JP2009026615A - 燃料電池およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池システム100は、複数の燃料電池104によって構成されるセルスタック102を備える。燃料電池104は、膨潤状態の電解質膜148、電解質膜148を挟んで互いに対向する一対のガスケット154、および一対のガスケット154を挟んで互いに対向する一対のセパレータ156を含む。電解質膜148の貫通孔158bは、ガスケット154の貫通孔160bおよびセパレータ156の162bよりも大きな拡大孔である。貫通孔158bは、貫通孔160bに対して電解質膜148の周縁側に広がる。貫通孔158bが拡大孔であることによって、電解質膜148の収縮に伴って貫通孔158bが移動しても、電解質膜148が貫通孔160bを塞ぐことを防止できる。
【選択図】図10
Description
ここでは、この発明の燃料電池を含む燃料電池システム100を、輸送機器の一例である自動二輪車10に搭載した場合について説明する。
まず、自動二輪車10について説明する。この発明の実施の形態における左右、前後、上下とは、自動二輪車10のシートにドライバがそのハンドル24に向かって着座した状態を基準とした左右、前後、上下を意味する。
燃料電池システム100は、メタノール(メタノール水溶液)を改質せずにダイレクトに電気エネルギの生成(発電)に利用する直接メタノール型燃料電池システムである。
燃料電池システム100は、燃料電池セルスタック(以下、単にセルスタックという)102を含む。図1に示すように、セルスタック102は、フランジ部16cから吊るされ、フロントフレーム16の下方に配置されている。
図2に示すように、ラジエータユニット106は、水溶液用のラジエータ106aと気液分離用のラジエータ106bとを一体的に設けたものである。ラジエータユニット106の裏面側には、ラジエータ106aを冷却するためのファン108と、ラジエータ106bを冷却するためのファン110とが設けられている。なお、図1においては、ラジエータ106aと106bとが左右に配置されているものとし、左側のラジエータ106aを冷却するためのファン108が示されている。
燃料タンク112は、セルスタック102の電気化学反応の燃料となる高濃度(たとえば、メタノールを約50wt%含む)のメタノール燃料(高濃度メタノール水溶液)を収容している。水溶液タンク114は、燃料タンク112からのメタノール燃料をセルスタック102の電気化学反応に適した濃度(たとえば、メタノールを約3wt%含む)に希釈したメタノール水溶液を収容している。水タンク116は、水溶液タンク114に供給すべき水を収容している。
上述したパイプP1〜P6は主として燃料の流路となる。
上述したパイプP7〜P13は主として酸化剤の流路となる。
上述したパイプP14,P15は水の流路となる。
上述したパイプP16〜P18は燃料処理用の流路となる。
図3に示すように、各燃料電池(燃料電池セル)104は、電解質膜148、電解質膜148を挟んで互いに対向するアノード(燃料極)150およびカソード(空気極)152、電解質膜148を挟んで互いに対向する一対のガスケット154、ならびに電解質膜148、アノード150、カソード152および一対のガスケット154を挟んで互いに対向する一対のセパレータ156を含む。
まず、貫通孔158a〜158dが形成された膨潤状態の電解質膜148(図3および図4参照)を準備する。つづいて、膨潤状態の電解質膜148において、主面148aにカソード152を接着しかつ主面148bにアノード150を接着する。これによって、膜・電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)が得られる。また、抜き部155および貫通孔160a〜160dが形成された一対のガスケット154を準備する(図3および図5参照)。さらに、貫通孔162a〜162dおよび溝164a,164bが形成された一対のセパレータ156(図3、図6および図7参照)を準備する。
燃料電池システム100は、メインスイッチ142がオンされることを契機として運転を開始する。運転開始後、二次電池124の蓄電率が所定値(たとえば40%)未満になることを契機として、二次電池124からの電力によって水溶液ポンプ130やエアポンプ132等の補機類の駆動を開始し、セルスタック102に発電を開始させる。
図11に示すように、燃料電池200は、上述の燃料電池104と同様に、電解質膜202、電解質膜202を挟んで互いに対向するアノード204およびカソード206、電解質膜202を挟んで互いに対向する一対のガスケット208、ならびに電解質膜202、アノード204、カソード206および一対のガスケット208を挟んで互いに対向する一対のセパレータ210を含む。
100 燃料電池システム
102 燃料電池セルスタック
104,200 燃料電池(燃料電池セル)
148,202 電解質膜
150,204 アノード
152,206 カソード
154,208 ガスケット
156,210 セパレータ
158a〜158d,160a〜160d,162a〜162d,212a〜212d,214a〜214d,216a〜216d 貫通孔
Claims (8)
- 流体を流通させるための複数の第1貫通孔を有するセパレータ、および
前記複数の第1貫通孔に対応する複数の第2貫通孔を有する電解質膜を備え、
前記複数の第2貫通孔のうち少なくとも1つは、当該第2貫通孔に対応する前記第1貫通孔よりも大きい拡大孔である、燃料電池。 - 前記拡大孔は、当該拡大孔に対応する前記第1貫通孔に対して前記電解質膜の体積の変化に伴う移動方向とは反対方向に広がる、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記拡大孔は、当該拡大孔に対応する前記第1貫通孔に対して湿った状態の前記電解質膜の周縁側に広がる、請求項2に記載の燃料電池。
- 前記拡大孔は、当該拡大孔に対応する前記第1貫通孔に対して乾いた状態の前記電解質膜の中心側に広がる、請求項2に記載の燃料電池。
- 請求項1から4のいずれかに記載の燃料電池を含む、燃料電池システム。
- 請求項5に記載の燃料電池システムを含む、輸送機器。
- 流体を流通させるための複数の第1貫通孔を有するセパレータを準備する工程、および
前記複数の第1貫通孔に対応する複数の第2貫通孔を有し、前記複数の第2貫通孔のうち少なくとも1つが当該第2貫通孔に対応する前記第1貫通孔よりも大きな拡大孔である電解質膜を準備する工程を備える、燃料電池の製造方法。 - 前記拡大孔は、当該拡大孔に対応する前記第1貫通孔に対して前記電解質膜の体積の変化に伴う移動方向とは反対方向に広がる、請求項7に記載の燃料電池の製造方法。
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