JP2009043689A - Fuel cell - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell which can obtain a high output density by utilizing chimney effects and by taking in sufficient air in air passage. <P>SOLUTION: In a fuel cell 10, heat is generated by power generation in an MEA 13 and heated air by the heat rises in the air passage 31 and is exhausted out from an open port 31a on a top end, and negative pressure is generated in the air passage 31. Thus, a large amount of air is taken in the air passage 31 through an air introduction passage 32 connected to the air passage 31, and high output density can be obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は燃料電池に関し、特に、煙突効果を利用して、空気流路に十分な空気が取り込まれ、高い出力密度を得ることができる燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a fuel cell in which sufficient air is taken into an air flow path and a high power density can be obtained using a chimney effect.

燃料電池は、水素を含有する燃料ガスと空気などの酸素を含む酸化剤ガスとを電気化学的に反応させることにより、燃料ガスの持つ化学的エネルギを電気的エネルギに変換する装置である。   A fuel cell is a device that converts chemical energy of a fuel gas into electrical energy by causing an electrochemical reaction between a fuel gas containing hydrogen and an oxidant gas containing oxygen such as air.

燃料電池の構成として、従来よりパッシブ型とアクティブ型の2種類が提案されている。パッシブ型は酸素の供給にポンプやブロアなどの動力機構を用いず、拡散現象によって、空気を供給する方式である。一方、アクティブ型は、酸化剤ガスの導入に輸送動力を積極的に用いる方式である。パッシブ型とアクティブ型を比較すると、前者は、空気の導入に動力機構を用いないので、システム構造は簡単であり、発電効率は高くなるという特徴を有している。   Conventionally, two types of fuel cell configurations, a passive type and an active type, have been proposed. The passive type is a method of supplying air by a diffusion phenomenon without using a power mechanism such as a pump or a blower for supplying oxygen. On the other hand, the active type is a system that positively uses transport power to introduce the oxidant gas. Comparing the passive type and the active type, the former does not use a power mechanism for introducing air, so the system structure is simple and the power generation efficiency is high.

図5を参照して、従来のパッシブ型燃料電池200における空気の供給について説明する。図5(a)は、従来のパッシブ型燃料電池200を示す図であり、(b)は、(a)に示すパッシブ型燃料電池200の空気供給部の構成を模式的に示す図である。図5に示すように、従来のパッシブ型燃料電池200では、膜−電極接合体201を支持する一対のプレート202,203のうち、酸化剤電極層側のプレート202に、上方に向けて開放された空気供給穴205が設けられている。よって、発電により空気が消費されると、自然拡散により空気供給穴205内に空気が取り込まれ、膜−電極接合体201に空気が供給される(例えば、特許文献1参照)。
特開2006−221967号公報
With reference to FIG. 5, the air supply in the conventional passive fuel cell 200 will be described. FIG. 5A is a diagram illustrating a conventional passive fuel cell 200, and FIG. 5B is a diagram schematically illustrating a configuration of an air supply unit of the passive fuel cell 200 illustrated in FIG. As shown in FIG. 5, in the conventional passive fuel cell 200, the pair of plates 202 and 203 that support the membrane-electrode assembly 201 is opened upward to the plate 202 on the oxidant electrode layer side. An air supply hole 205 is provided. Therefore, when air is consumed by power generation, air is taken into the air supply hole 205 by natural diffusion, and air is supplied to the membrane-electrode assembly 201 (see, for example, Patent Document 1).
JP 2006-221967 A

しかしながら、従来のパッシブ型燃料電池では、十分な空気が供給できず、出力密度が小さいという問題点があった。特に、高負荷の出力が要求される場合、より多量の空気を要するので、このような問題点が顕著となる。   However, the conventional passive fuel cell has a problem that sufficient air cannot be supplied and the output density is low. In particular, when a high load output is required, a larger amount of air is required, so that such a problem becomes remarkable.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、特に、煙突効果を利用して、空気流路に十分な空気が取り込まれ、高い出力密度を得ることができる燃料電池を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above problems, and in particular, provides a fuel cell in which sufficient air is taken into the air flow path and high power density can be obtained by utilizing the chimney effect. The purpose is to do.

この目的を達成するために、請求項1記載の燃料電池は、固体高分子電解質の両側を、反応層と拡散層とからなる燃料電極層および酸化剤電極層で挟持した膜電極接合体を有するものであって、前記膜電極接合体の両側に配置され、燃料流路が形成された燃料電極層側プレートと、空気流路が形成された酸化剤電極層側プレートとを備え、前記空気流路は、前記酸化剤電極層の表面に対して略垂直にプレートを貫通して形成されており、前記酸化剤電極層側プレートに、一方の開口が外部に開放され、他方の開口が前記空気流路の前記酸化剤電極層の近傍に連通する空気導入路が形成されていることを特徴とする。   To achieve this object, the fuel cell according to claim 1 has a membrane electrode assembly in which both sides of a solid polymer electrolyte are sandwiched between a fuel electrode layer comprising a reaction layer and a diffusion layer and an oxidant electrode layer. A fuel electrode layer side plate disposed on both sides of the membrane electrode assembly, in which a fuel flow path is formed, and an oxidant electrode layer side plate in which an air flow path is formed. The path is formed through the plate substantially perpendicularly to the surface of the oxidant electrode layer, and one opening is opened to the outside of the oxidant electrode layer side plate, and the other opening is the air. An air introduction path communicating with the vicinity of the oxidant electrode layer in the flow path is formed.

請求項2記載の燃料電池は、請求項1記載の燃料電池において、前記空気流路の開口径が、前記空気導入路の開口径よりも大となるように構成されていることを特徴とする。   The fuel cell according to claim 2 is characterized in that, in the fuel cell according to claim 1, the opening diameter of the air flow path is larger than the opening diameter of the air introduction path. .

請求項3記載の燃料電池は、請求項1または2に記載の燃料電池において、前記空気流路は、前記酸化剤電極層の表面に対して略垂直な方向の距離が、その空気流路の開口径の2倍以上となるように構成されていることを特徴とする。   The fuel cell according to claim 3 is the fuel cell according to claim 1 or 2, wherein the air flow path has a distance in a direction substantially perpendicular to the surface of the oxidant electrode layer. It is configured to be at least twice the opening diameter.

請求項4記載の燃料電池は、請求項1から3のいずれかに記載の燃料電池において、前記空気導入路は、外部に開放された開口から前記空気流路までの距離が、前記酸化剤電極層の表面に対して略垂直な方向における前記空気流路の距離よりも小となるように構成されていることを特徴とする。   The fuel cell according to claim 4 is the fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the air introduction path has a distance from an opening opened to the outside to the air flow path. The air flow path is configured to be smaller than the distance of the air flow path in a direction substantially perpendicular to the surface of the layer.

請求項5記載の燃料電池は、請求項1から4のいずれかに記載の燃料電池において、前記空気流路および前記空気導入路は、円筒状に構成されていることを特徴とする。   The fuel cell according to claim 5 is the fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the air flow path and the air introduction path are formed in a cylindrical shape.

請求項6記載の燃料電池は、請求項1から5のいずれかに記載の燃料電池において、前記空気導入路の開口は、前記酸化剤電極層側プレートの端面に設けられることを特徴とする。   The fuel cell according to claim 6 is the fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein the opening of the air introduction path is provided on an end surface of the oxidant electrode layer side plate.

請求項1記載の燃料電池によれば、煙突効果を利用して、空気流路に十分な空気が取り込まれ、高い出力密度が得られるという効果がある。すなわち、発電の際に生じた熱により温められた空気は、酸化剤電極層側プレートを貫通する空気流路内を通過し、排出されるので、空気流路内に負圧が発生する。よって、一方の開口が外部に開放され他方の開口が空気流路の酸化剤電極層の近傍に連通する空気導入路を通って、空気流路に多量の空気が取り込まれるのである。   According to the fuel cell of the first aspect, there is an effect that sufficient air is taken into the air flow path by using the chimney effect and a high output density is obtained. That is, the air heated by the heat generated during power generation passes through the air flow path penetrating the oxidant electrode layer side plate and is discharged, so that a negative pressure is generated in the air flow path. Therefore, a large amount of air is taken into the air flow path through the air introduction path where one opening is opened to the outside and the other opening communicates with the oxidant electrode layer in the air flow path.

請求項2記載の燃料電池によれば、請求項1記載の燃料電池の奏する効果に加え、空気流路はその開口径が、空気導入路の開口径よりも大となるように構成されているので、酸化剤電極層側プレート近傍で温められた空気は、空気流路の開口から効率良く排気され、空気流路に大量の空気を取り込むことができるという効果がある。なお、『開口径』とは、開口縁上に両端を有する線分の長さのうち、最大のものをいう。   According to the fuel cell of the second aspect, in addition to the effect achieved by the fuel cell of the first aspect, the air flow path is configured such that the opening diameter thereof is larger than the opening diameter of the air introduction path. Therefore, the air heated in the vicinity of the oxidant electrode layer side plate is efficiently exhausted from the opening of the air channel, and there is an effect that a large amount of air can be taken into the air channel. The “opening diameter” means the maximum length of line segments having both ends on the opening edge.

請求項3記載の燃料電池によれば、請求項1または2に記載の燃料電池の奏する効果に加え、空気流路は、酸化剤電極層の表面に対して略垂直な方向の距離、すなわち空気流路の配管長が、その空気流路の開口径の2倍以上となるように構成されているので、より効率良く空気が取り込まれるという効果がある。煙突効果は、空気を排気する煙突部(空気流路に相当)の配管長が長いほど、よりその効果が高まるからである。   According to the fuel cell of claim 3, in addition to the effect of the fuel cell of claim 1 or 2, the air flow path is a distance in a direction substantially perpendicular to the surface of the oxidant electrode layer, that is, air. Since the pipe length of the flow path is configured to be twice or more the opening diameter of the air flow path, there is an effect that air is taken in more efficiently. This is because the chimney effect is more effective as the pipe length of the chimney portion (corresponding to the air flow path) for exhausting air is longer.

請求項4記載の燃料電池によれば、請求項1から3のいずれかに記載の燃料電池の奏する効果に加え、空気導入路は外部に開放された開口から空気流路までの距離、すなわち空気導入路の配管長が、酸化剤電極層の表面に対して略垂直な方向における空気流路の距離、すなわち空気流路の配管長よりも小となるように構成されているので、吸入の圧力損失が低減され、より効率良く、空気流路へ空気が取り込まれるという効果がある。   According to the fuel cell of claim 4, in addition to the effect of the fuel cell according to any one of claims 1 to 3, the air introduction path is a distance from the opening opened to the outside to the air flow path, that is, air Since the pipe length of the introduction path is configured to be smaller than the distance of the air flow path in the direction substantially perpendicular to the surface of the oxidant electrode layer, that is, the pipe length of the air flow path, the suction pressure Loss is reduced, and there is an effect that air is taken into the air flow path more efficiently.

請求項5記載の燃料電池によれば、請求項1から4のいずれかに記載の燃料電池の奏する効果に加え、空気流路および空気導入路は円筒状に構成されているので、圧力損失が低減され、より効率良く空気が取り込まれるという効果がある。   According to the fuel cell of the fifth aspect, in addition to the effect exhibited by the fuel cell according to any one of the first to fourth aspects, the air flow path and the air introduction path are configured in a cylindrical shape, so that the pressure loss is reduced. There is an effect that air is taken in more efficiently.

請求項6記載の燃料電池によれば、請求項1から5のいずれかに記載の燃料電池の奏する効果に加え、空気導入路の開口は、酸化剤電極層側プレートの端面に設けられるので、空気導入路の開口と、空気流路の開口との間の距離を大きくとることができ、より効率よく空気が取り込まれるという効果がある。   According to the fuel cell of the sixth aspect, in addition to the effect exhibited by the fuel cell according to any one of the first to fifth aspects, the opening of the air introduction path is provided on the end surface of the oxidant electrode layer side plate. The distance between the opening of the air introduction path and the opening of the air flow path can be increased, and there is an effect that air is taken in more efficiently.

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態における燃料電池単層セル10(以下、燃料電池10という)を模式的に示す斜視図である。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view schematically showing a fuel cell single-layer cell 10 (hereinafter referred to as a fuel cell 10) in an embodiment of the present invention.

図1を参照して、燃料電池10の概略構成について説明する。燃料電池10は、燃料電極層側プレート11と酸化剤電極層側プレート12とからなる一対のプレート11,12と、絶縁材19とが設けられている。なお、図2を参照して説明するように、一対のプレート11,12間には、膜電極接合体13(以下、MEA13と称する)が介在させられている。そして、絶縁材19がMEA13端部を取り囲むように設けられている。   A schematic configuration of the fuel cell 10 will be described with reference to FIG. The fuel cell 10 is provided with a pair of plates 11 and 12 including a fuel electrode layer side plate 11 and an oxidant electrode layer side plate 12, and an insulating material 19. As described with reference to FIG. 2, a membrane electrode assembly 13 (hereinafter referred to as MEA 13) is interposed between the pair of plates 11 and 12. An insulating material 19 is provided so as to surround the end of the MEA 13.

図1に示すように、平面視において長方形状のプレート11,12の縁部には、ボルト挿通穴20が設けられている。そして、このボルト挿通穴20に挿通された締付ボルトがナットに螺合されることにより、一対のプレート11,12が挟圧されて、プレート11,12間に介在させられたMEA13は厚み方向に押圧される。これにより、接触抵抗を低減することができる。   As shown in FIG. 1, bolt insertion holes 20 are provided at the edges of the rectangular plates 11 and 12 in plan view. Then, when the tightening bolt inserted into the bolt insertion hole 20 is screwed into the nut, the pair of plates 11 and 12 are clamped, and the MEA 13 interposed between the plates 11 and 12 is in the thickness direction. Pressed. Thereby, contact resistance can be reduced.

なお、一対のプレート11,12が対向する方向を、以下、燃料電池10の上下方向と称し、一対のプレート12の平面視における長手方向を、以下、燃料電池10の縦方向と称し、一対のプレート12の平面視における長手方向に垂直な方向を、以下、燃料電池10の横方向と称する。燃料電池10は、酸化剤電極層側プレート12の外側の面を上方へ向けて使用される。   The direction in which the pair of plates 11 and 12 face each other is hereinafter referred to as the up-and-down direction of the fuel cell 10, and the longitudinal direction of the pair of plates 12 in plan view is hereinafter referred to as the longitudinal direction of the fuel cell 10 and A direction perpendicular to the longitudinal direction of the plate 12 in plan view is hereinafter referred to as a lateral direction of the fuel cell 10. The fuel cell 10 is used with the outer surface of the oxidant electrode layer side plate 12 facing upward.

図1に示すように、酸化剤電極層側プレート12上面12aには、空気流路31の上端の開口31aが、縦方向および横方向に所定ピッチで整列して配設される。一方、酸化剤電極層側プレート12端面12cには空気導入路32の開口32aが設けられている。燃料電池10は、酸化剤電極層側プレート12に設けられた空気流路31内で生じる煙突効果を利用して、内部に十分な空気を取り込み、高い出力密度が得られるように構成されている。   As shown in FIG. 1, the upper surface 12a of the oxidant electrode layer side plate 12 is provided with openings 31a at the upper end of the air flow path 31 aligned at a predetermined pitch in the vertical and horizontal directions. On the other hand, the opening 32a of the air introduction path 32 is provided in the end surface 12c of the oxidant electrode layer side plate 12. The fuel cell 10 is configured to take in sufficient air into the interior and obtain a high output density by utilizing the chimney effect generated in the air flow path 31 provided in the oxidant electrode layer side plate 12. .

図2(a),図2(b)を参照して、酸化剤電極層極側プレート12に設けられた、空気流路31および空気導入路32について説明する。図2(a)は、図1を参照して説明した燃料電池10の一部を拡大して模式的に示す平面図と断面図である。   With reference to FIG. 2A and FIG. 2B, the air flow path 31 and the air introduction path 32 provided in the oxidant electrode layer electrode side plate 12 will be described. FIG. 2A is a plan view and a cross-sectional view schematically showing an enlarged part of the fuel cell 10 described with reference to FIG.

図2(a)に示すように、燃料電極層側プレート11は、複数の板状部材が積層されて構成されている。この燃料極層側プレート11には、MEA13へ燃料ガスを供給するための燃料流路が形成されているが、図示および説明を省略する。燃料ガスとしては、水素、或いは水素を含むガスが用いられる。一方、酸化剤ガスとしては、上述したように、空気流路31を介して空気が供給される。燃料ガスおよび空気を、反応ガスと称する。   As shown in FIG. 2A, the fuel electrode layer side plate 11 is configured by laminating a plurality of plate-like members. Although the fuel electrode layer side plate 11 is formed with a fuel flow path for supplying fuel gas to the MEA 13, illustration and description thereof are omitted. As the fuel gas, hydrogen or a gas containing hydrogen is used. On the other hand, as the oxidant gas, air is supplied through the air flow path 31 as described above. Fuel gas and air are referred to as reaction gases.

酸化剤電極層側プレート12には、多数の空気流路31と空気導入路32とが設けられている。空気流路31は、酸化剤電極層側プレート12の上面12aから下面12bまで、酸化剤電極層16(図3参照)の表面に対して略垂直な方向に連通する孔であり、縦方向および横方向に所定ピッチで整列して配設されている。一方、空気導入路32は、外部に開放された開口32aを有し、空気流路31に連通する。   The oxidant electrode layer side plate 12 is provided with a large number of air flow paths 31 and air introduction paths 32. The air flow path 31 is a hole communicating from the upper surface 12a to the lower surface 12b of the oxidant electrode layer side plate 12 in a direction substantially perpendicular to the surface of the oxidant electrode layer 16 (see FIG. 3). They are arranged in the horizontal direction with a predetermined pitch. On the other hand, the air introduction path 32 has an opening 32 a opened to the outside, and communicates with the air flow path 31.

図2(b)を参照して、煙突効果による空気の流れについて説明する。図2(b)は、空気流路31および空気導入路32を模式的に示す断面図である。図2(b)に示すように、MEA13における発電により熱が発生すると、その熱により温められた空気は、空気流路31内を上昇し、外部へ開放された上端の開口31aから排出されるので、空気流路31内に負圧が発生する。よって、空気流路31に連通する空気導入路32を通って、空気流路31に多量の空気が取り込まれる。したがって、燃料電池10によれば、高負荷の出力が可能であり、高い出力密度が得られる。   With reference to FIG.2 (b), the flow of the air by a chimney effect is demonstrated. FIG. 2B is a cross-sectional view schematically showing the air flow path 31 and the air introduction path 32. As shown in FIG. 2B, when heat is generated by the power generation in the MEA 13, the air warmed by the heat rises in the air flow path 31 and is discharged from the upper end opening 31a opened to the outside. Therefore, a negative pressure is generated in the air flow path 31. Therefore, a large amount of air is taken into the air flow path 31 through the air introduction path 32 communicating with the air flow path 31. Therefore, according to the fuel cell 10, a high load output is possible and a high output density is obtained.

再び図2(a)を参照し、空気流路31および空気導入路32のより詳細な構成を説明する。図2(a)に示すように、酸化剤電極層側プレート12は、MEA13の酸化剤電極層16(図3参照)に当接する集電板121と、その集電板121に当接する絶縁板122と、その絶縁板122に当接するエンドプレート123とが厚み方向に積層されて構成されている。この集電板121がMEA13と当接する面が、酸化剤電極層側プレート12の下面12bを構成する。   With reference to FIG. 2A again, more detailed configurations of the air flow path 31 and the air introduction path 32 will be described. As shown in FIG. 2A, the oxidant electrode layer side plate 12 includes a current collecting plate 121 that contacts the oxidant electrode layer 16 (see FIG. 3) of the MEA 13 and an insulating plate that contacts the current collecting plate 121. 122 and an end plate 123 that contacts the insulating plate 122 are laminated in the thickness direction. The surface of the current collector plate 121 that contacts the MEA 13 constitutes the lower surface 12 b of the oxidant electrode layer side plate 12.

また、上述したように、酸化剤電極層プレート12は、燃料電極層側プレート11と締結されるので、強度を持たせるために、エンドプレート123は、例えば、ジュラルミンで構成されると共に、十分な厚みを有している。この酸化剤電極層プレート12の外側の面(すなわち、絶縁板122と当接する面と反対側の面)が、酸化剤電極層側プレート12の上面12aを構成する。なお、この酸化剤電極層側プレート12には、上記集電板121、絶縁板122、エンドプレート123の他の部材が積層されていても良い。   Further, as described above, since the oxidant electrode layer plate 12 is fastened to the fuel electrode layer side plate 11, the end plate 123 is made of, for example, duralumin and has sufficient strength to give strength. It has a thickness. The outer surface of the oxidant electrode layer plate 12 (that is, the surface opposite to the surface in contact with the insulating plate 122) constitutes the upper surface 12a of the oxidant electrode layer side plate 12. The oxidant electrode layer side plate 12 may be laminated with other members of the current collecting plate 121, the insulating plate 122, and the end plate 123.

ここで図2(a)に示すように、空気導入路32は、集電板121および絶縁板122の高さにおいて、これらを横断または縦断するように設けられている。このため、図2(b)に示すように、MEA13の酸化剤電極層16(図3参照)近傍において、空気導入路32が空気流路31に連通することとなり、MEA13の酸化剤電極層16(図3参照)へ効率良く空気が供給される。   Here, as shown in FIG. 2A, the air introduction path 32 is provided at the height of the current collecting plate 121 and the insulating plate 122 so as to cross or longitudinally cross these. For this reason, as shown in FIG. 2B, the air introduction path 32 communicates with the air flow path 31 in the vicinity of the oxidant electrode layer 16 (see FIG. 3) of the MEA 13, and the oxidant electrode layer 16 of the MEA 13. Air is efficiently supplied to (see FIG. 3).

また、空気導入路32は、酸化剤電極層側プレート12の端面12cの開口32aから空気流路31まで、酸化剤電極層側プレート12の厚み方向に垂直な方向に直線状に連通しているので、圧力損失を低減し、より多くの空気を空気流路に取り込むことができる。   The air introduction path 32 communicates in a straight line from the opening 32 a of the end face 12 c of the oxidant electrode layer side plate 12 to the air flow path 31 in a direction perpendicular to the thickness direction of the oxidant electrode layer side plate 12. Therefore, pressure loss can be reduced and more air can be taken into the air flow path.

また、空気導入路32の開口32aは、酸化剤電極層プレート12の端面12c(図1参照)に設けられている。このようにすれば、空気導入路の開口32aと、空気流路の開口31aとの間の距離を大きくとることができ、より高い効果が得られる。   The opening 32a of the air introduction path 32 is provided on the end face 12c (see FIG. 1) of the oxidant electrode layer plate 12. In this way, the distance between the air introduction passage opening 32a and the air flow passage opening 31a can be increased, and a higher effect can be obtained.

ここで、空気導入路32は、酸化剤電極層側プレート12の縦方向に対向する一方の端面12cから他方の端面12cまで連通するように配設され、且つ、酸化剤電極層側プレート12の横方向に対向する一対の端面12cから他方の端面12cまで連通するように配設される。すなわち、空気導入路32は、酸化剤電極層側プレート12の平面視において、格子状に設けられている。そして、2本の空気導入路32の交差部において、空気流路31と空気導入路32とが連通する。このようにすれば、1の空気流路31に少なくとも2本の空気導入路32が連通させられることとなり、空気流路31に多量の空気が効率良く取り込まれる。   Here, the air introduction path 32 is disposed so as to communicate from one end face 12 c facing the longitudinal direction of the oxidant electrode layer side plate 12 to the other end face 12 c, and the oxidant electrode layer side plate 12. It arrange | positions so that it may connect from a pair of end surface 12c opposed to a horizontal direction to the other end surface 12c. That is, the air introduction path 32 is provided in a lattice shape in the plan view of the oxidant electrode layer side plate 12. The air flow path 31 and the air introduction path 32 communicate with each other at the intersection of the two air introduction paths 32. In this way, at least two air introduction paths 32 are communicated with one air flow path 31, and a large amount of air is efficiently taken into the air flow path 31.

また、空気流路31および空気導入路32は、空気流路31の開口31aの径(以下、開口径D31と称す)が、空気導入路32の開口32aの径(以下、開口径D32と称す)よりも大となるように構成されている。よって、酸化剤電極層側プレート12近傍で温められた空気は、空気流路31の開口31aから効率良く排気され、空気流路31に大量の空気を取り込むことができるのである。ここで、空気流路31の開口径D31が、空気導入路32の開口径D32の2倍以上となるように構成すると、より顕著な効果を得ることができる。 The air flow path 31 and the air introduction path 32, the diameter of the opening 31a of the air passage 31 (hereinafter, referred to as opening diameter D 31) is the diameter of the opening 32a of the air introduction passage 32 (hereinafter, the aperture diameter D 32 It is comprised so that it may become larger than this. Therefore, the air heated in the vicinity of the oxidant electrode layer side plate 12 is efficiently exhausted from the opening 31 a of the air flow path 31, and a large amount of air can be taken into the air flow path 31. Here, the opening diameter D 31 of the air passage 31 and configured to be at least twice the aperture diameter D 32 of the air introduction path 32, it is possible to obtain a more remarkable effect.

また、酸化剤電極層16の表面に対し垂直な方向における空気流路31の長さ(以下、空気流路31の配管長L31と称する)は、その空気流路31の開口径D31の2倍以上となるように構成されている。煙突効果は、空気を排気する煙突部(空気流路31に相当)の配管長が長いほど、よりその効果が高まるので、このように構成することにより、空気流路31へ空気を取り込む効果をより高めることができる。 The length of the air flow path 31 in the direction perpendicular to the surface of the oxidant electrode layer 16 (hereinafter referred to as the piping length L 31 of the air flow path 31) is the opening diameter D 31 of the air flow path 31 . It is comprised so that it may become 2 times or more. The chimney effect is more effective as the pipe length of the chimney portion (corresponding to the air flow path 31) for exhausting air is longer. Therefore, by configuring in this way, the effect of taking air into the air flow path 31 is obtained. Can be increased.

また、空気導入路32は、その開口32aから空気流路31までの距離(以下、空気導入路32の配管長L32と称する)が、空気流路31の配管長L31よりも小となるように構成されている。よって、吸入の圧力損失が低減され、効率良く、空気流路31へ空気が取り込まれる。 Further, the air introduction path 32 has a distance from the opening 32 a to the air flow path 31 (hereinafter referred to as a pipe length L 32 of the air introduction path 32) smaller than the pipe length L 31 of the air flow path 31. It is configured as follows. Therefore, the pressure loss of suction is reduced, and air is taken into the air flow path 31 efficiently.

また、空気流路31および空気導入路32は、円筒状に構成されている。よって、より圧力損失が低減され、効率良く空気が取り込まれる。   The air flow path 31 and the air introduction path 32 are configured in a cylindrical shape. Therefore, pressure loss is further reduced and air is taken in efficiently.

なお、上述したように、接触抵抗を低減するために、一対のプレート11,12は、MEA13が厚み方向に押圧されるように、相互に連結される。よって一対のプレート11,12は、強度を得るために厚みが大とされる。このような酸化剤電極層側プレート12を厚み方向に貫通するように空気流路31を設けると、その空気流路31の配管長L31は大となるので、より煙突効果が高まり、多くの空気を空気流路に取り込むことができる。 As described above, in order to reduce the contact resistance, the pair of plates 11 and 12 are connected to each other so that the MEA 13 is pressed in the thickness direction. Therefore, the thickness of the pair of plates 11 and 12 is increased in order to obtain strength. When the air flow path 31 is provided so as to penetrate the oxidant electrode layer side plate 12 in the thickness direction, the pipe length L 31 of the air flow path 31 becomes large, so that the chimney effect is further increased, Air can be taken into the air flow path.

図3は、MEA13の要部を模式的に示す断面図である。図3に示すように、MEA13は、高分子電解質膜17が酸化剤電極層16と燃料電極層18との間に介在させられた状態で積層されることにより構成されている。   FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the main part of the MEA 13. As shown in FIG. 3, the MEA 13 is configured by laminating a polymer electrolyte membrane 17 in a state of being interposed between an oxidant electrode layer 16 and a fuel electrode layer 18.

図3に示すように、MEA13は、高分子電解質膜17と、その高分子電解質膜17の一方の面に当接する酸化剤電極層16と、高分子電解質膜17の他方の面に当接する燃料電極層18とが設けられている。   As shown in FIG. 3, the MEA 13 includes a polymer electrolyte membrane 17, an oxidant electrode layer 16 that contacts one surface of the polymer electrolyte membrane 17, and a fuel that contacts the other surface of the polymer electrolyte membrane 17. An electrode layer 18 is provided.

高分子電解質膜17は、ナフィオン(登録商標)で構成される。なお、高分子電解質膜としては、耐食性、耐熱性、耐久性に優れた物質であって、燃料と酸化剤とを分離する機能を有すると共に、燃料電極層で生成される水素イオンを酸化剤電極層まで移送する機能を有する膜が用いられる。例えば、パーフルオロスルホン酸イオン交換膜、炭化水素系固体電解質膜などが用いられる。   The polymer electrolyte membrane 17 is made of Nafion (registered trademark). The polymer electrolyte membrane is a substance excellent in corrosion resistance, heat resistance and durability, and has a function of separating the fuel and the oxidant, and the hydrogen ion generated in the fuel electrode layer is converted into the oxidant electrode. A membrane having the function of transporting to the layer is used. For example, a perfluorosulfonic acid ion exchange membrane, a hydrocarbon solid electrolyte membrane, or the like is used.

酸化剤電極層16は、反応層161と、拡散層162とから構成され、燃料電極層18は、反応層181と拡散層182とから構成される。なお、反応層161,181は、触媒活性を有する物質を含む層であり、拡散層162,182は反応ガスの拡散を促す層であるが、酸化剤電極層16および燃料電極層18は、これら反応層、拡散層以外の層がさらに加えられて構成されていても良い。   The oxidant electrode layer 16 includes a reaction layer 161 and a diffusion layer 162, and the fuel electrode layer 18 includes a reaction layer 181 and a diffusion layer 182. The reaction layers 161 and 181 are layers containing a substance having catalytic activity, and the diffusion layers 162 and 182 are layers that promote the diffusion of the reaction gas, but the oxidant electrode layer 16 and the fuel electrode layer 18 A layer other than the reaction layer and the diffusion layer may be further added.

酸化剤電極層16の拡散層162は、ガス拡散が可能なカーボン製の織物やカーボン製の紙等からなる拡散層基材162aの両面に、カーボン粉末と撥水性樹脂とを含む多孔性の第1マイクロポーラス層162b及び第2マイクロポーラス層162cが形成されている。また、第1マイクロポーラス層162b側に白金触媒が担持されたカーボンとナフィオンイオノマーとを含有する反応層161が形成される。   The diffusion layer 162 of the oxidant electrode layer 16 is a porous first layer containing a carbon powder and a water repellent resin on both sides of a diffusion layer base material 162a made of carbon woven fabric or carbon paper capable of gas diffusion. A first microporous layer 162b and a second microporous layer 162c are formed. Further, a reaction layer 161 containing carbon carrying a platinum catalyst and a Nafion ionomer is formed on the first microporous layer 162b side.

燃料電極層18の拡散層182も同様に、ガス拡散が可能なカーボン製の織物やカーボン製の紙等からなる拡散層基材182aの両面に、カーボン粉末と撥水性樹脂とを含む多孔性の第1マイクロポーラス層182b及び第2マイクロポーラス層182cが形成されている。また、第1マイクロポーラス層182b側に白金触媒が担持されたカーボンとナフィオンイオノマーとを含有する反応層181が形成される。   Similarly, the diffusion layer 182 of the fuel electrode layer 18 has a porous structure containing carbon powder and a water-repellent resin on both sides of a diffusion layer base material 182a made of carbon woven fabric, carbon paper or the like capable of gas diffusion. A first microporous layer 182b and a second microporous layer 182c are formed. Further, a reaction layer 181 containing carbon carrying a platinum catalyst and a Nafion ionomer is formed on the first microporous layer 182b side.

拡散層基材162a,182aとしては、例えば、カーボンクロス、カーボンペーパー、カーボン繊維からなる不織布等を用いることができる。また、第1マイクロポーラス層162b,182b、および第2マイクロポーラス層162c,182cとしては、撥水性樹脂粉末と、カーボン粉末とを混合して用いることができる。撥水性樹脂粉末として具体的には、フルオロカーボン系ポリマー(例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン/ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン/パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリフッ化ビニル(PVF)、エチレン/テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、エチレン/クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)等)とが挙げられる。また、カーボン粉末としては、例えばカーボンブラック、黒鉛粉、カーボンナノファイバー、ファーネスブラック、アセチレンブラック等が挙げられる。   As the diffusion layer base materials 162a and 182a, for example, carbon cloth, carbon paper, a nonwoven fabric made of carbon fiber, or the like can be used. The first microporous layers 162b and 182b and the second microporous layers 162c and 182c can be a mixture of water-repellent resin powder and carbon powder. Specific examples of the water-repellent resin powder include fluorocarbon polymers (for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA)). ), Polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyvinyl fluoride (PVF), ethylene / tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), ethylene / chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE), etc. ). Examples of the carbon powder include carbon black, graphite powder, carbon nanofiber, furnace black, and acetylene black.

以上のように構成された燃料電池10では、酸化剤電極層16の拡散層162は、酸化剤電極層側プレート12に設けられた空気流路31によって空気に晒されるが、反応層161で生成した水は拡散層162内に吸い出され、拡散層162内に保持される。このため、水は拡散層162に保持され、空気中へ蒸発して持ち去れる量が少なくなる。よって、外部加湿に頼らずに、高分子電解質膜17、酸化剤電極層16の乾燥およびそれに伴う内部抵抗の増大を抑制することができる。その結果、空気供給用の補機を備えない燃料電池であっても、出力密度を向上させることができる。   In the fuel cell 10 configured as described above, the diffusion layer 162 of the oxidant electrode layer 16 is exposed to air by the air flow path 31 provided in the oxidant electrode layer side plate 12, but is generated in the reaction layer 161. The absorbed water is sucked into the diffusion layer 162 and held in the diffusion layer 162. For this reason, water is held in the diffusion layer 162, and the amount that is evaporated away into the air is reduced. Therefore, drying of the polymer electrolyte membrane 17 and the oxidant electrode layer 16 and an accompanying increase in internal resistance can be suppressed without relying on external humidification. As a result, the power density can be improved even in a fuel cell that does not include an auxiliary device for supplying air.

特に、酸化剤電極層16側の拡散層基材162aの反応層161側に、拡散層基材162aよりもはるかに小さな細孔径を有する第1マイクロポーラス層162bが設けられているので、水蒸気が透過しやすく、液体水は透過し難い。よって、酸化ガスの拡散を妨げる過剰な水を拡散層基材162aに排出でき、且つ、MEA13の乾燥を防ぐことができる。   In particular, since the first microporous layer 162b having a pore size much smaller than that of the diffusion layer substrate 162a is provided on the reaction layer 161 side of the diffusion layer substrate 162a on the oxidant electrode layer 16 side, It is easy to permeate and liquid water is difficult to permeate. Therefore, excess water that hinders the diffusion of the oxidizing gas can be discharged to the diffusion layer base material 162a, and the MEA 13 can be prevented from drying.

また、第2マイクロポーラス層162cも、拡散層基材162aによりもはるかに小さい細孔径を有するので、ガスを通して液体を実質的には通さず、拡散層基材162a内の水は、水蒸気の状態でしか空気流路31側(図1参照)へ移動することができない。このため、反応層で生成した水を拡散層基材162aに吸い出し、保持することができ、反応層161が乾燥した際には、保持している水を供給することができる。このため、MEA13の乾燥を高度に防ぐことができる。   Further, since the second microporous layer 162c also has a pore size much smaller than that of the diffusion layer base material 162a, the liquid does not substantially pass through the gas, and the water in the diffusion layer base material 162a is in a state of water vapor. It can only move to the air channel 31 side (see FIG. 1). For this reason, the water produced | generated by the reaction layer can be sucked out and hold | maintained to the diffusion layer base material 162a, and when the reaction layer 161 dries, the water currently hold | maintained can be supplied. For this reason, drying of MEA13 can be prevented highly.

さらに、燃料電極層18側にも、酸化剤電極層16と同様の第1マイクロポーラス層182bおよび第2マイクロポーラス層182cが形成されている。このため、酸化剤電極層16側のみならず、酸化剤電極層16から燃料電極層18へ逆拡散した水が、燃料ガス中へ蒸発して持ち去られる量が少なくなり、MEA13の乾燥をさらに高度に防ぐことができる。   Further, the first microporous layer 182b and the second microporous layer 182c similar to the oxidant electrode layer 16 are also formed on the fuel electrode layer 18 side. For this reason, not only the oxidant electrode layer 16 side but also the amount of water back-diffused from the oxidant electrode layer 16 to the fuel electrode layer 18 is evaporated and carried away into the fuel gas, and the MEA 13 is further dried. Can be prevented.

以上、実施形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。   As described above, the present invention has been described based on the embodiments, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various improvements and modifications can be easily made without departing from the spirit of the present invention. It can be guessed.

例えば、本発明は、燃料ガスを供給する固体高分子型燃料電池(PEFC)にも適用可能であるし、メタノールから直接発電するダイレクトメタノール燃料電池(DMFC)にも適用可能である。   For example, the present invention can be applied to a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) that supplies fuel gas, and can also be applied to a direct methanol fuel cell (DMFC) that directly generates power from methanol.

また例えば、上記実施形態では、空気流路31の開口径D31、配管長L31、および空気導入路32の開口径D32、配管長L32の大小関係の一例を説明したが、本発明はこの例に限定されるものではなく、空気流路31および空気導入路32に関するこれらの具体的値は、燃料電池の運転条件に応じて適宜設計することが可能である。ここでいう運転条件とは、例えば、燃料電池10に必要な空気量、燃料電池10の発熱量などに関する条件である。高電流密度での運転を想定している場合、必要な空気量が大となる。よって、このような場合、エンドプレート123の厚みを増大させ、空気流路31の配管長L31を大とすることにより、より多量の空気を取り込むことができるように、設計を変更しても良い。 Further, for example, in the above-described embodiment, an example of the size relationship between the opening diameter D 31 of the air flow path 31, the pipe length L 31 , the opening diameter D 32 of the air introduction path 32, and the pipe length L 32 has been described. Is not limited to this example, and specific values for the air flow path 31 and the air introduction path 32 can be appropriately designed according to the operating conditions of the fuel cell. The operating conditions referred to here are, for example, conditions relating to the amount of air necessary for the fuel cell 10 and the amount of heat generated by the fuel cell 10. If operation at a high current density is assumed, the required air volume becomes large. Therefore, in such a case, increasing the thickness of the end plate 123 by a pipe length L 31 of the air passage 31 to the large, to be able to incorporate a larger amount of air, changing the design good.

また、上記実施形態では、一対のプレート11,12の平面視における形状が、長方形であるものとして説明したが、他の形状でも良い。   Moreover, although the shape in planar view of a pair of plates 11 and 12 demonstrated as what was a rectangle in the said embodiment, another shape may be sufficient.

以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に基づいて限定されるものではない。
(実施例1)
ポリテトラフルオロエチレンの微粉末をカーボンブラック粉末(一次粒子径16nm)に対して35重量部%となるように混合し、その後、平織りのカーボンクロスを用意し、上記の溶着した自立膜2枚で挟んで345℃で熱圧着させて一体化した。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example, this invention is not limited based on these Examples.
Example 1
A fine powder of polytetrafluoroethylene is mixed with the carbon black powder (primary particle diameter 16 nm) so as to be 35 parts by weight, and then a plain weave carbon cloth is prepared. It was sandwiched and integrated by thermocompression bonding at 345 ° C.

次に、市販の白金担持カーボン(白金含有量60wt%)1gに、ナフィオン(登録商標)溶液(5wt%水/イソプロパノール溶液)2g〜200gを加え、ハイブリッドミキサーで攪拌し、触媒ペーストとし、上記の方法によって一体化した膜の表面にPt担持量が0.01〜2mg/cmとなるように印刷して、乾燥し、反応層付拡散層を得た。 Next, 2 g to 200 g of Nafion (registered trademark) solution (5 wt% water / isopropanol solution) is added to 1 g of commercially available platinum-supporting carbon (platinum content 60 wt%), and stirred with a hybrid mixer to obtain a catalyst paste. The surface of the film integrated by the method was printed so that the amount of Pt supported was 0.01 to 2 mg / cm 2 and dried to obtain a diffusion layer with a reaction layer.

なお、拡散層の上に印刷して反応層を形成する替わりに、ポリテトラフルオロエチレン製のシート上に上記触媒ペーストを印刷し、乾燥後、剥離させて自立した反応層膜を作製し、これを拡散層と熱圧着させて反応層付拡散層を形成しても良い。   Instead of printing on the diffusion layer to form the reaction layer, the catalyst paste is printed on a polytetrafluoroethylene sheet, dried and then peeled to produce a self-supporting reaction layer film. May be thermocompression-bonded with the diffusion layer to form a diffusion layer with a reaction layer.

以上のようにして作製した反応層付拡散層を、酸化剤電極層16および燃料電極層18として用意し、ナフィオン(登録商標)からなる高分子電解質膜の両側から反応層で挟み、ホットプレスによって圧着した。さらに、これをMEA13として用いて、その外側に燃料電極層側プレート11、酸化剤電極層側プレート12を設けて、実施例1の燃料電池10を作製した。   The diffusion layer with a reaction layer produced as described above is prepared as an oxidant electrode layer 16 and a fuel electrode layer 18, and sandwiched between reaction layers from both sides of a polymer electrolyte membrane made of Nafion (registered trademark), and hot-pressed. Crimped. Furthermore, using this as MEA13, the fuel electrode layer side plate 11 and the oxidant electrode layer side plate 12 were provided on the outer side, and the fuel cell 10 of Example 1 was produced.

なお、酸化剤電極層側プレート12には、空気流路31および空気導入路32が設けられている。
(比較例)
比較例は、酸化剤電極層側プレートとして、空気流路31は設けられているが、空気導入路32が設けられていないものを用いて、燃料電池を構成した。その他は実施例1の燃料電池10と同様であり、説明を省略する。
<評価>
こうして作製した実施例1及び比較例の燃料ガス流路に、水素ガス供給装置を接続して、水素ガス供給装置から乾燥した水素ガスを導入し、セル電圧を測定した。なお、上述したように、酸化剤電極層へは、ポンプやブロアーのような補機を用いず、自然拡散または自然対流により空気を供給した。
The oxidant electrode layer side plate 12 is provided with an air flow path 31 and an air introduction path 32.
(Comparative example)
In the comparative example, as the oxidant electrode layer side plate, a fuel cell was configured using a plate provided with the air flow path 31 but not provided with the air introduction path 32. Others are the same as the fuel cell 10 of Example 1, and description is abbreviate | omitted.
<Evaluation>
A hydrogen gas supply device was connected to the fuel gas passages of Example 1 and the comparative example manufactured in this way, and dried hydrogen gas was introduced from the hydrogen gas supply device, and the cell voltage was measured. As described above, air was supplied to the oxidizer electrode layer by natural diffusion or natural convection without using an auxiliary machine such as a pump or blower.

図4は、実施例1および比較例の燃料電池の通電電流とセル電圧との関係を示すグラフである。図4において、横軸は燃料電池の通電電流を示し、縦軸は測定したセル電圧を示す。図4に示すように、実施例1は、高電流においても電圧低下が少ないのに対し、比較例では、実施例1に比較して、高電流側で大きく電圧が低下している。これは、比較例1では、高電流側で空気供給不足が生じ、その結果、電圧が大きく低下するのに対し、実施例1では、煙突効果により空気の供給が促進されているので、空気供給不足による電圧低下が生じ難いからである。以上の結果から、実施例1の燃料電池では、煙突効果を利用して、空気流路に十分な空気が取り込まれ、高い出力密度が得られることが分かった。   FIG. 4 is a graph showing the relationship between the energization current and the cell voltage of the fuel cells of Example 1 and Comparative Example. In FIG. 4, the horizontal axis indicates the energization current of the fuel cell, and the vertical axis indicates the measured cell voltage. As shown in FIG. 4, the voltage drop in Example 1 is small even at a high current, whereas the voltage in the comparative example is greatly reduced on the high current side as compared with Example 1. This is because, in Comparative Example 1, air supply shortage occurs on the high current side, and as a result, the voltage is greatly reduced, whereas in Example 1, the supply of air is promoted by the chimney effect. This is because the voltage drop due to the shortage hardly occurs. From the above results, it was found that in the fuel cell of Example 1, sufficient air was taken into the air flow path using the chimney effect, and a high output density was obtained.

本発明の実施形態における燃料電池を模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a fuel cell in an embodiment of the present invention. (a)は、燃料電池の一部を拡大して模式的に示す平面図と断面図であり、(b)は、空気流路および空気導入路を模式的に示す断面図である。(A) is a plan view and a cross-sectional view schematically showing an enlarged part of the fuel cell, and (b) is a cross-sectional view schematically showing an air flow path and an air introduction path. MEAの要部を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of MEA typically. 実施例1および比較例の燃料電池において、通電電流を変化させたときのセル電圧を測定した実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result which measured the cell voltage when the electricity supply current was changed in the fuel cell of Example 1 and a comparative example. (a)は、従来のパッシブ型燃料電池を示す図であり、(b)は、(a)に示すパッシブ型燃料電池の空気供給部の構成を模式的に示す図である。(A) is a figure which shows the conventional passive type fuel cell, (b) is a figure which shows typically the structure of the air supply part of the passive type fuel cell shown to (a).

符号の説明Explanation of symbols

10 燃料電池
12 酸化剤電極層側プレート
12c 端面
13 MEA
16 酸化剤電極層
17 固体高分子電解質膜
18 燃料電極層
31 空気流路
31a 上端の開口
32 空気導入路
32a 開口
31 空気流路上端の開口径
31 空気流路の下端から上端までの距離
32 空気導入路の開口径
32 開口から空気流路までの距離
10 Fuel Cell 12 Oxidant Electrode Layer Side Plate 12c End Face 13 MEA
16 Oxidant Electrode Layer 17 Solid Polymer Electrolyte Membrane 18 Fuel Electrode Layer 31 Air Channel 31a Upper Opening 32 Air Introducing Channel 32a Opening D 31 Air Channel Upper End Diameter L 31 Distance from Lower End to Upper End of Air Channel D 32 Opening diameter of air introduction path L 32 Distance from opening to air flow path

Claims (6)

固体高分子電解質の両側を、反応層と拡散層とからなる燃料電極層および酸化剤電極層で挟持した膜電極接合体を有する燃料電池において、
前記膜電極接合体の両側に配置され、燃料流路が形成された燃料電極層側プレートと、空気流路が形成された酸化剤電極層側プレートとを備え、
前記空気流路は、前記酸化剤電極層の表面に対して略垂直にプレートを貫通して形成されており、
前記酸化剤電極層側プレートに、一方の開口が外部に開放され、他方の開口が前記空気流路の前記酸化剤電極層の近傍に連通する空気導入路が形成されていることを特徴とする燃料電池。
In a fuel cell having a membrane electrode assembly in which both sides of a solid polymer electrolyte are sandwiched between a fuel electrode layer composed of a reaction layer and a diffusion layer and an oxidant electrode layer,
A fuel electrode layer side plate disposed on both sides of the membrane electrode assembly, in which a fuel flow path is formed; and an oxidant electrode layer side plate in which an air flow path is formed;
The air flow path is formed through the plate substantially perpendicular to the surface of the oxidant electrode layer,
The oxidant electrode layer side plate is formed with an air introduction path in which one opening is opened to the outside and the other opening communicates with the oxidant electrode layer in the air flow path. Fuel cell.
前記空気流路の開口径が、前記空気導入路の開口径よりも大となるように構成されていることを特徴とする請求項1記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein an opening diameter of the air flow path is configured to be larger than an opening diameter of the air introduction path. 前記空気流路は、前記酸化剤電極層の表面に対して略垂直な方向の距離が、その空気流路の開口径の2倍以上となるように構成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池。   The air flow path is configured such that a distance in a direction substantially perpendicular to the surface of the oxidant electrode layer is at least twice the opening diameter of the air flow path. 3. The fuel cell according to 1 or 2. 前記空気導入路は外部に開放された開口から前記空気流路までの距離が、前記酸化剤電極層の表面に対して略垂直な方向における前記空気流路の距離よりも小となるように構成されていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の燃料電池。   The air introduction path is configured such that the distance from the opening opened to the outside to the air flow path is smaller than the distance of the air flow path in a direction substantially perpendicular to the surface of the oxidant electrode layer. The fuel cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the fuel cell is formed. 前記空気流路および前記空気導入路は、円筒状に構成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the air flow path and the air introduction path are configured in a cylindrical shape. 前記空気導入路の開口は、前記酸化剤電極層側プレートの端面に設けられることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の燃料電池。   6. The fuel cell according to claim 1, wherein the opening of the air introduction path is provided on an end surface of the oxidant electrode layer side plate.
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