電解質・電極接合体26の周縁部に行くに従って、前記水蒸気濃度及び前記電流密度に差が生じた。   In the prior art 1, only a single fuel gas supply hole is provided, and there is a large difference between the current density and water vapor density at the center of the electrolyte / electrode assembly 26 and the current density and water vapor concentration at the periphery. Further, in the related art 2 that includes a plurality of fuel gas supply holes and exhausts exhaust gas to the outside, although the difference in water vapor concentration and current density from the center of the electrolyte / electrode assembly 26 to the outside is relatively small, As the distance to the periphery of the electrolyte / electrode assembly 26 increased, the water vapor concentration and the current density differed.

これにより、従来技術1及び従来技術2では、電極面内の電流密度分布が不均一になり、発電効率が低下するとともに、温度勾配によって前記電解質・電極接合体26の損傷や劣化等が発生し易い。   Thereby, in the prior art 1 and the prior art 2, the current density distribution in the electrode surface becomes non-uniform, the power generation efficiency is lowered, and the electrolyte / electrode assembly 26 is damaged or deteriorated due to the temperature gradient. easy.

これに対して、第1の実施形態では、電解質・電極接合体26の発電面内にわたって水蒸気濃度及び電流密度を略均一化することができ、上記の不具合が発生することを抑制することができるという効果が得られた。   On the other hand, in the first embodiment, the water vapor concentration and the current density can be substantially uniform over the power generation surface of the electrolyte / electrode assembly 26, and the occurrence of the above-described problems can be suppressed. The effect was obtained.

さらにまた、第1の実施形態では、図2及び図4に示すように、第1挟持部36の面36a側の周縁部には、該周縁部から燃料ガス及び排ガスが排出されることを抑制するためのリング状封止部44が形成されている。従って、発電反応により発生した排ガスが第1挟持部36の周縁部に集中することを抑制することができ、電解質・電極接合体26の電極面内における電流密度分布に偏りが生ずることを抑制することが可能になる。このため、発電効率の向上及び安定化を図るとともに、電解質・電極接合体26の温度勾配を抑制し、熱応力による前記電解質・電極接合体26の損傷や劣化等を可及的に阻止することができる。   Furthermore, in the first embodiment, as shown in FIGS. 2 and 4, fuel gas and exhaust gas are prevented from being discharged from the peripheral portion to the peripheral portion on the surface 36 a side of the first sandwiching portion 36. A ring-shaped sealing portion 44 for this purpose is formed. Therefore, it is possible to suppress the exhaust gas generated by the power generation reaction from being concentrated on the peripheral portion of the first sandwiching portion 36, and to suppress the occurrence of bias in the current density distribution in the electrode surface of the electrolyte / electrode assembly 26. It becomes possible. Therefore, the power generation efficiency is improved and stabilized, the temperature gradient of the electrolyte / electrode assembly 26 is suppressed, and damage or deterioration of the electrolyte / electrode assembly 26 due to thermal stress is prevented as much as possible. Can do.

また、第1挟持部36の面36aには、燃料ガス供給孔38aと排ガス排出孔38bとの間に複数の突起部42が設けられている。これにより、燃料ガス供給孔38aから燃料ガス通路40に供給された燃料ガスは、排ガス排出孔38bに即座に通過することを抑制され、燃料ガス利用率の向上を図ることが可能になる。   A plurality of protrusions 42 are provided on the surface 36a of the first clamping part 36 between the fuel gas supply hole 38a and the exhaust gas discharge hole 38b. Thus, the fuel gas supplied from the fuel gas supply hole 38a to the fuel gas passage 40 is prevented from immediately passing through the exhaust gas discharge hole 38b, and the fuel gas utilization rate can be improved.

しかも、突起部42は、電解質・電極接合体26の電極面に接触するため、前記電解質・電極接合体26の荷重の伝達及び前記電解質・電極接合体26からの集電が確実に遂行される。   In addition, since the protrusion 42 is in contact with the electrode surface of the electrolyte / electrode assembly 26, the transmission of the load of the electrolyte / electrode assembly 26 and the current collection from the electrolyte / electrode assembly 26 are reliably performed. .

さらに、第2挟持部56には、燃料ガス供給孔38aに連通する燃料ガス供給室62と、排ガス排出孔38bに連通する排ガス排出室64とが設けられている。燃料ガス供給室62は、反応前の燃料ガスの圧力変動や圧力不均等を整える機能を有しており、燃料ガス供給孔38aから電解質・電極接合体26の電極面に供給される燃料ガスは、前記電極面内における燃料ガス濃度を均等化することができる。一方、排ガス排出室64は、排ガスの排出を促進させるとともに、燃料ガスの供給も促進させる機能を有しており、アノード電極24の電極面内における排ガス濃度を均等化することが可能である。   Further, the second sandwiching portion 56 is provided with a fuel gas supply chamber 62 that communicates with the fuel gas supply hole 38a and an exhaust gas discharge chamber 64 that communicates with the exhaust gas discharge hole 38b. The fuel gas supply chamber 62 has a function of adjusting the pressure fluctuation and non-uniformity of the fuel gas before the reaction, and the fuel gas supplied from the fuel gas supply hole 38a to the electrode surface of the electrolyte / electrode assembly 26 is The fuel gas concentration in the electrode plane can be equalized. On the other hand, the exhaust gas discharge chamber 64 has a function of promoting exhaust gas discharge and fuel gas supply, and can equalize the exhaust gas concentration in the electrode surface of the anode electrode 24.

これにより、アノード電極24の電極面内の電流密度分布を均一にして発電効率の向上が遂行されるとともに、電解質・電極接合体26における温度勾配を抑制し、熱応力による前記電解質・電極接合体26の損傷や劣化等を可及的に阻止することができる。   As a result, the current density distribution in the electrode surface of the anode electrode 24 is made uniform to improve the power generation efficiency, the temperature gradient in the electrolyte / electrode assembly 26 is suppressed, and the electrolyte / electrode assembly due to thermal stress is suppressed. 26 can be prevented from being damaged or deteriorated as much as possible.

さらに、第1挟持部36にのみ、繊細な製造工程が必要である微細孔である燃料ガス供給孔38a及び排ガス排出孔38bが形成されており、第2挟持部56には、この種の微細な製造工程が不要になる。従って、微細な製造工程の有無により第1挟持部36と第2挟持部56とを別体に構成することができ、製造コストの削減及び歩留りの向上が容易に図られる。   Furthermore, fuel gas supply holes 38a and exhaust gas discharge holes 38b, which are fine holes that require a delicate manufacturing process, are formed only in the first holding part 36, and this kind of fine holes are formed in the second holding part 56. A simple manufacturing process becomes unnecessary. Therefore, the first clamping part 36 and the second clamping part 56 can be configured separately depending on the presence or absence of a fine manufacturing process, and the manufacturing cost can be reduced and the yield can be easily improved.

図8は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池を構成するセパレータ90及び前記セパレータ90に接合される通路部材92の一部拡大分解斜視図であり、図9は、前記セパレータ90及び前記通路部材92の一部平面説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池10と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第3〜第8の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。   FIG. 8 is a partially enlarged exploded perspective view of a separator 90 constituting a fuel cell according to a second embodiment of the present invention and a passage member 92 joined to the separator 90. FIG. FIG. 10 is a partial plan view of the passage member 92. The same components as those of the fuel cell 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Similarly, in the third to eighth embodiments described below, detailed description thereof is omitted.

セパレータ90を構成する第1挟持部94には、燃料ガス供給孔38aと排ガス排出孔38bとが、各々複数個ずつ交互に配列されるとともに、燃料ガスが前記燃料ガス供給孔38aから前記排ガス排出孔38bに向かって直線状に流れることを規制する複数の突起部96が設けられる。   A plurality of fuel gas supply holes 38a and exhaust gas discharge holes 38b are alternately arranged in the first sandwiching portion 94 constituting the separator 90, and fuel gas is discharged from the fuel gas supply holes 38a. A plurality of protrusions 96 are provided to restrict the flow of the straight line toward the hole 38b.

突起部96は、燃料ガス供給孔38aから最短距離に位置する排ガス排出孔38bを結ぶ仮想直線上に設定されるとともに、前記突起部96及び前記燃料ガス供給孔38a間の最短距離は、前記突起部96及び前記排ガス排出孔38b間の最短距離と等しく設定される。突起部96は、長円形状(又は楕円形状)に設定され、前記仮想直線に直交する方向に長尺となる位置に配置される。   The protrusion 96 is set on an imaginary straight line connecting the exhaust gas discharge hole 38b located at the shortest distance from the fuel gas supply hole 38a, and the shortest distance between the protrusion 96 and the fuel gas supply hole 38a is the protrusion. It is set equal to the shortest distance between the portion 96 and the exhaust gas discharge hole 38b. The protrusion 96 is set in an oval shape (or an oval shape), and is arranged at a position that is long in a direction orthogonal to the virtual straight line.

通路部材50を構成する第2挟持部98には、燃料ガス供給孔38aに連通する燃料ガス供給室62と、排ガス排出孔38bに連通する排ガス排出室64とが形成される。   A fuel gas supply chamber 62 that communicates with the fuel gas supply hole 38a and an exhaust gas discharge chamber 64 that communicates with the exhaust gas discharge hole 38b are formed in the second sandwiching portion 98 constituting the passage member 50.

このように構成される第2の実施形態では、燃料ガス供給孔38aから燃料ガス通路40に供給された燃料ガスが、即座に排ガス排出孔38bに排出されることを突起部96により抑制することができる。このため、燃料ガス利用率の向上を図るとともに、電解質・電極接合体26への荷重の伝達及び集電が可能になる等、上記の第1の実施形態と同様の効果が得られる。   In the second embodiment configured as described above, the protrusion 96 suppresses the fuel gas supplied from the fuel gas supply hole 38a to the fuel gas passage 40 from being immediately discharged to the exhaust gas discharge hole 38b. Can do. For this reason, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, such as improving the fuel gas utilization rate, enabling transmission of the load to the electrolyte / electrode assembly 26 and collecting current.

しかも、突起部96は、長円形状(又は楕円形状)に形成されている。従って、最短距離に配置されている燃料ガス供給孔38aから排ガス排出孔38bへの燃料ガスの流路長が有効に長尺化され、燃料ガス利用率を一層向上させることができるという利点がある。   Moreover, the protrusion 96 is formed in an oval shape (or an oval shape). Therefore, there is an advantage that the flow length of the fuel gas from the fuel gas supply hole 38a arranged at the shortest distance to the exhaust gas discharge hole 38b is effectively lengthened, and the fuel gas utilization rate can be further improved. .

図10は、本発明の第3の実施形態に係る燃料電池を構成するセパレータ100及び通路部材92の一部拡大斜視説明図である。   FIG. 10 is a partially enlarged perspective explanatory view of the separator 100 and the passage member 92 constituting the fuel cell according to the third embodiment of the present invention.

セパレータ100を構成する第1挟持部102には、それぞれ複数の燃料ガス供給孔38aと排ガス排出孔38bとが交互に且つ千鳥状に配置されている。第1挟持部102には、燃料ガス供給孔38aから最短位置に位置する排ガス排出孔38bを結ぶ仮想直線状に長円状(又は楕円形状)の突起部104が設けられる。従って、第3の実施形態では、上記の第2の実施形態と同様の効果が得られる。   A plurality of fuel gas supply holes 38a and exhaust gas discharge holes 38b are alternately arranged in a staggered manner in the first sandwiching portions 102 constituting the separator 100. The first clamping part 102 is provided with an elliptical (or elliptical) protrusion 104 in a virtual straight line connecting the exhaust gas discharge hole 38b located at the shortest position from the fuel gas supply hole 38a. Therefore, in the third embodiment, the same effect as in the second embodiment can be obtained.

図11は、本発明の第4の実施形態に係る燃料電池を構成するセパレータ110と通路部材112の一部拡大分解斜視図であり、図12は、前記セパレータ110及び前記通路部材112の一部平面説明図である。   FIG. 11 is a partially enlarged exploded perspective view of the separator 110 and the passage member 112 constituting the fuel cell according to the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a part of the separator 110 and the passage member 112. It is a plane explanatory view.

セパレータ110を構成する第1挟持部114には、中央部に燃料ガス供給孔38aが設けられるとともに、この中央部と同心円状に複数の燃料ガス供給孔38aが所定角度間隔ずつ離間して設けられる。中央の燃料ガス供給孔38aを中心に、同心円状に配置されている複数の燃料ガス供給孔38aの内方及び外方には、それぞれ同心円状に所定数の排ガス排出孔38bが所定角度間隔ずつ離間して設けられる。   The first sandwiching portion 114 constituting the separator 110 is provided with a fuel gas supply hole 38a in the central portion, and a plurality of fuel gas supply holes 38a are provided concentrically with the central portion at predetermined angular intervals. . A predetermined number of exhaust gas discharge holes 38b are concentrically arranged at predetermined angular intervals inside and outside the plurality of fuel gas supply holes 38a arranged concentrically around the central fuel gas supply hole 38a. They are spaced apart.

第1挟持部114内では、燃料ガス供給孔38aと排ガス排出孔38bとが、直径方向に沿って交互に設けられるとともに、前記燃料ガス供給孔38aから最短距離に位置する排ガス排出孔38bを結ぶ仮想直線上に、突起部116が形成される。突起部116は、前記仮想直線上の略中央部に且つ該仮想直線に直交する方向に長尺な長円形状(又は楕円形状)に設定される。   In the first clamping portion 114, the fuel gas supply holes 38a and the exhaust gas discharge holes 38b are alternately provided along the diameter direction, and the exhaust gas discharge holes 38b located at the shortest distance from the fuel gas supply hole 38a are connected. A protrusion 116 is formed on the virtual straight line. The protrusion 116 is set in an oval shape (or an oval shape) that is long in a direction substantially perpendicular to the virtual straight line at a substantially central portion on the virtual straight line.

通路部材112を構成する第2挟持部118には、燃料ガス供給孔38aに連通する燃料ガス供給室120と、排ガス排出孔38bに連通する排ガス排出室122とが形成される。燃料ガス供給室120は、中央側に直線状部を有し、この直線状部の両側に円弧状部が一体に連通する形状に設定される。   A fuel gas supply chamber 120 that communicates with the fuel gas supply hole 38a and an exhaust gas discharge chamber 122 that communicates with the exhaust gas discharge hole 38b are formed in the second sandwiching portion 118 that constitutes the passage member 112. The fuel gas supply chamber 120 has a linear portion on the center side, and is set to have a shape in which arc-shaped portions communicate with each other on both sides of the linear portion.

このように構成される第4の実施形態では、上記の第1〜第3の実施形態と同様の効果が得られる。なお、以下に説明する第5の実施形態以降では、第1〜第4の実施形態を適用することができるものであるが、説明の簡素化上、例えば、第2の実施形態の第1挟持部94及び第2挟持部98を用いている。   In the fourth embodiment configured as described above, the same effect as in the first to third embodiments can be obtained. In addition, in the fifth and subsequent embodiments described below, the first to fourth embodiments can be applied. However, for the sake of simplification of description, for example, the first clamping of the second embodiment. The part 94 and the second clamping part 98 are used.

図13は、本発明の第5の実施形態に係る燃料電池140の分解斜視説明図である。   FIG. 13 is an exploded perspective view of a fuel cell 140 according to the fifth embodiment of the present invention.

燃料電池140を構成するセパレータ142には、通路部材144が接合されるとともに、前記通路部材144を構成する第2挟持部98の面98bには、酸化剤ガス通路146が設けられる。この酸化剤ガス通路146は、各第2挟持部98の面98bに、例えば、エッチングやプレス加工により形成される複数の突起部148により構成される(図14及び図15参照)。   A passage member 144 is joined to the separator 142 constituting the fuel cell 140, and an oxidant gas passage 146 is provided on a surface 98 b of the second clamping portion 98 constituting the passage member 144. The oxidant gas passage 146 includes a plurality of protrusions 148 formed on the surface 98b of each second holding part 98 by, for example, etching or pressing (see FIGS. 14 and 15).

このように構成される第5の実施形態では、第2挟持部98に設けられている複数の突起部148を介して、積層方向の荷重が効率的に伝達される。このため、少ない荷重で、燃料電池140を積層することができ、電解質・電極接合体26やセパレータ142の歪みを低減することが可能になる。   In the fifth embodiment configured as described above, the load in the stacking direction is efficiently transmitted through the plurality of protrusions 148 provided in the second clamping unit 98. Therefore, the fuel cell 140 can be stacked with a small load, and the distortion of the electrolyte / electrode assembly 26 and the separator 142 can be reduced.

図16は、本発明の第6の実施形態に係る燃料電池150の分解斜視説明図である。   FIG. 16 is an exploded perspective view of a fuel cell 150 according to the sixth embodiment of the present invention.

燃料電池150は、セパレータ152を備える。このセパレータ152を構成する第1挟持部154には、複数の燃料ガス供給孔38aと複数の排ガス排出孔38bとが交互に形成される。   The fuel cell 150 includes a separator 152. A plurality of fuel gas supply holes 38a and a plurality of exhaust gas discharge holes 38b are alternately formed in the first clamping portion 154 constituting the separator 152.

第1挟持部154には、アノード電極24の電極面に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス通路40を形成し且つ前記アノード電極24に密着する変形可能な弾性通路部、例えば、導電性メッシュ部材156が配設される(図16及び図17参照)。このメッシュ部材156を使用することにより、第1挟持部154は、突起部を不要にしてもよい。   The first sandwiching portion 154 is formed with a fuel gas passage 40 for supplying fuel gas along the electrode surface of the anode electrode 24, and a deformable elastic passage portion that is in close contact with the anode electrode 24, for example, conductive A mesh member 156 is disposed (see FIGS. 16 and 17). By using this mesh member 156, the first clamping unit 154 may not require a protrusion.

なお、第1〜第6の実施形態では、酸化剤ガスである空気は、セパレータ28等の中央側から外方に向かって供給されているが、例えば、これとは逆に、外方側から内方に向かって空気を供給するように構成してもよい。   In the first to sixth embodiments, the air that is the oxidant gas is supplied outward from the central side of the separator 28 or the like. For example, on the contrary, the air is supplied from the outer side. You may comprise so that air may be supplied toward inward.

図18は、本発明の第7の実施形態に係る燃料電池200が矢印A方向に積層された燃料電池スタック202の概略斜視説明図である。   FIG. 18 is a schematic perspective explanatory view of a fuel cell stack 202 in which fuel cells 200 according to the seventh embodiment of the present invention are stacked in the direction of arrow A.

図19に示すように、燃料電池200は、一組のセパレータ204間に電解質・電極接合体26を挟んで構成される。セパレータ204は、互いに積層される第1、第2及び第3プレート206、208及び210を備える。第1〜第3プレート206、208及び210は、例えば、ステンレス合金等の板金で構成され、前記第2プレート208の両面に、前記第1プレート206と前記第3プレート210とが、例えば、ろう付け、拡散接合又はレーザ溶接等により接合される。   As shown in FIG. 19, the fuel cell 200 is configured by sandwiching an electrolyte / electrode assembly 26 between a pair of separators 204. The separator 204 includes first, second, and third plates 206, 208, and 210 that are stacked on each other. The first to third plates 206, 208, and 210 are made of, for example, a sheet metal such as a stainless alloy, and the first plate 206 and the third plate 210 are, for example, brazed on both surfaces of the second plate 208. Bonding, diffusion bonding or laser welding.

第1プレート206は、積層方向(矢印A方向)に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔30が形成される第1燃料ガス供給部212を備える。第1燃料ガス供給部212には、幅狭な橋架部214を介して比較的大径な第1挟持部216が一体的に設けられる。第1挟持部216は、電解質・電極接合体26のアノード電極24と略同一寸法に設定されている。   The first plate 206 includes a first fuel gas supply unit 212 in which a fuel gas supply communication hole 30 for supplying fuel gas along the stacking direction (arrow A direction) is formed. The first fuel gas supply unit 212 is integrally provided with a first sandwiching unit 216 having a relatively large diameter via a narrow bridge unit 214. The first clamping part 216 is set to have substantially the same dimensions as the anode electrode 24 of the electrolyte / electrode assembly 26.

第3プレート210は、積層方向(矢印A方向)に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔74が形成される第1酸化剤ガス供給部228を備える。第1酸化剤ガス供給部228には、幅狭な橋架部230を介して比較的大径な第2挟持部232が一体的に設けられる。   The third plate 210 includes a first oxidant gas supply unit 228 in which an oxidant gas supply communication hole 74 for supplying an oxidant gas along the stacking direction (arrow A direction) is formed. The first oxidant gas supply unit 228 is integrally provided with a second sandwiching unit 232 having a relatively large diameter via a narrow bridge unit 230.

第2挟持部232は、電解質・電極接合体26のカソード電極22に接する面に、前記カソード電極22の電極面全面に酸化剤ガスをシャワー状に供給する複数の酸化剤ガス供給孔38cと、前記カソード電極22で反応に使用された酸化剤ガスを、排ガスとしてシャワー状に排出するための複数の排ガス排出孔38dとが、交互に配設される。酸化剤ガス供給孔38cと排ガス排出孔38dとの間には、突起部96が設けられる(図19及び図20参照)。   The second sandwiching portion 232 has a plurality of oxidant gas supply holes 38c for supplying an oxidant gas in a shower shape to the entire electrode surface of the cathode electrode 22 on the surface of the electrolyte / electrode assembly 26 in contact with the cathode electrode 22; A plurality of exhaust gas discharge holes 38d for discharging the oxidant gas used for the reaction at the cathode electrode 22 as exhaust gas in a shower shape are alternately arranged. A protrusion 96 is provided between the oxidant gas supply hole 38c and the exhaust gas discharge hole 38d (see FIGS. 19 and 20).

図19に示すように、第2プレート208は、燃料ガス供給連通孔30が形成される第2燃料ガス供給部238と、酸化剤ガス供給連通孔74が形成される第2酸化剤ガス供給部240とを備える。第2燃料ガス供給部238及び第2酸化剤ガス供給部240は、幅狭な橋架部242、244を介して比較的大径な第3挟持部246と一体的に構成される。第3挟持部246は、第1及び第2挟持部216、232と同一直径に設定される。   As shown in FIG. 19, the second plate 208 includes a second fuel gas supply part 238 in which the fuel gas supply communication hole 30 is formed and a second oxidant gas supply part in which the oxidant gas supply communication hole 74 is formed. 240. The second fuel gas supply unit 238 and the second oxidant gas supply unit 240 are integrally configured with a relatively large-diameter third clamping unit 246 via narrow bridge portions 242 and 244. The 3rd clamping part 246 is set to the same diameter as the 1st and 2nd clamping parts 216 and 232.

第3挟持部246は、第1挟持部216に向かう面に、燃料ガス供給室62と排ガス排出室64とを分離して形成する。この第3挟持部246は、第2挟持部232に向かう面に、図21に示すように、酸化剤ガス供給室62aと、排ガス排出室64aとを分離して形成する。酸化剤ガス供給室62aは、酸化剤ガス供給孔38cに連通するとともに、排ガス排出室64aは、排ガス排出孔38dに連通する。   The third clamping unit 246 is formed by separating the fuel gas supply chamber 62 and the exhaust gas discharge chamber 64 on the surface facing the first clamping unit 216. As shown in FIG. 21, the third sandwiching portion 246 is formed on the surface facing the second sandwiching portion 232 by separating the oxidant gas supply chamber 62a and the exhaust gas discharge chamber 64a. The oxidant gas supply chamber 62a communicates with the oxidant gas supply hole 38c, and the exhaust gas discharge chamber 64a communicates with the exhaust gas discharge hole 38d.

橋架部214、242間には、燃料ガス供給連通孔30に連通する燃料ガス供給通路60が設けられる(図19及び図22参照)。橋架部230、244間には、酸化剤ガス供給連通孔74に連通する酸化剤ガス供給通路252が設けられる。   A fuel gas supply passage 60 that communicates with the fuel gas supply communication hole 30 is provided between the bridge portions 214 and 242 (see FIGS. 19 and 22). An oxidant gas supply passage 252 communicating with the oxidant gas supply communication hole 74 is provided between the bridge portions 230 and 244.

第1プレート206が第2プレート208の一方の面にろう付け、拡散接合、レーザ溶接等で接合されることにより、第1及び第2プレート206、208間には、燃料ガス通路40に連通する燃料ガス供給通路60が設けられる。同様に、第2プレート208が第3プレート210にろう付け、拡散接合又はレーザ溶接により接合されることにより、第2及び第3プレート208、210間には、酸化剤ガス通路70に連通する酸化剤ガス供給通路252が形成される。   The first plate 206 is joined to one surface of the second plate 208 by brazing, diffusion bonding, laser welding, or the like, so that the fuel gas passage 40 is communicated between the first and second plates 206, 208. A fuel gas supply passage 60 is provided. Similarly, the second plate 208 is joined to the third plate 210 by brazing, diffusion bonding, or laser welding, so that an oxidation gas communicating with the oxidant gas passage 70 is provided between the second and third plates 208, 210. An agent gas supply passage 252 is formed.

図18に示すように、燃料電池スタック202は、複数の燃料電池200の積層方向両端にエンドプレート270a、270bを配置する。エンドプレート270aもしくはエンドプレート270bは、締付ボルト272と電気的に絶縁される。エンドプレート270aには、燃料電池200の燃料ガス供給連通孔30に連通する第1配管274と、酸化剤ガス供給連通孔74に連通する第2配管276とが接続される。   As shown in FIG. 18, in the fuel cell stack 202, end plates 270 a and 270 b are arranged at both ends in the stacking direction of the plurality of fuel cells 200. The end plate 270a or the end plate 270b is electrically insulated from the fastening bolt 272. A first pipe 274 that communicates with the fuel gas supply communication hole 30 of the fuel cell 200 and a second pipe 276 that communicates with the oxidant gas supply communication hole 74 are connected to the end plate 270a.

このように構成される燃料電池スタック202では、エンドプレート270aに接続されている第1配管274から燃料ガス供給連通孔30には、燃料ガスが供給される。一方、エンドプレート270aに接続された第2配管276から酸化剤ガス供給連通孔74には、酸素含有ガスである空気が供給される。   In the fuel cell stack 202 configured as described above, the fuel gas is supplied to the fuel gas supply communication hole 30 from the first pipe 274 connected to the end plate 270a. On the other hand, air, which is an oxygen-containing gas, is supplied from the second pipe 276 connected to the end plate 270a to the oxidant gas supply communication hole 74.

燃料ガス供給連通孔30に供給された燃料ガスは、図20に示すように、積層方向(矢印A方向)に移動しながら、各燃料電池200を構成するセパレータ204内の燃料ガス供給通路60に供給される。燃料ガスは、燃料ガス供給通路60に沿って燃料ガス供給室62に供給される。   As shown in FIG. 20, the fuel gas supplied to the fuel gas supply communication hole 30 moves in the fuel gas supply passage 60 in the separator 204 constituting each fuel cell 200 while moving in the stacking direction (arrow A direction). Supplied. The fuel gas is supplied to the fuel gas supply chamber 62 along the fuel gas supply passage 60.

燃料ガス供給室62には、複数の燃料ガス供給孔38aが連通しており、燃料ガスは、前記燃料ガス供給孔38aから燃料ガス通路40にシャワー状に供給される。発電反応に使用された燃料ガスは、複数の排ガス排出孔38bから排ガス排出室64にシャワー状に排出される(図22参照)。   A plurality of fuel gas supply holes 38 a communicate with the fuel gas supply chamber 62, and the fuel gas is supplied in a shower shape from the fuel gas supply holes 38 a to the fuel gas passage 40. The fuel gas used for the power generation reaction is discharged in a shower shape from the plurality of exhaust gas discharge holes 38b to the exhaust gas discharge chamber 64 (see FIG. 22).

一方、酸化剤ガス供給連通孔74に供給される空気は、セパレータ204内の酸化剤ガス供給通路252を移動し、酸化剤ガス供給室62aに供給される。さらに、空気は、複数の酸化剤ガス供給孔38cから酸化剤ガス通路70にシャワー状に供給される。発電反応に使用された酸化剤ガスは、複数の排ガス排出孔38dから排ガス排出室64aにシャワー状に排出される。   On the other hand, the air supplied to the oxidant gas supply communication hole 74 moves through the oxidant gas supply passage 252 in the separator 204 and is supplied to the oxidant gas supply chamber 62a. Further, the air is supplied in a shower form from the plurality of oxidant gas supply holes 38 c to the oxidant gas passage 70. The oxidant gas used for the power generation reaction is discharged from the plurality of exhaust gas discharge holes 38d into the exhaust gas discharge chamber 64a in a shower shape.

この場合、第7の実施形態では、酸化剤ガスが複数の酸化剤ガス供給孔38cからカソード電極22の電極面全面にシャワー状に供給されるため、前記電極面内における酸化剤ガス濃度を均等化することができる。一方、排ガス(使用済みの酸化剤ガス)は、複数の排ガス排出孔38dからシャワー状に排出されるため、カソード電極22の電極面内における排ガス濃度を均等化することが可能になる。   In this case, in the seventh embodiment, the oxidant gas is supplied in a shower form from the plurality of oxidant gas supply holes 38c to the entire electrode surface of the cathode electrode 22, so that the oxidant gas concentration in the electrode surface is equalized. Can be On the other hand, since the exhaust gas (used oxidant gas) is discharged in a shower form from the plurality of exhaust gas discharge holes 38d, the exhaust gas concentration in the electrode surface of the cathode electrode 22 can be equalized.

これにより、電極面内の電流密度分布を均一化するとともに、温度勾配を抑制することができる等、上記の第1〜第6の実施形態と同様の効果を得ることが可能になる。   This makes it possible to obtain the same effects as in the first to sixth embodiments, such as making the current density distribution in the electrode plane uniform and suppressing the temperature gradient.

図23は、本発明の第8の実施形態に係る燃料電池300が矢印A方向に積層された燃料電池スタック302の概略斜視説明図である。   FIG. 23 is a schematic perspective explanatory view of a fuel cell stack 302 in which fuel cells 300 according to the eighth embodiment of the present invention are stacked in the direction of arrow A. FIG.

燃料電池300は、図24に示すように、一対のセパレータ306間に複数、例えば、4個の電解質・電極接合体26を挟んで構成される。セパレータ306間には、このセパレータ306の中心部である燃料ガス供給連通孔30を中心にして等角度間隔ずつ離間し且つ前記燃料ガス供給連通孔30と同心円上に4個の電解質・電極接合体26が配置される。   As shown in FIG. 24, the fuel cell 300 is configured by sandwiching a plurality of, for example, four electrolyte / electrode assemblies 26 between a pair of separators 306. Between the separators 306, four electrolyte / electrode assemblies are spaced apart at equal angular intervals around the fuel gas supply communication hole 30, which is the center of the separator 306, and concentrically with the fuel gas supply communication hole 30. 26 is arranged.

セパレータ306は、例えば、ステンレス合金等の板金で構成される第1プレート308及び第2プレート310を有する。第1プレート308及び第2プレート310は、互いに拡散接合、レーザ溶接又はろう付け等により接合される。第1プレート308及び第2プレート310は、金属プレートに代えて、例えば、カーボンプレート等(接合方法は省略する)で構成してもよい。   The separator 306 includes a first plate 308 and a second plate 310 made of a sheet metal such as a stainless alloy. The first plate 308 and the second plate 310 are joined to each other by diffusion bonding, laser welding, brazing, or the like. The first plate 308 and the second plate 310 may be constituted by, for example, a carbon plate or the like (the bonding method is omitted) instead of the metal plate.

第1プレート308は、中央部に積層方向(矢印A方向)に沿って燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔30が形成される燃料ガス供給部(反応ガス供給部)312を有する。この燃料ガス供給部312から外方に等角度間隔ずつ離間して放射状に延在する4つの第1橋架部314を介し、第1挟持部(第1プレート部)316が一体に設けられる。第1挟持部316は、電解質・電極接合体26と略同一寸法に設定される。   The first plate 308 has a fuel gas supply portion (reactive gas supply portion) 312 in which a fuel gas supply communication hole 30 for supplying fuel gas along the stacking direction (arrow A direction) is formed at the center. A first sandwiching portion (first plate portion) 316 is integrally provided via four first bridge portions 314 that are radially spaced apart from the fuel gas supply portion 312 at equal angular intervals. The first clamping part 316 is set to have substantially the same dimensions as the electrolyte / electrode assembly 26.

各第1挟持部316には、短尺な第2橋架部322を介して環状の第1筐体部324が一体に設けられる。第1筐体部324は、酸化剤ガスを後述する酸化剤ガス供給通路348に供給するための酸化剤ガス供給連通孔74が積層方向に形成される酸化剤ガス供給部326を有する。第1筐体部324には、複数のボルト挿入用孔部328が所定角度間隔ずつ離間して設けられる。   Each first clamping part 316 is integrally provided with an annular first housing part 324 via a short second bridge part 322. The first housing part 324 has an oxidant gas supply part 326 in which an oxidant gas supply communication hole 74 for supplying an oxidant gas to an oxidant gas supply passage 348 described later is formed in the stacking direction. The first housing portion 324 is provided with a plurality of bolt insertion holes 328 spaced apart by a predetermined angular interval.

燃料ガス供給連通孔30、第1橋架部314、第1挟持部316、第2橋架部322及び酸化剤ガス供給連通孔74は、セパレータ面方向に沿って直線上に配置される(図24〜図26参照)。   The fuel gas supply communication hole 30, the first bridge part 314, the first clamping part 316, the second bridge part 322, and the oxidant gas supply communication hole 74 are arranged on a straight line along the separator surface direction (FIG. 24 to FIG. 24). (See FIG. 26).

図24及び図27に示すように、第2プレート310は、中央部に燃料ガス供給連通孔30が形成される燃料ガス供給部(反応ガス供給部)330を有する。この燃料ガス供給部330から外方に等角度間隔ずつ離間して放射状に延在する4つの第1橋架部332を介して第2挟持部(第2プレート部)334が一体に設けられる。第2挟持部334は、第1挟持部316と同様に、電解質・電極接合体26と略同一寸法に設定される。   As shown in FIGS. 24 and 27, the second plate 310 has a fuel gas supply part (reactive gas supply part) 330 in which the fuel gas supply communication hole 30 is formed at the center. A second clamping portion (second plate portion) 334 is integrally provided via four first bridge portions 332 that extend radially away from the fuel gas supply portion 330 at equal angular intervals. Similar to the first clamping unit 316, the second clamping unit 334 is set to have substantially the same dimensions as the electrolyte / electrode assembly 26.

各第2挟持部334には、短尺な第2橋架部340を介して環状の第2筐体部342が一体に設けられる。第2筐体部342には、酸化剤ガス供給連通孔74が積層方向に形成される酸化剤ガス供給部326と、ボルト挿入用孔部328とが設けられる。この第2筐体部342の第1筐体部324に接合される面には、酸化剤ガス供給連通孔74から供給される酸化剤ガスを充填するための充填室346が形成される。   Each of the second holding portions 334 is integrally provided with an annular second housing portion 342 via a short second bridge portion 340. The second housing part 342 is provided with an oxidant gas supply part 326 in which an oxidant gas supply communication hole 74 is formed in the stacking direction, and a bolt insertion hole part 328. A filling chamber 346 for filling the oxidant gas supplied from the oxidant gas supply communication hole 74 is formed on the surface of the second case 342 joined to the first case 324.

充填室346は、各第2橋架部340から各第2挟持部334の中央部近傍まで延在する酸化剤ガス供給通路(反応ガス供給通路)348に連通する。酸化剤ガス供給通路348の先端には、第2挟持部334を貫通する酸化剤ガス供給孔350が連通する。   The filling chamber 346 communicates with an oxidant gas supply passage (reaction gas supply passage) 348 extending from each second bridge portion 340 to the vicinity of the center of each second clamping portion 334. An oxidant gas supply hole 350 that penetrates through the second clamping part 334 communicates with the tip of the oxidant gas supply passage 348.

図28に示すように、各セパレータ306間には、燃料ガス供給連通孔30をシールするための第1絶縁シール76aと、酸化剤ガス供給連通孔74をシールするための第2絶縁シール76bとが設けられる。第1絶縁シール76a及び第2絶縁シール76bは、シール性が高く、硬質で潰れ難い、例えば、地殻成分系素材、硝子系素材、粘土とプラスチックの複合素材等が使用される。また、第2絶縁シール76bは、熱エネルギの拡散を阻止する断熱部材であることが好ましい。   As shown in FIG. 28, between each separator 306, a first insulating seal 76a for sealing the fuel gas supply communication hole 30, and a second insulating seal 76b for sealing the oxidant gas supply communication hole 74, Is provided. The first insulating seal 76a and the second insulating seal 76b have high sealing properties and are hard and not easily crushed. For example, a crustal component material, a glass material, a composite material of clay and plastic, or the like is used. The second insulating seal 76b is preferably a heat insulating member that prevents diffusion of thermal energy.

図23に示すように、燃料電池スタック302は、複数の燃料電池300の積層方向一端に、略円板状の第1エンドプレート352aが配置されるとともに、積層方向他端に、図示しない隔壁を介装して小径且つ略円板状の複数の第2エンドプレート352bと、大径且つ略リング状の固定リング352cとが配置される。隔壁は、排ガスが燃料電池300の外部に拡散することを阻止する機能を有する一方、第2エンドプレート352bは、各電解質・電極接合体26の積層位置に対応して4つ配設される。   As shown in FIG. 23, the fuel cell stack 302 has a substantially disc-shaped first end plate 352a disposed at one end in the stacking direction of the plurality of fuel cells 300, and a partition wall (not shown) at the other end in the stacking direction. A plurality of second end plates 352b having a small diameter and a substantially disk shape and a fixing ring 352c having a large diameter and a substantially ring shape are disposed. The partition walls have a function of preventing the exhaust gas from diffusing to the outside of the fuel cell 300, while four second end plates 352 b are disposed corresponding to the stack positions of the electrolyte / electrode assemblies 26.

セパレータ306のボルト挿入用孔部328に挿入されるボルト358及び前記ボルト358に螺合するナット360を介し、セパレータ306の第1筐体部324及び第2筐体部342が第1エンドプレート352aに締め付け固定される。   The first housing portion 324 and the second housing portion 342 of the separator 306 are connected to the first end plate 352a via a bolt 358 inserted into the bolt insertion hole 328 of the separator 306 and a nut 360 screwed into the bolt 358. Tightened and fixed.

第1エンドプレート352aには、燃料ガス供給連通孔30に連通する単一の燃料ガス供給パイプ362と、各酸化剤ガス供給連通孔74に連通する4本の酸化剤ガス供給パイプ364と、排ガス通路68に連通する4本の酸化剤ガス排出パイプ368とが設けられる。   The first end plate 352a includes a single fuel gas supply pipe 362 communicating with the fuel gas supply communication hole 30, four oxidant gas supply pipes 364 communicating with the oxidant gas supply communication holes 74, and exhaust gas. Four oxidant gas discharge pipes 368 communicating with the passage 68 are provided.

第1エンドプレート352aは、支持プレート372が固定される。支持プレート372と第1エンドプレート352aとの間には、燃料ガス供給部312、330に締め付け荷重を付与する第1荷重付与部374と、酸化剤ガス供給部326に締め付け荷重を付与する第2荷重付与部376と、各電解質・電極接合体26に締め付け荷重を付与する第3荷重付与部378とが設けられる。   A support plate 372 is fixed to the first end plate 352a. Between the support plate 372 and the first end plate 352a, a first load applying unit 374 that applies a tightening load to the fuel gas supply units 312 and 330, and a second load that applies a tightening load to the oxidant gas supply unit 326. A load applying unit 376 and a third load applying unit 378 for applying a tightening load to each electrolyte / electrode assembly 26 are provided.

第1荷重付与部374は、燃料ガス供給連通孔30から燃料ガスが漏れることを阻止するために燃料電池300の中央部(燃料ガス供給部312、330の中央部)に配置される押圧部材380を備え、この押圧部材380は、4つの第2エンドプレート352bの配列中心近傍に位置して前記燃料電池300に隔壁(図示せず)を介して押圧する。押圧部材380には、第1受け部材382a及び第2受け部材382bを介して第1スプリング384が配置される。   The first load applying unit 374 is a pressing member 380 disposed at the center of the fuel cell 300 (the center of the fuel gas supply units 312 and 330) in order to prevent the fuel gas from leaking from the fuel gas supply communication hole 30. The pressing member 380 is positioned near the arrangement center of the four second end plates 352b and presses the fuel cell 300 via a partition wall (not shown). A first spring 384 is disposed on the pressing member 380 via a first receiving member 382a and a second receiving member 382b.

第2荷重付与部376は、ボルト挿入用孔部328に挿入されるボルト358と、前記ボルト358に螺合するナット360とを備え、酸化剤ガス供給連通孔74から酸化剤ガスが漏れることを阻止する機能を有する。   The second load applying portion 376 includes a bolt 358 inserted into the bolt insertion hole 328 and a nut 360 screwed into the bolt 358, and the oxidant gas leaks from the oxidant gas supply communication hole 74. Has the function of blocking.

第3荷重付与部378は、第2エンドプレート352bに各電解質・電極接合体26に対応して配置される第3受け部材392aを備える。第3受け部材392aは、ピン(図示せず)を介して第2エンドプレート352bに位置決め支持される。第3受け部材392aに第2スプリング396の一端が当接する一方、前記第2スプリング396の他端が第4受け部材392bに当接する。   The third load applying portion 378 includes a third receiving member 392a disposed on the second end plate 352b corresponding to each electrolyte / electrode assembly 26. The third receiving member 392a is positioned and supported by the second end plate 352b via a pin (not shown). One end of the second spring 396 contacts the third receiving member 392a, while the other end of the second spring 396 contacts the fourth receiving member 392b.

このように構成される燃料電池スタック302の動作について、以下に説明する。   The operation of the fuel cell stack 302 configured as described above will be described below.

図23に示すように、第1エンドプレート352aに接続されている燃料ガス供給パイプ362から燃料ガス供給連通孔30には、燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス供給パイプ364から酸化剤ガス供給連通孔74には、酸素含有ガスである空気が供給される。   As shown in FIG. 23, the fuel gas is supplied from the fuel gas supply pipe 362 connected to the first end plate 352a to the fuel gas supply communication hole 30, and the oxidant gas is supplied from the oxidant gas supply pipe 364. Air that is an oxygen-containing gas is supplied to the supply communication hole 74.

燃料ガス供給連通孔30に供給された燃料ガスは、図25に示すように、積層方向(矢印A方向)に移動しながら、各燃料電池300を構成するセパレータ306の燃料ガス供給通路60から燃料ガス供給室62に一旦供給される。燃料ガスは、燃料ガス供給室62から各燃料ガス供給孔38aを通って、電解質・電極接合体26を構成するアノード電極24の電極面全面にわたりシャワー状に供給される。   As shown in FIG. 25, the fuel gas supplied to the fuel gas supply communication hole 30 moves in the stacking direction (arrow A direction), and travels from the fuel gas supply passage 60 of the separator 306 constituting each fuel cell 300 to the fuel gas. The gas is once supplied to the gas supply chamber 62. The fuel gas is supplied from the fuel gas supply chamber 62 through the fuel gas supply holes 38a over the entire electrode surface of the anode electrode 24 constituting the electrolyte / electrode assembly 26 in the form of a shower.

アノード電極24で発電反応に使用された燃料ガスは、排ガスとして複数の排ガス排出孔38bから排ガス排出室64にシャワー状に排出された後、排ガス排出通路66から排ガス通路68に排出される(図29参照)。   The fuel gas used for the power generation reaction at the anode electrode 24 is discharged as exhaust gas into the exhaust gas exhaust chamber 64 from the plurality of exhaust gas exhaust holes 38b, and then discharged from the exhaust gas exhaust passage 66 to the exhaust gas passage 68 (see FIG. 29).

一方、酸化剤ガス供給連通孔74に供給される空気は、第1プレート308の第1筐体部324と第2プレート310の第2筐体部342との間に設けられる充填室346に一旦充填される。この充填室346には、酸化剤ガス供給通路348が連通しており、酸化剤ガスは、各酸化剤ガス供給通路348に沿って第1挟持部316及び第2挟持部334の中心側に移動する。   On the other hand, the air supplied to the oxidant gas supply communication hole 74 temporarily enters the filling chamber 346 provided between the first housing portion 324 of the first plate 308 and the second housing portion 342 of the second plate 310. Filled. An oxidant gas supply passage 348 communicates with the filling chamber 346, and the oxidant gas moves along the respective oxidant gas supply passages 348 toward the center of the first sandwiching portion 316 and the second sandwiching portion 334. To do.

第2挟持部334の中心近傍には、酸化剤ガス供給孔350が連通するとともに、前記酸化剤ガス供給孔350は、電解質・電極接合体26のカソード電極22の略中心位置に対応して設けられている。これにより、空気は、酸化剤ガス供給孔350からカソード電極22に供給され、このカソード電極22の略中心部から外周部に向かってメッシュ部材(金属メッシュ等の導電性織布)72に形成された酸化剤ガス通路70を流動する(図28参照)。   An oxidant gas supply hole 350 communicates with the vicinity of the center of the second clamping part 334, and the oxidant gas supply hole 350 is provided corresponding to the substantially central position of the cathode electrode 22 of the electrolyte / electrode assembly 26. It has been. As a result, air is supplied to the cathode electrode 22 from the oxidant gas supply hole 350, and is formed on the mesh member (conductive woven fabric such as a metal mesh) 72 from the substantially central portion to the outer peripheral portion of the cathode electrode 22. The oxidant gas passage 70 flows (see FIG. 28).

なお、メッシュ部材72に代えて、導電性フェルト部材(金属フェルト等の導電性不織布)、発泡金属、エキスパンドメタル、パンチングメタル等を採用してもよい。また、第2挟持部334のカソード電極22側の面には、カソード電極22の電極面に沿って酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス通路70を形成する複数の突起部(ボス)を設けてもよく、突起部は、エッチングやプレス等により形成される。   Instead of the mesh member 72, a conductive felt member (conductive non-woven fabric such as metal felt), foam metal, expanded metal, punching metal, or the like may be employed. In addition, a plurality of protrusions (bosses) that form an oxidant gas passage 70 for supplying an oxidant gas along the electrode surface of the cathode electrode 22 are formed on the surface of the second sandwiching part 334 on the cathode electrode 22 side. The protrusions may be formed by etching or pressing.

これにより、第8の実施形態では、上記の第1〜第7の実施形態と同様の効果を得ることができる。   Thereby, in 8th Embodiment, the effect similar to said 1st-7th embodiment can be acquired.

本発明の第1の実施形態に係る燃料電池を組み込む燃料電池スタックの概略斜視説明図である。1 is a schematic perspective view of a fuel cell stack incorporating a fuel cell according to a first embodiment of the present invention. 前記燃料電池の分解斜視説明図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the fuel cell. 前記燃料電池のガス流れ状態を示す一部分解斜視説明図である。It is a partially exploded perspective view showing the gas flow state of the fuel cell. セパレータの一方の面の一部拡大説明図である。It is a partially expanded explanatory view of one surface of a separator. 前記燃料電池の、図4中、V−V線断面説明図である。FIG. 5 is a sectional view of the fuel cell taken along line VV in FIG. 4. 前記燃料電池の、図4中、VI−VI線断面説明図である。FIG. 5 is a sectional view of the fuel cell taken along line VI-VI in FIG. 4. 従来技術と第1の実施形態の水蒸気濃度及び電流密度の関係説明図である。It is a related explanatory drawing of water vapor concentration and current density of a prior art and a 1st embodiment. 本発明の第2の実施形態に係る燃料電池を構成するセパレータ及び通路部材の一部拡大分解斜視図である。It is a partially expanded exploded perspective view of the separator and passage member which constitute the fuel cell concerning a 2nd embodiment of the present invention. 前記セパレータ及び前記通路部材の一部平面説明図である。It is a partial plane explanatory view of the separator and the passage member. 本発明の第3の実施形態に係る燃料電池を構成するセパレータ及び通路部材の一部拡大分解斜視図である。It is a partially expanded exploded perspective view of the separator and passage member which constitute the fuel cell concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態に係る燃料電池を構成するセパレータ及び通路部材の一部拡大分解斜視図である。It is a partially expanded exploded perspective view of the separator and passage member which constitute the fuel cell concerning a 4th embodiment of the present invention. 前記セパレータ及び前記通路部材の一部平面説明図である。It is a partial plane explanatory view of the separator and the passage member. 本発明の第5の実施形態に係る燃料電池の分解斜視説明図である。It is a disassembled perspective explanatory drawing of the fuel cell which concerns on the 5th Embodiment of this invention. 前記燃料電池を構成する通路部材の正面説明図である。It is front explanatory drawing of the passage member which comprises the said fuel cell. 前記燃料電池の動作を説明する概略断面説明図である。It is a schematic cross-sectional explanatory drawing explaining operation | movement of the said fuel cell. 本発明の第6の実施形態に係る燃料電池の分解斜視説明図である。It is a disassembled perspective explanatory drawing of the fuel cell which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 前記燃料電池の動作を説明する概略断面説明図である。It is a schematic cross-sectional explanatory drawing explaining operation | movement of the said fuel cell. 本発明の第7の実施形態に係る燃料電池を組み込む燃料電池スタックの概略斜視説明図である。It is a schematic perspective explanatory view of a fuel cell stack incorporating a fuel cell according to a seventh embodiment of the present invention. 前記燃料電池の分解斜視説明図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the fuel cell. 前記燃料電池のガス流れ状態を示す一部分解斜視説明図である。It is a partially exploded perspective view showing the gas flow state of the fuel cell. 前記燃料電池を構成する第2プレートの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the 2nd plate which comprises the said fuel cell. 前記燃料電池の動作を説明する概略断面説明図である。It is a schematic cross-sectional explanatory drawing explaining operation | movement of the said fuel cell. 本発明の第8の実施形態に係る燃料電池が矢印A方向に積層された燃料電池スタックの概略斜視説明図である。FIG. 10 is a schematic perspective explanatory view of a fuel cell stack in which fuel cells according to an eighth embodiment of the present invention are stacked in the direction of arrow A. 前記燃料電池の分解斜視説明図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the fuel cell. 前記燃料電池のガス流れ状態を示す一部分解斜視説明図である。It is a partially exploded perspective view showing the gas flow state of the fuel cell. セパレータを構成する第1プレートの説明図である。It is explanatory drawing of the 1st plate which comprises a separator. 前記セパレータを構成する第2プレートの説明図である。It is explanatory drawing of the 2nd plate which comprises the said separator. 前記燃料電池の、図26及び図27中、XXVIII−XXVIII線断面説明図である。FIG. 28 is a sectional view of the fuel cell taken along line XXVIII-XXVIII in FIGS. 26 and 27. 前記燃料電池の、図26及び図27中、XXIX−XXIX線断面説明図である。FIG. 28 is a cross-sectional explanatory view of the fuel cell taken along line XXIX-XXIX in FIGS. 26 and 27. 特許文献1の燃料電池を構成するセパレータの説明図である。It is explanatory drawing of the separator which comprises the fuel cell of patent document 1. FIG. 特許文献2の燃料電池用セパレータの説明図である。6 is an explanatory diagram of a fuel cell separator of Patent Document 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10、140、150、200、300…燃料電池
12、202、302…燃料電池スタック 20…電解質
22…カソード電極 24…アノード電極
26…電解質・電極接合体
28、90、100、110、142、152、204、306…セパレータ
30…燃料ガス供給連通孔
32、52、212、238、312、330…燃料ガス供給部
34、54、214、230、242、244、314、322、332、340…橋架部
36、56、94、98、102、114、118、154、216、232、246、316、334…挟持部
38a…燃料ガス供給孔 38b、38d…排ガス排出孔
38c、350…酸化剤ガス供給孔 40…燃料ガス通路
42、96、104、116、148…突起部
44…リング状封止部 50、92、112、144…通路部材
58…凸部 60…燃料ガス供給通路
62、120…燃料ガス供給室 64、64a、122…排ガス排出室
66…排ガス排出通路 68…排ガス通路
70、146…酸化剤ガス通路 72、156…メッシュ部材
74…酸化剤ガス供給連通孔
206、208、210、308、310…プレート
228、240、326…酸化剤ガス供給部
252、348…酸化剤ガス供給通路 324、342…筐体部
10, 140, 150, 200, 300 ... Fuel cell 12, 202, 302 ... Fuel cell stack 20 ... Electrolyte 22 ... Cathode electrode 24 ... Anode electrode 26 ... Electrolyte / electrode assembly 28, 90, 100, 110, 142, 152 , 204, 306 ... separator 30 ... fuel gas supply communication holes 32, 52, 212, 238, 312, 330 ... fuel gas supply unit 34, 54, 214, 230, 242, 244, 314, 322, 332, 340 ... bridge Portions 36, 56, 94, 98, 102, 114, 118, 154, 216, 232, 246, 316, 334 ... clamping portion 38a ... fuel gas supply holes 38b, 38d ... exhaust gas discharge holes 38c, 350 ... oxidant gas supply Hole 40 ... Fuel gas passage 42, 96, 104, 116, 148 ... Projection 44 ... Ring-shaped sealing part 50, 9 112, 144 ... passage member 58 ... convex portion 60 ... fuel gas supply passage 62, 120 ... fuel gas supply chamber 64, 64a, 122 ... exhaust gas discharge chamber 66 ... exhaust gas discharge passage 68 ... exhaust gas passage 70, 146 ... oxidant gas Passage 72, 156 ... Mesh member 74 ... Oxidant gas supply communication holes 206, 208, 210, 308, 310 ... Plates 228, 240, 326 ... Oxidant gas supply sections 252, 348 ... Oxidant gas supply passages 324, 342 ... Case

Claims (9)

電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、セパレータ間に積層される燃料電池であって、
前記セパレータは、前記電解質・電極接合体を挟持するとともに、少なくとも前記アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給する又は前記カソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給する反応ガス通路が設けられる挟持部を備え、
前記挟持部は、少なくとも前記反応ガス通路に前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスを雨浴状に供給する複数の反応ガス供給孔と、
少なくとも前記反応ガス通路に供給されて反応に使用された前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスを、排ガスとして前記反応ガス通路から雨浴状に排出する複数の排ガス排出孔と、
を設けるとともに、
前記挟持部の前記反応ガス通路側の周縁部には、前記周縁部から前記排ガスが排出されることを抑制するための封止部が形成されることを特徴とする燃料電池。
An electrolyte / electrode assembly constituted by sandwiching an electrolyte between an anode electrode and a cathode electrode is a fuel cell in which separators are stacked,
The separator sandwiches the electrolyte-electrode assembly, and has a reaction gas passage for supplying fuel gas along at least the electrode surface of the anode electrode or supplying oxidant gas along the electrode surface of the cathode electrode. Provided with a clamping part provided,
The sandwiching portion includes a plurality of reaction gas supply holes for supplying at least the fuel gas or the oxidant gas to the reaction gas passage in a rain bath shape,
A plurality of exhaust gas exhaust holes for discharging at least the fuel gas or the oxidant gas supplied to the reaction gas passage and used for the reaction as exhaust gas from the reaction gas passage in a rain bath shape;
And providing
The fuel cell according to claim 1, wherein a sealing portion for suppressing discharge of the exhaust gas from the peripheral portion is formed at a peripheral portion of the sandwiching portion on the reaction gas passage side.
電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、セパレータ間に積層される燃料電池であって、
前記セパレータは、前記電解質・電極接合体を挟持するとともに、少なくとも前記アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給する又は前記カソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給する反応ガス通路が設けられる挟持部と、
前記挟持部に連結され、少なくとも前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスを前記反応ガス通路に供給するための反応ガス供給通路が形成される橋架部と、
前記橋架部に連結され、少なくとも前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスを前記反応ガス供給通路に供給するための反応ガス供給連通孔が積層方向に形成される反応ガス供給部と、
を備え、
前記挟持部は、少なくとも前記反応ガス通路に前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスを雨浴状に供給する複数の反応ガス供給孔と、
少なくとも前記反応ガス通路に供給されて反応に使用された前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスを、排ガスとして前記反応ガス通路から雨浴状に排出する複数の排ガス排出孔と、
を設けるとともに、
前記挟持部の前記反応ガス通路側の周縁部には、前記周縁部から前記排ガスが排出されることを抑制するための封止部が形成されることを特徴とする燃料電池。
An electrolyte / electrode assembly constituted by sandwiching an electrolyte between an anode electrode and a cathode electrode is a fuel cell in which separators are stacked,
The separator sandwiches the electrolyte-electrode assembly, and has a reaction gas passage for supplying fuel gas along at least the electrode surface of the anode electrode or supplying oxidant gas along the electrode surface of the cathode electrode. A clamping part to be provided;
A bridge portion connected to the sandwiching portion and formed with a reaction gas supply passage for supplying at least the fuel gas or the oxidant gas to the reaction gas passage;
A reaction gas supply part connected to the bridge part and having a reaction gas supply communication hole for supplying at least the fuel gas or the oxidant gas to the reaction gas supply passage in the stacking direction;
With
The sandwiching portion includes a plurality of reaction gas supply holes for supplying at least the fuel gas or the oxidant gas to the reaction gas passage in a rain bath shape,
A plurality of exhaust gas exhaust holes for discharging at least the fuel gas or the oxidant gas supplied to the reaction gas passage and used for the reaction as exhaust gas from the reaction gas passage in a rain bath shape;
And providing
The fuel cell according to claim 1, wherein a sealing portion for suppressing discharge of the exhaust gas from the peripheral portion is formed at a peripheral portion of the sandwiching portion on the reaction gas passage side.
請求項1又は2記載の燃料電池において、前記挟持部は、前記反応ガス通路側に突出し、前記反応ガスが前記反応ガス供給孔から前記排ガス排出孔に向かって直線状に流れることを規制する突起部を設けることを特徴とする燃料電池。   3. The fuel cell according to claim 1, wherein the clamping portion protrudes toward the reaction gas passage and restricts the reaction gas from flowing linearly from the reaction gas supply hole toward the exhaust gas discharge hole. A fuel cell characterized in that a portion is provided. 請求項3記載の燃料電池において、前記突起部は、前記反応ガス供給孔から最短距離に位置する前記排ガス排出孔を結ぶ仮想直線上に設定されることを特徴とする燃料電池。   4. The fuel cell according to claim 3, wherein the protrusion is set on a virtual straight line connecting the exhaust gas discharge holes located at a shortest distance from the reaction gas supply hole. 請求項4記載の燃料電池において、前記突起部及び前記反応ガス供給孔間の最短距離は、前記突起部及び前記排ガス排出孔間の最短距離と等しく設定されることを特徴とする燃料電池。   5. The fuel cell according to claim 4, wherein the shortest distance between the protrusion and the reaction gas supply hole is set equal to the shortest distance between the protrusion and the exhaust gas discharge hole. 請求項3〜5のいずれか1項に記載の燃料電池において、前記突起部は、長円形状又は楕円形状に形成されることを特徴とする燃料電池。   The fuel cell according to any one of claims 3 to 5, wherein the protrusion is formed in an oval shape or an elliptical shape. 請求項6記載の燃料電池において、前記突起部は、最短距離に配置される前記反応ガス供給孔及び前記排ガス排出孔を結ぶ仮想直線に対し、前記長円形状又は前記楕円形状の長軸が直交するように設定されることを特徴とする燃料電池。   7. The fuel cell according to claim 6, wherein the long axis of the elliptical shape or the elliptical shape is orthogonal to the virtual straight line connecting the reaction gas supply hole and the exhaust gas discharge hole arranged at the shortest distance. A fuel cell, which is set to perform. 請求項1〜7のいずれか1項に記載の燃料電池において、前記挟持部は、前記反応ガス供給孔に連通して前記反応ガス供給孔に前記反応ガスを供給する反応ガス供給室と、
前記排ガス排出孔に連通して前記排ガス排出孔から前記排ガスを排出する排ガス排出室と、
を設けることを特徴とする燃料電池。
8. The fuel cell according to claim 1, wherein the sandwiching portion communicates with the reaction gas supply hole and supplies the reaction gas to the reaction gas supply hole.
An exhaust gas discharge chamber communicating with the exhaust gas discharge hole and discharging the exhaust gas from the exhaust gas discharge hole;
A fuel cell comprising:
請求項8記載の燃料電池において、前記挟持部は、前記反応ガス供給孔及び前記排ガス排出孔が形成される第1プレート部と、
前記反応ガス供給室及び前記排ガス排出室が形成される第2プレート部と、
を備え、
前記第1プレート部と前記第2プレート部とが積層されることを特徴とする燃料電池。
9. The fuel cell according to claim 8, wherein the sandwiching portion includes a first plate portion in which the reaction gas supply hole and the exhaust gas discharge hole are formed,
A second plate part in which the reaction gas supply chamber and the exhaust gas discharge chamber are formed;
With
The fuel cell, wherein the first plate portion and the second plate portion are stacked.
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