JP2008130479A - Unit cell for fuel battery and fuel battery provided with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池用単セル及びこれを備えた燃料電池の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a single cell for a fuel cell and a fuel cell including the same.
従来から、一般的な燃料電池として、例えば、電解質膜と、該電解質膜の一方の面に配置されたアノード電極と、他方の面に配置されたカソード電極と、を有する膜−電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly、以下、単に「MEA」という)の両側に、枠状部材を介してセパレータを配設した構造を備えた単セルを構成し、この単セルを積層してなるセル積層体の当該単セルの積層方向両端に、ターミナル、インシュレータ、プレッシャプレート及びエンドプレート等を配置してスタックを構成し、スタックをセル積層方向に締め付けて固定したものがある。(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a general fuel cell, for example, a membrane-electrode assembly having an electrolyte membrane, an anode electrode disposed on one surface of the electrolyte membrane, and a cathode electrode disposed on the other surface ( A cell stack comprising a single cell having a structure in which separators are disposed on both sides of an MEA (Membrane Electrode Assembly, hereinafter simply referred to as “MEA”) via a frame-shaped member, and the single cells are stacked. A stack is formed by arranging terminals, insulators, pressure plates, end plates and the like at both ends of the single cell in the stacking direction, and the stack is fastened and fixed in the cell stacking direction. (For example, refer to Patent Document 1).
このような燃料電池で使用されるセパレータは、通常、MEAの発電部に対応する領域にガス流路が形成されており、その両側にマニホルド部が形成されている。このため、MEAの発電部に対応する領域は、前記ガス流路の存在により断面二次モーメントが大きくなるため、曲げ剛性が高くなるが、マニホルド部が形成されている領域は、MEAの発電部に対応する領域に比べ、凹凸(エンボス)形状が少なく且つマニホルドが開口されているため、曲げ剛性が低くなり、反りやすくなる。 In the separator used in such a fuel cell, a gas flow path is usually formed in a region corresponding to the power generation unit of the MEA, and manifold portions are formed on both sides thereof. For this reason, the region corresponding to the power generation unit of the MEA has a higher bending rigidity because the second moment is increased due to the presence of the gas flow path, but the region where the manifold portion is formed is the region where the manifold portion is formed. Compared with the region corresponding to, the unevenness (embossed) shape is less and the manifold is opened, so that the bending rigidity is lowered and the warp is likely to occur.
また、燃料電池では、例えば、車両の急速暖機運転等でスタックの温度が急上昇すると、スタック長が伸びることがあるが、マニホルド内に氷が形成されていた場合、氷によってこの部分が拘束され、スタック長が伸びることが抑制される。このため、剛性が低いと、氷が形成されている部分と、氷が形成されてない部分との界面に亀裂が生じやすくなり、仮に亀裂が生じると、ここからガスが漏れる虞もある。ここで、特にメタルセパレータでは、セルの面方向の熱伝導率が低く、例えば、氷点下からの急速暖機運転等により、冷却水が昇温した際に、マニホルド部の温度が上昇し難く、セル面内の温度差が大きくなり、マニホルド内に形成されている氷が溶けにくい。したがって、マニホルド部の剛性を向上させることが必要とされている。 In a fuel cell, for example, if the stack temperature suddenly rises due to rapid warm-up of the vehicle or the like, the stack length may be increased. However, if ice is formed in the manifold, this portion is restrained by the ice. , The stack length is suppressed from increasing. For this reason, if the rigidity is low, cracks are likely to occur at the interface between the portion where the ice is formed and the portion where the ice is not formed, and if there is a crack, gas may leak from here. Here, particularly in the case of a metal separator, the thermal conductivity in the cell surface direction is low. For example, when the cooling water is heated up due to rapid warm-up operation from below freezing point, the temperature of the manifold part is unlikely to rise. The in-plane temperature difference becomes large and the ice formed in the manifold is difficult to melt. Therefore, it is necessary to improve the rigidity of the manifold part.
また、MEAの両側に配設される一対のフレーム同士の間隔を一定とするために、当該フレームに多数のスペーサを配設した燃料電池の単電池が紹介されている。この単電池では、前記フレーム同士の間隔を一定とすることで、電池モジュールに作用する押圧荷重に耐え得る剛性を持たせている。(例えば、特許文献2参照)。 In addition, in order to make the distance between a pair of frames arranged on both sides of the MEA constant, a fuel cell unit cell in which a large number of spacers are arranged on the frame has been introduced. In this single cell, the interval between the frames is made constant, so that the single cell has rigidity capable of withstanding the pressing load acting on the battery module. (For example, refer to Patent Document 2).
そしてまた、流路及びマニホルドを形成したセパレータ基板と、2枚のフレームとにより、セパレータを構成した固体高分子形燃料電池も紹介されている。この固体高分子形燃料電池では、樹脂層をゴム層で挟んだ三層構造を有するフレームを用いることで、ガスシール性を向上させている。(例えば、特許文献3参照)。 In addition, a polymer electrolyte fuel cell in which a separator is formed by a separator substrate in which a flow path and a manifold are formed and two frames is also introduced. In this polymer electrolyte fuel cell, the gas sealability is improved by using a frame having a three-layer structure in which a resin layer is sandwiched between rubber layers. (For example, refer to Patent Document 3).
また、セパレータのうち、MEAの発電部に対応する領域を導電性領域とし、当該導電性領域以外を絶縁性樹脂領域とすることで、セパレータと電極との接触点の面内均一性を向上し、高電流密度で出力した際にも高電圧が得られる燃料電池用セパレータも紹介されている。この燃料電池用セパレータでは、前記絶縁性樹脂領域を、絶縁性樹脂にフィラーを添加した樹脂組成物から形成することで、セパレータの強度並びに寸法安定性を向上させている。(例えば、特許文献4参照)。
しかしながら、前述した特許文献2に記載された燃料電池の単電池では、フレームに多数のスペーサを配設しているが、このスペーサは、MEAの両側に配設される一対のフレーム同士の間隔を一定にすることで、電池モジュールに作用する押圧荷重に耐え得る剛性を持たせるために配設されるものであり、スタックの温度上昇に伴いスタック長が伸びる領域と、スタック長が伸びることが抑制される領域との界面に亀裂が生じることを抑制するためにマニホルド部の剛性を向上させるものではなく、また、そのような発想も開示されていない。 However, in the unit cell of the fuel cell described in Patent Document 2 described above, a large number of spacers are disposed on the frame, but this spacer provides an interval between a pair of frames disposed on both sides of the MEA. By keeping constant, it is arranged to give rigidity enough to withstand the pressure load acting on the battery module, and it suppresses the area where the stack length increases as the stack temperature rises and the stack length increases It does not improve the rigidity of the manifold part in order to suppress the occurrence of cracks at the interface with the region to be formed, and such an idea is not disclosed.
また、特許文献3に記載された固体高分子形燃料電池は、樹脂層をゴム層で挟んだ三層構造を有するフレームを用いているが、当該ゴム層はガスケットを構成するものであり、スタックの温度上昇に伴いスタック長が伸びる領域と、スタック長が伸びることが抑制される領域との界面に亀裂が生じることを抑制するためにマニホルド部の剛性を向上させるものではない。また、そのような発想も開示されていない。
In addition, the polymer electrolyte fuel cell described in
そしてまた、特許文献4に記載された燃料電池用セパレータは、MEAの発電部に対応する領域を導電性領域とし、当該導電性領域以外を絶縁性樹脂領域としたものであり、MEAの両側に、枠状部材を介してセパレータを配設した構造は備えていない。 In addition, the fuel cell separator described in Patent Document 4 has a region corresponding to the power generation part of the MEA as a conductive region, and a region other than the conductive region as an insulating resin region, on both sides of the MEA. The structure in which the separator is disposed via the frame member is not provided.
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、マニホルド部の剛性を向上し、反りが生じることを抑制可能な燃料電池用単セル及びこれを備えた燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a single cell for a fuel cell that can improve the rigidity of a manifold portion and suppress warping, and a fuel cell including the same. And
この目的を達成するため本発明は、電解質の一方の面にアノード電極が配けられ、他方の面にカソード電極が配けられた電解質−電極接合体と、当該電解質−電極接合体の両側に配設された枠状部材と、当該各々の枠状部材の当該電解質−電極接合体と対向する面とは反対側の面に配設されたセパレータと、を備えてなる燃料電池用単セルであって、前記枠状部材は、基材により形成されている基材部と、当該基材よりも剛性が高い材料で形成されている高剛性部とを備えてなる燃料電池用単セルを提供するものである。 In order to achieve this object, the present invention provides an electrolyte-electrode assembly in which an anode electrode is disposed on one surface of an electrolyte and a cathode electrode is disposed on the other surface, and on both sides of the electrolyte-electrode assembly. A single cell for a fuel cell comprising: a frame member disposed; and a separator disposed on a surface of each frame member opposite to the surface facing the electrolyte-electrode assembly. The frame-shaped member provides a single cell for a fuel cell including a base portion formed of a base material and a high-rigidity portion formed of a material having higher rigidity than the base material. To do.
この構成を備えた燃料電池用単セルは、枠状部材が、基材により形成されている基材部と、当該基材よりも剛性が高い材料で形成されている高剛性部とを備えているため、基材のみで形成されている従来の枠状部材に比べ、剛性を向上させることができる。ここで、前記各々のセパレータは、当該枠状部材にそれぞれ配設されているため、枠状部材の剛性が向上することで、当該セパレータが補強されることになり、単セルの剛性を向上させることができる。 The fuel cell single cell having this configuration includes a base member in which the frame-like member is formed of a base material, and a high-rigidity part formed of a material having higher rigidity than the base material. Therefore, the rigidity can be improved as compared with the conventional frame-shaped member formed only of the base material. Here, since each said separator is each arrange | positioned at the said frame-shaped member, when the rigidity of a frame-shaped member improves, the said separator will be reinforced and the rigidity of a single cell will be improved. be able to.
前記高剛性部は、略板状部材を有していてもよく、この場合、前記略板状部材は金属を含むことができる。また、略板状部材は、金属層であってもよい。この略板状部材は、前記基材からなる層に積層されていてもよく、基材からなる層同士の間に配設されていてもよい。 The high-rigidity part may have a substantially plate-like member, and in this case, the substantially plate-like member can contain a metal. The substantially plate-like member may be a metal layer. This substantially plate-shaped member may be laminated | stacked on the layer which consists of the said base material, and may be arrange | positioned between the layers which consist of a base material.
また、前記高剛性部は、繊維状のフィラーを含んでいてもよい。この場合、当該高剛性部は、繊維状のフィラーから構成されてもよく、当該繊維状のフィラーが含まれている層と、前述した略板状部材とから構成されてもよい。また、前記繊維状のフィラーは、前記略板状部材の中に含まれていてもよい。 The high-rigidity part may include a fibrous filler. In this case, the high-rigidity part may be composed of a fibrous filler, or may be composed of a layer including the fibrous filler and the above-described substantially plate-like member. The fibrous filler may be included in the substantially plate-like member.
そしてまた、前記高剛性部は、球状のフィラーを含んでいてもよい。この場合、当該高剛性部は、球状のフィラーから構成されてもよく、当該球状のフィラーが含まれている層と、前述した略板状部材とから構成されてもよい。この球状のフィラーは、前記略板状部材の中に含まれていてもよい。また、高剛性部は、前記球状のフィラーが含まれている層と、繊維状のフィラーが含まれている層と、略板状部材とから構成されてもよい。 The high-rigidity part may contain a spherical filler. In this case, the high-rigidity part may be composed of a spherical filler, or may be composed of a layer including the spherical filler and the above-described substantially plate-like member. This spherical filler may be contained in the substantially plate-shaped member. The high-rigidity part may be composed of a layer containing the spherical filler, a layer containing a fibrous filler, and a substantially plate-like member.
また、本発明にかかる燃料電池用単セルは、前記枠状部材にマニホルドが形成されており、前記高剛性部が当該マニホルドの外周部に形成された構成を備えることもできる。 The fuel cell unit cell according to the present invention may have a configuration in which a manifold is formed on the frame-shaped member and the high-rigidity portion is formed on an outer peripheral portion of the manifold.
そしてまた、前記基材よりも剛性が高い材料は、前記基材よりも熱伝導率が高い材料を含むことができる。このようにすることで、前記利点に加え、例えば、氷点下からの急速暖機運転等により冷却水が昇温した際に、マニホルド部の温度が上昇し易くなるため、セル面内の温度差を緩和することができる。なお、前記基材よりも剛性が高い材料が、複数種の材料からなる場合、この複数種の材料のうち、少なくとも一種の熱伝導率が、前記基材の熱伝導率よりも高ければよい。 In addition, the material having higher rigidity than the base material may include a material having higher thermal conductivity than the base material. In this way, in addition to the above advantages, for example, when the temperature of the cooling water rises due to rapid warm-up operation from below freezing point or the like, the temperature of the manifold part is likely to rise. Can be relaxed. In addition, when the material whose rigidity is higher than the said base material consists of multiple types of materials, at least 1 type of thermal conductivity should just be higher than the thermal conductivity of the said base material among these multiple types of materials.
また、本発明は、前述した本発明にかかる燃料電池用単セルを備えてなる燃料電池を提供するものである。この構成を備えた燃料電池は、単セルの剛性が向上されているため、通常の状態の際は勿論のこと、例えば、急速暖機運転等でスタックの温度が急上昇した場合であっても、単セルが反ることを抑制することができる。 Moreover, this invention provides the fuel cell provided with the single cell for fuel cells concerning this invention mentioned above. Since the fuel cell with this configuration has improved rigidity of the single cell, not only in a normal state, for example, even when the temperature of the stack suddenly rises due to rapid warm-up operation, The single cell can be prevented from warping.
本発明にかかる燃料電池用単セルは、枠状部材の剛性を向上させることで、単セル自身の剛性を向上させることができるため、通常の状態の際は勿論のこと、例えば、急速暖機運転等でスタックの温度が急上昇した場合であっても、単セルが反ることを抑制することができ、高性能で信頼性の高い燃料電池用単セルを提供することができる。 The fuel cell single cell according to the present invention can improve the rigidity of the single cell itself by improving the rigidity of the frame-like member. Even when the temperature of the stack suddenly rises due to operation or the like, the single cell can be prevented from warping, and a single cell for a fuel cell with high performance and high reliability can be provided.
本発明にかかる燃料電池は、単セルの剛性が向上されており、例えば、急速暖機運転等でスタックの温度が急上昇した場合であっても、単セルが反ることを抑制することができる。この結果、高性能で信頼性の高い燃料電池を提供することができる。 In the fuel cell according to the present invention, the rigidity of the single cell is improved. For example, even when the temperature of the stack suddenly increases due to rapid warm-up operation or the like, the single cell can be prevented from warping. . As a result, a high-performance and highly reliable fuel cell can be provided.
次に、本発明の好適な実施の形態にかかる燃料電池用単セル及びこの単セルを備えた燃料電池について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に記載される実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施の形態にのみ限定するものではない。したがって、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。 Next, a single cell for a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention and a fuel cell including the single cell will be described in detail with reference to the drawings. In addition, embodiment described below is the illustration for demonstrating this invention, and this invention is not limited only to these embodiment. Therefore, the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist thereof.
図1は、本発明の実施の形態にかかる燃料電池用単セルの分解斜視図、図2は、図1に示す燃料電池用単セルの構成要素である枠状部材の平面図、図3は、図2に示すIII−III線に沿った拡大断面図、図4は、本発明の実施の形態にかかる燃料電池用単セルの一部を示す断面図、図5は、本発明の実施の形態にかかる燃料電池用単セルを備えた燃料電池のセル積層方向を上下方向とした姿勢での全体概略図である。なお、前記各図では、各部材の厚さやサイズ、拡大・縮小率等は、説明を判りやすくするため、実際のものとは一致させずに記載した。 FIG. 1 is an exploded perspective view of a fuel cell unit cell according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of a frame-like member that is a component of the fuel cell unit cell shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view taken along line III-III shown in FIG. 2, FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of a unit cell for a fuel cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is the whole schematic figure in the posture which made the cell lamination direction of the fuel cell provided with the single cell for fuel cells concerning form to the up-and-down direction. In each of the drawings, the thickness, size, enlargement / reduction ratio, etc. of each member are not shown in line with actual ones for easy understanding.
本実施の形態で説明する燃料電池は、固体高分子電解質型燃料電池であり、例えば、燃料電池自動車等に搭載することができるが、自動車以外に用いられてもよい。 The fuel cell described in the present embodiment is a solid polymer electrolyte fuel cell, and can be mounted on, for example, a fuel cell vehicle, but may be used other than the vehicle.
図1〜図5に示すように、本実施の形態にかかる単セル25は、MEA(膜−電極接合体)10と、MEA10の一方の面に配置された枠状部材21と、MEA10の他方の面に配設された枠状部材22と、枠状部材21のMEA10が配設されている側とは反対側の面に配設されたセパレータ23と、枠状部材22のMEA10が配設されている側とは反対側の面に配設されたセパレータ24と、を重ねて形成した構成を備えている。
As shown in FIGS. 1 to 5, the
MEA10は、イオン交換膜からなる電解質膜11と、電解質膜11の一方の面に配置されると共に、触媒層12及び拡散層13からなるアノード電極(燃料極)14と、電解質膜11の他方の面に配置されると共に、触媒層15及び拡散層16からなるカソード電極(酸化剤極)17とを備えて構成されている。
The
枠状部材21は、MEA10のアノード電極14側に配設されており、枠状部材22は、MEA10のカソード電極17側に配設されている。この枠状部材21及び22は、MEA10の発電部がセパレータ23及び24に対し露出するように中抜きされており、その両側に、マニホルド部40A及び40Bが形成されている。マニホルド部40Aには、入り側の冷却水マニホルド41IN、出側の燃料ガスマニホルド42OUT、入り側の空気マニホルド43INが設けられている。一方、マニホルド部40Bには、出側の冷却水マニホルド41OUT、入り側の燃料ガスマニホルド42IN、出側の空気マニホルド43OUTが設けられている。また、枠状部材21及び22には、マニホルド部40A及び40Bと、セパレータ23及び24に各々形成されたガス流路部53及び54とを連通するガス流路連通部47が形成されている。
The frame-shaped
また、この枠状部材21及び22は、特に図3及び図4に示すように、マニホルド部40A及び40Bが、第1の基材部101と、高剛性部材102と、第2の基材部103とを順に配設した三層構造を備えている。すなわち、枠状部材21及び22は、第1の基材部101と第2の基材部103との間に、高剛性部材102をインサートした構成を備えている。なお、本実施の形態では、高剛性部材102が、高剛性部を形成している。
In addition, as shown in FIGS. 3 and 4, the frame-shaped
第1の基材部101及び第2の基材部103は、基材である樹脂から形成され、高剛性部材102は、第1の基材部101及び第2の基材部103(すなわち、基材)よりも剛性が高い材料(例えば、金属等)から形成されている。この枠状部材21及び22は、例えば、第1の基材部101及び第2の基材部103よりも剛性が高い材料から形成された略板状の高剛性部材102の周りに樹脂をインサート成形することにより得ることができる。このように、枠状部材21及び22が、基材(本実施の形態では樹脂)により形成されている第1の基材部101及び第2の基材部103と、基材よりも剛性が高い材料(本実施の形態では金属)で形成されている高剛性部材102とを備えて構成されているため、基材のみで形成されている従来の枠状部材に比べ、剛性を向上させることができる。
The first
ここで、後に説明するセパレータ23及び24は、枠状部材21及び22の中抜き部分(MEA10の発電部)に対応する領域の一方の面に、燃料ガス流路53Aが形成され、他方の面に酸化ガス流路54Aが形成されているため、この領域における断面二次モーメントが大きくなり、曲げ剛性が高くなる剛性が比較的高くなる。一方、セパレータ23及び24のマニホルド部が形成されている領域は、燃料ガス流路53A及び酸化ガス流路54Aが形成されている領域に比べ、凹凸(エンボス)形状が少なく且つ各マニホルドが開口されているため、曲げ剛性が低くなり、反りやすくなる。したがって、本実施の形態では、セパレータ23及び24の剛性が低い領域である、枠状部材21及び22のマニホルド部40A及び40Bに高剛性部材102を配設し、単セル25の剛性が面内で均一となるようバランスよく向上するようにした。すなわち、セパレータ23及び24の剛性が低い領域を、枠状部材21及び22の剛性が高い領域で支持することで、単セル25の剛性が面内で均一になるようにした。
Here,
セパレータ23及び24は、不透過性を有し、例えば、ステンレス板に導電性金属をメッキ(例えば、ニッケルメッキ)したものから構成することができる。これらのセパレータ23及び24は、隣接するセル間の導電通路を構成している。セパレータ23のMEA10と対向する面(MEA10側を向く面)には、燃料ガス流路53Aが形成されたガス流路部53が形成されている。セパレータ23のガス流路部53が形成されている面とは反対側の面には、冷却水流路55が形成されている。また、セパレータ24のMEA10と対向する面には、酸化ガス流路54Aが形成されたガス流路部54が形成され、セパレータ24のガス流路部54が形成されている面とは反対側の面には、冷却水流路56が形成されている。また、セパレータ23及び24にも前述した入り側の冷却水マニホルド41IN、出側の燃料ガスマニホルド42OUT、入り側の空気マニホルド43IN、出側の冷却水マニホルド41OUT、入り側の燃料ガスマニホルド42IN、出側の空気マニホルド43OUTが形成されている。
The
なお、燃料ガス流路53Aと酸化ガス流路54Aとは、MEA10を挟んで互いに対応している。また、セパレータ23に形成された冷却水流路55と、セパレータ24に形成された冷却水流路56は、セル積層方向に隔てられることなく連通している。
The
枠状部材21とセパレータ23、及び、枠状部材22とセパレータ24は、シール用の接着剤により接着して固定してもよく、枠状部材21(22)とセパレータ23(24)を射出成形等により、別途接着剤を設けることなく固定(溶着)してもよい。また、MEA10を挟んで配置された枠状部材21と枠状部材22は、接着剤110によりシールされ固定されている。
The frame-shaped
この単セル25の構造を複数備えた燃料電池1は、MEA10の両側に枠状部材21及び22が配設され、これらの枠状部材21及び22のMEA10が配設されている面とは反対側の面に、セパレータ23及び24が各々配設された構造を複数備え、セル積層方向両端に、ターミナル30、インシュレータ31、エンドプレート32を配置してスタック33を構成し、スタック33をセル積層方向に締め付け、スタック33の外側でセル積層方向に延びる締結部材34(たとえば、テンションプレート、スルーボルトなど)とボルト35またはナットで固定したものからなる。
In the
この構成を備えた燃料電池1は、マニホルド内に氷が形成されていた場合であっても、単セル25の剛性が面内でバランスよく向上しているため、車両の急速暖機運転等でスタック33の温度が急上昇した際に、セパレータ23及び24や、枠状部材21及び22に反りが生じたり、亀裂が生じることを抑制することができる。したがって、高性能で信頼性の高い燃料電池1となる。
In the
なお、本実施の形態では、枠状部材21及び22のマニホルド部40A及び40Bの構成を、第1の基材部101と、高剛性部材102と、第2の基材部103とを順に配設してなる三層構造とした場合について説明したが、これに限らず、枠状部材21及び22の全体を前記三層構造から構成してもよい。また、高剛性部材102は、燃料電池1の発電に悪影響を及ぼさない限り、例えば、図6に示すように、MEA10と対向する面側に配設してもよく、図7に示すように、セパレータ23(24)と対向する面側に配設してもよい。
In the present embodiment, the configuration of the
また、本実施の形態では、略板状の高剛性部材102を配設した場合について説明したが、これに限らず、図8に示すように、高剛性部材102は、第1の基材部101(第2の基材部103)に複数点在していてもよい。また、高剛性部材102の形状は、例えば、ハニカム構造等、所望により任意に選択することができる。
In the present embodiment, the case where the substantially plate-like high-
そしてまた、図9に示すように、高剛性部材102に加え、繊維状のフィラー105を配設してもよい。この場合は、高剛性部材102と繊維状のフィラー105とで、高剛性部を形成することになる。また、図10に示すように、高剛性部材102に加え、球状のフィラー106を配設してもよい。この場合は、高剛性部材102と球状のフィラー106とで、高剛性部を形成することになる。このようにすることで、枠状部材21及び22の剛性をさらに向上させることができる。
In addition to the high-
さらにまた、図11に示すように、高剛性部材102に代えて繊維状のフィラー105を配設してもよく、図12に示すように、高剛性部材102に代えて球状のフィラー106を配設してもよい。また、繊維状のフィラー105や、球状のフィラー106は、高剛性部材102に混在させてもよい。さらにまた、繊維状のフィラー105及び球状のフィラー106の両方を使用してもよい。
Furthermore, as shown in FIG. 11, a
そしてまた、本実施の形態では、高剛性部材102として、第1の基材部101及び第2の基材部103よりも剛性が高い材料から形成されたものを使用した場合について説明したが、これに限らず、高剛性部材102として、第1の基材部101及び第2の基材部103よりも剛性が高いことに加え、第1の基材部101及び第2の基材部103よりも熱伝導率が高いという性質を有する材料を使用することもできる。高剛性部材102を形成する材料として、このような材料を用いることで、前記利点に加え、セルの面方向の熱伝導率を向上させることができ、例えば、マニホルド内に氷が形成されていても、氷点下からの急速暖機運転等により冷却水が昇温した際に、マニホルド部の温度が上昇し易くなり、マニホルド内に形成されている氷を溶けやすくすることができる。また、セル面内の温度差を緩和することもできる。これは、特にメタルセパレータが配設されている際に有効である。
In addition, in the present embodiment, as the high-
1…燃料電池、10…MEA、21、22…枠状部材、23、24…セパレータ、25…単セル、101…第1の基材部、102…高剛性部材、103…第2の基材部、105…繊維状のフィラー、106…球状のフィラー
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記枠状部材は、基材により形成されている基材部と、当該基材よりも剛性が高い材料で形成されている高剛性部とを備えてなる燃料電池用単セル。 An electrolyte-electrode assembly in which an anode electrode is disposed on one surface of the electrolyte and a cathode electrode is disposed on the other surface; a frame-like member disposed on both sides of the electrolyte-electrode assembly; A single cell for a fuel cell comprising: a separator disposed on a surface opposite to a surface facing each electrolyte-electrode assembly of each frame-shaped member,
The frame-shaped member is a single cell for a fuel cell including a base material portion formed of a base material and a high-rigidity portion formed of a material having higher rigidity than the base material.
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