JP2008123707A - Fuel battery - Google Patents

Fuel battery Download PDF

Info

Publication number
JP2008123707A
JP2008123707A JP2006302898A JP2006302898A JP2008123707A JP 2008123707 A JP2008123707 A JP 2008123707A JP 2006302898 A JP2006302898 A JP 2006302898A JP 2006302898 A JP2006302898 A JP 2006302898A JP 2008123707 A JP2008123707 A JP 2008123707A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel
flow path
oxidant
supply
discharge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2006302898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisatoshi Fukumoto
久敏 福本
Shuichi Matsumoto
秀一 松本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2006302898A priority Critical patent/JP2008123707A/en
Publication of JP2008123707A publication Critical patent/JP2008123707A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel battery which can prevent a gas shortage due to imbalance of a water distribution because of a separated positioning of a supply port and an outlet or a varied status of reaction gas concentration, or a pressure loss variation in a comb-tooth profile passage. <P>SOLUTION: The fuel battery l is composed of cells in which an ion-conductive electrolyte is pinched between a fuel electrode and an oxidant electrode and which are pinched by a fuel passage plate provided with a passage to supply fuel gas to the fuel electrode and an oxidant passage plate provided with a passage to supply an oxidant gas to the oxidant electrode, and at least either the fuel passage plate or the oxidant passage plate is provided with a supply passage and an exhaust passage arranged in an opposite face not contacting a corresponding electrode, a supply hole and an exhaust hole which penetrate the passage plate and are connected each with the supply passage and the exhaust passage and a plurality of combining passages which are arranged in parallel on an electrode surface contacting a corresponding electrode and combine the supply hole and the exhaust hole on the electrode surface. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、電気化学的な反応を利用して発電する燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell that generates electricity using an electrochemical reaction.

燃料電池は、電解質を介して一対の電極を対峙させ、この一方の電極に燃料を、他方の電極に酸化剤を供給し、燃料の酸化を電池内で電気化学的に反応させることにより化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する装置である。燃料電池には電解質により数種類の型があるが、近年高出力の得られる燃料電池として、電解質にプロトン伝導性の固体高分子電解質膜を用いた固体高分子型燃料電池が注目されている。燃料極に水素ガスを、酸化剤極に酸素ガスを供給すると、燃料極では水素ガスが還元されてプロトンが生成され、酸化剤極では電解質膜を伝導してきたプロトンが酸化されて水が生成される。この反応にともない燃料極と酸化剤極間に電位差1.23Vが生じ、酸化剤極から燃料極極に電流が流れる。   In a fuel cell, a pair of electrodes are opposed to each other via an electrolyte, fuel is supplied to one of the electrodes, an oxidant is supplied to the other electrode, and the oxidation of the fuel is electrochemically reacted in the cell to generate chemical energy. Is a device that directly converts electricity into electrical energy. There are several types of fuel cells depending on the electrolyte. Recently, a solid polymer fuel cell using a proton conductive solid polymer electrolyte membrane as an electrolyte has attracted attention as a fuel cell capable of obtaining high output. When hydrogen gas is supplied to the fuel electrode and oxygen gas is supplied to the oxidant electrode, hydrogen gas is reduced at the fuel electrode to generate protons, and at the oxidant electrode, protons that have passed through the electrolyte membrane are oxidized to produce water. The With this reaction, a potential difference of 1.23 V is generated between the fuel electrode and the oxidant electrode, and a current flows from the oxidant electrode to the fuel electrode.

ところで、固体高分子型燃料電池においては、プロトンが電解質膜を伝導するために、固体高分子電解質膜が含水した状態であることが必要であり、加湿制御が必須の技術となる。固体高分子電解質膜の含水量が低下すると、電解質膜の電気抵抗が大きくなって、出力電圧の低下、出力電力の低下を招く。さらに含水量が低下して乾燥状態になると、固体高分子電解質膜が電解質膜として機能しなくなる。   By the way, in the polymer electrolyte fuel cell, in order for protons to conduct through the electrolyte membrane, the solid polymer electrolyte membrane needs to be in a water-containing state, and humidification control is an essential technique. When the water content of the solid polymer electrolyte membrane decreases, the electrical resistance of the electrolyte membrane increases, leading to a decrease in output voltage and a decrease in output power. Further, when the water content decreases and the polymer electrolyte membrane becomes dry, the solid polymer electrolyte membrane does not function as an electrolyte membrane.

そこで、水素ガスや酸素ガスを加湿して燃料電池に供給することにより、固体高分子電解質膜を積極的に加湿することが広く行われている。しかし、加湿水や反応生成水の量が電解質膜の保水量を上回ると、これらが凝縮してガス流路へ水が溢れ出すフラッディングという現象を生ずる。フラッディングが発生すると、電極の発電面を水が覆って反応を抑制し、供給ガス流路を閉塞してガス通流を阻害する現象を招き、発電を安定して継続することが困難になる。   Therefore, it is widely performed to positively humidify the solid polymer electrolyte membrane by humidifying the hydrogen gas or oxygen gas and supplying the fuel cell. However, when the amount of humidified water or reaction product water exceeds the amount of water retained in the electrolyte membrane, a phenomenon called flooding occurs in which they are condensed and water overflows into the gas flow path. When flooding occurs, water covers the power generation surface of the electrode to suppress the reaction, causing a phenomenon of blocking the gas flow by closing the supply gas flow path, making it difficult to stably continue power generation.

フラッディングを解消するための技術として、ガス供給側流路とガス排出側流路との間で水を移動させる水移動手段が設けられているセパレータに形成されるガス流路において、供給側ガス流路と排出側ガス流路が直接連結されないように流路の分離を行い、供給ガスを強制的にガス拡散層に通流させることによって、凝縮した水を排出し易くした櫛型流路の燃料電池が提案されている(例えば、特許文献1参照)。   As a technique for eliminating the flooding, in the gas flow path formed in the separator provided with water moving means for moving water between the gas supply side flow path and the gas discharge side flow path, the supply side gas flow Comb channel fuel that makes it easy to discharge condensed water by separating the channel so that the channel and the discharge side gas channel are not directly connected, and forcing the supply gas through the gas diffusion layer A battery has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

また、燃料電池の発電状態において、酸化剤極の流体流路では供給口側で酸素分圧(濃度)が高く、水分が少ない状態である。反対に、排出口側では酸素分圧が低く、水分が多いというアンバランスが生じる。また、燃料側でも供給口側で水素分圧が高く、排出口側で水素分圧が低いというようなアンバランスが生じる。特に水のアンバランスは供給する反応ガスの露点が低い場合に顕著となり、乾燥した供給口付近では電解質膜のイオン伝導度が低下し、また湿潤な排出口付近では電極内に水が溜まり、反応ガスの電極触媒表面への拡散を阻害するため電池の出力が大きく低下するという問題がある。
これらのアンバランスが解消できれば電池性能は向上すると考えられるが、従来の燃料電池構成では、燃料および酸化剤の供給口と排出口がセパレータ板の対角の離れた位置にあるため、面内を物質が移動してアンバランスを解消するのは困難である。
Further, in the power generation state of the fuel cell, the oxygen partial pressure (concentration) is high on the supply port side in the fluid channel of the oxidant electrode, and the moisture is low. On the contrary, on the discharge side, the oxygen partial pressure is low, and an imbalance occurs in which there is a lot of moisture. Further, an imbalance occurs in which the hydrogen partial pressure is high on the fuel supply side and the hydrogen partial pressure is low on the discharge side. Water imbalance is particularly noticeable when the dew point of the reaction gas to be supplied is low, the ionic conductivity of the electrolyte membrane decreases near the dry supply port, and water accumulates in the electrode near the wet discharge port. There is a problem that the output of the battery is greatly reduced because the diffusion of gas to the surface of the electrode catalyst is inhibited.
If these imbalances can be eliminated, the cell performance is expected to improve. However, in the conventional fuel cell configuration, the fuel and oxidant supply ports and discharge ports are located at diagonally separated positions on the separator plate. It is difficult for the substance to move and eliminate the imbalance.

また、起動停止などガスを供給したり、止めたりする過程で電極が酸化されて、電池性能が低下するという問題がある。これは、燃料電池にガスを供給停止する際に、電池の入口出口で反応ガス成分の濃度差が生じ、その濃度差により形成された局部電池により電極が酸化されて劣化が起こる。この現象も燃料および酸化剤の供給口と排出口が離れて存在する従来の燃料電池構成では避けるのが困難である。   In addition, there is a problem that the battery performance deteriorates because the electrode is oxidized in the process of supplying and stopping the gas such as starting and stopping. This is because when the supply of gas to the fuel cell is stopped, the concentration difference of the reaction gas component occurs at the inlet and outlet of the cell, and the electrode is oxidized by the local battery formed by the concentration difference, resulting in deterioration. This phenomenon is also difficult to avoid in the conventional fuel cell configuration in which the fuel and oxidant supply ports and the discharge ports are separated from each other.

以上の問題を解決するためには、反応ガスの供給口と排出口をできる限り近づける構成が効果的である。従来技術で反応ガスの供給口と排出口が近接した構成としては、くし歯形流路が上げられる。くし歯形流路は櫛歯2本を歯が重ならないように重ねた形状の流路で、片方の歯が供給口、もう片方の歯が排出口に連結されている。   In order to solve the above problems, it is effective to make the reaction gas supply port and the discharge port as close as possible. As a configuration in which the reaction gas supply port and the discharge port are close to each other in the prior art, a comb-shaped channel is raised. The comb-shaped channel is a channel in which two comb teeth are overlapped so that the teeth do not overlap, and one tooth is connected to the supply port and the other tooth is connected to the discharge port.

特開2004−146309号公報JP 2004-146309 A

しかし、このくし歯型流路の構成では供給側流路と排出側流路が一見するとリブ部分をはさんで近接しているように見えるが、そこまでガスを誘導するための流路も電極に接して形成されているため、本質的には供給口と排出口は前述の従来燃料電池と同様離れた場所に位置する。そのため、供給口と排出口が離れて存在する従来燃料電池が抱える問題点を解決することは難しい。   However, in the configuration of the comb-shaped channel, the supply-side channel and the discharge-side channel seem to be close to each other with the rib portion between them. Therefore, the supply port and the discharge port are essentially located at the same distance as the conventional fuel cell described above. For this reason, it is difficult to solve the problems of conventional fuel cells in which the supply port and the discharge port are separated.

また、くし歯型流路は、反応ガス供給流路と排出流路が直接連結されていないため、非連結部分(リブ部分)において反応ガスはカーボンペーパーなど導電性の多孔体で構成されるガス拡散層の内部を通過して供給流路側から排出流路側に移動する。カーボンペーパーなどの多孔体は、厚みや空隙率にバラツキがあるため、流路に反応ガスを流す場合と比較して、圧力損失のバラツキが大きくなる傾向がある。そのため、セルを複数積層した燃料電池スタックでくし歯形流路を使用した場合、各セル間での圧力損失のバラツキにより、反応ガス分配が不均一となり、場合によっては反応ガス不足(ガス欠)で電極が回復不可能なダメージを被る。   In the comb-shaped channel, the reaction gas supply channel and the discharge channel are not directly connected, so that the reaction gas is a gas composed of a conductive porous material such as carbon paper in the non-connected portion (rib portion). It passes through the inside of the diffusion layer and moves from the supply channel side to the discharge channel side. Since porous materials such as carbon paper have variations in thickness and porosity, there is a tendency for variations in pressure loss to be larger than in the case where a reaction gas is allowed to flow through a flow path. Therefore, when a comb-shaped flow path is used in a fuel cell stack in which a plurality of cells are stacked, reaction gas distribution becomes uneven due to variations in pressure loss between cells, and in some cases, reaction gas shortage (gas shortage) The electrode suffers irreparable damage.

この発明の目的は、供給口と排出口が離れて存在することによる水分布のアンバランス、反応ガス濃度の不均一状態、またはくし歯形流路での圧力損失バラツキによるガス欠を防止する燃料電池を提供することである。   An object of the present invention is to provide a fuel cell that prevents an imbalance in water distribution due to the presence of a supply port and a discharge port, a non-uniform state of a reaction gas concentration, or a gas shortage due to pressure loss variation in a comb-shaped channel Is to provide.

この発明に係わる燃料電池は、イオン伝導性を有する電解質を燃料の極および酸化剤の極で狭持してなるセルを、上記燃料の極に燃料のガスを供給する流路が設けられた燃料流路板および上記酸化剤の極に酸化剤のガスを供給する流路が設けられた酸化剤流路板で挟持してなる燃料電池において、上記燃料流路板または上記酸化剤流路板の少なくともいずれか一方は、対応する極に接しない反対面に配置された供給流路および排出流路と、当該流路板を貫通し上記供給流路と上記排出流路とにそれぞれ接続する供給孔および排出孔と、対応する極に接する電極面に複数並行に配置され該電極面において上記供給孔と上記排出孔とを連結する連結流路が設けられる。   The fuel cell according to the present invention is a fuel cell provided with a flow path for supplying a fuel gas to a fuel electrode having a cell formed by sandwiching an electrolyte having ion conductivity between a fuel electrode and an oxidant electrode. In a fuel cell that is sandwiched between an oxidant channel plate provided with a channel plate and a channel for supplying an oxidant gas to the oxidant electrode, the fuel channel plate or the oxidant channel plate At least one of the supply flow path and the discharge flow path disposed on the opposite surface not in contact with the corresponding electrode, and the supply hole that penetrates the flow path plate and connects to the supply flow path and the discharge flow path, respectively. In addition, a plurality of discharge holes and a plurality of connecting flow paths that are arranged in parallel on the electrode surfaces in contact with the corresponding electrodes and connect the supply holes and the discharge holes are provided on the electrode surfaces.

この発明に係わる燃料電池の効果は、燃料流路または酸化剤流路の少なくともいずれか一方が、対応する極に接しない反対面に配置され該反対面においては連結されない供給流路および排出流路と、当該流路板を貫通し上記供給流路と上記排出流路とにそれぞれ接続する供給孔および排出孔と、対応する極に接する電極面に複数並行に配置され該電極面において上記供給孔と上記排出孔とを連結する連結流路が設けられるので、電極面で反応ガスの供給孔の出口と排出孔の入口が接近し、電極面内の水分布を均一化することができ、反応の不均一による電池性能低下が防止できる。   The effect of the fuel cell according to the present invention is that at least one of the fuel flow path and the oxidant flow path is disposed on the opposite surface not in contact with the corresponding electrode and is not connected to the opposite surface. A plurality of supply holes and discharge holes that pass through the flow path plate and connect to the supply flow path and the discharge flow path, respectively, and are arranged in parallel on the electrode surfaces that contact the corresponding poles. And a discharge channel for connecting the discharge hole and the outlet of the reaction gas on the electrode surface and the inlet of the discharge hole are close to each other, so that the water distribution in the electrode surface can be made uniform. It is possible to prevent a decrease in battery performance due to non-uniformity.

実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係わる燃料電池スタックの構成図である。
この燃料電池スタック1は、複数のセル2が間に燃料/酸化剤隔板12を介して積層され、積層された両端に金属製の集電板3、さらにその外の両端に絶縁板4を介して押さえ端板5が配置され、図示しないボルトとナットを用いて押さえ端板5を締め付けることにより一体化されている。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram of a fuel cell stack according to Embodiment 1 of the present invention.
In the fuel cell stack 1, a plurality of cells 2 are stacked via a fuel / oxidant partition plate 12 between them, a metal current collector plate 3 is provided at both ends of the stack, and insulating plates 4 are provided at both ends. The presser end plate 5 is disposed through the bolts and is integrated by tightening the presser end plate 5 using bolts and nuts (not shown).

図2は、実施の形態1に係わる燃料電池スタック1を構成するセル2の構成図である。
このセル2は、電解質膜6と、電解質膜6を挟持する触媒層および導電性多孔体からなるガス拡散層で構成された燃料極7および酸化剤極8とから構成される膜電極接合体(以下、「MEA」と略す)9を備える。また、セル2は、MEA9を両側から挟持する燃料側流路板10および酸化剤側流路板11を備える。
燃料側流路板10のMEA9に接する面(以下、「燃料側流路板10の電極面」と称す)の反対側の面(以下、「燃料側流路板10の反対面」と称す)に燃料/酸化剤隔板12を配置して燃料流路を、酸化剤側流路板11のMEA9に接する面(以下、「酸化剤側流路板11の電極面」と称す)の反対側の面(以下、「酸化剤側流路板11の反対面」と称す)にも燃料/酸化剤隔板12を配置して酸化剤流路を形成する。なお、MEA9としては、この発明のために特別な構成を採用する必要はなく、周知のMEA9をそのまま使用することができる。
FIG. 2 is a configuration diagram of a cell 2 constituting the fuel cell stack 1 according to the first embodiment.
This cell 2 includes a membrane electrode assembly (a fuel electrode 7 and an oxidant electrode 8 each composed of a gas diffusion layer composed of an electrolyte membrane 6 and a catalyst layer sandwiching the electrolyte membrane 6 and a conductive porous body). (Hereinafter abbreviated as “MEA”) 9. Further, the cell 2 includes a fuel-side flow path plate 10 and an oxidant-side flow path plate 11 that sandwich the MEA 9 from both sides.
The surface on the opposite side of the surface (hereinafter referred to as “electrode surface of the fuel-side flow channel plate 10”) of the fuel-side flow channel plate 10 (hereinafter referred to as “the surface opposite to the fuel-side flow channel plate 10”). The fuel / oxidant partition plate 12 is disposed on the opposite side of the surface of the oxidant side channel plate 11 that contacts the MEA 9 (hereinafter referred to as “electrode surface of the oxidant side channel plate 11”). The fuel / oxidant partition plate 12 is also disposed on this surface (hereinafter referred to as the “opposite surface of the oxidant side flow path plate 11”) to form an oxidant flow path. As the MEA 9, there is no need to adopt a special configuration for the present invention, and the well-known MEA 9 can be used as it is.

図3は、実施の形態1に係わるセル2の構成要素である燃料側流路板10の流路詳細図である。図3(a)は、燃料側流路板10の電極面の平面図である。図3(b)は、燃料側流路板10の反対面の平面図である。
燃料側流路板10は、厚さ方向に貫通する燃料供給マニホールド21、燃料排出マニホールド22、酸化剤供給マニホールド23、酸化剤排出マニホールド24、冷却水など燃料電池スタック1の温度制御のための流体を供給するための温度制御流体供給マニホールド25、温度制御のための流体を排出するための温度制御流体排出マニホールド26が設けられている。
FIG. 3 is a flow channel detail view of the fuel side flow channel plate 10 which is a component of the cell 2 according to the first embodiment. FIG. 3A is a plan view of the electrode surface of the fuel side flow path plate 10. FIG. 3B is a plan view of the opposite surface of the fuel side flow path plate 10.
The fuel-side flow path plate 10 is a fluid for controlling the temperature of the fuel cell stack 1 such as a fuel supply manifold 21, a fuel discharge manifold 22, an oxidant supply manifold 23, an oxidant discharge manifold 24, and cooling water that penetrates in the thickness direction. Is provided with a temperature control fluid supply manifold 25 for supplying the fluid and a temperature control fluid discharge manifold 26 for discharging the fluid for temperature control.

また、燃料側流路板10は、反対面に燃料供給マニホールド21から燃料を均一に分配するための燃料供給分配流路71、反対面に燃料を反対面全体に供給するための燃料供給流路72、燃料供給流路72から電極面に燃料を供給するために燃料側流路板10を厚さ方向に貫通する燃料供給孔73、電極面から未消費の燃料を排出するために燃料側流路板10を厚さ方向に貫通する燃料排出孔75、燃料供給孔73と燃料排出孔75とを電極面内で連結する燃料連結流路74、反対面に各燃料排出孔75から排出した未消費の燃料を集合する燃料排出流路76、反対面に各燃料排出流路76から排出した未消費の燃料を集合して燃料排出マニホールド22に排出するための燃料排出集合流路77が設けられている。   The fuel-side flow path plate 10 has a fuel supply distribution flow path 71 for uniformly distributing fuel from the fuel supply manifold 21 to the opposite surface, and a fuel supply flow path for supplying fuel to the entire opposite surface to the opposite surface. 72, a fuel supply hole 73 penetrating the fuel side flow path plate 10 in the thickness direction for supplying fuel from the fuel supply flow path 72 to the electrode surface, and a fuel side flow for discharging unconsumed fuel from the electrode surface A fuel discharge hole 75 penetrating the road plate 10 in the thickness direction, a fuel connection passage 74 connecting the fuel supply hole 73 and the fuel discharge hole 75 within the electrode surface, and an unexposed surface discharged from each fuel discharge hole 75 A fuel discharge passage 76 for collecting consumed fuel and a fuel discharge collection passage 77 for collecting unconsumed fuel discharged from each fuel discharge passage 76 and discharging them to the fuel discharge manifold 22 are provided on the opposite surface. ing.

燃料供給流路72および燃料排出流路76は、くし歯構造であり、燃料供給流路72と燃料排出流路76とは、互いの歯が噛み合うように配置されている。
燃料供給孔73および燃料排出孔75は、燃料ガスの流れる方向に等間隔に設けられている。なお、間隔を流れる方向に沿って変化させてもよい。
このようにくし歯構造の燃料供給流路72と燃料排出流路76とが、互いの歯が噛み合うように配置され、それぞれの歯に燃料供給孔73と燃料排出孔75とが設けられているので、燃料供給孔73と燃料排出孔75の間を短くすることができる。
また、燃料側流路板10は、反対面に燃料供給流路72と燃料排出流路76の間を縫うように蛇行する温度制御流体用流路90が設けられている。
The fuel supply flow path 72 and the fuel discharge flow path 76 have a comb-tooth structure, and the fuel supply flow path 72 and the fuel discharge flow path 76 are arranged so that their teeth mesh with each other.
The fuel supply hole 73 and the fuel discharge hole 75 are provided at equal intervals in the direction in which the fuel gas flows. In addition, you may change along the direction which flows a space | interval.
In this way, the fuel supply flow path 72 and the fuel discharge flow path 76 having a comb-tooth structure are arranged so that their teeth mesh with each other, and a fuel supply hole 73 and a fuel discharge hole 75 are provided in each tooth. Therefore, the space between the fuel supply hole 73 and the fuel discharge hole 75 can be shortened.
Further, the fuel side flow path plate 10 is provided with a temperature control fluid flow path 90 that meanders so as to sew between the fuel supply flow path 72 and the fuel discharge flow path 76 on the opposite surface.

図4は、実施の形態1に係わるセル2の構成要素である酸化剤側流路板11の流路詳細図である。図4(a)は、酸化剤側流路板11の反対面の平面図である。図4(b)は、酸化剤側流路板11の電極面の平面図である。
酸化剤側流路板11は、燃料供給マニホールド21、燃料排出マニホールド22、酸化剤供給マニホールド23、酸化剤排出マニホールド24、温度制御流体供給マニホールド25、温度制御流体排出マニホールド26が酸化剤側流路板11を厚さ方向に貫通するように設けられている。
FIG. 4 is a detailed flow path diagram of the oxidant side flow path plate 11 which is a component of the cell 2 according to the first embodiment. FIG. 4A is a plan view of the opposite surface of the oxidant side flow path plate 11. FIG. 4B is a plan view of the electrode surface of the oxidant side flow path plate 11.
The oxidant side flow path plate 11 includes a fuel supply manifold 21, a fuel discharge manifold 22, an oxidant supply manifold 23, an oxidant discharge manifold 24, a temperature control fluid supply manifold 25, and a temperature control fluid discharge manifold 26. It is provided so as to penetrate the plate 11 in the thickness direction.

また、酸化剤側流路板11は、反対面に酸化剤供給マニホールド23から酸化剤を均一に分配するための酸化剤供給分配流路81、反対面に酸化剤を反対面全体に供給するための酸化剤供給流路82、酸化剤供給流路82から電極面に燃料を供給するために酸化剤側流路板11を厚さ方向に貫通する酸化剤供給孔83、電極面から未使用の酸化剤を排出するために酸化剤側流路板11を厚さ方向に貫通する酸化剤排出孔85、酸化剤供給孔83と酸化剤排出孔85とを電極面内で連結する酸化剤連結流路84、反対面に各酸化剤排出孔85から排出した未使用の酸化剤を集合する酸化剤排出流路86、反対面に各酸化剤排出流路86から排出した未使用の酸化剤を集合して酸化剤排出マニホールド24に排出するための酸化剤排出集合流路87が設けられている。   Further, the oxidant side flow channel plate 11 supplies an oxidant supply distribution channel 81 for uniformly distributing the oxidant from the oxidant supply manifold 23 to the opposite surface, and supplies the oxidant to the entire opposite surface on the opposite surface. In order to supply fuel from the oxidant supply channel 82 to the electrode surface, the oxidant supply hole 83 penetrating the oxidant side channel plate 11 in the thickness direction and unused from the electrode surface In order to discharge the oxidant, the oxidant discharge hole 85 that penetrates the oxidant side flow path plate 11 in the thickness direction, the oxidant supply hole 83 and the oxidant discharge hole 85 are connected in the electrode plane. An oxidant discharge channel 86 for collecting unused oxidants discharged from the oxidant discharge holes 85 on the opposite surface, and an unused oxidant discharged from each oxidant discharge channel 86 on the opposite surface. Then, the oxidant discharge collecting flow path 8 for discharging to the oxidant discharge manifold 24 It is provided.

酸化剤供給流路82および酸化剤排出流路86は、くし歯構造であり、酸化剤供給流路82と酸化剤排出流路86とは、互いの歯が噛み合うように配置されている。
酸化剤供給孔83および酸化剤排出孔85は、酸化剤ガスの流れる方向に等間隔に設けられている。なお、間隔を流れる方向に沿って変化させてもよい。
このようにくし歯構造の酸化剤供給流路82と酸化剤排出流路86とが、互いの歯が噛み合うように配置され、それぞれの歯に酸化剤供給孔83と酸化剤排出孔85とが設けられているので、酸化剤供給孔83と酸化剤排出孔75の間を短くすることができる。
The oxidant supply flow path 82 and the oxidant discharge flow path 86 have a comb structure, and the oxidant supply flow path 82 and the oxidant discharge flow path 86 are arranged so that their teeth mesh with each other.
The oxidant supply hole 83 and the oxidant discharge hole 85 are provided at equal intervals in the direction in which the oxidant gas flows. In addition, you may change along the direction which flows a space | interval.
Thus, the oxidant supply channel 82 and the oxidant discharge channel 86 having a comb-tooth structure are arranged so that their teeth mesh with each other, and an oxidant supply hole 83 and an oxidant discharge hole 85 are formed in each tooth. Since it is provided, the space between the oxidant supply hole 83 and the oxidant discharge hole 75 can be shortened.

図5は、実施の形態1に係わる燃料/酸化剤隔板12の流路詳細図である。図5(a)は、燃料側流路板10に接する面の平面図である。図5(b)は、酸化剤側流路板11に接する面の平面図である。
燃料/酸化剤隔板12は、燃料供給マニホールド21、燃料排出マニホールド22、酸化剤供給マニホールド23、酸化剤排出マニホールド24、温度制御流体供給マニホールド25、温度制御流体排出マニホールド26が燃料/酸化剤隔板12を厚さ方向に貫通するように設けられている。
FIG. 5 is a detailed flow path diagram of the fuel / oxidizer partition plate 12 according to the first embodiment. FIG. 5A is a plan view of a surface in contact with the fuel side flow path plate 10. FIG. 5B is a plan view of a surface in contact with the oxidant side flow path plate 11.
The fuel / oxidant separator 12 includes a fuel supply manifold 21, a fuel discharge manifold 22, an oxidant supply manifold 23, an oxidant discharge manifold 24, a temperature control fluid supply manifold 25, and a temperature control fluid discharge manifold 26. It is provided so as to penetrate the plate 12 in the thickness direction.

図6は、MEA9、燃料側流路板10、酸化剤側流路板11および燃料/酸化剤隔板12を積層したセル2の断面図である。なお、この断面図は、図3、図4、図5のA−A断面の断面図である。
次に、図3〜図6を参照して、発電中の反応ガスの流れを説明する。
まず、燃料は燃料供給マニホールド21を通じて燃料電池スタック1を構成する各セル2に分配供給される。各セル2に供給された燃料は、燃料供給マニホールド21から燃料供給分配流路71を経由して、複数の燃料供給流路72に均一に分配される。燃料供給流路72に供給された燃料は、さらに複数に分配され、燃料供給孔73を通じてMEA9の燃料極7に供給される。燃料側流路板10が燃料極7に接する面では、燃料連結流路74に沿って燃料は流れると共に、電気化学的にプロトンに還元されて燃料が消費される。未消費の燃料(水分を含む)は、燃料連結流路74から燃料排出孔75に排出され、続いて複数の燃料排出孔75の流れを燃料排出流路76で集合させて、さらに複数の燃料排出流路76の流れを燃料排出集合流路77で集合させた後に、燃料排出マニホールド22を通じて燃料電池スタック1の外部に排出される。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the cell 2 in which the MEA 9, the fuel side flow path plate 10, the oxidant side flow path plate 11, and the fuel / oxidant partition plate 12 are laminated. Note that this cross-sectional view is a cross-sectional view taken along the line AA of FIGS. 3, 4, and 5.
Next, the flow of the reaction gas during power generation will be described with reference to FIGS.
First, fuel is distributed and supplied to each cell 2 constituting the fuel cell stack 1 through the fuel supply manifold 21. The fuel supplied to each cell 2 is uniformly distributed to the plurality of fuel supply channels 72 from the fuel supply manifold 21 via the fuel supply distribution channel 71. The fuel supplied to the fuel supply channel 72 is further divided into a plurality of parts and supplied to the fuel electrode 7 of the MEA 9 through the fuel supply hole 73. On the surface where the fuel side flow path plate 10 is in contact with the fuel electrode 7, the fuel flows along the fuel connection flow path 74 and is electrochemically reduced to protons to be consumed. Unconsumed fuel (including moisture) is discharged from the fuel connection flow path 74 to the fuel discharge hole 75, and then the flow of the plurality of fuel discharge holes 75 is gathered in the fuel discharge flow path 76, and a plurality of fuels are further collected. After the flow of the discharge flow path 76 is collected in the fuel discharge collecting flow path 77, it is discharged to the outside of the fuel cell stack 1 through the fuel discharge manifold 22.

一方、酸化剤は酸化剤供給マニホールド23を通じて燃料電池スタック1を構成する各セル2に分配供給される。各セル2に供給された酸化剤は、酸化剤供給マニホールド23から酸化剤供給分配流路81を経由して、複数の酸化剤供給流路82に均一に分配される。酸化剤供給流路82に供給された酸化剤は、さらに複数に分配され、酸化剤供給孔83を通じてMEA6の酸化剤極8に供給される。酸化剤側流路板11が酸化剤極8に接する面では、酸化剤連結流路84に沿って酸化剤は流れると共に、電気化学的にプロトンを酸化することにより酸化剤が消費される。酸化剤が空気の場合は空気中の酸素が還元されて水を生成する。未使用の酸化剤および反応で生成した水分は、酸化剤連結流路84から酸化剤排出孔85に排出され、続いて複数の酸化剤排出孔85の流れを酸化剤排出流路86で集合させて、さらに複数の酸化剤排出流路86の流れを酸化剤排出集合流路87で集合させた後に、酸化剤排出マニホールド24を通じて燃料電池スタック1の外部に排出される。   On the other hand, the oxidizing agent is distributed and supplied to each cell 2 constituting the fuel cell stack 1 through the oxidizing agent supply manifold 23. The oxidant supplied to each cell 2 is uniformly distributed from the oxidant supply manifold 23 to the plurality of oxidant supply flow paths 82 via the oxidant supply distribution flow path 81. The oxidant supplied to the oxidant supply channel 82 is further divided into a plurality of parts and supplied to the oxidant electrode 8 of the MEA 6 through the oxidant supply hole 83. On the surface where the oxidant side flow path plate 11 is in contact with the oxidant electrode 8, the oxidant flows along the oxidant connection flow path 84, and the oxidant is consumed by electrochemically oxidizing protons. When the oxidant is air, oxygen in the air is reduced to produce water. Unused oxidant and moisture generated by the reaction are discharged from the oxidant connection channel 84 to the oxidant discharge hole 85, and then the flow of the plurality of oxidant discharge holes 85 is collected in the oxidant discharge channel 86. Further, after the flows of the plurality of oxidant discharge passages 86 are gathered in the oxidant discharge collecting passage 87, they are discharged to the outside of the fuel cell stack 1 through the oxidant discharge manifold 24.

従来、空気を酸化剤として用いた燃料電池において、酸化剤極8に接する酸化剤連結流路84、すなわち、酸化剤供給孔83の出口から酸化剤排出孔85の入口の間で水が生成するため、酸化剤排出孔85の入口側に水が偏って存在する。そして、酸化剤排出孔85の入口と酸化剤供給孔83の出口との距離が離れている場合、酸化剤供給孔83の出口と酸化剤排出孔85の入口との間の水分布を均一化するのは難しいため、反応が不均一となり電池性能が低下するという問題がある。   Conventionally, in a fuel cell using air as an oxidant, water is generated between an oxidant connection channel 84 that contacts the oxidant electrode 8, that is, between the outlet of the oxidant supply hole 83 and the inlet of the oxidant discharge hole 85. For this reason, water is unevenly present on the inlet side of the oxidant discharge hole 85. When the distance between the inlet of the oxidant discharge hole 85 and the outlet of the oxidant supply hole 83 is large, the water distribution between the outlet of the oxidant supply hole 83 and the inlet of the oxidant discharge hole 85 is made uniform. Since it is difficult to carry out, there exists a problem that reaction becomes non-uniform | heterogenous and battery performance falls.

一方、この実施の形態1では、酸化剤側流路板11の反対面に酸化剤供給流路82と酸化剤排出流路86とが設けられているが、この面では酸化剤供給流路82と酸化剤排出流路86が連結されておらず、MEA9に接する面に設けられた短い酸化剤連結流路84で連結されているので、酸化剤供給孔83の出口と酸化剤排出孔85の入口が接近し、酸化剤排出孔85の入口に水の偏りが起こりにくく均一化しやすい。その結果、反応が電極面内で均一に起こるため、電極性能が向上する。
特に、酸化剤供給孔83と酸化剤排出孔85との間で水の偏りが大きくなる低加湿運転、すなわち反応ガスを燃料電池よりも低い露点まで加湿する運転でこの均一化の効果は大きくなり、より一層電池性能が向上する。
なお、燃料側流路板10においても燃料供給孔73と燃料排出孔75とが長さの短い燃料連結流路74で連結されているので、燃料供給孔73の出口と燃料排出孔75の入口が接近し、燃料排出孔75の入口に水の偏りが起こりにくく均一化しやすい。
On the other hand, in the first embodiment, the oxidant supply flow path 82 and the oxidant discharge flow path 86 are provided on the opposite surface of the oxidant side flow path plate 11. And the oxidant discharge passage 86 are not connected, and are connected by a short oxidant connection passage 84 provided on the surface in contact with the MEA 9, so that the outlet of the oxidant supply hole 83 and the oxidant discharge hole 85 are connected. As the inlet approaches, the bias of water hardly occurs at the inlet of the oxidant discharge hole 85 and it is easy to make uniform. As a result, the reaction occurs uniformly in the electrode surface, so that the electrode performance is improved.
In particular, in the low humidification operation in which the bias of water increases between the oxidant supply hole 83 and the oxidant discharge hole 85, that is, in the operation in which the reaction gas is humidified to a dew point lower than that of the fuel cell, the effect of this equalization is increased. The battery performance is further improved.
In the fuel side passage plate 10 as well, the fuel supply hole 73 and the fuel discharge hole 75 are connected by a short fuel connection flow path 74, so that the outlet of the fuel supply hole 73 and the inlet of the fuel discharge hole 75 are connected. And the bias of water does not easily occur at the inlet of the fuel discharge hole 75 and is easy to make uniform.

このように酸化剤供給孔83の出口と酸化剤排出孔85の入口はできる限り近い構成が望ましいことが分かる。つまり酸化剤供給孔83と酸化剤排出孔85を連結する酸化剤連結流路84はできる限り長さが短い構成が望ましい。但し、短すぎると流路内の圧力損失が少なくなりすぎて、ガス分配の不均一化の原因ともなるので、その点を考慮して流路長および流路断面積の最適化を実施する必要がある。
具体的には、MEA9に接しない面に設けられる燃料供給流路72、酸化剤供給流路82、燃料排出流路76および酸化剤供給流路86よりも燃料連結流路74、酸化剤連結流路84を細くすることが好ましい。
Thus, it can be seen that it is desirable that the outlet of the oxidizing agent supply hole 83 and the inlet of the oxidizing agent discharge hole 85 be as close as possible. That is, it is desirable that the oxidant connection channel 84 that connects the oxidant supply hole 83 and the oxidant discharge hole 85 has a configuration with the shortest possible length. However, if it is too short, the pressure loss in the flow path will be too small, and this may cause uneven gas distribution. Therefore, it is necessary to optimize the flow path length and cross-sectional area in consideration of this point. There is.
Specifically, the fuel connection flow path 74, the oxidant connection flow, and the fuel supply flow path 72, the oxidant supply flow path 82, the fuel discharge flow path 76, and the oxidant supply flow path 86 provided on the surface not in contact with the MEA 9 are provided. It is preferable to narrow the path 84.

また、燃料供給孔73の出口と酸化剤排出孔85の入口、燃料排出孔75の入口と酸化剤供給孔83の出口は、MEA9を介してそれぞれが対面するように構成されており、燃料に対し酸化剤がMEA9を介して対向して流れる(以下、対向して流れる流れを対向流と称す)。対向流では酸化剤排出孔85の入口に溜まった水がMEA9を介して、燃料供給孔73の出口に移動し、燃料連結流路74を通じて燃料排出孔75まで到達する。燃料排出孔75に到達した水は、再びMEA9を介して酸化剤供給孔83の出口に移動する。その結果、電極面内の水分布がさらに均一化される効果がある。   Further, the outlet of the fuel supply hole 73 and the inlet of the oxidant discharge hole 85, and the inlet of the fuel discharge hole 75 and the outlet of the oxidant supply hole 83 are configured to face each other via the MEA 9, so On the other hand, the oxidizing agent flows oppositely through the MEA 9 (hereinafter, the oppositely flowing flow is referred to as an opposing flow). In the counterflow, water accumulated at the inlet of the oxidant discharge hole 85 moves to the outlet of the fuel supply hole 73 via the MEA 9 and reaches the fuel discharge hole 75 through the fuel connection channel 74. The water that has reached the fuel discharge hole 75 again moves to the outlet of the oxidant supply hole 83 via the MEA 9. As a result, there is an effect that the water distribution in the electrode surface is further uniformized.

このように燃料と酸化剤が対向に流れる構成が望ましい。ただし、電池の温度分布などにより水分布は変化するため、必ずしもどのような場合でも対向流が最適というわけではない。燃料と酸化剤の供給孔同士、排出孔同士が相対する並行流や、燃料連結流路74と酸化剤連結流路84がMEA9をはさんで直行する直交流など、電池特性に合わせて選択することが可能である。   Thus, it is desirable that the fuel and the oxidant flow in opposite directions. However, since the water distribution changes depending on the temperature distribution of the battery, the counter flow is not necessarily optimal in any case. Select according to the battery characteristics, such as a parallel flow in which the fuel and oxidant supply holes and discharge holes face each other, or a cross flow in which the fuel connection channel 74 and the oxidant connection channel 84 are perpendicular to each other across the MEA 9. It is possible.

一般に、燃料電池起動時に電池内部に滞留するガスと異なるガスを供給した場合、例えば電池内部両極流路に空気が満たされている状態で、燃料(水素)を供給した場合、入口と出口でガス組成が異なるため、局部電池反応により起電力が発生し、この起電力により電極が酸化され電池が劣化するという現象がある。従来の燃料電池では入口と出口が遠く離れているため、入口と出口のガス組成を均一化させるのは難しい。   In general, when a gas different from the gas that stays inside the battery when the fuel cell is started is supplied, for example, when fuel (hydrogen) is supplied in a state where the bipolar flow path inside the battery is filled with air, the gas at the inlet and outlet Since the composition is different, an electromotive force is generated by a local battery reaction, and there is a phenomenon that the electrode is oxidized by this electromotive force and the battery is deteriorated. In the conventional fuel cell, since the inlet and the outlet are far apart, it is difficult to make the gas composition at the inlet and the outlet uniform.

しかし、この実施の形態1では、入口と出口の距離が短いため、入口と出口での反応ガスの濃度差がついた場合でも拡散などにより均一化しやすいため、局部電池の形成を最小限に抑える効果がある。その結果、起動停止を繰り返しても劣化が少ない燃料電池を提供することができる。   However, in the first embodiment, since the distance between the inlet and the outlet is short, even if there is a difference in the concentration of the reaction gas between the inlet and the outlet, it is easy to make it uniform by diffusion or the like. effective. As a result, it is possible to provide a fuel cell with little deterioration even after repeated start and stop.

なお、この実施の形態1では、供給流路と排出流路を電極に接する面とは別の面に設けているため、従来電池ではその別の面に配置されていた温度制御流体用流路90の配置が制限される。その結果、従来と比較して流路板の数が倍増することが懸念される。しかし、例えば燃料供給流路72と燃料排出流路76の間を縫うように温度制御流体用流路90を配置することにより、流路板の増加を最小限に抑えることができる。   In the first embodiment, the supply flow channel and the discharge flow channel are provided on a surface different from the surface in contact with the electrode. Therefore, in the conventional battery, the temperature control fluid flow channel disposed on the other surface. The arrangement of 90 is limited. As a result, there is a concern that the number of flow path plates doubles compared to the conventional case. However, for example, by arranging the temperature control fluid flow path 90 so as to sew between the fuel supply flow path 72 and the fuel discharge flow path 76, an increase in the flow path plate can be minimized.

また、この実施の形態1において電極に接しない面に配置した燃料供給流路72と燃料排出流路76との間を縫うように温度制御流体用流路90を配置したが、別に温度制御流体用流路用の流路板を別途設置することも可能である。この場合新たに流路板の枚数が増えるデメリットがあるが、電極面内に自由に温度制御流体の流路を配置できるため、より高度な温度制御が可能となる。   In the first embodiment, the temperature control fluid channel 90 is arranged so as to sew between the fuel supply channel 72 and the fuel discharge channel 76 arranged on the surface not in contact with the electrode. It is also possible to separately install a flow path plate for the use flow path. In this case, there is a demerit that the number of flow path plates is newly increased. However, since the flow path of the temperature control fluid can be freely arranged in the electrode surface, more advanced temperature control is possible.

実施の形態2.
この発明の実施の形態2に係わる燃料電池は、実施の形態1に係わる燃料電池と酸化剤側流路板11Bが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。図7は、この発明の実施の形態2に係わる酸化剤側流路板の反対面の平面図である。
実施の形態1に係わる酸化剤供給流路82および酸化剤排出流路86は、直線形状のくし歯形流路であるが、実施の形態2に係わる酸化剤供給流路82Bおよび酸化剤排出流路86Bは、図7(a)に示すように渦巻形の流路であり、酸化剤供給流路82Bと酸化剤排出流路86Bとが反対面では連結していない。
なお、図7(b)に示すように蛇行形の流路であってもよい。
また、燃料側流路板10の反対面に設けられた燃料供給流路72および燃料排出流路76に関しても、燃料供給流路72と燃料排出流路76とが反対面で連結しなければ、渦巻形または蛇行形であってもよい。
Embodiment 2. FIG.
The fuel cell according to the second embodiment of the present invention is different from the fuel cell according to the first embodiment in the oxidant side flow path plate 11B, and the other portions are the same. The description is omitted. FIG. 7 is a plan view of the opposite surface of the oxidant side flow path plate according to Embodiment 2 of the present invention.
The oxidant supply channel 82 and the oxidant discharge channel 86 according to the first embodiment are linear comb-shaped channels, but the oxidant supply channel 82B and the oxidant discharge channel according to the second embodiment. 86B is a spiral channel as shown in FIG. 7A, and the oxidant supply channel 82B and the oxidant discharge channel 86B are not connected to each other on the opposite surface.
Note that a meandering flow path may be used as shown in FIG.
Further, regarding the fuel supply flow path 72 and the fuel discharge flow path 76 provided on the opposite surfaces of the fuel side flow path plate 10, if the fuel supply flow path 72 and the fuel discharge flow path 76 are not connected on the opposite surfaces, It may be spiral or serpentine.

実施の形態3.
実施の形態1においては、燃料側流路板10の電極面に燃料極7が接し、電極面に燃料連結流路74が、反対面に燃料供給流路72と燃料排出流路76とが設けられているが、実施の形態3においては、2枚の燃料側流路板を用い、一方の燃料側流路板の片面に燃料連結流路74を、他方の燃料側流路板の片面に燃料供給流路72と燃料排出流路76とを設けている。
Embodiment 3 FIG.
In the first embodiment, the fuel electrode 7 is in contact with the electrode surface of the fuel side passage plate 10, the fuel connection passage 74 is provided on the electrode surface, and the fuel supply passage 72 and the fuel discharge passage 76 are provided on the opposite surfaces. However, in the third embodiment, two fuel side flow path plates are used, the fuel connection flow path 74 is provided on one side of one fuel side flow path plate, and the other side of the fuel side flow path plate is provided. A fuel supply channel 72 and a fuel discharge channel 76 are provided.

実施の形態4.
図8は、この発明の実施の形態4に係わる燃料/酸化剤隔板12Dの流路詳細図である。図8(a)は、燃料側流路板10Dに接する面の平面図である。図8(b)は、酸化剤側流路板11Dに接する面の平面図である。図9は、実施の形態4に係わる燃料側流路板10Dの反対面の平面図である。図10は、実施の形態4に係わる酸化剤側流路板11Dの反対面の平面図である。図11は、実施の形態4においてMEA9、燃料側流路板10D、酸化剤側流路板11Dおよび燃料/酸化剤隔板12Dを積層したセルの断面図である。なお、この断面図は、図8、図9、図10のB−B断面の断面図である。
この発明の実施の形態4に係わる燃料電池は、実施の形態1に係わる燃料電池と燃料側流路板10D、酸化剤側流路板11Dおよび燃料/酸化剤隔板12Dが異なっており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態4に係わる燃料側流路板10Dは、図9に示すように、実施の形態1に係わる燃料側流路板10と異なり、反対面で燃料供給分配流路71、燃料供給流路72、燃料排出流路76、燃料排出集合流路77が省略されている。
また、実施の形態4に係わる酸化剤側流路板11Dは、図10に示すように、実施の形態1に係わる酸化剤側流路板11と異なり、反対面で酸化剤供給分配流路81、酸化剤供給流路82、酸化剤排出流路86、酸化剤排出集合流路87が省略されている。
一方、実施の形態4に係わる燃料/酸化剤隔板12Dは、図8に示すように、一方の面に燃料供給マニホールド21から燃料を均一に分配するための燃料供給分配流路71、燃料を電極面全体に供給するための燃料供給流路72、各燃料排出孔75から排出した未消費の燃料を集合する燃料排出流路76、各燃料排出流路76から排出した未消費の燃料を集合して燃料排出マニホールド22に排出するための燃料排出集合流路77が追加されている。また、この一方の面に燃料供給流路72と燃料排出流路76の間の非連結部分を縫うように蛇行する温度制御流体用流路90が追加されている。
また、実施の形態4に係わる燃料/酸化剤隔板12Dは、他方の面に酸化剤供給マニホールド23から酸化剤を均一に分配するための酸化剤供給分配流路81、酸化剤を電極面全体に供給するための酸化剤供給流路82、各酸化剤排出孔85から排出した未使用の酸化剤を集合する酸化剤排出流路86、各酸化剤排出流路86から排出した未使用の酸化剤を集合して酸化剤排出マニホールド24に排出するための酸化剤排出集合流路87が追加されている。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 8 is a detailed flow path diagram of the fuel / oxidant separator 12D according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 8A is a plan view of a surface in contact with the fuel side flow path plate 10D. FIG. 8B is a plan view of a surface in contact with the oxidant side flow path plate 11D. FIG. 9 is a plan view of the opposite surface of the fuel side flow path plate 10D according to the fourth embodiment. FIG. 10 is a plan view of the opposite surface of the oxidant side flow path plate 11D according to the fourth embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view of a cell in which MEA 9, fuel side flow path plate 10D, oxidant side flow path plate 11D, and fuel / oxidant partition plate 12D are stacked in the fourth embodiment. This cross-sectional view is a cross-sectional view taken along the line BB in FIGS. 8, 9, and 10.
The fuel cell according to the fourth embodiment of the present invention is different from the fuel cell according to the first embodiment in the fuel side flow path plate 10D, the oxidant side flow path plate 11D, and the fuel / oxidant partition plate 12D. Since the other parts are the same, the same reference numerals are attached to the same parts and the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 9, the fuel side flow path plate 10D according to the fourth embodiment is different from the fuel side flow path plate 10 according to the first embodiment. 72, the fuel discharge flow path 76, and the fuel discharge collective flow path 77 are omitted.
Further, the oxidant side flow path plate 11D according to the fourth embodiment is different from the oxidant side flow path plate 11 according to the first embodiment, as shown in FIG. The oxidant supply flow path 82, the oxidant discharge flow path 86, and the oxidant discharge collective flow path 87 are omitted.
On the other hand, as shown in FIG. 8, the fuel / oxidizer partition plate 12D according to the fourth embodiment has a fuel supply / distribution channel 71 for distributing fuel uniformly from the fuel supply manifold 21 on one surface, and fuel. A fuel supply passage 72 for supplying the entire electrode surface, a fuel discharge passage 76 for collecting unconsumed fuel discharged from each fuel discharge hole 75, and an unconsumed fuel discharged from each fuel discharge passage 76 Thus, a fuel discharge collective flow path 77 for discharging to the fuel discharge manifold 22 is added. Further, a temperature control fluid flow path 90 that is meandering so as to sew a non-connected portion between the fuel supply flow path 72 and the fuel discharge flow path 76 is added to the one surface.
Further, the fuel / oxidant partition plate 12D according to the fourth embodiment has an oxidant supply / distribution flow path 81 for uniformly distributing the oxidant from the oxidant supply manifold 23 to the other surface, and the oxidant over the entire electrode surface. An oxidant supply flow path 82 for supplying the oxidant, an oxidant discharge flow path 86 for collecting unused oxidants discharged from the respective oxidant discharge holes 85, and an unused oxidation discharged from each oxidant discharge flow path 86. An oxidant discharge collecting flow path 87 for collecting the agents and discharging them to the oxidant discharge manifold 24 is added.

実施の形態5.
図12は、この発明の実施の形態5に係わる酸化剤側流路板11Eの流路詳細図である。図12(a)は、酸化剤側流路板11Eの反対面の平面図である。図12(b)は、酸化剤側流路板11Eの電極面の平面図である。図13は、実施の形態5においてMEA9、燃料側流路板10E、酸化剤側流路板11Eおよび燃料/酸化剤隔板12、12Eを積層したセルの断面図である。なお、この断面図は、図12のC−C断面の断面図である。
この発明の実施の形態5に係わる燃料電池は、実施の形態1に係わる燃料電池と燃料側流路板10E、酸化剤側流路板11Eおよび燃料/酸化剤隔板12Eが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態5に係わる燃料側流路板10Eは、実施の形態1に係わる燃料側流路板10と燃料連結流路74Eが異なり、燃料供給孔73と燃料排出孔75が省略されており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
また、実施の形態5に係わる酸化剤側流路板11Eは、図12に示すように、実施の形態1に係わる酸化剤側流路板11と酸化剤連結流路84Eが異なり、酸化剤供給孔83と酸化剤排出孔85が省略されており、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
実施の形態5に係わる燃料連結流路74Eは、図13に示すように、燃料側流路板10Eを厚さ方向に貫通し、燃料供給流路72と燃料排出流路76を連結する。
また、実施の形態5に係わる酸化剤連結流路84Eは、酸化剤側流路板11Eを厚さ方向に貫通し、酸化剤供給流路82と酸化剤排出流路86を連結する。
Embodiment 5. FIG.
FIG. 12 is a detailed flow path diagram of the oxidant side flow path plate 11E according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 12A is a plan view of the opposite surface of the oxidant side flow path plate 11E. FIG. 12B is a plan view of the electrode surface of the oxidant side flow path plate 11E. FIG. 13 is a cross-sectional view of a cell in which MEA 9, fuel side flow path plate 10E, oxidant side flow path plate 11E and fuel / oxidant partition plates 12 and 12E are stacked in the fifth embodiment. This sectional view is a sectional view taken along the line CC in FIG.
The fuel cell according to the fifth embodiment of the present invention is different from the fuel cell according to the first embodiment in the fuel side flow path plate 10E, the oxidant side flow path plate 11E, and the fuel / oxidant partition plate 12E. Since it is the same, the same code | symbol is attached | subjected to the same part and description is abbreviate | omitted.
The fuel side flow path plate 10E according to the fifth embodiment is different from the fuel side flow path plate 10 according to the first embodiment in the fuel connection flow path 74E, and the fuel supply hole 73 and the fuel discharge hole 75 are omitted. Since other than that is the same, the same code | symbol is attached | subjected to the same part and description is abbreviate | omitted.
Further, as shown in FIG. 12, the oxidant side flow path plate 11E according to the fifth embodiment is different from the oxidant side flow path plate 11 according to the first embodiment in the oxidant connection flow path 84E, and the oxidant supply path 84E is different. Since the hole 83 and the oxidant discharge hole 85 are omitted, and the other parts are the same, the same portions are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.
As shown in FIG. 13, the fuel connection flow path 74E according to the fifth embodiment penetrates the fuel side flow path plate 10E in the thickness direction, and connects the fuel supply flow path 72 and the fuel discharge flow path 76.
Further, the oxidant connection flow path 84E according to the fifth embodiment penetrates the oxidant side flow path plate 11E in the thickness direction, and connects the oxidant supply flow path 82 and the oxidant discharge flow path 86.

この場合、温度制御流体用流路90は燃料供給流路72および燃料排出流路76が設けられた反対面に配置できないため、別の面に新たに設置する必要があるが、電極に接する面に配する流路板をパンチングメタルのような穴あけ加工品が使用可能となるため、安価に製造できる可能性がある。流路板として使用する金属としては、導電性を有するものなら使用可能であるが、耐食性のある素材、例えばステンレス、チタンなどや、あるいは貴金属などの耐食性を有するコーティングを施した金属板や、カーボン板など導電性と耐食性とを有する材料を用いることができる。   In this case, since the temperature control fluid flow channel 90 cannot be disposed on the opposite surface provided with the fuel supply flow channel 72 and the fuel discharge flow channel 76, it is necessary to newly install it on another surface, but the surface in contact with the electrode Since a drilled product such as punching metal can be used for the flow path plate disposed in the plate, there is a possibility that it can be manufactured at low cost. As the metal used as the flow path plate, any material having conductivity can be used, but a corrosion-resistant material such as stainless steel, titanium, or a metal plate coated with a corrosion-resistant coating such as a noble metal, carbon A material having conductivity and corrosion resistance such as a plate can be used.

実施の形態6.
図14は、この発明の実施の形態6に係わる燃料側流路板10Fの反対面の平面図である。図15は、この発明の実施の形態6に係わる酸化剤側流路板11Fの反対面の平面図である。
この発明の実施の形態6に係わる燃料電池は、実施の形態1に係わる燃料電池と燃料側流路板10Fおよび酸化剤側流路板11Fが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態6に係わる燃料側流路板10Fは、実施の形態1に係わる燃料側流路板10と燃料供給流路72Fおよび燃料排出流路76Fが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
また、実施の形態6に係わる酸化剤側流路板11Fは、実施の形態1に係わる酸化剤側流路板11と酸化剤供給流路82Fおよび酸化剤排出流路86Fが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 14 is a plan view of the opposite surface of the fuel side flow path plate 10F according to Embodiment 6 of the present invention. FIG. 15 is a plan view of the opposite surface of the oxidant side flow path plate 11F according to the sixth embodiment of the present invention.
The fuel cell according to the sixth embodiment of the present invention is different from the fuel cell according to the first embodiment in the fuel side flow channel plate 10F and the oxidant side flow channel plate 11F. Are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The fuel side flow path plate 10F according to the sixth embodiment is different from the fuel side flow path plate 10 according to the first embodiment, except for the fuel supply flow path 72F and the fuel discharge flow path 76F. The same reference numerals are attached to the parts, and the description is omitted.
Further, the oxidant side flow path plate 11F according to the sixth embodiment is different from the oxidant side flow path plate 11 according to the first embodiment in the oxidant supply flow path 82F and the oxidant discharge flow path 86F. Since it is the same, the same code | symbol is attached | subjected to the same part and description is abbreviate | omitted.

実施の形態1に係わる燃料供給流路72および燃料排出流路76は、断面積が一定であるが、実施の形態6に係わる燃料供給流路72Fおよび燃料排出流路76Fは、図14に示すように、断面積が位置により変化している。
また、実施の形態1に係わる酸化剤供給流路82および酸化剤排出流路86は、断面積が一定であるが、実施の形態6に係わる酸化剤供給流路82Fおよび酸化剤排出流路86Fは、図15に示すように、断面積が位置により変化している。
The fuel supply flow path 72 and the fuel discharge flow path 76 according to the first embodiment have a constant cross-sectional area, but the fuel supply flow path 72F and the fuel discharge flow path 76F according to the sixth embodiment are shown in FIG. As described above, the cross-sectional area changes depending on the position.
Further, the oxidant supply flow path 82 and the oxidant discharge flow path 86 according to the first embodiment have a constant cross-sectional area, but the oxidant supply flow path 82F and the oxidant discharge flow path 86F according to the sixth embodiment. As shown in FIG. 15, the cross-sectional area changes depending on the position.

以下、酸化剤側流路板11Fに関して効果を説明するが、燃料側流路板10Fに関しても同様な効果が得られる。
酸化剤側流路板11Fの反対面に設けられた酸化剤供給流路82Fは、図15に示すように、上流から下流に向かってガスが進むうちに多数の酸化剤連結流路84に分岐されるため、上流と下流で流速が異なり、均一なガス分配が難しくなり、流速の遅い部分に水がたまりやすくなるなどの問題が生じる場合がある。これを解決するために、上流から下流側にかけて徐々に流路を細くすることが有効である。これにより下流側での流速が早くなり水溜り防止やガス分配均一化の効果がある。
Hereinafter, the effect will be described with respect to the oxidant side flow plate 11F, but the same effect can be obtained with respect to the fuel side flow plate 10F.
As shown in FIG. 15, the oxidant supply flow path 82F provided on the opposite surface of the oxidant side flow path plate 11F branches into a large number of oxidant connection flow paths 84 as the gas advances from upstream to downstream. Therefore, the flow velocity is different between upstream and downstream, and uniform gas distribution becomes difficult, and problems such as easy accumulation of water in a portion where the flow velocity is slow may occur. In order to solve this, it is effective to gradually narrow the flow path from the upstream side to the downstream side. As a result, the flow velocity on the downstream side is increased, and there is an effect of preventing water accumulation and making gas distribution uniform.

一方、酸化剤排出流路86では上流から下流に行くに従い、多数の酸化剤連結流路84が合流するため徐々に流路を太くするのが効果的である。
断面積を変える手法としては、溝幅を狭くする溝深を深くする、複数の流路を合流させるなどの方法で流路本数を変えるなど、流路断面積が位置により変わる様々な手法が採用可能である。
なお、酸化剤供給流路82と酸化剤排出流路86の太さは共通にする必要はなく運転条件に合わせて最適な断面構成が選択できる。
On the other hand, in the oxidant discharge channel 86, as the number of oxidant connection channels 84 merges from upstream to downstream, it is effective to gradually increase the thickness of the channel.
Various methods to change the cross-sectional area depending on the position, such as changing the number of channels by increasing the depth of the groove to narrow the groove width or merging multiple channels, are adopted as methods for changing the cross-sectional area. Is possible.
The thicknesses of the oxidant supply channel 82 and the oxidant discharge channel 86 need not be the same, and an optimal cross-sectional configuration can be selected according to the operating conditions.

実施の形態7.
図16は、この発明の実施の形態7に係わる燃料側流路板10Gの電極面の平面図である。図17は、この発明の実施の形態7に係わる酸化剤側流路板11Gの電極面の平面図である。
この発明の実施の形態7に係わる燃料電池は、実施の形態1に係わる燃料電池と燃料側流路板10Gおよび酸化剤側流路板11Gが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態7に係わる燃料側流路板10Gは、実施の形態1に係わる燃料側流路板10と燃料連結流路74Gが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
また、実施の形態7に係わる酸化剤側流路板11Gは、実施の形態1に係わる酸化剤側流路板11と酸化剤連結流路84Gが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
Embodiment 7 FIG.
FIG. 16 is a plan view of an electrode surface of a fuel side flow path plate 10G according to Embodiment 7 of the present invention. FIG. 17 is a plan view of the electrode surface of the oxidant side flow path plate 11G according to Embodiment 7 of the present invention.
The fuel cell according to the seventh embodiment of the present invention is different from the fuel cell according to the first embodiment in the fuel side flow channel plate 10G and the oxidant side flow channel plate 11G. Are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
The fuel side flow path plate 10G according to the seventh embodiment is different from the fuel side flow path plate 10 according to the first embodiment except for the fuel connection flow path 74G, and the other parts are the same. Additional description will be omitted.
Further, the oxidant side flow channel plate 11G according to the seventh embodiment is different from the oxidant side flow channel plate 11 according to the first embodiment in terms of the oxidant connection flow channel 84G, and the rest is the same. The same reference numerals are given to the portions, and the description is omitted.

実施の形態1に係わる燃料連結流路74は、断面積が一定であるが、実施の形態7に係わる燃料連結流路74Gは、図16に示すように、断面積が位置により変化している。
また、実施の形態1に係わる酸化剤連結流路84は、断面積が一定であるが、実施の形態7に係わる酸化剤連結流路84Gは、図17に示すように、断面積が位置により変化している。
The cross-sectional area of the fuel connection channel 74 according to the first embodiment is constant, but the cross-sectional area of the fuel connection channel 74G according to the seventh embodiment varies depending on the position as shown in FIG. .
The oxidant connection channel 84 according to the first embodiment has a constant cross-sectional area, but the oxidant connection channel 84G according to the seventh embodiment has a cross-sectional area depending on the position as shown in FIG. It has changed.

断面積の一定の燃料連結流路74では発電時ガスの流れに沿って水素が消費されるため流量が低下しその結果流速が低下する。一方、下流に行くに従い流路の断面積を小さくすることにより下流側での流速を向上させることができる。
また、酸化剤連結流路84も同様に酸素が消費されるが水(水蒸気)が生成するため一概に流量が低下するとは言えない。ただし、高加湿運転では下流部分での流速が十分に高まらず、水溜りを生じやすいため、下流部の流速を高めるために、流路を細くするのが効果的な場合もある。
なお、酸化剤連結流路84と燃料連結流路74の太さは共通にする必要はなく運転条件に合わせて最適な断面構成が選択できる。
断面積を変える手法としては、溝幅を狭くする溝深を深くする、複数の流路を合流させるなどの方法で流路本数を変えるなど、流路断面積が位置により変わる様々な手法が採用可能である。
In the fuel connection flow path 74 having a constant cross-sectional area, hydrogen is consumed along the flow of gas during power generation, so that the flow rate is reduced and as a result, the flow velocity is reduced. On the other hand, the flow velocity on the downstream side can be improved by reducing the cross-sectional area of the flow path as it goes downstream.
Similarly, oxygen is consumed in the oxidant connection channel 84, but water (steam) is generated, so it cannot be said that the flow rate is generally reduced. However, in the high humidification operation, the flow velocity in the downstream portion is not sufficiently increased, and a water pool is likely to be generated. Therefore, it may be effective to narrow the flow path in order to increase the flow velocity in the downstream portion.
The thicknesses of the oxidant connection channel 84 and the fuel connection channel 74 do not need to be the same, and an optimal cross-sectional configuration can be selected according to the operating conditions.
Various methods to change the cross-sectional area depending on the position, such as changing the number of channels by increasing the depth of the groove to narrow the groove width or merging multiple channels, are adopted as methods for changing the cross-sectional area. Is possible.

実施の形態8.
図18は、この発明の実施の形態8に係わる燃料側流路板10Hの電極面の平面図である。
この発明の実施の形態8に係わる燃料電池は、実施の形態1に係わる燃料電池と燃料側流路板10Hが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
実施の形態8に係わる燃料側流路板10Hは、実施の形態1に係わる燃料側流路板10と燃料連結流路74Hが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
また、実施の形態8に係わる酸化剤側流路板は、実施の形態1と同様である。
Embodiment 8 FIG.
FIG. 18 is a plan view of the electrode surface of the fuel side flow path plate 10H according to the eighth embodiment of the present invention.
The fuel cell according to the eighth embodiment of the present invention is different from the fuel cell according to the first embodiment in the fuel side flow path plate 10H, and the other parts are the same. Is omitted.
The fuel-side flow path plate 10H according to the eighth embodiment is different from the fuel-side flow path plate 10 according to the first embodiment except for the fuel connection flow path 74H. Additional description will be omitted.
The oxidant side flow path plate according to the eighth embodiment is the same as that of the first embodiment.

実施の形態1に係わる燃料連結流路74は、断面積が一定であるが、実施の形態8に係わる燃料連結流路74Hは、図18に示すように蛇行している。この蛇行している燃料連結流路74Hは、その両端に燃料供給孔73と燃料排出孔75がそれぞれ形成されており、燃料側流路板10Hの反対面側に形成された燃料供給流路と燃料排出流路とにそれぞれ連通されている。   The fuel connection channel 74 according to the first embodiment has a constant sectional area, but the fuel connection channel 74H according to the eighth embodiment meanders as shown in FIG. The meandering fuel connection flow path 74H has a fuel supply hole 73 and a fuel discharge hole 75 formed at both ends thereof, and a fuel supply flow path formed on the opposite side of the fuel side flow path plate 10H. Each communicates with a fuel discharge channel.

このように構成された燃料連結流路74Hは、燃料供給孔73と燃料排出孔75との間の距離をあまり離すことなく流路長を長くすることができるので、圧力損失を大きくすることができる。その結果、燃料供給流路から各燃料連結流路へのガス分配量を均一にすることが可能となる。
なお、実施の形態8に係わる燃料側流路板10Hにおいて燃料連結流路74Hを蛇行させているが、酸化剤側流路板に同じ構成を採用してもよい。その場合も、酸化剤供給流路から各酸化剤供給流路へのガス分配量を均一にすることが可能となる。
The fuel connection flow path 74H configured in this way can increase the pressure loss because the flow path length can be increased without greatly separating the distance between the fuel supply hole 73 and the fuel discharge hole 75. it can. As a result, the gas distribution amount from the fuel supply flow path to each fuel connection flow path can be made uniform.
Although the fuel connection flow path 74H is meandered in the fuel side flow path plate 10H according to the eighth embodiment, the same configuration may be adopted for the oxidant side flow path plate. Also in this case, the gas distribution amount from the oxidant supply channel to each oxidant supply channel can be made uniform.

この発明の実施の形態1に係わる燃料電池スタックの構成図である。It is a block diagram of the fuel cell stack concerning Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係わるセルの構成図である。It is a block diagram of the cell concerning Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係わる燃料側流路板の流路詳細図である。It is a flow path detailed drawing of the fuel side flow path board concerning Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係わる酸化剤側流路板の流路詳細図である。It is a flow-path detail drawing of the oxidizing agent side flow-path board concerning Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1に係わる燃料/酸化剤隔板の流路詳細図である。FIG. 3 is a detailed flow diagram of the fuel / oxidizer partition according to the first embodiment of the present invention. この発明の実施の形態1に係わるセルの断面図である。It is sectional drawing of the cell concerning Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態2に係わる酸化剤側流路板の反対面の平面図である。It is a top view of the opposite surface of the oxidizing agent side flow path board concerning Embodiment 2 of this invention. この発明の実施の形態4に係わる燃料/酸化剤隔板の詳細構成図である。It is a detailed block diagram of the fuel / oxidizer partition concerning Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4に係わる燃料側流路板の反対面の平面図である。It is a top view of the opposite surface of the fuel side flow path board concerning Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4に係わる酸化剤側流路板の反対面の平面図である。It is a top view of the opposite surface of the oxidizing agent side flow path board concerning Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態4に係わるセルの断面図である。It is sectional drawing of the cell concerning Embodiment 4 of this invention. この発明の実施の形態5に係わる酸化剤側流路板の流路詳細図である。It is a flow-path detail drawing of the oxidizing agent side flow-path board concerning Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態5に係わるセルの断面図である。It is sectional drawing of the cell concerning Embodiment 5 of this invention. この発明の実施の形態6に係わる燃料側流路板の反対面の平面図である。It is a top view of the opposite surface of the fuel side flow path board concerning Embodiment 6 of this invention. この発明の実施の形態6に係わる酸化剤側流路板の反対面の平面図である。It is a top view of the opposite surface of the oxidizing agent side flow path board concerning Embodiment 6 of this invention. この発明の実施の形態7に係わる燃料側流路板の電極面の平面図である。It is a top view of the electrode surface of the fuel side flow path board concerning Embodiment 7 of this invention. この発明の実施の形態7に係わる酸化剤側流路板の電極面の平面図である。It is a top view of the electrode surface of the oxidizing agent side flow path board concerning Embodiment 7 of this invention. この発明の実施の形態8に係わる燃料側流路板の電極面の平面図である。It is a top view of the electrode surface of the fuel side flow path board concerning Embodiment 8 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 燃料電池スタック、2 セル、3 集電板、4 絶縁板、5 押さえ端板、6 電解質膜、7 燃料極、8 酸化剤極、9 膜電極接合体(MEA)、10 燃料側流路板、11 酸化剤側流路板、12 燃料/酸化剤隔板、21 燃料供給マニホールド、22 燃料排出マニホールド、23 酸化剤供給マニホールド、24 酸化剤排出マニホールド、25 温度制御流体供給マニホールド、26 温度制御流体排出マニホールド、71 燃料供給分配流路、72 燃料供給流路、73 燃料供給孔、74 燃料連結流路、75 燃料排出孔、76 燃料排出流路、77 燃料排出集合流路、81 酸化剤供給分配流路、82 酸化剤供給流路、83 酸化剤供給孔、84 酸化剤連結流路、85 酸化剤排出孔、86 酸化剤排出流路、87 酸化剤排出集合流路、90 温度制御流体用流路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell stack, 2 cells, 3 Current collector plate, 4 Insulating plate, 5 Holding end plate, 6 Electrolyte membrane, 7 Fuel electrode, 8 Oxidant electrode, 9 Membrane electrode assembly (MEA), 10 Fuel side flow path plate 11 Oxidant side flow path plate, 12 Fuel / oxidant partition plate, 21 Fuel supply manifold, 22 Fuel discharge manifold, 23 Oxidant supply manifold, 24 Oxidant discharge manifold, 25 Temperature control fluid supply manifold, 26 Temperature control fluid Discharge manifold, 71 Fuel supply distribution path, 72 Fuel supply flow path, 73 Fuel supply hole, 74 Fuel connection flow path, 75 Fuel discharge hole, 76 Fuel discharge flow path, 77 Fuel discharge collective flow path, 81 Oxidant supply distribution Channel, 82 Oxidant supply channel, 83 Oxidant supply hole, 84 Oxidant connection channel, 85 Oxidant discharge hole, 86 Oxidant discharge channel, 87 Oxidant discharge collection Combined flow path, 90 Temperature control fluid flow path.

Claims (6)

イオン伝導性を有する電解質を燃料の極および酸化剤の極で狭持してなるセルを、上記燃料の極に燃料のガスを供給する流路が設けられた燃料側の流路板および上記酸化剤の極に酸化剤のガスを供給する流路が設けられた酸化剤側の流路板で挟持してなる燃料電池において、
上記燃料側の流路板または上記酸化剤側の流路板の少なくともいずれか一方は、対応する極に接しない反対面に配置された供給流路および排出流路、当該流路板を貫通し上記供給流路と上記排出流路とにそれぞれ接続する供給孔および排出孔、対応する極に接する電極面に複数並行に配置され該電極面において上記供給孔と上記排出孔とを連結する連結流路が設けられることを特徴とする燃料電池。
A fuel-side flow path plate provided with a flow path for supplying fuel gas to the fuel electrode, and a cell formed by sandwiching an electrolyte having ion conductivity between the fuel electrode and the oxidant electrode, and the oxidation In a fuel cell that is sandwiched by a channel plate on the oxidant side provided with a channel for supplying an oxidant gas to the electrode of the agent,
At least one of the fuel-side flow path plate and the oxidant-side flow path plate passes through the supply flow path and the discharge flow path disposed on the opposite surfaces not in contact with the corresponding poles. A plurality of supply holes and discharge holes that are connected to the supply flow path and the discharge flow path, respectively, are connected in parallel to electrode surfaces that are in contact with the corresponding poles, and are connected flows that connect the supply holes and the discharge holes on the electrode surfaces. A fuel cell, characterized in that a path is provided.
上記供給流路と上記排出流路は、くし歯構造であり、互いの歯が噛み合うように配置されることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。   2. The fuel cell according to claim 1, wherein the supply flow path and the discharge flow path have a comb-tooth structure and are arranged so that their teeth mesh with each other. 上記燃料側の流路板の燃料の極に接する電極面における上記供給孔の出口と上記排出孔の入口とが、それぞれ上記酸化剤側の流路板の酸化剤の極に接する電極面の上記排出孔の入口と上記供給孔の出口が上記電解質を介して対向することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。   The outlet of the supply hole and the inlet of the discharge hole in the electrode surface in contact with the fuel electrode of the fuel side flow path plate are respectively in the electrode surface in contact with the oxidant electrode of the oxidant side flow path plate. The fuel cell according to claim 1, wherein an inlet of the discharge hole and an outlet of the supply hole face each other with the electrolyte interposed therebetween. 上記供給流路と上記排出流路との間に温度を調節する流体を流す流路が配置されることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein a flow path for flowing a fluid for adjusting temperature is disposed between the supply flow path and the discharge flow path. 上記供給流路の流路断面積は対応するガスの流れに沿って上流よりも下流が小さいこと、または上記排出流路の流路断面積は対応するガスの流れに沿って上流よりも下流が大きいことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。   The cross-sectional area of the supply flow path is smaller downstream than upstream along the corresponding gas flow, or the cross-sectional area of the discharge flow path is downstream from upstream along the corresponding gas flow. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cell is large. 上記連結流路の流路断面積は対応するガスの流れに沿って上流よりも下流が小さいことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。   2. The fuel cell according to claim 1, wherein a flow path cross-sectional area of the connection flow path is smaller in the downstream than in the upstream along the corresponding gas flow.
JP2006302898A 2006-11-08 2006-11-08 Fuel battery Pending JP2008123707A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006302898A JP2008123707A (en) 2006-11-08 2006-11-08 Fuel battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006302898A JP2008123707A (en) 2006-11-08 2006-11-08 Fuel battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008123707A true JP2008123707A (en) 2008-05-29

Family

ID=39508261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006302898A Pending JP2008123707A (en) 2006-11-08 2006-11-08 Fuel battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008123707A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012007998A1 (en) * 2010-07-15 2012-01-19 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell
WO2012035584A1 (en) * 2010-09-16 2012-03-22 トヨタ自動車株式会社 Separator for fuel cell and fuel cell
WO2015029353A1 (en) * 2013-08-27 2015-03-05 住友精密工業株式会社 Fuel cell unit

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012007998A1 (en) * 2010-07-15 2012-01-19 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell
JP5500254B2 (en) * 2010-07-15 2014-05-21 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell
US8921000B2 (en) 2010-07-15 2014-12-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell
WO2012035584A1 (en) * 2010-09-16 2012-03-22 トヨタ自動車株式会社 Separator for fuel cell and fuel cell
WO2015029353A1 (en) * 2013-08-27 2015-03-05 住友精密工業株式会社 Fuel cell unit
CN105474443A (en) * 2013-08-27 2016-04-06 住友精密工业株式会社 Fuel cell unit
EP3041075A4 (en) * 2013-08-27 2016-07-13 Sumitomo Precision Prod Co Fuel cell unit
JPWO2015029353A1 (en) * 2013-08-27 2017-03-02 住友精密工業株式会社 Fuel cell

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6303245B1 (en) Fuel cell channeled distribution of hydration water
JP5009168B2 (en) FUEL CELL SYSTEM AND METHOD FOR OPERATING FUEL CELL SYSTEM
US20190131636A1 (en) Bipolar plate which has reactant gas channels with variable cross-sectional areas, fuel cell stack, and vehicle comprising such a fuel cell stack
US9190680B2 (en) Fuel battery
WO2007148761A1 (en) Fuel cell
JP2004031134A (en) Solid high polymer cell assembly
KR100798451B1 (en) Fuel cell separator and fuel cell stack and reactant gas control method thereof
JP4405097B2 (en) Fuel cell stack and operation method thereof
JP2002025584A (en) Solid high polymer molecule electrolyte fuel cell and its humidifying method
JP5501237B2 (en) POLYMER ELECTROLYTE FUEL CELL AND FUEL CELL STACK HAVING THE SAME
WO2004075326A1 (en) Polyelectrolyte type fuel cell and operating method for polyelectrolyte type fuel cell
JP2007103242A (en) Polymer electrolyte fuel cell
JPH09283162A (en) Solid high molecular fuel cell
WO2010084745A1 (en) Fuel cell
JP3894109B2 (en) Fuel cell
JP2008123707A (en) Fuel battery
JP2005056671A (en) Fuel cell
JP2006004702A (en) Separator for solid polymer fuel cell
JP4340417B2 (en) Polymer electrolyte fuel cell
JP3844891B2 (en) Polymer electrolyte fuel cell
JP4572252B2 (en) Fuel cell stack
JP4516630B2 (en) Solid polymer cell assembly
JP4661103B2 (en) Fuel cell
JP5694103B2 (en) Fuel cell and fuel cell
JP2005141994A (en) Polyelectrolyte fuel cell