JP2008293835A - Fuel cell - Google Patents

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則夫 久保
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真一 宮崎
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent bias of current density without increasing the size of a fuel cell. <P>SOLUTION: In the fuel cell configured by sandwiching gas diffusion layers 11 and 12 arranged on both sides of an electrolyte membrane 10 between separators 20 and 30, the cathode-side separator 30 includes: first gas passages 33 for passing a reaction gas therethrough while bringing it into contact with the gas diffusion layer 12; second gas passages 34 recessed in parallel to the first gas passages 33 from the most upstream parts of the first gas passages 33 to an area in front of the most downstream parts thereof, and for passing the reaction gas so as not to contact the gas diffusion layer 12; and communication parts 35 for passing the reaction gas from the downstream sides of the second gas passages 34 to the first gas passages 33. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池において反応ガスを流通させるガス流路の配置に関する。   The present invention relates to an arrangement of gas flow paths for allowing reaction gas to flow in a fuel cell.

燃料ガスと酸化剤ガスとを反応させて燃料の化学エネルギーを電気エネルギーに変換する燃料電池において、固体高分子からなる電解質膜の両側のそれぞれに、電極触媒層、ガス拡散層及びガス流路を形成するセパレータを設けたセル構造のものが知られている。このような燃料電池においては、ガス流路に供給された反応ガスは、電気化学反応によって消費されるため、ガス流路下流部のガスの濃度は上流部よりも低くなる。また、ガス流路の下流側では、反応によって生じた凝縮水によって反応ガスの流れが阻害される。これにより、ガス流路下流部の電流密度は上流部より低くなり、燃料電池全体に電流密度の偏りが発生することとなる。   In a fuel cell that reacts fuel gas and oxidant gas to convert chemical energy of fuel into electrical energy, an electrode catalyst layer, a gas diffusion layer, and a gas flow path are provided on both sides of the electrolyte membrane made of a solid polymer. A cell structure having a separator to be formed is known. In such a fuel cell, since the reaction gas supplied to the gas flow path is consumed by an electrochemical reaction, the concentration of the gas in the downstream part of the gas flow path is lower than that in the upstream part. Further, on the downstream side of the gas flow path, the flow of the reaction gas is inhibited by the condensed water generated by the reaction. As a result, the current density in the downstream portion of the gas flow path is lower than that in the upstream portion, and current density deviation occurs in the entire fuel cell.

そこで、以下に示すように電流密度の偏りを抑制しようとする技術が特許文献1に開示されている。特許文献1では、燃料ガス又は酸化剤ガスを燃料電池に導入する電池入口マニホールドをガス入口部とガス出口部との2室に分け、電池入口マニホールドと対向する反対側の側面に、反応ガスを電池内へUターンさせるリターンマニホールドを設ける。さらに、電池入口マニホールドへ反応ガスを供給するガス配管から、燃料電池内を通らずリターンマニホールドへと反応ガスをバイパスするバイパスラインを設ける。これにより、燃料電池に導入された反応ガスのうち、ガス入口部側の半面を流れた反応ガスを、リターンマニホールドによってガス出口部側の半面へ送り込むとともに、バイパスラインによってガス流路の下流部へ直接反応ガスを供給する。
特開平6−188009号公報
In view of this, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228688 discloses a technique for suppressing the bias of current density as described below. In Patent Document 1, a battery inlet manifold for introducing fuel gas or oxidant gas into a fuel cell is divided into two chambers, a gas inlet portion and a gas outlet portion, and a reaction gas is placed on the opposite side surface facing the battery inlet manifold. Provide a return manifold that makes a U-turn into the battery. Further, a bypass line is provided for bypassing the reaction gas from the gas pipe for supplying the reaction gas to the battery inlet manifold to the return manifold without passing through the fuel cell. As a result, among the reaction gases introduced into the fuel cell, the reaction gas that has flown through the half surface on the gas inlet side is sent to the half surface on the gas outlet side by the return manifold, and to the downstream portion of the gas flow path by the bypass line. Direct reaction gas is supplied.
Japanese Patent Laid-Open No. 6-188209

しかし、上記従来の燃料電池では、ガス流路の中間部にリターンマニホールドを設け、さらに供給ガスのバイパス通路を設ける必要があるので、燃料電池が大型化するという問題がある。   However, in the above conventional fuel cell, it is necessary to provide a return manifold in the middle portion of the gas flow path, and further to provide a bypass passage for the supply gas.

本発明は、燃料電池を大型化することなく電流密度の偏りを抑制することを目的とする。   An object of the present invention is to suppress uneven current density without increasing the size of a fuel cell.

本発明の燃料電池は、電解質膜の両側に配置されるガス拡散層を、第1のセパレータ及び第2のセパレータによって挟持して構成される燃料電池において、第1のセパレータ及び第2のセパレータに凹設され、反応ガスをガス拡散層と接触させながら流通する第1のガス流路と、第1のガス流路の最上流部から最下流部の手前までにわたって第1のガス流路と平行に、第1のセパレータ及び第2のセパレータの少なくとも一方に凹設され、反応ガスをガス拡散層と接触しないように流通する第2のガス流路と、第2のガス流路の下流側から第1のガス流路へ反応ガスを流通させる連通部とを備える。   The fuel cell of the present invention is a fuel cell configured by sandwiching gas diffusion layers disposed on both sides of an electrolyte membrane between a first separator and a second separator, and the first separator and the second separator. A first gas flow channel that is recessed and flows while contacting the reaction gas with the gas diffusion layer, and parallel to the first gas flow channel from the most upstream portion to the most downstream portion of the first gas flow channel. A second gas flow path that is recessed in at least one of the first separator and the second separator and that circulates the reaction gas so as not to contact the gas diffusion layer, and a downstream side of the second gas flow path. And a communication part for flowing the reaction gas to the first gas flow path.

本発明によれば、第1のガス流路の最上流部から最下流部の手前までにわたって第1のガス流路と平行に第2のガス流路が設けられ、第2のガス流路の下流側から第1のガス流路へ反応ガスを流通させるので、供給された反応ガスの一部が第1のガス流路の途中に直接供給され、第1のガス流路の上下流における反応ガス濃度の平準化を図ることができる。よって、第2のガス流路は第1のガス流路と同一のセパレータ内に設けられるので、燃料電池を大型化することなく、特に高負荷時における電流密度の偏りを抑制することができる。   According to the present invention, the second gas flow path is provided in parallel with the first gas flow path from the most upstream part of the first gas flow path to the most downstream part of the first gas flow path. Since the reaction gas is circulated from the downstream side to the first gas channel, a part of the supplied reaction gas is directly supplied in the middle of the first gas channel, and the reaction in the upstream and downstream of the first gas channel is performed. The gas concentration can be leveled. Therefore, since the second gas flow path is provided in the same separator as the first gas flow path, it is possible to suppress a deviation in current density particularly at a high load without increasing the size of the fuel cell.

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1実施形態)
本実施形態の燃料電池は、固体高分子型燃料電池であり、触媒層付き電解質膜10の両側にカソードガス拡散層12及びアノードガス拡散層11を配置してカソードセパレータ30(第1のセパレータ)とアノードセパレータ20(第2のセパレータ)とによって挟持した単位セルを複数積層して構成される。本実施形態では、カソードセパレータの構造が従来と異なる。
(First embodiment)
The fuel cell of this embodiment is a polymer electrolyte fuel cell, and a cathode separator 30 (first separator) is formed by disposing a cathode gas diffusion layer 12 and an anode gas diffusion layer 11 on both sides of an electrolyte membrane 10 with a catalyst layer. And a plurality of unit cells sandwiched by the anode separator 20 (second separator). In this embodiment, the structure of the cathode separator is different from the conventional one.

ここで、従来の燃料電池ではカソードガス流路に供給された反応ガス(酸素)は、電気化学反応によって消費されるため、ガス流路下流部の反応ガス濃度は上流部よりも低くなる。さらに、ガス流路下流側では凝縮水が発生して反応ガスの流通が阻害される。これにより、ガス流路下流側の電流密度は上流側より低くなり、この傾向は反応ガスの消費(輸送流束)が大きくなる高負荷時ほど顕著となる。なお、上記問題は反応ガスとして水素が使用されるアノード側よりカソード側で顕著となる。   Here, in the conventional fuel cell, the reaction gas (oxygen) supplied to the cathode gas channel is consumed by an electrochemical reaction, and therefore the concentration of the reaction gas in the downstream portion of the gas channel is lower than that in the upstream portion. Further, condensed water is generated on the downstream side of the gas flow path, and the flow of the reaction gas is hindered. As a result, the current density on the downstream side of the gas flow path is lower than that on the upstream side, and this tendency becomes more prominent as the load increases (consumption of the reaction gas) (transport flux). The above problem becomes more prominent on the cathode side than on the anode side where hydrogen is used as a reaction gas.

また、電流密度が高くなるガス流路上流部では、電解質膜やガス拡散層などの温度が上昇する。これらの部材は高温になるほどより劣化が進むので、劣化防止のためにも電流密度を均一にする必要がある。そこで、本実施形態ではカソードセパレータ30の構造を以下のようにすることで、ガス流路における電流密度の偏りを抑制する。   In addition, the temperature of the electrolyte membrane, the gas diffusion layer, and the like rises in the upstream portion of the gas flow path where the current density increases. Since these members are further deteriorated at higher temperatures, it is necessary to make the current density uniform in order to prevent the deterioration. Therefore, in this embodiment, the structure of the cathode separator 30 is set as follows to suppress the current density unevenness in the gas flow path.

図1はカソードセパレータのガス拡散層に対向する面を示す平面図である。図2(a)は図1に一点鎖線で示す面Aで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図、図2(b)は図1に一点鎖線で示す面Bで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図、図2(c)は図1に一点鎖線で示す面Cで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図である。   FIG. 1 is a plan view showing a surface of the cathode separator facing the gas diffusion layer. 2A is a cross-sectional view of the cross section of the single cell when cut along a plane A indicated by a one-dot chain line in FIG. 1, and FIG. 2B is a plane B indicated by a one-dot chain line in FIG. FIG. 2 (c) is a cross-sectional view of the single cell when cut in the direction of the arrow, and FIG. 2 (c) is a cross-section of the single cell when cut along the plane C indicated by the one-dot chain line in FIG. FIG.

カソードセパレータ30のカソードガス拡散層12と対向する面には、第1カソードガス流路33(第1のガス流路)がカソードガス供給口31からカソードガス排出口32までを連通するように設けられる。第1カソードガス流路33は、カソードガス供給口31から導入したカソードガスを流通し、反応に使われなかったガスや反応によって生じた生成水をカソードガス排出口32へ排出する。   A first cathode gas flow path 33 (first gas flow path) is provided on the surface of the cathode separator 30 facing the cathode gas diffusion layer 12 so as to communicate from the cathode gas supply port 31 to the cathode gas discharge port 32. It is done. The first cathode gas flow path 33 circulates the cathode gas introduced from the cathode gas supply port 31, and discharges gas that has not been used for the reaction and water generated by the reaction to the cathode gas discharge port 32.

カソードセパレータ30のガス拡散層12と対向する面の反対側の面には、第2カソードガス流路34(第2のガス流路)が第1カソードガス流路33と平行にカソードセパレータ30の中央部まで凹設される。さらに第2カソードガス流路34の終端部には、第2カソードガス流路34の底部から第1カソードガス流路33までを連通するカソードガス連通孔35(連通部)が設けられる。これにより、第2カソードガス流路34は、カソードガス供給口31から導入したカソードガスを反応に供することなく流通するとともに、その終端部においてカソードガス連通孔35を通じて隣接する第1カソードガス流路33の中間部へカソードガスを導入する。   On the surface of the cathode separator 30 opposite to the surface facing the gas diffusion layer 12, a second cathode gas flow path 34 (second gas flow path) is parallel to the first cathode gas flow path 33 of the cathode separator 30. It is recessed to the center. Further, a cathode gas communication hole 35 (communication portion) that communicates from the bottom of the second cathode gas flow channel 34 to the first cathode gas flow channel 33 is provided at the terminal portion of the second cathode gas flow channel 34. As a result, the second cathode gas channel 34 circulates the cathode gas introduced from the cathode gas supply port 31 without being subjected to the reaction, and is adjacent to the first cathode gas channel 34 through the cathode gas communication hole 35 at the terminal portion thereof. A cathode gas is introduced into the middle part of 33.

また、アノードセパレータ20には、アノードガス拡散層11に対向する面にアノードガスを流通するアノードガス流路21が凹設され、反対側の面には冷却水を流通する冷却水通路13が凹設される。   Further, the anode separator 20 is provided with a recessed anode gas flow path 21 through which anode gas flows in a surface facing the anode gas diffusion layer 11, and a cooling water passage 13 through which cooling water flows through the opposite surface. Established.

カソードセパレータ30の第2カソードガス流路が設けられる側には遮蔽板14が設けられ、単位セルを積層したとき隣接するセルの第2カソードガス流路34と冷却水通路13とは遮蔽板14によって互いに連通しないように隔離される。   A shielding plate 14 is provided on the side of the cathode separator 30 where the second cathode gas flow path is provided. When the unit cells are stacked, the second cathode gas flow path 34 and the cooling water passage 13 of the adjacent cells are separated from the shielding plate 14. So as not to communicate with each other.

なお、カソードガス供給口31から導入したカソードガスのうち、第1カソードガス流路33と第2カソードガス流路34とへ分配する比率は、第1カソードガス流路33と第2カソードガス流路34及びカソードガス連通孔35に相応する通気抵抗差を付与することで、燃料電池の運転条件やカソードガス拡散層12の仕様などに応じて最適設計される。   The ratio of the cathode gas introduced from the cathode gas supply port 31 to the first cathode gas channel 33 and the second cathode gas channel 34 is divided into the first cathode gas channel 33 and the second cathode gas flow. By providing a difference in ventilation resistance corresponding to the passage 34 and the cathode gas communication hole 35, the design is optimized according to the operating conditions of the fuel cell, the specifications of the cathode gas diffusion layer 12, and the like.

以上のように本実施形態では、第1カソードガス流路33と平行に、カソードガス拡散層12に開口しない第2カソードガス流路34を設け、酸素濃度の高いカソードガス(新気)をその終端部からカソードガス連通孔35を通じて第1カソードガス流路33に供給する構造にしたことで、カソードガスの一部が第1カソードガス流路33の途中に直接導入されるので、第1カソードガス流路30の上流部33aと下流部33bとにおけるカソードガス中の酸素濃度が平準化され、特に高負荷時における電流密度の偏りを抑制することができる。   As described above, in the present embodiment, the second cathode gas channel 34 that does not open in the cathode gas diffusion layer 12 is provided in parallel with the first cathode gas channel 33, and the cathode gas (fresh air) having a high oxygen concentration is supplied to the cathode gas diffusion layer 12. Since a structure in which the terminal gas is supplied from the terminal portion to the first cathode gas channel 33 through the cathode gas communication hole 35, a part of the cathode gas is directly introduced into the first cathode gas channel 33. The oxygen concentration in the cathode gas in the upstream portion 33a and the downstream portion 33b of the gas flow path 30 is leveled, and the uneven current density can be suppressed particularly when the load is high.

この結果、従来の燃料電池で発生する、カソードガス流路に供給された反応ガス(酸素)が、電気化学反応によって消費されるためにガス流路下流側の反応ガス濃度が上流部よりも低くなり、ガス流路下流側で凝縮水が発生して反応ガスの流通が阻害されることが抑制される。   As a result, the reaction gas (oxygen) supplied to the cathode gas flow path generated in the conventional fuel cell is consumed by the electrochemical reaction, so that the reaction gas concentration downstream of the gas flow path is lower than the upstream portion. Thus, it is suppressed that condensed water is generated on the downstream side of the gas flow path and the flow of the reaction gas is hindered.

また、ガス流路下流側の電流密度が上流側より低くなることがなくなるため、反応ガスの消費(輸送流速)が大きくなる高負荷時ほど本実施例の効果は顕著となる。とりわけ、上記効果は反応ガスとして水素が使用されるアノード側よりカソード側で顕著となる。   In addition, since the current density on the downstream side of the gas flow path does not become lower than that on the upstream side, the effect of the present embodiment becomes more prominent as the load becomes high (reaction gas consumption (transport flow rate)). In particular, the above effect is more remarkable on the cathode side than on the anode side where hydrogen is used as the reaction gas.

また、電流密度が高くなるガス流路上流部では、電解質膜やガス拡散層などの温度が上昇することが抑制され、これらの部材が高温になり劣化が進むことを防止できる。   Further, in the upstream portion of the gas flow path where the current density increases, it is possible to suppress the temperature of the electrolyte membrane, the gas diffusion layer, and the like from rising, and it is possible to prevent the deterioration of these members due to high temperatures.

このように、本実施形態ではカソードセパレータ30の構造を上記のようにすることで、ガス流路における電流密度の偏りを抑制することができる。   As described above, in the present embodiment, by making the structure of the cathode separator 30 as described above, it is possible to suppress the uneven current density in the gas flow path.

また、カソードガス流路中間部のマニホールドや、カソードガスを中間マニホールドに供給するためのバイパス通路などを必要としないため、燃料電池を大型化することなく電流密度の偏りを抑制することができる。   Further, since there is no need for a manifold in the middle of the cathode gas flow path or a bypass passage for supplying the cathode gas to the intermediate manifold, it is possible to suppress an uneven current density without increasing the size of the fuel cell.

(第2実施形態)
図3はカソードセパレータのガス拡散層に対向する面を示す平面図である。図4(a)は図3に一点鎖線で示す面Aで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図、図4(b)は図3に一点鎖線で示す面Bで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図、図4(c)は図3に一点鎖線で示す面Cで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a plan view showing a surface of the cathode separator facing the gas diffusion layer. 4A is a cross-sectional view when the cross section of the single cell is viewed from the direction of the arrow when cut along a plane A indicated by a dashed line in FIG. 3, and FIG. 4B is a plane B indicated by a dashed line in FIG. FIG. 4C is a cross-sectional view of the single cell when cut along the plane indicated by the arrow, and FIG. 4C is a cross-sectional view of the single cell when cut along plane C shown in FIG. FIG.

本実施形態では、第1実施形態における燃料電池と第2カソードガス流路34の構造が異なる。本実施形態の第2カソードガス流路34は、第1カソードガス流路33の上流部から第1カソードガス流路33の最下流部まで第1カソードガス流路33と平行に凹設される。このとき、図4(a)、(c)に示すように第2カソードガス流路34は、第1カソードガス流路33の最上流部とは連通するが最下流部とは連通しないように設けられる。   In the present embodiment, the structure of the fuel cell in the first embodiment and the second cathode gas flow path 34 are different. The second cathode gas flow channel 34 of the present embodiment is recessed in parallel with the first cathode gas flow channel 33 from the upstream portion of the first cathode gas flow channel 33 to the most downstream portion of the first cathode gas flow channel 33. . At this time, as shown in FIGS. 4A and 4C, the second cathode gas passage 34 communicates with the most upstream portion of the first cathode gas passage 33 but does not communicate with the most downstream portion. Provided.

また、第1カソードガス流路33の下流部33bに対応する第2カソードガス流路34の中央から終端部までにかけて、カソードガス連通孔41が複数個設けられる。カソードガス連通孔41は、第1カソードガス流路33と第2カソードガス流路34の間を連通孔により直接連通するものでなく、第2カソードガス流路34からカソードガス拡散層までを連通するように第2カソードガス流路34の底部に設けられる。   In addition, a plurality of cathode gas communication holes 41 are provided from the center of the second cathode gas flow channel 34 corresponding to the downstream portion 33b of the first cathode gas flow channel 33 to the end portion. The cathode gas communication hole 41 does not directly communicate between the first cathode gas channel 33 and the second cathode gas channel 34 through the communication hole, but communicates from the second cathode gas channel 34 to the cathode gas diffusion layer. Thus, it is provided at the bottom of the second cathode gas flow path 34.

これにより、図4(b)に示すように第2カソードガス流路34に導入されたカソードガスは、カソードセパレータ30のカソードガス拡散層12との対向面(接触面)に複数設けられたカソードガス連通孔41を通じて、カソードガス拡散層12内の空孔部を介して第1カソードガス流路33に導入される。   Thereby, as shown in FIG. 4B, a plurality of cathode gases introduced into the second cathode gas channel 34 are provided on the surface (contact surface) of the cathode separator 30 facing the cathode gas diffusion layer 12. The gas is introduced into the first cathode gas flow path 33 through the gas communication holes 41 and through the holes in the cathode gas diffusion layer 12.

なお、カソードガス供給口31から導入したカソードガスのうち、第1カソードガス流路33と第2カソードガス流路34とへ分配する比率は、第1実施形態と同様に、第1カソードガス流路33と第2カソードガス流路34及びカソードガス連通孔41に相応する通気抵抗差を付与することで、燃料電池の運転条件やカソードガス拡散層12の仕様などに応じて最適設計される。   The ratio of the cathode gas introduced from the cathode gas supply port 31 to be distributed to the first cathode gas channel 33 and the second cathode gas channel 34 is the same as in the first embodiment. By providing the flow resistance difference corresponding to the passage 33, the second cathode gas passage 34, and the cathode gas communication hole 41, the optimum design is made according to the operating conditions of the fuel cell, the specifications of the cathode gas diffusion layer 12, and the like.

以上のように本実施形態では、第2カソードガス流路34に導入された酸素濃度の高いカソードガス(新気)を、カソードガス連通孔41からカソードガス拡散層を通じて第1カソードガス流路33に供給するので、第1実施形態と同様に、第1カソードガス流路30の上流部33a及び下流部33bにおけるカソードガス中の酸素濃度の平準化を図れ、高負荷時における電流密度の偏りを抑制することができる。   As described above, in the present embodiment, the cathode gas (fresh air) having a high oxygen concentration introduced into the second cathode gas channel 34 is passed from the cathode gas communication hole 41 through the cathode gas diffusion layer to the first cathode gas channel 33. As in the first embodiment, the oxygen concentration in the cathode gas at the upstream portion 33a and the downstream portion 33b of the first cathode gas flow channel 30 can be leveled, and the current density can be biased at high loads. Can be suppressed.

また、第2カソードガス流路34から第1カソードガス流路の下流部33bに供給されるカソードガスは、第2カソードガス流路34と第1カソードガス流路の下流部33bとの間に配置されたカソードガス拡散層12内を強制対流するので、カソードガス拡散層12に併設された触媒層に高い酸素濃度のカソードガスを供給することができ、第1カソードガス流路33内の酸素濃度の低下や凝縮水の影響を受けることなく発電性能を向上させることができる。   The cathode gas supplied from the second cathode gas channel 34 to the downstream part 33b of the first cathode gas channel is between the second cathode gas channel 34 and the downstream part 33b of the first cathode gas channel. Since forced convection in the disposed cathode gas diffusion layer 12 can be performed, a cathode gas having a high oxygen concentration can be supplied to the catalyst layer provided alongside the cathode gas diffusion layer 12, and oxygen in the first cathode gas flow path 33 can be supplied. The power generation performance can be improved without being affected by a decrease in concentration or condensed water.

さらに、カソードガス拡散層12内を強制対流するカソードガスには反応によって生じる生成水(凝縮水)が含まれないため、カソードガス拡散層12内、特にカソードガスの対流流速が低くなる部位への凝縮水の滞留による発電性能の低下を防止することができる。またこれにより、凝縮水の滞留によって等量比を大きく上回るカソードガスを供給する必要はないので、ガス供給装置の消費エネルギーの増大や、電解質膜及び触媒層の乾燥による燃料電池システム全体としての正味出力の低下を防止することができる。   Furthermore, since the cathode gas forcedly convection in the cathode gas diffusion layer 12 does not include the generated water (condensed water) generated by the reaction, the cathode gas diffusion layer 12, particularly to the portion where the convection flow rate of the cathode gas is reduced. It is possible to prevent a decrease in power generation performance due to condensate water retention. This also eliminates the need to supply a cathode gas that greatly exceeds the equivalence ratio due to the retention of condensed water, and thus increases the energy consumption of the gas supply device, and the net fuel cell system as a result of drying of the electrolyte membrane and catalyst layer. A decrease in output can be prevented.

(第3実施形態)
図5はカソードセパレータのガス拡散層に対向する面を示す平面図である。図6(a)は図5に一点鎖線で示す面Aで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図、図6(b)は図5に一点鎖線で示す面Bで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図、図6(c)は図5に一点鎖線で示す面Cで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図である。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a plan view showing a surface of the cathode separator facing the gas diffusion layer. 6A is a cross-sectional view of the cross section of the single cell when cut along a plane A indicated by a dashed line in FIG. 5, and FIG. 6B is a plane B indicated by a dashed line in FIG. FIG. 6C is a cross-sectional view when the cross section of the single cell is cut from the direction of the arrow when cut by a line, and FIG. 6C is a cross section of the single cell when cut along the plane C indicated by the dashed line in FIG. FIG.

本実施形態の燃料電池は、アノードガスとカソードガスとが相互に異なる方向に流通するいわゆる対向流タイプの燃料電池であり、第2カソードガス流路34の構造が第2実施形態と異なる。本実施形態の第2カソードガス流路34は、第1カソードガス流路33の最下流部33cまでではなく、その手前の下流部33bまで凹設される。さらに、カソードガス連通孔41は第1カソードガス流路33の中央から下流部33bの終端部までにかけて設けられる。   The fuel cell of this embodiment is a so-called counter flow type fuel cell in which anode gas and cathode gas flow in different directions, and the structure of the second cathode gas flow path 34 is different from that of the second embodiment. The second cathode gas flow channel 34 of the present embodiment is recessed not to the most downstream portion 33c of the first cathode gas flow channel 33 but to the downstream portion 33b in front thereof. Further, the cathode gas communication hole 41 is provided from the center of the first cathode gas flow path 33 to the end portion of the downstream portion 33b.

これにより、第2カソードガス流路34を流れるカソードガスは、第2カソードガス流路34の下流部33b、すなわちアノードガス流路21の最上流部を除く上流部において、カソードガス連通孔41及びカソードガス拡散層12内の空孔部を介して第1カソードガス流路33に導入される。   As a result, the cathode gas flowing through the second cathode gas flow channel 34 flows in the downstream portion 33b of the second cathode gas flow channel 34, that is, in the upstream portion excluding the most upstream portion of the anode gas flow channel 21, and the cathode gas communication hole 41 and The gas is introduced into the first cathode gas flow path 33 through the holes in the cathode gas diffusion layer 12.

以上のように本実施形態によれば、第2カソードガス流路34及びカソードガス連通孔41を第1カソードガス流路33の最下流部33cには設けないので、アノードガス流路21の入口部である最上流部と対向するカソード極のカソードガス拡散層12内にはカソードガスの強制対流が発生することがなく、アノードガス流路21に十分な加湿がなされていない反応ガスが供給されても、対流によって引き起こされる電解質膜10や触媒層10の乾燥を抑制でき、発電性能の悪化を抑制することができる。   As described above, according to the present embodiment, the second cathode gas flow path 34 and the cathode gas communication hole 41 are not provided in the most downstream portion 33c of the first cathode gas flow path 33. In the cathode gas diffusion layer 12 of the cathode electrode facing the most upstream part which is the part, no forced convection of the cathode gas occurs, and the anode gas flow path 21 is supplied with a reaction gas that is not sufficiently humidified. However, drying of the electrolyte membrane 10 and the catalyst layer 10 caused by convection can be suppressed, and deterioration of power generation performance can be suppressed.

(第4実施形態)
図7はカソードセパレータのガス拡散層に対向する面を示す平面図である。図8(a)は図7に一点鎖線で示す面Aで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図、図8(b)は図7に一点鎖線で示す面Bで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図、図8(c)は図7に一点鎖線で示す面Cで切断したときの単セルの断面を矢印の方向からみたときの断面図である。
(Fourth embodiment)
FIG. 7 is a plan view showing a surface of the cathode separator facing the gas diffusion layer. 8A is a cross-sectional view of the cross section of the single cell when cut along a plane A indicated by a dashed line in FIG. 7, and FIG. 8B is a plane B indicated by a dashed line in FIG. FIG. 8C is a cross-sectional view when the cross section of the single cell is cut in the direction of the arrow when cut in FIG. 8, FIG. 8C is a cross section of the single cell when cut along the plane C indicated by the dashed line in FIG. FIG.

本実施形態では、第2実施形態に示す燃料電池に対して、第1カソードガス流路33の構造が異なる。本実施形態の第1カソードガス流路33は、下流部33bの流路幅が上流部33aの流路幅より狭くなるように構成される。   In the present embodiment, the structure of the first cathode gas flow path 33 is different from the fuel cell shown in the second embodiment. The first cathode gas channel 33 of this embodiment is configured such that the channel width of the downstream portion 33b is narrower than the channel width of the upstream portion 33a.

ここで、カソードガスを主にガス拡散層内の拡散によって輸送する第1カソードガス流路上流部33aでは、カソードガスを触媒層10により均一に輸送するためには、カソードセパレータ30とカソードガス拡散層12との間の電気抵抗が大きく増大しない範囲で、第1カソードガス流路33のカソードガス拡散層12に対する開口幅を拡げることが発電性能上望ましい。   Here, in the first cathode gas flow channel upstream portion 33a for transporting the cathode gas mainly by diffusion in the gas diffusion layer, in order to transport the cathode gas uniformly by the catalyst layer 10, the cathode separator 30 and the cathode gas diffusion are used. It is desirable in terms of power generation performance to widen the opening width of the first cathode gas flow path 33 with respect to the cathode gas diffusion layer 12 within a range in which the electrical resistance between the layer 12 and the layer 12 does not increase greatly.

また、カソードガスを主にガス拡散層内の強制対流によって輸送する第1カソード流路下流部33bでは、第1カソードガス流路33のカソードガス拡散層12に対する開口幅を狭くして、カソードガス拡散層12内におけるカソードガスの対流流速を確保することが望ましい。   Further, in the first cathode flow channel downstream portion 33b that transports the cathode gas mainly by forced convection in the gas diffusion layer, the opening width of the first cathode gas flow channel 33 with respect to the cathode gas diffusion layer 12 is narrowed to reduce the cathode gas. It is desirable to ensure the convection flow velocity of the cathode gas in the diffusion layer 12.

したがって、第1カソードガス流路33のカソードガス拡散層12に対する開口幅を、第1カソードガス流路上流部33aでは下流部33bより広くし、第1カソードガス流路下流部33bでは上流部33aより狭くする。   Therefore, the opening width of the first cathode gas passage 33 with respect to the cathode gas diffusion layer 12 is wider than the downstream portion 33b in the first cathode gas passage upstream portion 33a, and the upstream portion 33a in the first cathode gas passage downstream portion 33b. Make it narrower.

以上のように本実施形態では、第1カソードガス流路33のカソードガス拡散層12に対する開口幅を、カソードガスを主にガス拡散層内の拡散によって輸送する上流部33aでは比較的広く、カソードガスを主にガス拡散層内の強制対流によって輸送する下流部33bでは比較的狭く構成するので、第1カソードガス流路33の上流部33a及び下流部33bの双方の領域でより良好な発電性能を得ることができ、セル全体での発電性能を向上させるとともに、電流密度の偏りを抑制することができる。   As described above, in this embodiment, the opening width of the first cathode gas flow path 33 with respect to the cathode gas diffusion layer 12 is relatively wide in the upstream portion 33a that transports the cathode gas mainly by diffusion in the gas diffusion layer. Since the downstream portion 33b that transports gas mainly by forced convection in the gas diffusion layer is configured to be relatively narrow, the power generation performance is better in both the upstream portion 33a and the downstream portion 33b of the first cathode gas flow path 33. As a result, the power generation performance of the entire cell can be improved, and the current density can be prevented from being biased.

(第5実施形態)
本実施形態の燃料電池は、第1実施形態の燃料電池においてセパレータを波形セパレータに置き換えたものである。図9(a)、(b)、(c)はそれぞれ第1実施形態の図2(a)、(b)、(c)に対応する単セルの断面図である。すなわち、図9(a)は第1カソードガス流路33の最上流部における単セルの断面を示し、図9(b)は第1カソードガス流路33の中央における単セルの断面を示し、図9(c)は第1カソードガス流路33の最下流部における単セルの断面を示す。
(Fifth embodiment)
The fuel cell of this embodiment is obtained by replacing the separator with a corrugated separator in the fuel cell of the first embodiment. FIGS. 9A, 9B, and 9C are cross-sectional views of single cells corresponding to FIGS. 2A, 2B, and 2C of the first embodiment, respectively. That is, FIG. 9A shows a cross section of a single cell in the most upstream part of the first cathode gas flow path 33, FIG. 9B shows a cross section of the single cell in the center of the first cathode gas flow path 33, FIG. 9C shows a cross section of the single cell at the most downstream portion of the first cathode gas flow path 33.

波形セパレータを用いた一般的な燃料電池においては、隣接するセル間のアノード波形セパレータ50とカソード波形セパレータ60との間に冷却水流路を形成するが、本実施形態ではその間に遮蔽板14を挟み込んでいる。これにより、カソード波形セパレータ60と遮蔽板14との間に形成された空間が第2カソードガス流路34となり、アノード波形セパレータ50と遮蔽板14との間に形成された空間が冷却水流路13となる。   In a general fuel cell using a corrugated separator, a cooling water flow path is formed between the anode corrugated separator 50 and the cathode corrugated separator 60 between adjacent cells. In this embodiment, the shielding plate 14 is sandwiched therebetween. It is out. Thereby, the space formed between the cathode corrugated separator 60 and the shielding plate 14 becomes the second cathode gas flow path 34, and the space formed between the anode corrugated separator 50 and the shielding plate 14 is the cooling water flow path 13. It becomes.

また、カソード波形セパレータ60とカソードガス拡散層12との間に形成される空間は第1カソードガス流路33となり、アノード波形セパレータ50とアノードガス拡散層11との間に形成される空間はアノードガス流路21となる。   The space formed between the cathode corrugated separator 60 and the cathode gas diffusion layer 12 becomes the first cathode gas flow path 33, and the space formed between the anode corrugated separator 50 and the anode gas diffusion layer 11 is the anode. It becomes the gas flow path 21.

第1カソードガス流路33の中央部におけるカソード波形セパレータ60には、図9(b)に示すようにカソードガス連通孔61が設けられる。カソードガス連通孔61は、カソード波形セパレータ60のカソードガス拡散層12及び遮蔽板14のいずれにも接触しない面に配置され、第1カソードガス流路33と第2カソードガス流路34とを連通している。   The cathode corrugated separator 60 in the center of the first cathode gas flow path 33 is provided with a cathode gas communication hole 61 as shown in FIG. The cathode gas communication hole 61 is disposed on the surface of the cathode corrugated separator 60 that does not contact any of the cathode gas diffusion layer 12 and the shielding plate 14, and communicates the first cathode gas channel 33 and the second cathode gas channel 34. is doing.

第2カソードガス流路34のカソードガス連通孔61が設けられる部分より下流側には、図9(c)に示すように閉塞部材が設けられており、第2カソードガス流路34はカソードガス排出口32には直接連通しない構造となっている。これにより第2カソードガス流路34を流れるカソードガスはカソードガス連通孔61より下流側には流れず、すべてカソードガス連通孔61から第1カソードガス流路33へと流れる。   A closing member is provided on the downstream side of the portion of the second cathode gas passage 34 where the cathode gas communication hole 61 is provided, as shown in FIG. The discharge port 32 is not in direct communication. As a result, the cathode gas flowing through the second cathode gas flow channel 34 does not flow downstream from the cathode gas communication hole 61, but all flows from the cathode gas communication hole 61 to the first cathode gas flow channel 33.

以上のように本実施形態では、カソード波形セパレータ60の両側に第1カソードガス流路33及び第2カソードガス流路34を形成できるので、単セルあたりの積層方向厚さを遮蔽用のプレート分のみ増加するだけでほとんど増加させることなく、第1実施形態と同様に電流密度の偏りを抑制することができる。   As described above, in the present embodiment, since the first cathode gas channel 33 and the second cathode gas channel 34 can be formed on both sides of the cathode corrugated separator 60, the thickness in the stacking direction per unit cell is set to the shielding plate. As in the first embodiment, it is possible to suppress the deviation in current density, with almost only increasing and only increasing.

(第6実施形態)
本実施形態では、カソードガス連通孔が第5実施形態と異なる。図10(a)、(b)、(c)はそれぞれ第2実施形態の図4(a)、(b)、(c)に対応する図である。すなわち、図10(a)は第1カソードガス流路33の最上流部における単セルの断面を示し、図10(b)は第1カソードガス流路33の中央における単セルの断面を示し、図10(c)は第1カソードガス流路33の最下流部における単セルの断面を示す。
(Sixth embodiment)
In the present embodiment, the cathode gas communication hole is different from that of the fifth embodiment. FIGS. 10A, 10B, and 10C are diagrams corresponding to FIGS. 4A, 4B, and 4C of the second embodiment, respectively. That is, FIG. 10A shows a cross section of a single cell in the most upstream portion of the first cathode gas flow path 33, FIG. 10B shows a cross section of the single cell in the center of the first cathode gas flow path 33, FIG. 10C shows a cross section of the single cell at the most downstream portion of the first cathode gas flow path 33.

本実施形態のカソードガス連通孔63は、カソード波形セパレータ60のカソードガス拡散層12との接触面に配置されている。また、カソードガス連通孔63は第2実施形態と同様にカソードガスの流れ方向に沿って複数設けられる。これにより、第2カソードガス流路34を流れるカソードガスはカソードガス連通孔63からカソードガス拡散層12を通して第1カソードガス流路33へと導入される。   The cathode gas communication hole 63 of the present embodiment is disposed on the contact surface of the cathode corrugated separator 60 with the cathode gas diffusion layer 12. Also, a plurality of cathode gas communication holes 63 are provided along the flow direction of the cathode gas, as in the second embodiment. As a result, the cathode gas flowing through the second cathode gas channel 34 is introduced from the cathode gas communication hole 63 into the first cathode gas channel 33 through the cathode gas diffusion layer 12.

以上のように本実施形態では、カソード波形セパレータ60の両側に第1カソードガス流路33及び第2カソードガス流路34を形成できるので、単セルあたりの積層方向厚さを遮蔽用のプレート分のみ増加するだけでほとんど増加させることなく、第2実施形態と同様に電流密度の偏りを抑制することができる。   As described above, in the present embodiment, since the first cathode gas channel 33 and the second cathode gas channel 34 can be formed on both sides of the cathode corrugated separator 60, the thickness in the stacking direction per unit cell is set to the shielding plate. As in the second embodiment, it is possible to suppress the deviation in current density, with almost only increasing and only increasing.

(第7実施形態)
本実施形態の燃料電池は第2実施形態の燃料電池と同様であるが、カソードセパレータの構造が異なる。図11(a)、(b)、(c)はそれぞれ第2実施形態の図4(a)、(b)、(c)に対応する図である。すなわち、図11(a)は第1カソードガス流路33の最上流部における単セルの断面を示し、図11(b)は第1カソードガス流路33の中央における単セルの断面を示し、図11(c)は第1カソードガス流路33の最下流部における単セルの断面を示す。
(Seventh embodiment)
The fuel cell of this embodiment is the same as the fuel cell of the second embodiment, but the structure of the cathode separator is different. FIGS. 11A, 11B, and 11C are diagrams corresponding to FIGS. 4A, 4B, and 4C of the second embodiment, respectively. That is, FIG. 11A shows a cross section of a single cell in the most upstream portion of the first cathode gas flow path 33, FIG. 11B shows a cross section of the single cell in the center of the first cathode gas flow path 33, FIG. 11C shows a cross section of the single cell at the most downstream portion of the first cathode gas flow path 33.

本実施形態では、カソードセパレータ70のカソードガス拡散層12に対向する面には、第1カソードガス流路33及び第2カソードガス流路34が平行かつ交互に凹設され、カソードセパレータ70とカソードガス拡散層12との間には、スリット付き平板15が設けられる。スリット付き平板15は、一部にスリット71、72(開口部)を有し、第1カソードガス流路33をガス拡散層12に開口させ、また第2カソードガス流路34のガス流路方向の一部のみをガス拡散層12に開口させる。   In the present embodiment, the first cathode gas flow path 33 and the second cathode gas flow path 34 are recessed in parallel and alternately on the surface of the cathode separator 70 facing the cathode gas diffusion layer 12. Between the gas diffusion layer 12, a flat plate 15 with a slit is provided. The flat plate 15 with slits has slits 71 and 72 (openings) in part, opens the first cathode gas flow path 33 to the gas diffusion layer 12, and gas flow direction of the second cathode gas flow path 34 Only a part of the gas diffusion layer 12 is opened.

第1カソードガス流路33の上流部では図11(a)に示すように、スリット付き平板15は第1カソードガス流路33と対向する位置で、第1カソードガス流路33の流路溝の開口幅と同一幅のスリット71を有する。   In the upstream portion of the first cathode gas flow path 33, as shown in FIG. 11A, the flat plate 15 with slits is at a position facing the first cathode gas flow path 33, and the flow path groove of the first cathode gas flow path 33. The slit 71 has the same width as the opening width of the first.

第1カソードガス流路33の中央では図11(b)に示すように、スリット付き平板15のスリット71の幅は第1カソードガス流路33の開口幅よりも狭くなるように設定される。また、第2カソードガス流路34に対向する位置にも、第2カソードガス流路34の開口幅よりも狭い幅のスリット72が、スリット付き平板15に設けられる。これにより、第2カソードガス流路34を流れるカソードガスはスリット付き平板15のスリット72からカソードガス拡散層12を通して第1カソードガス流路33へ導入される。   At the center of the first cathode gas flow path 33, the width of the slit 71 of the flat plate 15 with slit is set to be narrower than the opening width of the first cathode gas flow path 33, as shown in FIG. In addition, a slit 72 having a width narrower than the opening width of the second cathode gas flow channel 34 is provided in the slit plate 15 at a position facing the second cathode gas flow channel 34. As a result, the cathode gas flowing through the second cathode gas channel 34 is introduced into the first cathode gas channel 33 through the cathode gas diffusion layer 12 from the slit 72 of the flat plate 15 with slits.

第1カソードガス流路33の最下流部では図11(c)に示すように、第2実施形態と同様に第2カソードガス流路34は設けられず、スリット付き平板15には第1カソードガス流路33と同一幅のスリット71が設けられる。   As shown in FIG. 11C, the second cathode gas channel 34 is not provided in the most downstream portion of the first cathode gas channel 33 as in the second embodiment, and the first cathode is provided on the slit-equipped plate 15. A slit 71 having the same width as that of the gas flow path 33 is provided.

以上のように本実施形態では、第1カソードガス流路33及び第2カソードガス流路34をカソードセパレータ70の一方の側に平行に設け、両流路33、34に対向するようにスリット付き平板15を設けるので、第1カソードガス流路33及び第2カソードガス流路34のカソードガス拡散層12への開口形状の製造上やコスト上の制約が少なく、その形状を自由度高く設計することができる。よって、第1カソードガス流路33のカソードガス拡散層12への開口形状を性能要求に応じて最適化することができ、発電性能をさらに向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, the first cathode gas channel 33 and the second cathode gas channel 34 are provided in parallel on one side of the cathode separator 70, and slits are provided so as to face both the channels 33 and 34. Since the flat plate 15 is provided, the shape of the opening of the first cathode gas flow path 33 and the second cathode gas flow path 34 to the cathode gas diffusion layer 12 is less restricted in manufacturing and cost, and the shape is designed with a high degree of freedom. be able to. Therefore, the opening shape of the first cathode gas flow path 33 to the cathode gas diffusion layer 12 can be optimized according to performance requirements, and the power generation performance can be further improved.

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea.

例えば、上述の実施形態では本発明をカソードガス流路に適用したものについて説明したが、アノードガス流路のみに適用してもよいし、アノードガス流路とカソードガス流路の両方に適用してもよい。   For example, in the above-described embodiment, the present invention is applied to the cathode gas flow path. However, the present invention may be applied only to the anode gas flow path or to both the anode gas flow path and the cathode gas flow path. May be.

また、上述の実施形態では固体高分子形燃料電池を例示して説明してきたが、その他の燃料電池に適用してもよい。   In the above-described embodiment, the polymer electrolyte fuel cell has been described as an example, but the present invention may be applied to other fuel cells.

第1実施形態におけるカソードセパレータのガス拡散層に対向する面を示す平面図である。It is a top view which shows the surface facing the gas diffusion layer of the cathode separator in 1st Embodiment. 図1の断面図である。It is sectional drawing of FIG. 第2実施形態におけるカソードセパレータのガス拡散層に対向する面を示す平面図である。It is a top view which shows the surface facing the gas diffusion layer of the cathode separator in 2nd Embodiment. 図3の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of FIG. 3. 第3実施形態におけるカソードセパレータのガス拡散層に対向する面を示す平面図である。It is a top view which shows the surface facing the gas diffusion layer of the cathode separator in 3rd Embodiment. 図5の断面図である。It is sectional drawing of FIG. 第4実施形態におけるカソードセパレータのガス拡散層に対向する面を示す平面図である。It is a top view which shows the surface facing the gas diffusion layer of the cathode separator in 4th Embodiment. 図7の断面図である。It is sectional drawing of FIG. 第5実施形態における単セルの断面図である。It is sectional drawing of the single cell in 5th Embodiment. 第6実施形態における単セルの断面図である。It is sectional drawing of the single cell in 6th Embodiment. 第7実施形態における単セルの断面図である。It is sectional drawing of the single cell in 7th Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 触媒層付き電解質膜
11 アノードガス拡散層(ガス拡散層)
12 カソードガス拡散層(ガス拡散層)
20、50 アノードセパレータ(第2のセパレータ)
30、60、70 カソードセパレータ(第1のセパレータ)
33 第1カソードガス流路(第1のガス流路)
34 第2カソードガス流路(第2のガス流路)
35、41、61、63 カードガス連通孔(連通部)
71、72 スリット(開口部)
10 Electrolyte membrane with catalyst layer 11 Anode gas diffusion layer (gas diffusion layer)
12 Cathode gas diffusion layer (gas diffusion layer)
20, 50 Anode separator (second separator)
30, 60, 70 Cathode separator (first separator)
33 First cathode gas flow path (first gas flow path)
34 Second cathode gas flow path (second gas flow path)
35, 41, 61, 63 Card gas communication hole (communication part)
71, 72 Slit (opening)

Claims (6)

電解質膜の両側に配置されるガス拡散層を、第1のセパレータ及び第2のセパレータによって挟持して構成される燃料電池において、
前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータに凹設され、反応ガスを前記ガス拡散層と接触させながら流通する第1のガス流路と、
前記第1のガス流路の最上流部から最下流部の手前までにわたって前記第1のガス流路と平行に、前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータの少なくとも一方に凹設され、反応ガスを前記ガス拡散層と接触しないように流通する第2のガス流路と、
前記第2のガス流路の下流側から前記第1のガス流路へ反応ガスを流通させる連通部と、
を備えることを特徴とする燃料電池。
In a fuel cell configured by sandwiching gas diffusion layers disposed on both sides of an electrolyte membrane by a first separator and a second separator,
A first gas flow path recessed in the first separator and the second separator and circulated while contacting a reaction gas with the gas diffusion layer;
A recess is provided in at least one of the first separator and the second separator in parallel with the first gas channel from the most upstream portion of the first gas channel to the most downstream portion. A second gas flow path for flowing gas so as not to contact the gas diffusion layer;
A communication part for allowing a reaction gas to flow from the downstream side of the second gas channel to the first gas channel;
A fuel cell comprising:
前記連通部は、前記第2のガス流路と前記ガス拡散層との間を連通しており、前記第2のガス流路の下流側から前記ガス拡散層を介して前記第1のガス流路へ反応ガスを流通させることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。   The communication portion communicates between the second gas flow path and the gas diffusion layer, and the first gas flow from the downstream side of the second gas flow path through the gas diffusion layer. The fuel cell according to claim 1, wherein the reaction gas is circulated through the passage. 前記燃料電池は、反応ガスを前記第1のセパレータと前記第2のセパレータとで互いに異なる方向に流す燃料電池であり、
前記第2のガス流路は、前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータのいずれか一方に設けられ、
前記連通部は、前記第2のガス流路の下流側から前記ガス拡散層を介して前記第1のガス流路の最下流部近傍以外の部分へ反応ガスを流通させるように設けられることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池。
The fuel cell is a fuel cell in which reaction gas is allowed to flow in different directions between the first separator and the second separator,
The second gas flow path is provided in one of the first separator and the second separator,
The communication part is provided so as to circulate the reaction gas from the downstream side of the second gas flow path to a part other than the vicinity of the most downstream part of the first gas flow path through the gas diffusion layer. The fuel cell according to claim 2, wherein
前記第1のガス流路のうち、前記連通部が設けられる部分に対応する部分の前記ガス拡散層への開口幅は、前記連通部が設けられていない部分に対応する部分の開口幅よりも小さいことを特徴とする請求項2又は3に記載の燃料電池。   Of the first gas flow path, the opening width of the portion corresponding to the portion where the communication portion is provided to the gas diffusion layer is larger than the opening width of the portion corresponding to the portion where the communication portion is not provided. The fuel cell according to claim 2, wherein the fuel cell is small. 前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータは波形プレートによって構成され、
前記第1のガス流路は、前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータと前記ガス拡散層との間に形成される流路であり、
前記第2のガス流路は、前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータの少なくとも一方と、前記少なくとも一方のセパレータの前記ガス拡散層とは反対側に密接して設けられる平板との間に形成される流路であることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の燃料電池。
The first separator and the second separator are constituted by corrugated plates;
The first gas flow path is a flow path formed between the first separator and the second separator and the gas diffusion layer,
The second gas flow path is between at least one of the first separator and the second separator, and a flat plate provided in close contact with the opposite side of the gas diffusion layer of the at least one separator. The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the fuel cell is formed.
前記第1のガス流路及び前記第2のガス流路は、前記第1のセパレータ及び前記第2のセパレータの少なくとも一方の前記ガス拡散層と対向する面に凹設され、
前記少なくとも一方のセパレータと前記ガス拡散層との間において、前記第1のガス流路及び前記第2のガス流路の開口部を遮蔽する平板をさらに備え、
前記平板は、前記第1のガス流路を前記ガス拡散層に開口する開口部と、前記第2のガス流路の流路方向一部を前記ガス拡散層に開口する開口部とを有することを特徴とする請求項2から4までのいずれか1項に記載の燃料電池。
The first gas channel and the second gas channel are recessed in a surface facing at least one of the gas diffusion layer of the first separator and the second separator,
Between the at least one separator and the gas diffusion layer, further comprising a flat plate that shields openings of the first gas flow path and the second gas flow path,
The flat plate has an opening that opens the first gas flow path to the gas diffusion layer, and an opening that opens a part of the second gas flow path in the flow direction to the gas diffusion layer. The fuel cell according to any one of claims 2 to 4, wherein:
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