JP2008091104A - Plate for fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池用プレートに係るもので、特にプレートに平板を取り付けて形成されたトンネル状のガス流路において、平板下での隣接するガス流路間で反応ガスのガスリークが生じないようにした燃料電池用プレートに関する。 The present invention relates to a plate for a fuel cell. In particular, in a tunnel-like gas flow path formed by attaching a flat plate to the plate, there is no reaction gas leak between adjacent gas flow paths under the flat plate. The present invention relates to a fuel cell plate.
固体高分子形燃料電池は、高分子電解質膜の片面にアノード電極、他面にカソード電極を設けて膜電極接合体(MEA)を形成し、この膜電極接合体をプレートで挟着して単セルを構成すると共に、多数の単セルを積層一体化することにより電池スタックを形成する。
又、前記2つのプレートは膜電極接合体に接する面にそれぞれ凹溝状のガス流路が設けられ、このうちアノード電極側のプレートのガス流路には燃料ガスが流通し、カソード電極側のプレートのガス流路には酸化剤ガスが流通する。そして、この燃料ガスと酸化剤ガスとが前記高分子電解質膜を介して電気化学的反応を生じることにより発電するように構成されている。
In a polymer electrolyte fuel cell, an anode electrode is provided on one side of a polymer electrolyte membrane and a cathode electrode is provided on the other side to form a membrane electrode assembly (MEA). A battery stack is formed by constituting a cell and stacking and integrating a large number of single cells.
The two plates are each provided with a groove-shaped gas flow path on the surface in contact with the membrane electrode assembly. Of these, fuel gas flows through the gas flow path of the plate on the anode electrode side, and on the cathode electrode side. Oxidant gas flows through the gas flow path of the plate. The fuel gas and the oxidant gas are configured to generate electric power by causing an electrochemical reaction through the polymer electrolyte membrane.
上記固体高分子形燃料電池においては、発電性能を高めるために反応ガス(燃料ガス及び酸化剤ガス)がプレートの各ガス流路を均一に流れるようにする必要がある。このため、複数のガス流路の入口領域に平板(ブリッジ板又はカバープレート等と称される)を橋渡し状態に取り付けてトンネル状のガス流路を形成し、このトンネル状のガス流路部分でガスケットが流路に落ち込むことを防止することにより、各ガス流路を流れる反応ガス量を平均化して反応部へ供給することが行われている。 In the polymer electrolyte fuel cell, it is necessary to allow the reaction gas (fuel gas and oxidant gas) to flow uniformly through the gas flow paths of the plate in order to improve the power generation performance. For this reason, a flat plate (referred to as a bridge plate or a cover plate) is attached to the inlet region of a plurality of gas passages in a bridging state to form a tunnel-like gas passage. By preventing the gasket from dropping into the flow path, the amount of reaction gas flowing through each gas flow path is averaged and supplied to the reaction section.
前記平板は、例えば特許文献1に開示されているように溶着又は接着手段により取り付けられている。又、平板を取り付けたトンネル状の流路領域から外部にガスリークしないように、平板の上に粘着剤を介して樹脂フィルムとゴムからなるガスケットを貼り付ける技術が開示されている。
上記のような従来技術によると、セパレータにおける複数のガス流路領域の両側に溶着リブを設け、この溶着リブに平板を溶着してセパレータと平板(ブリッジ板)との間の隙間を埋めつつ、セパレータと平板とを一体化している。この場合、平板は両側部のみが溶着リブに溶着されているため、熱等の影響により当該平板の下面とガス流路間に位置するリブの上面との間に隙間が生じることがある。このような隙間が生じると、ガス流路を流れる反応ガスの一部が、隣接するガス流路にガスリークする現象が発生する。このため、トンネル状の各ガス流路を流れる反応ガスの流量が不均一となり、発電性能の低下を招くことになる。又、前記のように平板の上にガスケットを貼り付けても、トンネル状のガス流路領域における隣接ガス流路間のガスリークを防ぐことはできない。 According to the prior art as described above, welding ribs are provided on both sides of a plurality of gas flow path regions in the separator, and a flat plate is welded to the welding ribs to fill a gap between the separator and the flat plate (bridge plate), The separator and the flat plate are integrated. In this case, since both sides of the flat plate are welded to the welding rib, a gap may be generated between the lower surface of the flat plate and the upper surface of the rib located between the gas flow paths due to the influence of heat or the like. When such a gap is generated, a phenomenon occurs in which a part of the reaction gas flowing through the gas flow channel leaks into the adjacent gas flow channel. For this reason, the flow rate of the reaction gas flowing through each tunnel-like gas flow path becomes non-uniform, leading to a decrease in power generation performance. Moreover, even if a gasket is affixed on a flat plate as described above, it is not possible to prevent gas leakage between adjacent gas passages in the tunnel-like gas passage region.
本発明は、このような従来技術の難点を解消するために成されたものであり、プレートに平板を取り付けて形成したトンネル状の反応ガス流路において、平板下での隣接する反応ガス流路間でガスリークが生じないようにした燃料電池用プレートを提供することを目的とする。 The present invention was made in order to eliminate the disadvantages of the prior art, and in a tunnel-like reaction gas channel formed by attaching a flat plate to a plate, an adjacent reaction gas flow channel under a flat plate is provided. An object of the present invention is to provide a plate for a fuel cell in which no gas leak occurs between them.
上記の目的を達成するための手段として、請求項1の発明は、複数本並行に配設されたガス流路の端部に平板を取り付けてトンネル状のガス流路を形成した燃料電池用プレートにおいて、前記平板と当該平板により覆われるガス流路領域との間にシール手段を介在させ、このシール手段により前記各ガス流路内を流通する反応ガスの、平板下での隣接ガス流路へのガスリークを防止することを特徴とする。
As a means for achieving the above object, the invention of
請求項2の発明は、請求項1の燃料電池用プレートにおいて、前記シール手段はシート材から構成され、このシート材を平板とガス流路間に位置する各リブの上面に密着したことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the fuel cell plate according to the first aspect, the sealing means is composed of a sheet material, and the sheet material is closely attached to the upper surface of each rib located between the flat plate and the gas flow path. And
請求項3の発明は、請求項2の燃料電池用プレートにおいて、前記シート材は、スチレン−イソプレン−スチレン(SIS)共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレン(SBS)共重合体、スチレン−ブチレン−エチレン−スチレン(SEBS)共重合体等を主成分としたゴム、又はエチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム(HNBR)、シリコンゴム、フッ素ゴム等を主成分とし、粘着付与剤を配合した材料から成る両面接着シートであることを特徴とする。
The invention of
請求項4の発明は、請求項2又は請求項3の燃料電池用プレートにおいて、前記ガス流路の全圧力損失のうち、平板下でのガス流路の圧力損失が30%以内であるとき、前記シート材による各ガス流路への突出による流路断面積の減少は、流路断面積の20%以下に抑えることを特徴とする。
In the fuel cell plate according to
上記請求項1の発明によれば、複数本並行に配設されたガス流路の端部に平板を取り付けてトンネル状のガス流路を形成する際に、平板とセパレータとの間にシール手段を介在させる構成であるから、トンネル状の各ガス流路間を確実にガスシールすることができる。これにより、トンネル状の各ガス流路を流通する反応ガスが、平板下での隣接するガス流路へガスリークするのを防ぎ、各ガス流路を流れる反応ガスの流量をほぼ均一とすることにより発電性能の低下を抑えることができる。 According to the first aspect of the invention, when a flat plate is attached to the end of a plurality of gas flow paths arranged in parallel to form a tunnel-like gas flow path, a sealing means is provided between the flat plate and the separator. Therefore, it is possible to securely seal between the tunnel-like gas flow paths. This prevents the reaction gas flowing through each tunnel-shaped gas flow path from leaking into the adjacent gas flow path under the flat plate, and makes the flow rate of the reaction gas flowing through each gas flow path substantially uniform. A decrease in power generation performance can be suppressed.
請求項2の発明によれば、前記シール手段はシート材から構成され、このシート材をガス流路間に位置する各リブの上面に密着するので、このシート材を介して平板と各ガス流路間に位置するリブとの間に隙間が生じることはない。これにより、トンネル状の各ガス流路を流通する反応ガスが、平板下での隣接するガス流路へガスリークするのを確実に防止することができる。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、前記シート材は、スチレン−イソプレン−スチレン(SIS)共重合体、スチレン−ブタジエン−スチレン(SBS)共重合体、スチレン−ブチレン−エチレン−スチレン(SEBS)共重合体等を主成分としたゴム、又はエチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム(HNBR)、シリコンゴム、フッ素ゴム等を主成分とし、粘着付与剤を配合した材料から成る両面接着シートで構成することができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、前記ガス流路の全圧力損失のうち、平板下でのガス流路の圧力損失が30%以内である時、前記シート材による各ガス流路への突出による流路断面積の減少を流路断面積の20%以下に抑えることにより、トンネル状の各ガス流路を流通する反応ガスの流れを阻害することはない。 According to invention of Claim 4, when the pressure loss of the gas flow path under a flat plate is less than 30% among the total pressure loss of the said gas flow path, it is by the protrusion to each gas flow path by the said sheet | seat material. By suppressing the decrease in the cross-sectional area of the flow path to 20% or less of the cross-sectional area of the flow path, the flow of the reaction gas flowing through each tunnel-shaped gas flow path is not hindered.
次に、本発明に係る燃料電池用プレートの実施形態に付いて添付図面を参照しながら説明する。
図1は、燃料電池スタックの構成を示す概略分解断面図であり、この場合は単セルを3個積層するものを示している。本図において、単セル1は高分子電解質膜2の片面にアノード電極3、他面にカソード電極4を接合一体化してなる膜電極接合体5を、アノード側プレート6とカソード側プレート7とで挟着して成る構成になっている。
Next, an embodiment of a fuel cell plate according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic exploded cross-sectional view showing the configuration of a fuel cell stack. In this case, three unit cells are stacked. In this figure, a
アノード側プレート6は、アノード電極3に接触する面側に燃料ガス流通用の複数本の凹溝状燃料ガス流路6aが並行して設けられ、アノード電極3に接触しない面側には冷却水流通用の複数本の凹溝状冷却水流路6bが並行して設けられている。複数本の凹溝状燃料ガス流路6aのうち、後記する平板12により覆われる入口領域の部分は、それぞれ他の領域部分に比して流路幅が若干狭く形成され、ノズル機能を持たせている。前記カソード側プレート7は、カソード電極4に接触する面側に酸化剤ガス流通用の複数本の凹溝状酸化剤ガス流路7aが並行して設けられ、カソード電極4に接触しない面側は平面7bに形成されている。カソード側プレート7における酸化剤ガス流路7aの入口領域部分も、流路幅を若干狭く形成してノズル機能を持たせている。
The
8は第1冷却プレートであり、カソード側プレート7の平面7bに接触する面側に冷却水流通用の複数本の凹溝状冷却水流路8aが並行して設けられ、カソード側プレート7の平面7bに接触しない面側は平面8bに形成されている。9は第2冷却プレートであり、前記アノード側プレート6における冷却水流路6bの形成面に接触する面側、及びその反対の面側はいずれも平面9a、9bに形成されている。
そして、図1に示すように3個の単セル1を間に挟んで両側に前記第1冷却プレート8と、第2冷却プレート9とを配置し、更に内面側に集電板10aを取り付けた第1締付板10と、内面側に集電板11aを取り付けた第2締付板11とを両側に配置して積層し、図示を省略した通しボルトとナットにより締め付け一体化することにより電池スタックが形成される。
Then, as shown in FIG. 1, the
図2は、前記アノード側プレート6の平面図であり、(a)は燃料ガス流路6aの形成されている面側、(b)は冷却水流路6bの形成されている面側をそれぞれ示している。本図(a)において、12は平板であり、燃料ガス流路6aの入口領域と、燃料供給用孔6cに連通して凹溝状に形成された燃料導入路6dと、この燃料導入口6dの出口及び複数の燃料ガス流路6aの入口に連通して凹溝状に形成された入口側マニホールド6eとを同時に覆うことができる形状に形成されている。尚、燃料導入路6dのほぼ前半部には、燃料供給用孔6cから供給される燃料ガスの流入量を規制する突条6fが、燃料導入路6dに沿って当該燃料導入路6dの中央部分に設けられ、入口側マニホールド6eのほぼ中央部分には、燃料導入路6dから入口側マニホールド6eに流入する燃料ガスを各燃料ガス流路6aの入口に分散させる突条6gが設けられている。
FIG. 2 is a plan view of the
上記平板12は例えば薄い金属板又は樹脂板からなり、図3(b)のように平板12の形状に対応させてアノード側プレート6に設けた凹部6hに、シール手段であるシート材13を介在させて取り付ける。
The
シート材13は、例えばSIS共重合体、SBS共重合体、SEBS等を主成分としたゴムシート、又はエチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム(HNBR)、シリコンゴム、フッ素ゴム等の非接着シートを用いることもできるが、好ましくはSIS共重合体、SBS共重合体、SEBS等を主成分としたゴム、又はエチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム(HNBR)、シリコンゴム、フッ素ゴム等を主成分とし、粘着付与剤を配合した材料から成る両面接着シートとする。前記平板12下での隣接ガス流路へのガスリークを、両面接着シート材と、平板12下のガス流路面積以下の押圧面積である後記複数本の線状ガスケット(図6参照)とで防止するのに適するからである。
The
シート材13が両面接着シートである場合は、前記アノード側プレート6に設けた凹部6hに落とし込むと共に、その上に平板12を被せ、適度の圧力を掛けて平板12と共にアノード側プレート6に接着する。この時、平板12の上面とアノード側プレート6の上面とが面一となるようにする。
When the
この接着によって、シート材13の下面側は図3(b)のように各燃料ガス流路6a間に位置するリブ6iの上面にそれぞれ密着し、且つ凹部6hの外周部底面及び側面に密着する。これにより、各燃料ガス流路6aの入口領域を通過する燃料ガスが、平板12下での隣接する燃料ガス流路6aにガスリークするのを防止することができる。尚、プレート及び平板(シート材は不要)を、熱可塑性樹脂を主成分とする材料で形成し、当該平板を溶着手段によりプレートに取り付けて、ガスリークを防止したトンネル状のガス流路を構成することも可能である。熱可塑性樹脂としては、例えばポリメチルペンテン、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリアミド、非結晶ポリエステル、ポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルファイド、液晶ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド等を挙げることができる。又、溶着手段としては、例えば熱板溶着、レーザー溶着、超音波溶着、赤外線溶着等を用いることができる。
By this bonding, the lower surface side of the
前記取り付け時の適度の加圧によって、シート材13の下面側のうち各燃料ガス流路6aに対向する部分が図4(b)のように各燃料ガス流路6a内にほぼ均一に突出する。このシート材13の突出量は、図4(a)のように燃料ガス流路6aの流路断面積Wの20%以下に抑える。ガス流路の全圧力損失のうち、平板下でのガス流路の圧力損失が30%以内である時、シート材13の突出量が20%を超えると、突出量のばらつきによる影響が大きくなるため、ガス流量を平均化して供給することが困難になる。ここでガス流路の全圧力損失のうち、平板下でのガス流路の圧力損失が30%である時、突出による流路断面積の減少が0%の場合の圧力損失P0を100とした場合、
P0=(平板下でのガス流路の圧力損失)+(その他部分でのガス流路の圧力損失)
=30+70
=100
平板下でのガス流路の突出による流路断面積の減少が20%生じた時の圧力損失P1は、
P1≒(平板下でのガス流路の圧力損失)+(その他部分でのガス流路の圧力損失)
≒30×{100/(100−20)}2+70
≒117
大よそ17%圧力損失が上昇することになる。
圧力損失が17%上昇した時の、燃料電池の燃料利用率及び空気利用率を考えると、
通常の燃料利用率70%⇒圧力損失が17%上昇した場合70%×1.17=82%
通常の空気利用率50%⇒圧力損失が17%上昇した場合50%×1.17=59%
になり約10%の誤差が生じる。この約10%の振れは安定した発電上、限界の数値であるので突出量は20%に抑える必要がある。
Due to appropriate pressurization at the time of attachment, a portion of the lower surface side of the
P 0 = (pressure loss of gas flow path under flat plate) + (pressure loss of gas flow path in other part)
= 30 + 70
= 100
Pressure loss P 1 when the reduction of the flow path cross-sectional area by the projection of the gas flow passage under a flat plate occurs 20%,
P 1 ≈ (pressure loss of the gas flow path under the flat plate) + (pressure loss of the gas flow path at the other part)
≈30 × {100 / (100−20)} 2 +70
≒ 117
Approximately 17% pressure loss will increase.
Considering the fuel utilization rate and air utilization rate of the fuel cell when the pressure loss increases by 17%,
70% x 1.17 = 82% when the fuel loss is increased by 17%.
Normal air utilization 50% ⇒ If pressure loss increases 17% 50% x 1.17 = 59%
And an error of about 10% occurs. Since the fluctuation of about 10% is a limit value in terms of stable power generation, the protruding amount needs to be suppressed to 20%.
図2(a)において、各燃料ガス流路6aの入口領域から反応部へ供給される燃料ガスは、反応部において電気化学的反応に使用される。一部の燃料ガスは未反応のままアノード側プレート6の出口領域に形成された出口側マニホールド6jに流入すると共に、合流してその下の燃料導出路6kを通って燃料排出用孔6lに排出される。各燃料ガス流路6aの出口領域、出口側マニホールド6j及び燃料導出路6kを覆う平板14を前記と同様のシート材(図略)を介在させて取り付けることが、ガスリークの防止にとって好ましい。尚、出口側マニホールド6j及び燃料導出路6kにも、ガス整流用の突起6r及び突条6sがそれぞれ形成されている。
In FIG. 2A, the fuel gas supplied from the inlet region of each
又、アノード側プレート6の上部には酸化剤供給用孔6mと冷却水供給用孔6nが形成され、下部には酸化剤排出用孔6pと冷却水排出用孔6qが形成されている。
An
図2(b)はアノード側プレート6の反対側の面を示す平面図であり、前記冷却水供給用孔6nから供給される冷却水を流通する前記複数の冷却水流路6bが並設されている。
そして、各冷却水流路6bを流れた冷却水は、前記冷却水排出用孔6qに排出される。
FIG. 2B is a plan view showing the surface on the opposite side of the
And the cooling water which flowed through each cooling
図5は、前記カソード側プレート7の平面図であり、(a)酸化剤ガス流路7aの形成されている面側、(b)はその反対の平面7b側をそれぞれ示している。本図(a)において、15は平板であり、酸化剤ガス流路7aの入口領域と、酸化剤供給用孔7cに連通して凹溝状に形成された酸化剤導入路7dと、この酸化剤導入口7dの出口及び複数の酸化剤ガス流路7aの入口に連通して凹溝状に形成された入口側マニホールド7eとを同時に覆うことができる形状に形成されている。尚、酸化剤導入路7dのほぼ前半部には、酸化剤供給用孔7cから供給される酸化剤ガスの流入量を規制する複数の突条7fが、酸化剤導入路7dに沿って間隔をあけて並設され、入口側マニホールド7eのほぼ中央部分には、酸化剤導入路7dから入口側マニホールド7eに流入する酸化剤ガスを各酸化剤ガス流路7aの入口に分散させる突条7gが設けられている。
5A and 5B are plan views of the
上記平板15は前記平板12、14と同様に薄い金属板又は樹脂板からなり、図示は省略したが平板15の形状に対応させてカソード側プレート7に設けた凹部に、シール手段である両面接着シートからなるシート材13を介在させて接着手段により取り付ける。この時、平板15の上面はカソード側プレート7の上面と面一となるようにする。
The
前記と同様に、接着によってシート材13の下面側は各酸化剤ガス流路7a間に位置するリブの上面にそれぞれ密着し、且つ凹部の外周部底面及び側面に密着する。これにより、各酸化剤ガス流路7aの入口領域を通過する酸化剤ガスが、平板下での隣接する酸化剤ガス流路7aにガスリークするのを防止することができる。
Similarly to the above, the lower surface side of the
この場合も、接着時の適度の加圧によって、シート材13の下面側のうち各酸化剤ガス流路7aに対向する部分が各酸化剤ガス流路7a内にほぼ均一に突出する。ガス流路の全圧力損失のうち、平板下でのガス流路の圧力損失が30%以内である時、シート材13の突出量は、酸化剤ガス流路7aの流路断面積の20%以下に抑える。シート材13の突出量が20%を超えると、突出量のばらつきによる影響が大きくなるため、ガス流量を平均化して供給することが困難になる。
Also in this case, the portion facing the oxidant
図5(a)において、各酸化剤ガス流路7aの入口領域から反応部へ供給される酸化剤ガスは、反応部において電気化学的反応に使用される。一部の酸化剤ガスは未反応のままカソード側プレート7の出口領域に形成された出口側マニホールド7hに流入すると共に、合流してその下の酸化剤導出路7iを通って酸化剤排出用孔7jに排出される。各酸化剤ガス流路7aの出口領域、出口側マニホールド7h及び酸化剤導出路7iを覆う平板16を前記と同様のシート材13を介在させて取り付けることが、ガスリークの防止にとって好ましい。
In FIG. 5A, the oxidant gas supplied from the inlet region of each oxidant
又、カソード側プレート7の上部には燃料供給用孔7kと冷却水供給用孔7lが形成され、これらは前記アノード側プレート6の燃料供給用孔6cと冷却水供給用孔6nにそれぞれ位置が対応しており、下部には燃料排出用孔7mと冷却水排出用7nが形成され、これらは前記アノード側プレート6の燃料排出用孔6lと冷却水排出用孔6qにそれぞれ位置が対応している。
Further, a
図5(b)はカソード側プレート7の反対側の面を示す平面図であり、この面は平面7bに形成されて前記第1冷却プレート8の冷却水流路8a面、又はアノード側プレート6の冷却水流路6b面が接面する。
FIG. 5B is a plan view showing an opposite surface of the
前記第2冷却プレート9は、前記のように両面とも平面9a、9bに形成され、一方の平面9aに対して前記アノード側プレート3の冷却水流路6b面が接面する。図示は省略したが、第1冷却プレート8及び第2冷却プレート9は、いずれも燃料供給用孔、燃料排出用孔、酸化剤供給用孔、酸化剤排出用孔、冷却水供給用孔及び冷却水排出用孔がそれぞれ前記アノード側プレート3及びカソード側プレート7の各孔に対応する位置に形成されている。又、これらの各孔は、前記第1の締付板10及び第2の締付板11においても同様に形成されている。これにより、電池スタックが形成されると、燃料供給用孔、燃料排出用孔、酸化剤供給用孔、酸化剤排出用孔、冷却水供給用孔及び冷却水排出用孔は、それぞれ電池スタックの積層方向に連結してトンネル状の流通孔が構成される。
As described above, both surfaces of the second cooling plate 9 are formed on the
電池スタックを構成する際に、各プレート間には反応ガス及び冷却水が電池スタックの外部に漏れ出ないようにするためガスケットを介在して締め付けられる。図6は、ガスケットの一例を示すもので、(a)は前記アノード側プレート6の燃料ガス流路6a面側に介在されるガスケット17、(b)はアノード側プレート6の冷却水流路6b面側に介在されるガスケット18を示している。
When the battery stack is configured, the gas is interposed between the plates so that the reaction gas and the cooling water do not leak out of the battery stack. 6A and 6B show an example of the gasket. FIG. 6A shows the
ガスケット17は、燃料供給用孔6c、平板12、14の外周輪郭部、燃料ガス流路6a、燃料排出用孔6l、酸化剤供給用孔6m、酸化剤排出用孔6p、冷却水供給用孔6n、冷却水排出用孔6qをそれぞれ取り囲むようにして設けられている。又、平板12、14の上面に位置させて複数の横線部17a、17bが設けられているため、これらの横線部17a、17bによって平板12、14が押圧される。これにより、薄い平板12、14に対する締め付け保持力を維持することができる。平板12下での隣接ガス流路へのガスリークを、両面接着シートと平板12下のガス流路面積以下の押圧面積である複数本の線状ガスケットである横線部17aにて防止することができる。
The
又、ガスケット18は、冷却水供給用孔6n、冷却水導入路、冷却水流路6b、冷却水出口側マニホールド、冷却水排出用孔6q、燃料供給用孔6c、燃料排出用孔6l、酸化剤供給用孔6m、酸化剤排出用孔6pそれぞれ取り囲むようにして設けられている。
The
ガスケット17、18は電池スタックを締め付けて形成する際に、位置ずれが生じないように予めアノード側プレート6の面にそれぞれ接着しておくことが好ましい。このうち、ガスケット18はアノード側プレート6の冷却水流路6b面側に接着しないで、図7に示すように冷却水流路6b面側に接面する前記アノード側プレート7の平面7b側、又は前記第2冷却プレート9の平面9a側に接着するようにしても良い。又、図1に示すように各プレートの間には、プレートの外周縁部に沿って突条のシール材19を介在させることが好ましい。
The
本発明に係る燃料電池用プレートは上記のように構成され、これらのプレートを包含する電池スタックに反応ガスが供給され、各単セル1において電気化学的反応が生じて発電され、前記第1締付板10の集電板10a及び第2締付板11の集電板11aから直流電力を取り出すことができる。即ち、電池スタックに供給される反応ガスは各単セル1に分配供給され、燃料ガスは前記アノード側プレート6の燃料ガス流路6aを流通すると共に、酸化剤ガスはカソード側プレート7の酸化剤ガス流路7aを流通し、前記高分子電解質膜2を介して電気化学的反応により発電が行われる。又、電池スタックには冷却水が供給され、発電に伴う電池スタックの温度上昇を抑え、これにより電池スタックを適温に保持する。
The plate for a fuel cell according to the present invention is configured as described above. A reactive gas is supplied to a battery stack including these plates, and an electrochemical reaction occurs in each
この発電において、アノード側プレート6の燃料ガス入口領域は、前記のようにシート材13及び平板12を取り付けることでトンネル状に形成され、シート材13が各燃料ガス流路6a間に位置するリブ6iの上面に密着固定されているため、隣接する燃料ガス流路6aにガスリークすることはない。これにより、各燃料ガス流路6aを流れる燃料ガス量を平均化することができる。又、燃料ガス入口領域は燃料ガス流路6aの開口断面積が狭小に形成されているため、ノズル機能によって燃料ガスの流れを速くする。これにより、燃料ガス入口領域から反応部に対して燃料ガスの供給をほぼ均一に且つ円滑に流すことができる。
In this power generation, the fuel gas inlet region of the
又、カソード側プレート7の酸化剤ガス入口領域も同様に、シート材13及び平板15を取り付けることでトンネル状に形成され、シート材が各酸化剤ガス流路7a間に位置するリブの上面に密着固定されているため、隣接する酸化剤ガス流路7aにガスリークすることはない。これにより、各酸化剤ガス流路7aを流れる酸化剤ガス量を平均化することができる。又、酸化剤ガス入口領域は酸化剤ガス流路7aの開口断面積が狭小に形成されているため、ノズル機能によって酸化剤ガスの流れを速くする。これにより、酸化剤ガス入口領域から反応部に対して酸化剤ガスの供給をほぼ均一に且つ円滑に流すことができる。
Similarly, the oxidant gas inlet region of the
このようにして、各単セル1での反応部には燃料ガス及び酸化剤ガスが均一に且つ円滑に供給されるため、発電性能の低下を抑えることが可能となる。
In this way, since the fuel gas and the oxidant gas are uniformly and smoothly supplied to the reaction section in each
本発明は、燃料電池用プレートに適用することができ、この燃料電池用プレートを用いた燃料電池スタックを構成することで発電性能の優れた燃料電池を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be applied to a fuel cell plate, and a fuel cell excellent in power generation performance can be provided by configuring a fuel cell stack using the fuel cell plate.
1 単セル
2 高分子電解質膜
3 アノード電極
4 カソード電極
5 膜電極接合体
6 アノード側プレート
6a 燃料ガス流路
6b 冷却水流路
7 カソード側プレート
7a 酸化剤ガス流路
7b 平面
8 第1冷却プレート
8a 冷却水流路
8b 平面
9 第2冷却プレート
10 第1締付板
10a 集電板
11 第2締付板
11a 集電板
12、14、15、16 平板
13 シート材
17、18 ガスケット
19 シール材
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