JP2008103241A - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池の構造に関する。 The present invention relates to a structure of a fuel cell.
燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質の両側に触媒層を有する燃料側電極と酸化剤側電極とが対向して配置して構成された膜電極アセンブリ(MEA)の両側をセパレータによって挟持して構成された単位セルを複数個積層し、所定の電圧を得られるセル積層体(スタック)として構成されている。 In a fuel cell, both sides of a membrane electrode assembly (MEA) constituted by a fuel side electrode having a catalyst layer on both sides of an electrolyte made of a polymer ion exchange membrane and an oxidant side electrode are opposed to each other by a separator. A plurality of unit cells configured as described above are stacked to form a cell stack (stack) that can obtain a predetermined voltage.
このような燃料電池は、燃料側電極には燃料ガス、例えば、水素が供給され、酸化剤側電極には、酸化剤ガス、例えば、酸素ガスあるいは空気が供給される。燃料側電極に供給された燃料ガス中の水素は、触媒層で水素イオン化され、適度に加湿された電解質を介して酸化剤側電極へと移動する。その間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。酸化剤側電極においては、水素イオン、電子および酸素が反応して水が生成される。 In such a fuel cell, a fuel gas such as hydrogen is supplied to the fuel side electrode, and an oxidant gas such as oxygen gas or air is supplied to the oxidant side electrode. Hydrogen in the fuel gas supplied to the fuel side electrode is hydrogen ionized in the catalyst layer, and moves to the oxidant side electrode through the appropriately humidified electrolyte. Electrons generated in the meantime are taken out to an external circuit and used as direct current electric energy. In the oxidant side electrode, hydrogen ions, electrons and oxygen react to generate water.
この場合、高分子イオン交換膜からなる電解質は、イオン透過性を保持すべく十分に加湿させておく必要がある。このため、燃料電池の外部に設けられているガス加湿装置を用いて酸化剤ガスと燃料ガスとを加湿し、これらを水蒸気として燃料電池のスタックに送ることにより、電解質を加湿するように構成されている。 In this case, the electrolyte made of the polymer ion exchange membrane needs to be sufficiently humidified to maintain ion permeability. For this reason, it is configured to humidify the electrolyte by humidifying the oxidant gas and the fuel gas using a gas humidifier provided outside the fuel cell and sending them as water vapor to the stack of the fuel cell. ing.
燃料電池は、一般的に80℃程度が最適運転温度となる場合が多いが、これよりも燃料電池の温度が低い場合には、燃料電池スタックに水蒸気として導入された水分や反応によって生成された水分が、燃料電池スタック内のガス流路で水滴の状態となり、燃料ガスや酸化剤ガスのガス流路を一部閉塞してしまう場合がある。このように、燃料電池スタック内のガス流路の一部が水滴によって閉塞されると、燃料電池スタックの各単位セルに酸化剤ガスや燃料ガスが十分に供給されず、反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスの触媒電極層への拡散性が低下し、発電性能が悪化するという問題がある。 In general, a fuel cell generally has an optimum operating temperature of about 80 ° C., but when the temperature of the fuel cell is lower than this, the fuel cell is generated by moisture or reaction introduced as water vapor into the fuel cell stack. In some cases, the moisture is in the form of water droplets in the gas flow paths in the fuel cell stack, partially blocking the gas flow paths of the fuel gas and the oxidant gas. As described above, when a part of the gas flow path in the fuel cell stack is blocked by water droplets, the oxidant gas or the fuel gas is not sufficiently supplied to each unit cell of the fuel cell stack, and the fuel gas which is a reactive gas In addition, there is a problem that the diffusibility of the oxidant gas to the catalyst electrode layer is lowered and the power generation performance is deteriorated.
このような問題に対して、燃料電池スタックの燃料ガス排出用内部マニホールドに連通されている排水部の入口を燃料ガス排出用内部マニホールドの最下部の高さ位置に対し、同等乃至低い位置にすると共に、排水部が前記入口から下方に向かって延在するようにして、燃料ガス排出用内部マニホールドに排出された水滴が排水部から燃料電池スタック外部に円滑に排水され、燃料電池の単位セル(発電セル)内に水滴が滞留することを防止する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 To solve such a problem, the inlet of the drainage portion communicating with the fuel gas discharge internal manifold of the fuel cell stack is set to the same or lower position than the lowest position of the fuel gas discharge internal manifold. In addition, as the drainage portion extends downward from the inlet, the water droplets discharged to the fuel gas discharge internal manifold are smoothly drained from the drainage portion to the outside of the fuel cell stack, and the unit cell ( There has been proposed a method for preventing water droplets from staying in the power generation cell (see, for example, Patent Document 1).
また、燃料電池では、酸化剤ガスや燃料ガスに加湿用に供給された水分が燃料電池スタック内部で結露しないよう露点を有した加湿が行われている。しかし、燃料ガスあるいは酸化剤ガスの供給配管の温度が燃料電池スタックの温度よりも低い場合には配管部分で水蒸気の結露が起こり、水滴が燃料電池スタック内に流れ込んでしまう場合がある。 Further, in the fuel cell, humidification having a dew point is performed so that moisture supplied to the oxidant gas or fuel gas for humidification does not dew inside the fuel cell stack. However, when the temperature of the fuel gas or oxidant gas supply piping is lower than the temperature of the fuel cell stack, condensation of water vapor may occur in the piping and water droplets may flow into the fuel cell stack.
このため、燃料ガスや酸化剤ガスの供給配管に拡大部を設け、この拡大部の下方に突出する段差によって配管内で結露した水滴が燃料電池スタック内のガス流路に流れ込むことを阻止することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 For this reason, an enlarged portion is provided in the fuel gas or oxidant gas supply pipe, and water droplets condensed in the pipe are prevented from flowing into the gas flow path in the fuel cell stack by a step projecting downward from the enlarged portion. Has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
また、燃料ガス供給配管、燃料ガス排気配管、空気供給配管、空気排気配管のそれぞれの燃料電池のエンドプレートへの接続部に、これらの配管中、または燃料電池スタックから凝縮または生成される凝縮水及び生成水を一時溜める下方に突出した水溜まり部を設け、水溜まり部には電気信号により開閉する排水弁である電磁弁を介して排水管が接続され、水溜まり部に溜まった水を燃料電池の外部に排水する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 Also, condensate water that is condensed or generated in the fuel cell supply pipe, fuel gas exhaust pipe, air supply pipe, and air exhaust pipe to the end plate of each fuel cell in these pipes or from the fuel cell stack And a reservoir that protrudes downward to temporarily store the generated water, and a drain pipe is connected to the reservoir through an electromagnetic valve that is a drain valve that opens and closes by an electrical signal, so that the water accumulated in the reservoir is external to the fuel cell. A method for draining water has been proposed (see, for example, Patent Document 3).
上記の特許文献1に記載された従来技術では、燃料電池スタック内部の燃料ガス排出用内部マニホールドに排出された水滴を燃料電池スタック外部に円滑に排水して、燃料電池の単位セル(発電セル)内に水滴が滞留することを防止することが開示されているが、燃料ガス又は酸化剤ガス中の水滴の燃料電池スタックへの流れ込み防止については開示されていない。 In the prior art described in the above-mentioned Patent Document 1, the water droplets discharged to the fuel gas discharge internal manifold inside the fuel cell stack are smoothly drained to the outside of the fuel cell stack, and the unit cell (power generation cell) of the fuel cell Although it is disclosed that water droplets are prevented from staying therein, there is no disclosure of preventing water droplets in fuel gas or oxidant gas from flowing into the fuel cell stack.
また、特許文献2及び3には、燃料電池外部の燃料ガスや酸化剤ガスの供給配管あるいは、これらの燃料電池のエンドプレートへの接続部に下方に突出する段差あるいは水溜り部を設け、配管内で結露した水滴が燃料電池スタック内のガス流路に流れ込むことを阻止するようにすることが開示されているが、燃料電池スタック外部に水滴を貯留する別の部品を設ける必要があることから、流路構造が複雑で圧力損失が大きくなるという問題があった。 In Patent Documents 2 and 3, a fuel gas or oxidant gas supply pipe outside the fuel cell, or a step or a water reservoir that protrudes downward is provided at a connection portion to the end plate of these fuel cells. Although it is disclosed that water droplets condensed inside the fuel cell stack are prevented from flowing into the gas flow path in the fuel cell stack, it is necessary to provide another part for storing the water droplets outside the fuel cell stack. There is a problem that the flow path structure is complicated and the pressure loss increases.
一方、高効率を求められる定置用の燃料電池は、各ガス流路の圧力を低圧にして圧縮機等の補機動力を低減している。このため、燃料ガス、酸化剤ガスの流路圧損をできるだけ小さくすることが求められている。 On the other hand, stationary fuel cells that require high efficiency reduce the power of auxiliary equipment such as compressors by reducing the pressure of each gas flow path. For this reason, it is required to reduce the flow path pressure loss of fuel gas and oxidant gas as much as possible.
本発明は、簡便な構成によって燃料電池への凝縮水の流れ込みを防止することを目的とする。 An object of the present invention is to prevent the flow of condensed water into a fuel cell with a simple configuration.
本発明の燃料電池は、膜電極アセンブリと、前記膜電極アセンブリの両面にそれぞれ接して配置され、前記膜電極アセンブリの各面に供給される反応ガスを流す反応ガス流路と前記反応ガス流路に接続された入口ポートを持つセパレータと、を含む単位セルを複数個積層したセル積層体と、前記各入口ポートによって形成され前記セル積層体を貫通する反応ガス供給路と、前記セル積層体の端部に配置された端部セルと、前記セル積層体の少なくとも一端側に積層された端部部材と、前記端部部材に設けられ前記反応ガス供給路に連通する反応ガス供給孔と、を備える燃料電池において、前記端部セル及び前記端部部材のうちのいずれか1の部材である第1の部材と、前記端部部材のうち前記第1の部材よりも反応ガス上流側にある第2の部材と、を備える燃料電池において、前記第2の部材の反応ガス供給孔の周縁は、前記第1の部材の入口ポート又は反応ガス供給孔の周縁よりも前記反応ガス流れ方向と直角方向に広がっていること、を特徴とする。本発明の燃料電池において、前記第2の部材の反応ガス供給孔の底部は、前記第1の部材の入口ポート又は反応ガス供給孔の底部よりも重力方向に下側にあること、としても好適であるし、前記第1の部材と前記第2の部材とは隣接していること、としても好適である。 The fuel cell according to the present invention includes a membrane electrode assembly, a reaction gas channel that is disposed in contact with both surfaces of the membrane electrode assembly, and a reaction gas channel that supplies a reaction gas supplied to each surface of the membrane electrode assembly, and the reaction gas channel. A cell stack in which a plurality of unit cells including a separator having an inlet port connected to each other, a reaction gas supply path formed by each of the inlet ports and penetrating through the cell stack, and the cell stack An end cell disposed at an end; an end member stacked on at least one end of the cell stack; and a reaction gas supply hole provided in the end member and communicating with the reaction gas supply path. A fuel cell comprising: a first member that is one of the end cell and the end member; and a first member of the end member that is upstream of the first reaction gas than the first member. Part 2 And a peripheral edge of the reaction gas supply hole of the second member is wider in a direction perpendicular to the reaction gas flow direction than an inlet port of the first member or a peripheral edge of the reaction gas supply hole. It is characterized by that. In the fuel cell of the present invention, the bottom part of the reaction gas supply hole of the second member is preferably lower in the direction of gravity than the inlet port of the first member or the bottom part of the reaction gas supply hole. It is also preferable that the first member and the second member are adjacent to each other.
本発明の燃料電池は、膜電極アセンブリと、前記膜電極アセンブリの両面にそれぞれ接して配置され、前記膜電極アセンブリの各面に供給される反応ガスを流す反応ガス流路と前記反応ガス流路に接続された入口ポートを持つセパレータと、を含む単位セルを複数個積層したセル積層体と、前記各入口ポートによって形成され前記セル積層体を貫通する反応ガス供給路と、前記セル積層体の少なくとも一端側に積層された端部部材と、前記端部部材に設けられ前記反応ガス供給路に連通する反応ガス供給孔と、を備える燃料電池において、前記端部部材の前記反応ガス供給孔の周縁は、前記入口ポートの周縁よりも前記反応ガス流れ方向と直角方向に広がっていること、を特徴とする。本発明の燃料電池において、前記セル積層体側にある第1の端部部材と、前記第1の端部部材よりも反応ガスの上流側にある第2の端部部材と、を備え、前記第2の端部部材の反応ガス供給孔の周縁は、第1の端部部材の反応ガス供給孔の周縁よりも前記反応ガス流れ方向と直角方向に広がっていることとしても好適であるし、前記反応ガス供給孔の底部は、前記入口ポートの底部よりも重力方向に下側にあること、としても好適であるし、前記第1の端部部材と前記第2の端部部材とは隣接していること、としても好適であるし、前記第2の端部部材の反応ガス供給孔の底部は、前記第1の端部部材の反応ガス供給孔の底部よりも重力方向に下側にあること、としても好適である。 The fuel cell according to the present invention includes a membrane electrode assembly, a reaction gas channel that is disposed in contact with both surfaces of the membrane electrode assembly, and a reaction gas channel that supplies a reaction gas supplied to each surface of the membrane electrode assembly, and the reaction gas channel. A cell stack in which a plurality of unit cells including a separator having an inlet port connected to each other, a reaction gas supply path formed by each of the inlet ports and penetrating through the cell stack, and the cell stack In the fuel cell comprising: an end member stacked at least on one end side; and a reaction gas supply hole provided in the end member and communicating with the reaction gas supply path, the reaction gas supply hole of the end member A peripheral edge extends in a direction perpendicular to the reaction gas flow direction rather than a peripheral edge of the inlet port. The fuel cell of the present invention comprises a first end member on the cell stack side, and a second end member on the upstream side of the reaction gas with respect to the first end member, Preferably, the peripheral edge of the reaction gas supply hole of the second end member is wider in the direction perpendicular to the reaction gas flow direction than the peripheral edge of the reaction gas supply hole of the first end member. It is also preferable that the bottom portion of the reaction gas supply hole is lower in the gravity direction than the bottom portion of the inlet port, and the first end member and the second end member are adjacent to each other. And the bottom of the reaction gas supply hole of the second end member is below the bottom of the reaction gas supply hole of the first end member in the direction of gravity. This is also preferable.
本発明の燃料電池は、膜電極アセンブリと、前記膜電極アセンブリの両面にそれぞれ接して配置され、前記膜電極アセンブリの各面に供給される反応ガスを流す反応ガス流路と前記反応ガス流路に接続された入口ポートと出口ポートとを持つセパレータと、を含む単位セルを複数個積層したセル積層体と、前記各入口ポートによって形成され前記セル積層体を貫通する反応ガス供給路と、前記各出口ポートによって形成され前記セル積層体を貫通する反応ガス排出路と、前記セル積層体の両端に積層された締結板と、前記締結板の一方に設けられ前記反応ガス供給路に連通する反応ガス入口孔と、前記締結板の一方又は他方に設けられ前記反応ガス排出路に連通する反応ガス出口孔と、を備える燃料電池において、前記締結板の前記反応ガス入口孔の底部は、前記反応ガス入口ポートの底部よりも重力方向に下側にあり、前記締結板の前記反応ガス出口孔の底部は、前記反応ガス出口ポートの底部と同一又はそれよりも重力方向に下側にあること、を特徴とする。 The fuel cell according to the present invention includes a membrane electrode assembly, a reaction gas channel that is disposed in contact with both surfaces of the membrane electrode assembly, and a reaction gas channel that supplies a reaction gas supplied to each surface of the membrane electrode assembly, and the reaction gas channel. A separator having an inlet port and an outlet port connected to each other, a cell stack including a plurality of unit cells, a reaction gas supply path formed by each of the inlet ports and passing through the cell stack, A reaction gas discharge path formed by each outlet port and penetrating the cell stack, a fastening plate stacked on both ends of the cell stack, and a reaction provided on one of the fastening plates and communicating with the reaction gas supply path A fuel cell comprising: a gas inlet hole; and a reactive gas outlet hole provided in one or the other of the fastening plates and communicating with the reactive gas discharge passage, wherein the reactive gas of the fastening plate The bottom of the mouth hole is below the bottom of the reaction gas inlet port in the direction of gravity, and the bottom of the reaction gas outlet hole of the fastening plate is the same as or lower than the bottom of the reaction gas outlet port. It is characterized by being down in the direction.
また、本発明の燃料電池において、前記セル積層体と前記締結板との間に積層され、前記反応ガス入口孔と前記反応ガス供給路とを連通する反応ガス導入孔と前記反応ガス出口孔と前記反応ガス排出路とを連通する反応ガス導出孔とを持つ集電板を備え、前記集電板の前記反応ガス導入孔の底部は、前記反応ガス入口ポートの底部と同一又はそれより重力方向に下側にあり、前記集電板の前記反応ガス導出孔の底部は、前記反応ガス出口ポートの底部と同一又はそれよりも重力方向に下側にあること、としても好適であるし、前記集電板と前記締結板との間に積層され、前記反応ガス入口孔と前記反応ガス供給路とを連通する反応ガス導入孔と前記反応ガス出口孔と前記反応ガス排出路とを連通する反応ガス導出孔とを持つ絶縁板を備え、前記絶縁板の前記反応ガス導入孔の底部は、前記反応ガス入口ポートの底部と同一又はそれより重力方向に下側にあり、前記絶縁板の前記反応ガス導出孔の底部は、前記反応ガス出口ポートの底部と同一又はそれよりも重力方向に下側にあること、としても好適である。 In the fuel cell of the present invention, the reaction gas introduction hole and the reaction gas outlet hole, which are stacked between the cell stack and the fastening plate and communicate with the reaction gas inlet hole and the reaction gas supply path, A collector plate having a reactant gas outlet hole communicating with the reactant gas discharge path, and a bottom portion of the reactant gas introduction hole of the collector plate is the same as or lower than a bottom portion of the reactant gas inlet port The bottom of the reaction gas outlet hole of the current collector plate is preferably the same as or lower than the bottom of the reaction gas outlet port in the direction of gravity. A reaction that is laminated between the current collector plate and the fastening plate and communicates the reaction gas inlet hole, the reaction gas outlet hole, and the reaction gas discharge passage that communicates the reaction gas inlet hole and the reaction gas supply path. It has an insulating plate with a gas outlet hole, The bottom of the reaction gas introduction hole of the insulating plate is the same as or lower than the bottom of the reaction gas inlet port in the gravitational direction, and the bottom of the reaction gas outlet hole of the insulating plate is the reaction gas outlet port It is also preferable that it is the same as the bottom part of the bottom part or below the bottom part in the direction of gravity.
本発明は、簡便な構成によって燃料電池への凝縮水の流れ込みを防止することができるという効果を奏する。 The present invention has an effect that it is possible to prevent the flow of condensed water into the fuel cell with a simple configuration.
図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、燃料電池11は、膜電極アセンブリ(MEA)の両側をセパレータによって挟持して構成された単位セル13が複数個積層されて所定の電圧を得られるように構成されたセル積層体14と、そのセル積層体14の両側に積層された発電電力を取り出す集電板15,16と、集電板の両側に積層された絶縁板17,18とを酸化剤側電極側に積層された空気側締結板19と燃料側電極側に積層された水素側締結板20とによって一体に締結して構成されている。集電板15,16と絶縁板17,18と空気側締結板19と、水素側締結板20とは、セル積層体14の端部部材である。
As shown in FIG. 1, the
各単位セル13にはそれぞれ各単位セルを貫通する空気入口ポート30と空気出口ポート32とが設けられている。また、空気側の集電板15と絶縁板17も各単位セル13の空気入口ポート30、空気出口ポート32と同一形状の空気導入孔30a’,30a、空気導出孔32a’,32aとが設けられている。各単位セル13の各ポート30,32は略同一の大きさで同一の高さに配置され、各単位セル13の積層によって単位セル13の積層方向に延びた空気供給路29と空気排出路31を構成する。そして、空気供給路29は集電板15、絶縁板17に設けられた各空気導入孔30a’,30aと空気側締結板19に設けられた空気入口孔25とに連通し、空気排出路31は集電板15、絶縁板17に設けられた各空気導出孔32a’,32aと空気側締結板19に設けられた空気出口孔27とに連通している。空気側締結板19の端面には空気入口孔25に連通する空気入口管21と空気出口孔27に連通する空気出口管23とが設けられている。ここで、積層方向は略水平方向で、空気入口ポート30の側が重力方向の上側であり、空気出口ポート32のある側が重力方向の下側となっている。空気導入孔30a,30a’と空気入口孔25とは、空気入口ポート31と連通して反応ガス供給孔である空気供給孔を構成し、空気導出孔32a,32a’と空気出口孔27とは、空気出口ポート32と連通して反応ガス排出孔である空気排出孔を構成する。
Each
空気側締結板19の空気入口孔25は、その周縁が各単位セル13の各空気入口ポート30の周縁よりもガス流れ方向と直角方向に広がっており、その底部が各単位セル13の各空気入口ポート30の底部及び集電板15、絶縁板17の各空気導入孔30a’,30aの底部よりも重力方向に下側に位置するように配置されている。この配置によって、空気側締結板19の空気入口孔25の底部と絶縁板17の空気導入孔30aの底部との間には段差がついている。また、空気側締結板19の空気出口孔27は、その底部が各単位セル13の各空気出口ポート32の底部及び集電板15、絶縁板17の各空気導出孔32a’,32aの底部と略同一高さとなるように配置され、空気側締結板19の空気出口孔27と絶縁板17の空気導出孔32aの底部との間には段差が無い構造となっている。
The peripheral edge of the
また、各単位セル13にはそれぞれ各単位セルを貫通する水素入口ポート46と水素出口ポート48とが設けられている。また、水素側の集電板16と絶縁板18も各単位セル13の水素入口ポート46、水素出口ポート48と同一形状の水素導入孔46aと水素導出孔48aとが設けられている。各単位セル13の各ポート46,48は略同一の大きさで同一の高さに配置され、各単位セル13の積層によって単位セル13の積層方向に延びた水素供給路45と水素排出路47を構成する。そして、水素供給路45は集電板16、絶縁板18に設けられた各水素導入孔46a’,46aと水素側締結板20に設けられた水素入口孔26とに連通し、水素排出路47は集電板16、絶縁板18に設けられた各水素導出孔48a’,48aと水素側締結板20に設けられた水素出口孔28とに連通している。水素側締結板20の端面には水素入口孔26に連通する水素入口管22と水素出口孔28に連通する水素出口管24とが設けられている。水素導入孔46a,46a’と水素入口孔26とは、水素入口ポート46と連通して反応ガス供給孔である水素供給孔を構成し、水素導出孔48a,48a’と水素出口孔28とは、水素出口ポート48と連通して反応ガス排出孔である水素排出孔を構成する。
Each
水素側締結板20の水素入口孔26は、その底部が各単位セル13の各水素入口ポート46の底部及び集電板16、絶縁板18の各水素導入孔46a’,46aの底部よりも重力方向に下側に位置するように配置されている。この配置によって、水素側締結板20の水素入口孔26の底部と絶縁板18の水素導入孔46aの底部との間には段差がついている。また、水素側締結板20の水素出口孔28は、その底部が各単位セル13の各水素出口ポート48の底部及び集電板16、絶縁板18の各水素導出孔48a’,48aの底部と略同一高さとなるように配置され、水素側締結板20の水素出口孔28と絶縁板18の水素導出孔48aの底部との間には段差が無い構造となっている。
The bottom of the
図2は燃料電池11の空気側の側面図である。図2に示すように、空気側締結板19に設けられた空気入口孔25と空気出口孔27は円形であり、各単位セル13の空気入口ポート30、空気出口ポート32と集電板15、絶縁板17の空気導入孔30a’,30a、空気導出孔32a’,32aは共に横に長い長円形で空気側のセパレータには空気入口ポート30から空気出口ポート32に空気を流す空気流路41が設けられている。そして、空気入口孔25の直径は空気入口ポート30、空気導入孔30a’,30aの上下方向の幅、すなわち重力方向の幅よりも大きく、空気入口孔25の重力方向の中心位置と空気入口ポート30、空気導入孔30a’,30aの重力方向の中心位置は略同一の高さで、空気入口孔25の底部は空気入口ポート30、空気導入孔30a’,30aの底部よりも重力方向に下側となるように配置されている。空気入口孔25の底部は空気入口ポート30、空気導入孔30a’,30aの底部よりも重力方向に下側となるように配置されていれば、空気入口孔25の重力方向の中心位置と空気入口ポート30、空気導入孔30a’30aの重力方向の中心位置は同一の高さに限られない。空気出口孔27の直径は空気出口ポート32、空気導出孔32a’,32aの上下方向の幅、すなわち重力方向の幅よりも大きいが、空気出口孔27の底部が空気出口ポート32、空気導出孔32a’,32aと略同一の高さとなるように配置されている。
FIG. 2 is a side view of the
図3は燃料電池11の水素側の側面図である。図3に示すように、水素側締結板20に設けられた水素入口孔26と水素出口孔28は円形であり、各単位セル13の水素入口ポート46、水素出口ポート48と集電板16、絶縁板18の水素導入孔46a’,46a、水素導出孔48a’,48aは共に縦に長い長方形で水素側のセパレータには水素入口ポート46から水素出口ポート48に水素を流す水素流路43が設けられている。そして、水素入口孔26は水素入口ポート46、水素導入孔46a’,46aの重力方向の下側に位置する底部よりもその底部が重力方向の下側になるような位置に配置されている。水素出口孔28は水素出口ポート48、水素導出孔48a’,48aの重力方向下側の底部とその底部が略同一の高さになるような位置に配置されている。
FIG. 3 is a side view of the hydrogen side of the
次に、燃料電池11の流路構造と空気、水素の流れについて説明する。図4に空気側締結板19の周りの燃料電池11の断面を示す。図4に示すように、各単位セル13は、高分子イオン交換膜からなる電解質の両側に触媒層を有する燃料側電極と酸化剤側電極とが対向して配置して構成された膜電極アセンブリ35の両側を空気側セパレータ33と水素側セパレータ37とによって挟持して構成されている。空気側セパレータ33は膜電極アセンブリの酸化剤側電極側に配設され、水素側セパレータ37は燃料側電極側に配設されている。空気側セパレータ33は膜電極アセンブリ35に接する面に空気入口ポート30から空気出口ポート32に空気を流す空気流路41と空気流路の反対側面に備えられた冷却水流路39とを備えている。図5に示すように、空気流路41は重力方向の上側に配置されている空気入口ポート30から重力方向の下側に配置されている空気出口ポート32に向かって空気を流す多数の平行流路によって構成されている。また、図6に示すように、水素側セパレータ37は左右に設けられた縦長の長方形形状の水素入口ポート46と水素出口ポート48とを備え、膜電極アセンブリ35に接する面に水素入口ポート46から水素出口ポート48に水素を流す水素流路43を備えている。水素流路43は各ポート46,48と略水平に接続され、燃料電池11の中央部では空気流路と同様に重力方向の下側の向かって流れる多数の平行流路である。また、空気側セパレータ33、水素側セパレータ37は共に冷却水の供給路と排出路を構成する冷却水入口ポート51、冷却水出口ポート53を備えている。
Next, the flow path structure of the
図4に示すように、空気側締結板19に備えられた空気入口管21から導入された空気には、空気入口管21の内部で凝縮した水分が水滴の状態で含まれている。このような水滴は空気に比較して比重が大きいので、水滴は空気入口管21の底部に沿って燃料電池11に向かって流れてくる。そして空気入口管21から空気と共に入り込んだ水滴は底部が略同一高さとなっている空気側締結板19の空気入口孔25の底部を燃料電池11の単位セル13に向かって流れていく。そして、空気側締結板19の空気の流れ方向の下流側に接して設けられた絶縁板17の空気導入孔30aの底部は、空気入口孔25の底部よりも重力方向に上側に配置されている。このように空気側締結板19と隣接して設けられた絶縁板17の空気側締結板19に接する接触面が空気側締結板19の空気入口孔25の端面に露出するように構成されている。つまり、隣接する部材間において反応ガス流路の壁面がずれるように構成されている。このため、空気入口孔25の底部に沿って流れてきた水滴は、絶縁板17によってせき止められて、絶縁板17とそれよりも空気の流れの下流にある、集電板15の空気導入孔30a’及び空気側セパレータ33、水素側セパレータ37にそれぞれ設けられた空気入口ポート30によって構成される空気供給路29の内部には侵入しない。このため、水滴が空気側セパレータ33の空気流路41に詰まって閉塞を起こすことを低減することができる。
As shown in FIG. 4, the air introduced from the
一方、水蒸気の状態の水分は空気と共に空気側締結板19の空気入口孔25から絶縁板17、集電板15にそれぞれ設けられた空気導入孔30a,30a’を通って空気側セパレータ33、水素側セパレータ37にそれぞれ設けられた空気入口ポート30によって積層方向に形成された空気供給路29に入ってくる。そして、空気供給路29を構成している空気側セパレータ33の空気入口ポート30から空気流路41に流入し、重力方向下側に向かって流れていく。空気流路41を流れる空気には燃料電池11の電気化学反応によって水分が生成されていくので、下流に行くに従って水分量が増加していく。そして水分を多く含んだ排出空気は空気流路41から空気出口ポート32に排出される。そして、排出空気は、空気側セパレータ33、水素側セパレータ37にそれぞれ設けられた空気出口ポート32によって積層方向に形成された空気排出路31から集電板15、絶縁板17にそれぞれ設けられた空気導出孔32a’,32aを通って空気側締結板19の空気出口孔27から燃料電池11の外部に排出される。この排出空気は水分を多く含んでいるので、その水分が水滴の状態で空気排出路31の底部を流れることがあるが、空気側締結板19の空気出口孔27の底部と空気排出路31を形成する空気側セパレータ33、水素側セパレータ37にそれぞれ設けられた空気出口ポート32の底部及び集電板15、絶縁板17にそれぞれ設けられた空気導出孔32a’,32aの底部が略同一の高さになるように配置されているので、水滴が空気排出路31及びに空気導出孔32a’,32a溜まることなく燃料電池11の外部へ排出されるようにすることができる。
On the other hand, water in the form of water vapor is supplied together with air from the
水素の流れも空気の流れと同様である。図1に示すように、水素側締結板20に備えられた水素入口管22から導入された水素に含まれている水滴は水素入口管22の底部に沿って燃料電池11に向かって流れてくる。そして水素入口管22から水素と共に入り込んだ水滴は底部が略同一高さとなっている水素側締結板20の水素入口孔26の底部を燃料電池11の単位セル13に向かって流れていく。そして、水素側締結板20の水素の流れ方向の下流側に接して設けられた絶縁板18の水素導入孔46aの底部は、水素入口孔26の底部よりも重力方向に上側に配置されているため、水素入口孔26の底部に沿って流れてきた水滴は、絶縁板18によってせき止められて、燃料電池11の水素供給路45の内部には侵入しない。これによって、水滴が水素側セパレータの水素流路に詰まって閉塞を起こすことが低減される。
The flow of hydrogen is the same as the flow of air. As shown in FIG. 1, water droplets contained in hydrogen introduced from a
一方、水蒸気の状態の水分は水素と共に水素側締結板20の水素入口孔26から絶縁板18、集電板16にそれぞれ設けられた水素導入孔46a,46a’を通って空気側セパレータ、水素側セパレータにそれぞれ設けられた水素入口ポート46によって積層方向に形成された水素供給路45に入ってくる。そして、図6に示すように、水素は水素供給路45を構成している水素側セパレータの水素入口ポート46から水素流路に略水平方向に流入し、その後流れを重力方向下側に向かって変更し、更に水素出口ポート48に向かって水平に流れを変えて流れ、水分を含んだ排出水素は水素流路43から水素出口ポート48に排出される。図1に示すように、排出水素は水素排出路47から水素導出孔48a,48a’を通って水素側締結板20の水素出口孔28から燃料電池11の外部に排出される。この排出水素は水分を含んでいるので、その水分は水滴の状態で水素排出路47の底部を流れることがあるが、水素側締結板20の水素出口孔28の底部と水素排出路47を形成する水素側セパレータ等にそれぞれ設けられた水素出口ポート48の底部及び水素導出孔48a,48a’の底部が略同一の高さになるように配置されているので、水滴が水素排出路47及び水素導出孔48a,48a’に溜まることなく燃料電池11の外部へ排出されるようにすることができる。
On the other hand, water in the form of water vapor is supplied together with hydrogen from the
以上述べた実施形態では、各締結板19,20に設けられた空気入口孔25と水素入口孔26の各底部を、絶縁板17,18、集電板15,16、にそれぞれ設けられた空気導入孔30a,30a’、水素導入孔46a,46a’の各底部及び空気側セパレータ33、水素側セパレータ37にそれぞれ設けられた空気入口ポート30、水素入口ポート46の各底部よりも重力方向の下側に配置するという簡便な構造によって、燃料電池11内部の空気供給路29、水素供給路45への各入口配管などで凝縮した凝縮水の流れ込みを防止することができるという効果を奏する。また、各締結板19,20に設けられた空気出口孔27と水素出口孔28の各底部を絶縁板17,18、集電板15,16にそれぞれ設けられた空気導出孔32a,32a’、水素導出孔48aの各底部及び空気側セパレータ33、水素側セパレータ37にそれぞれ設けられた空気出口ポート32、水素出口ポート48の各底部とを略同一の高さに配置するという簡便な構造によって、水滴が燃料電池11内部の空気供排出路31、空気導出孔32a,32a’、水素排出路47、水素導出孔48a,48a’に溜まることなく燃料電池11の外部へ排出されるようにすることができるという効果を奏する。一般的な燃料電池11は、空気入口孔25と空気出口孔27とが設けられた空気側締結板19、水素入口孔26と水素出口孔28とが設けられた水素側締結板20、及び、絶縁板17,18、集電板15,16にそれぞれ設けられた空気導入孔30a,30a’、空気導出孔32a,32a’、水素導入孔46a,46a’、水素導出孔48a,48a’及び空気側セパレータ33、水素側セパレータ37にそれぞれ設けられた空気入口ポート30、空気出口ポート32、水素入口ポート46、水素出口ポート48を備えており、凝縮水の流入防止のために新たな部材の追加が必要ない簡便な構造によって凝縮水の流入を効果的に防止することができるという効果を奏する。更に、追加の部材が必要ないことから凝縮水の流入防止のための構造による圧力損失の増加を少なくすることができ、燃料電池11の効率を向上させることができるという効果を奏する。
In the embodiment described above, the bottoms of the air inlet holes 25 and the hydrogen inlet holes 26 provided in the
図7〜図9を参照しながら第2の実施形態について説明する。先に述べた図1から図6と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。 The second embodiment will be described with reference to FIGS. Parts similar to those in FIGS. 1 to 6 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図7(a)、(b)に示すように、本実施形態では、絶縁板17と集電板15に設けられている空気導入孔30a,30a’の周縁の上下方向の幅は、空気側セパレータ33、水素側セパレータ37にそれぞれ設けられた空気入口ポート30の周縁の幅よりも広くなっており、その底部は空気側締結板19の空気入口孔25の底部と略同一高さとなっている。また、絶縁板17と集電板15に設けられている空気導入孔30a,30a’の底部は空気側セパレータ33、水素側セパレータ37にそれぞれ設けられた空気入口ポート30の底部よりも重力方向に下側になるように配置されている。
As shown in FIGS. 7A and 7B, in this embodiment, the vertical widths of the peripheral edges of the air introduction holes 30a and 30a ′ provided in the insulating
このように構成することによって、空気入口管21から流入した凝縮水は空気入口孔25の底部から絶縁板17、集電板15の空気導入孔30a,30a’の底部を流れていくが、空気側セパレータ33の空気入口ポート30の底部は、空気入口孔25の底部から絶縁板17、集電板15の空気導入孔30a,30a’の底部よりも重力方向に上側に配置されている。このように集電板15と隣接して設けられた空気側セパレータ33の集電板15に接する接触面が集電板15の空気導入孔30a’の端面に露出するように構成されている。つまり、隣接する部材間において反応ガス流路の壁面がずれるように構成されている。このため、空気入口孔25の底部から空気導入孔30a,30a’の底部に沿って流れてきた水滴は、空気側セパレータ33によってせき止められて燃料電池11の空気供給路29の内部には侵入しない。このため、水滴が空気側セパレータ33の空気流路41に詰まって閉塞を起こすことを低減することができる。
With this configuration, the condensed water flowing in from the
図8(a)、(b)に示すように、本実施形態では、絶縁板17と集電板15に設けられている空気導出孔32a,32a’の上下方向の幅は、空気側セパレータ33、水素側セパレータ37に設けられた空気出口ポート32の幅よりも広くなっており、その底部は空気側締結板19の空気入口孔25の底部と略同一高さとなっている。また、絶縁板17と集電板15に設けられている空気導出孔32a,32a’の底部は空気側セパレータ33、水素側セパレータ37にそれぞれ設けられた空気出口ポート32の底部よりも重力方向に下側になるように配置されている。
As shown in FIGS. 8A and 8B, in this embodiment, the vertical widths of the air outlet holes 32 a and 32 a ′ provided in the insulating
このように構成することによって、空気流路41から空気排出路31に排出された排出空気の水分は、空気排出路31の底部を水滴の状態で流れることがあるが、空気側締結板19の空気出口孔27の底部及び集電板15、絶縁板17にそれぞれ設けられた空気導出孔32a’32aの底部が空気排出路31を形成する空気側セパレータ33、水素側セパレータ37にそれぞれ設けられた空気出口ポート32の底部の高さよりも重力方向に下側になるように配置されているので、水滴が空気排出路31及びに空気導出孔32a’,32aに溜まることなく燃料電池11の外部へ排出されるようにすることができる。
With this configuration, the moisture of the discharged air discharged from the
水素側の構成、水分の流れについても空気側の構成と同様である。図9に示すように、水素側では、絶縁板18と集電板16に設けられている水素導入孔46a,46a’の上下方向の幅は、空気側セパレータ33、水素側セパレータ37にそれぞれ設けられた水素入口ポート46の幅よりも広くなっており、その底部は水素側締結板20の水素入口孔26の底部と略同一高さとなっている。また、絶縁板18と集電板16に設けられている水素導入孔46a,46a’の底部は空気側セパレータ33、水素側セパレータ37にそれぞれ設けられた水素入口ポート46の底部よりも重力方向に下側になるように配置されている。
The configuration on the hydrogen side and the flow of moisture are the same as the configuration on the air side. As shown in FIG. 9, on the hydrogen side, the vertical widths of the hydrogen introduction holes 46 a and 46 a ′ provided in the insulating
また、絶縁板18と集電板16に設けられている水素導出孔48a,48a’の上下方向の幅は、空気側セパレータ33、水素側セパレータ37に設けられた空気出口ポート32の幅よりも広くなっており、その底部は水素締結板20の水素出口孔28の底部と略同一高さとなっている。また、絶縁板18と集電板16に設けられている水素導出孔48a,48a’の底部は空気側セパレータ33、水素側セパレータ37にそれぞれ設けられた水素出口ポート48の底部よりも重力方向に下側になるように配置されている。
The vertical widths of the hydrogen outlet holes 48 a and 48 a ′ provided in the insulating
このように構成することによって、空気側と同様に、水素入口孔26から入り込んだ凝縮水は水素側セパレータ37によってせき止められて燃料電池11の水素供給路45の内部には侵入しない。このため、水滴が水素側セパレータ37の水素流路43に詰まって閉塞を起こすことを低減することができる。また、水素流路43から排出された排出水素に含まれる水滴が水素排出路47及びに水素導出孔48a,48a’に溜まることなく燃料電池11の外部へ排出されるようにすることができる。
With this configuration, the condensed water that has entered from the
以上述べた本実施形態でも先に述べた実施形態と同様、簡便な構成で凝縮水の流入を防止することができ、圧力損失を低減して燃料電池11の効率を向上させることができるという効果を奏する。
In the present embodiment described above, as in the above-described embodiments, the inflow of condensed water can be prevented with a simple configuration, the pressure loss can be reduced, and the efficiency of the
図10〜図12を参照しながら第3の実施形態について説明する。先に述べた図1から図9と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。 A third embodiment will be described with reference to FIGS. Parts similar to those shown in FIGS. 1 to 9 described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図10(a)、(b)に示すように、本実施形態は、集電板15、絶縁板17それぞれに設けられた空気導入孔30a’,30bの形状を空気側セパレータ33、水素側セパレータ37それぞれに設けられた空気入口ポート30と同一の形状として、その底部の重力方向の位置を空気入口ポート30の底部の位置と空気入口孔25の底部の位置との間に来るように配置し、図11(a)、(b)に示すように、集電板15、絶縁板17それぞれに設けられた空気導出孔32a’,32bの形状を空気側セパレータ33、水素側セパレータ37それぞれに設けられた空気出口ポート32と同一の形状として、その底部の重力方向の位置を空気出口ポート32の底部の位置と空気出口孔27の底部の位置との間に来るように配置したものである。
As shown in FIGS. 10 (a) and 10 (b), in the present embodiment, the shape of the air introduction holes 30a ′ and 30b provided in the
このように配置することによって、空気入口管21から入り込んだ凝縮水を空気入口孔25の底部と絶縁板17の空気導入孔30bの底部との段差及び集電板15の空気導入孔30b’の底部と空気側セパレータ33の空気入口ポート30の底部との段差によってせき止めて、凝縮水が燃料電池11の空気供給路29の内部に浸入しないようにして、水滴によって空気流路41が閉塞されることを低減することができる。また、空気流路41から排出された水滴が空気排出路31及びに空気導出孔32b,32b’に溜まることなく燃料電池11の外部へ排出されるようにすることができる。
By arranging in this way, the condensed water that has entered from the
水素側についても空気側と同様の構成となっている。図12に示すように、本実施形態では集電板16、絶縁板18それぞれに設けられた水素導入孔46b’,46bの形状を空気側セパレータ33、水素側セパレータ37それぞれに設けられた水素入口ポート46と同一の形状として、その底部の重力方向の位置を水素入口ポート46の底部の位置と水素入口孔26の底部の位置との間に来るように配置し、集電板16、絶縁板18それぞれに設けられた水素導出孔48b’,48bの形状を空気側セパレータ33、水素側セパレータ37それぞれに設けられた水素出口ポート48と同一の形状として、その底部の重力方向の位置を水素出口ポート48の底部の位置と水素出口孔28の底部の位置との間に来るように配置したものである。
The hydrogen side has the same configuration as the air side. As shown in FIG. 12, in the present embodiment, the shape of the hydrogen introduction holes 46b ′ and 46b provided in the
このように配置することによって、水素入口管22から入り込んだ凝縮水を水素入口孔26の底部と絶縁板18の水素導入孔46bの底部との段差及び集電板16の水素導入孔46b’の底部と水素側セパレータ37の水素入口ポート46の底部との段差によってせき止めて、凝縮水が燃料電池11の水素供給路45の内部に浸入しないようにして、水滴によって水素流路43が閉塞されることを低減することができる。また、水素流路43から排出された水滴が水素排出路47及びに水素導出孔48b,48b’に溜まることなく燃料電池11の外部へ排出されるようにすることができる。
By arranging in this way, the condensed water that has entered from the
以上述べた本実施形態でも先に述べた実施形態と同様、簡便な構成で凝縮水の流入を防止することができるという効果を奏する。 The present embodiment described above also has an effect that the inflow of condensed water can be prevented with a simple configuration as in the above-described embodiment.
以上の各実施形態では、集電板15、16及び絶縁板17,18の各空気導入孔30a’,30a,30b’,30b、各空気導出孔32a’,32a,32b’,32b、各水素導入孔46a’,46a,46b’,46b、各水素導出孔48a’,48a,48b’,48bは同一の位置にあることとして説明したが、絶縁板17の各孔の底部の位置は集電板17,18の各孔の底部の位置よりも重力方向に下側にあれば、凝縮水の浸入を防止することができ、水滴を燃料電池11の内部に溜めることなく排出することができるので、同一の位置に設けられていなくともよい。
In each of the above embodiments, the air inlet holes 30a ′, 30a, 30b ′, 30b, the air outlet holes 32a ′, 32a, 32b ′, 32b, the hydrogens of the
図13を参照しながら第4の実施形態について説明する。先に述べた図1から図12と同様の部分には同様の符号を付して説明は省略する。 A fourth embodiment will be described with reference to FIG. The same parts as those in FIGS. 1 to 12 described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図13に示すように、本実施形態は、空気側締結板19に設けられた空気入口孔25と空気出口孔27は円形であり、各単位セル13の空気入口ポート30、空気出口ポート32と集電板15、絶縁板17の空気導入孔30a’,30a、空気導出孔32’,32aは共に縦に長い長方形で空気側のセパレータ33には空気入口ポート30から空気出口ポート32に空気を流す空気流路41が設けられている。そして、空気入口孔25の周縁は空気入口ポート30、空気導入孔30a’,30aの周縁よりもガス流れ方向と直角方向に広がっており、空気入口ポート30、空気導入孔30a’,30aの横幅よりも、空気入口孔25の横幅の方が広くなっている。空気出口孔28は空気出口ポート32、空気導出孔32a’32aの重力方向下側の底部とその底部が略同一の高さになるような位置に配置されている。
As shown in FIG. 13, in this embodiment, the
本実施形態では、第1から第3の実施形態のように空気側締結板19の空気入口孔25は、その底部が各単位セル13の各空気入口ポート30の底部又は集電板15、絶縁板17の各空気導入孔30a’,30aの底部よりも重力方向に下側に位置するように配置されていないが、空気入口孔25の側面に沿って流れてくる水滴の流入を抑制し、燃料電池内部に入り込むことを防止することができる。
In the present embodiment, as in the first to third embodiments, the
以上述べた本実施形態でも先に述べた実施形態と同様、簡便な構成で凝縮水の流入を防止することができるという効果を奏する。 The present embodiment described above also has an effect that the inflow of condensed water can be prevented with a simple configuration as in the above-described embodiment.
以上述べた、第1から第4の実施形態は、空気側締結板19に空気入口孔25と空気出口孔27とが設けられ、水素側締結板20に水素入口孔26と水素出口孔28とが設けられる構造として説明したが、本発明は、デッドエンド型の燃料電池のように出口孔がない場合や、各入口孔と各出口孔とが同一の締結板でなく、反対側の締結板に設けられている場合でも同様に適用することができる。
In the first to fourth embodiments described above, the air
11 燃料電池、13 単位セル、14 セル積層体、15,16 集電板、17,18 絶縁板、19 空気側締結板、20 水素側締結板、21 空気入口管、22 水素入口管、23 空気出口管、24 水素出口管、25 空気入口孔、26 水素入口孔、27 空気出口孔、28 水素出口孔、29 空気供給路、30 空気入口ポート、30a,30a’,30b,30b’ 空気導入孔、31 空気排出路、32 空気出口ポート、32a,32a’,32b,32b’ 空気導出孔、33 空気側セパレータ、35 膜電極アセンブリ、37 水素側セパレータ、39 冷却水流路、41 空気流路、43 水素流路、45 水素供給路、46 水素入口ポート、46a,46a’,46b,46b’ 水素導入孔、47 水素排出路、48 水素出口ポート、48a,48a’,48b,48b’ 水素導出孔、51 冷却水入口ポート、53 冷却水出口ポート。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
前記各入口ポートによって形成され前記セル積層体を貫通する反応ガス供給路と、
前記セル積層体の端部に配置された端部セルと、
前記セル積層体の少なくとも一端側に積層された端部部材と、前記端部部材に設けられ前記反応ガス供給路に連通する反応ガス供給孔と、を備える燃料電池において、
前記端部セル及び前記端部部材のうちのいずれか1の部材である第1の部材と、
前記端部部材のうち前記第1の部材よりも反応ガス上流側にある第2の部材と、
を備える燃料電池において、
前記第2の部材の反応ガス供給孔の周縁は、前記第1の部材の入口ポート又は反応ガス供給孔の周縁よりも前記反応ガス流れ方向と直角方向に広がっていること
を特徴とする燃料電池。 A membrane electrode assembly, a reaction gas channel disposed on both sides of the membrane electrode assembly, and a reaction gas channel for supplying a reaction gas supplied to each surface of the membrane electrode assembly; and an inlet port connected to the reaction gas channel. A cell stack including a plurality of unit cells including a separator,
A reaction gas supply path formed by each of the inlet ports and penetrating the cell stack;
An end cell disposed at an end of the cell stack;
In a fuel cell comprising: an end member stacked on at least one end side of the cell stack; and a reaction gas supply hole provided in the end member and communicating with the reaction gas supply path.
A first member that is one of the end cell and the end member;
A second member on the reactive gas upstream side of the first member among the end members;
In a fuel cell comprising:
A fuel cell, wherein a peripheral edge of the reactive gas supply hole of the second member is wider in a direction perpendicular to the reactive gas flow direction than the peripheral edge of the inlet port or the reactive gas supply hole of the first member. .
前記第2の部材の反応ガス供給孔の底部は、前記第1の部材の入口ポート又は反応ガス供給孔の底部よりも重力方向に下側にあること
を特徴とする燃料電池。 The fuel cell according to claim 1, wherein
The bottom part of the reactive gas supply hole of the said 2nd member is below a gravity direction rather than the inlet port of the said 1st member, or the bottom part of the reactive gas supply hole. The fuel cell characterized by the above-mentioned.
前記第1の部材と前記第2の部材とは隣接していること
を特徴とする燃料電池。 The fuel cell according to claim 1 or 2,
The fuel cell, wherein the first member and the second member are adjacent to each other.
前記各入口ポートによって形成され前記セル積層体を貫通する反応ガス供給路と、
前記セル積層体の少なくとも一端側に積層された端部部材と、前記端部部材に設けられ前記反応ガス供給路に連通する反応ガス供給孔と、を備える燃料電池において、
前記端部部材の前記反応ガス供給孔の周縁は、前記入口ポートの周縁よりも前記反応ガス流れ方向と直角方向に広がっていること
を特徴とする燃料電池。 A membrane electrode assembly, a reaction gas channel disposed on both sides of the membrane electrode assembly, and a reaction gas channel for supplying a reaction gas supplied to each surface of the membrane electrode assembly; and an inlet port connected to the reaction gas channel. A cell stack including a plurality of unit cells including a separator,
A reaction gas supply path formed by each of the inlet ports and penetrating the cell stack;
In a fuel cell comprising: an end member stacked on at least one end side of the cell stack; and a reaction gas supply hole provided in the end member and communicating with the reaction gas supply path.
The fuel cell according to claim 1, wherein a peripheral edge of the reaction gas supply hole of the end member extends in a direction perpendicular to the reactive gas flow direction rather than a peripheral edge of the inlet port.
前記セル積層体側にある第1の端部部材と、
前記第1の端部部材よりも反応ガスの上流側にある第2の端部部材と、
を備え、
前記第2の端部部材の反応ガス供給孔の周縁は、第1の端部部材の反応ガス供給孔の周縁よりも前記反応ガス流れ方向と直角方向に広がっていること
を特徴とする燃料電池。 The fuel cell according to claim 4, wherein
A first end member on the cell laminate side;
A second end member on the upstream side of the reaction gas with respect to the first end member;
With
The peripheral edge of the reactive gas supply hole of the second end member is wider in the direction perpendicular to the reactive gas flow direction than the peripheral edge of the reactive gas supply hole of the first end member. .
前記反応ガス供給孔の底部は、前記入口ポートの底部よりも重力方向に下側にあること
を特徴とする燃料電池。 The fuel cell according to claim 4 or 5,
The bottom part of the said reactive gas supply hole exists in the gravity direction below the bottom part of the said inlet port. The fuel cell characterized by the above-mentioned.
前記第1の端部部材と前記第2の端部部材とは隣接していること
を特徴とする燃料電池。 The fuel cell according to claim 5, wherein
The fuel cell, wherein the first end member and the second end member are adjacent to each other.
前記第2の端部部材の反応ガス供給孔の底部は、前記第1の端部部材の反応ガス供給孔の底部よりも重力方向に下側にあること
を特徴とする燃料電池。 The fuel cell according to claim 5 or 7,
The bottom of the reactive gas supply hole of the second end member is located below the bottom of the reactive gas supply hole of the first end member in the direction of gravity.
前記各入口ポートによって形成され前記セル積層体を貫通する反応ガス供給路と、
前記各出口ポートによって形成され前記セル積層体を貫通する反応ガス排出路と、
前記セル積層体の両端に積層された締結板と、前記締結板の一方に設けられ前記反応ガス供給路に連通する反応ガス入口孔と、前記締結板の一方又は他方に設けられ前記反応ガス排出路に連通する反応ガス出口孔と、を備える燃料電池において、
前記締結板の前記反応ガス入口孔の底部は、前記反応ガス入口ポートの底部よりも重力方向に下側にあり、
前記締結板の前記反応ガス出口孔の底部は、前記反応ガス出口ポートの底部と同一又はそれよりも重力方向に下側にあること、
を特徴とする燃料電池。 A membrane electrode assembly, a reaction gas channel that is disposed in contact with both surfaces of the membrane electrode assembly and flows a reaction gas supplied to each surface of the membrane electrode assembly, and an inlet port connected to the reaction gas channel A cell stack including a plurality of unit cells including a separator having an outlet port;
A reaction gas supply path formed by each of the inlet ports and penetrating the cell stack;
A reaction gas discharge path formed by each of the outlet ports and penetrating through the cell stack;
Fastening plates laminated on both ends of the cell stack, reactive gas inlet holes provided on one side of the fastening plate and communicating with the reactive gas supply path, and reactive gas discharge provided on one or the other side of the fastening plate A fuel cell comprising a reaction gas outlet hole communicating with the road,
The bottom of the reaction gas inlet hole of the fastening plate is below the bottom of the reaction gas inlet port in the direction of gravity;
The bottom of the reaction gas outlet hole of the fastening plate is the same as or lower than the bottom of the reaction gas outlet port in the direction of gravity;
A fuel cell.
前記セル積層体と前記締結板との間に積層され、前記反応ガス入口孔と前記反応ガス供給路とを連通する反応ガス導入孔と前記反応ガス出口孔と前記反応ガス排出路とを連通する反応ガス導出孔とを持つ集電板を備え、
前記集電板の前記反応ガス導入孔の底部は、前記反応ガス入口ポートの底部と同一又はそれよりも重力方向に下側にあり、
前記集電板の前記反応ガス導出孔の底部は、前記反応ガス出口ポートの底部と同一又はそれよりも重力方向に下側にあること、
を特徴とする燃料電池。 The fuel cell according to claim 9, wherein
It is laminated | stacked between the said cell laminated body and the said fastening plate, and connects the reactive gas inlet hole which connects the said reactive gas inlet hole and the said reactive gas supply path, the said reactive gas outlet hole, and the said reactive gas discharge path. A current collector plate with a reaction gas outlet hole;
The bottom of the reactive gas introduction hole of the current collector plate is the same as or lower than the bottom of the reactive gas inlet port in the direction of gravity,
The bottom of the reaction gas outlet hole of the current collector plate is the same as or lower than the bottom of the reaction gas outlet port in the direction of gravity;
A fuel cell.
前記集電板と前記締結板との間に積層され、前記反応ガス入口孔と前記反応ガス供給路とを連通する反応ガス導入孔と前記反応ガス出口孔と前記反応ガス排出路とを連通する反応ガス導出孔とを持つ絶縁板を備え、
前記絶縁板の前記反応ガス導入孔の底部は、前記反応ガス入口ポートの底部と同一又はそれより重力方向に下側にあり、
前記絶縁板の前記反応ガス導出孔の底部は、前記反応ガス出口ポートの底部と同一又はそれよりも重力方向に下側にあること、
を特徴とする燃料電池。 The fuel cell according to claim 9 or 10,
The reaction gas inlet hole, the reaction gas outlet hole, and the reaction gas discharge path that are stacked between the current collector plate and the fastening plate and communicate with the reaction gas inlet hole and the reaction gas supply path communicate with each other. Insulating plate with reaction gas outlet hole,
The bottom part of the reaction gas introduction hole of the insulating plate is the same as or lower than the bottom part of the reaction gas inlet port in the direction of gravity.
The bottom of the reaction gas outlet hole of the insulating plate is the same as or lower than the bottom of the reaction gas outlet port in the direction of gravity;
A fuel cell.
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