JP2009064769A - 燃料電池用セルおよび燃料電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池用セルは、電解質膜に燃料極と空気極を有する接合体12と接合体12の各極に反応ガスを供給する第1,第2のガス拡散層14からなる膜電極接合体10を、一対のセパレータ(不図示)により挟持してなる。また燃料電池用セルは、接合体12と第1,第2のガス拡散層14とが積層され発電可能な発電領域と、発電領域の周囲に設けられガス等を流通させるマニホールド開口部18が形成されたマニホールド領域とを有し、第1,第2のガス拡散層14のいずれか一方は、マニホールド領域まで延出し、周縁部14cにはマニホールド開口部18の周囲に形成されるガスケット体16成形用液状樹脂が含浸され気密的にシールされる。第1,第2のガス拡散層14の境界部14bの気孔率は、発電領域部14a、周縁部14cの気孔率に比べ小さい。
【選択図】図1
Description
本実施の形態の燃料電池用セル(以下「単位セル」ともいう)は、図1に示すように、電解質膜に燃料極と空気極を有する接合体12と、接合体12における燃料極および空気極のそれぞれに燃料ガス、酸化剤ガスを供給する第1,第2のガス拡散層14とからなる膜電極接合体10Aを、後述する一対のセパレータ(図示せず)によって挟持してなる。本実施の形態において、本発明の第1,第2のガス拡散部材はガス拡散層である。
図2には、第2の実施形態における燃料電池用セルの膜電極接合体10Bの構成が示されている。上述した図1に示す第1の実施の形態における膜電極接合体10Aでは、一方のガス拡散層14のみその端部が、マニホールド領域まで延出しているが、第2の実施の形態における膜電極接合体10Bでは、第1、第2のガス拡散層14の端部がそれぞれマニホールド領域まで延出し且つ第1、第2のガス拡散層14の周縁部14cは互いに重層しないように形成されている以外は、第2の実施の形態の膜電極接合体10Bの構成は、第1の実施の形態の膜電極接合体10Aの構成と同じである。
図3には、第3の実施形態における燃料電池用セルの膜電極接合体10Cの構成が示されている。上述した図1に示す第1の実施の形態における膜電極接合体10Aでは、接合体12の端部は発電領域を超え境界部までしか延出していないが、第3の実施の形態における膜電極接合体10Cでは、接合体12の両端部がそれぞれ境界部を超えマニホールド領域まで延出している以外は、第3の実施の形態の膜電極接合体10Cの構成は、第1の実施の形態の膜電極接合体10Aの構成と同じである。
図4には、第4の実施形態における燃料電池用セルの膜電極接合体10Dの構成が示されている。上述した図2に示す第2の実施の形態における膜電極接合体10Bでは、接合体12の端部は発電領域を超え境界部までしか延出していないが、第4の実施の形態における膜電極接合体10Dでは、接合体12の両端部がそれぞれ境界部を超えマニホールド領域まで延出している以外は、第4の実施の形態の膜電極接合体10Dの構成は、第2の実施の形態の膜電極接合体10Bの構成と同じである。
次に、図5に用いて第5の実施の形態の燃料電池用セルについて説明する。なお、上記第1,第2,第3,第4の実施の形態と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
図6には、第6の実施形態における燃料電池用セルの膜電極接合体20Bの構成が示されている。上述した図5に示す第5の実施の形態における膜電極接合体20Aでは、一方の多孔体流路層24のみその端部が、マニホールド領域まで延出しているが、第6の実施の形態における膜電極接合体20Bでは、第1、第2の多孔体流路層24の端部がそれぞれマニホールド領域まで延出し且つ第1、第2の多孔体流路層24の周縁部24cは互いに重層しないように形成されている以外は、第6の実施の形態の膜電極接合体20Bの構成は、第5の実施の形態の膜電極接合体20Aの構成と同じである。
図7には、第7の実施形態における燃料電池用セルの膜電極接合体20Cの構成が示されている。上述した図5に示す第5の実施の形態における膜電極接合体20Aでは、接合体12の端部は発電領域を超え境界部までしか延出していないが、第7の実施形態における燃料電池用セルの膜電極接合体20Cでは、接合体12の両端部がそれぞれ境界部を超えマニホールド領域まで延出している以外は、第7の実施形態における燃料電池用セルの膜電極接合体20Cの構成は、第5の実施の形態における膜電極接合体20Aの構成と同じである。
図8には、第8の実施形態における燃料電池用セルの膜電極接合体20Dの構成が示されている。上述した図6に示す第6の実施の形態における膜電極接合体20Bでは、接合体12の端部は発電領域を超え境界部までしか延出していないが、第8の実施形態における燃料電池用セルの膜電極接合体20Dでは、接合体12の両端部がそれぞれ境界部を超えマニホールド領域まで延出している以外は、第8の実施形態における燃料電池用セルの膜電極接合体20Dの構成は、第6の実施の形態における膜電極接合体20Bの構成と同じである。
次に、図9に用いて第9の実施の形態の燃料電池用セルについて説明する。なお、上記第1から第8の実施の形態と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
次に、図10に用いて第10の実施の形態の燃料電池用セルについて説明する。なお、上記第1から第9の実施の形態と同じ構成には同じ符号を付し、その説明を省略する。
Claims (10)
- 電解質膜に燃料極と空気極を有する接合体と、前記燃料極に燃料ガスを供給する第1のガス拡散部材と、前記空気極に酸化剤ガスを供給する第2のガス拡散部材と、前記第1のガス拡散部材と接合体と第2の拡散部材とを挟持する一対のセパレータと、から構成される燃料電池用セルであって、
前記接合体が位置する発電領域と、前記発電領域の周囲に設けられ燃料ガス、酸化剤ガスおよび冷媒を流通させるマニホールド開口部が形成されたマニホールド領域と、を有し、
前記第1のガス拡散部材または前記第2のガス拡散部材の少なくとも一方は、前記マニホールド領域まで延出し且つ液状樹脂が含浸され気密的にシールされ、
前記第1のガス拡散部材および前記第2のガス拡散部材における前記発電領域と前記マニホールド領域との境界部の気孔率は、少なくとも前記第1のガス拡散部材および前記第2のガス拡散部材における発電領域およびマニホールド領域の気孔率に比べ相対的に小さいことを特徴とする燃料電池用セル。 - 請求項1に記載の燃料電池用セルにおいて、
前記第1のガス拡散部材または前記第2のガス拡散部材のいずれか一方は、前記マニホールド領域まで延出し且つ液状樹脂が含浸され気密的にシールされていることを特徴とする燃料電池用セル。 - 請求項1または請求項2に記載の燃料電池用セルにおいて、
前記第1のガス拡散部材および前記第2のガス拡散部材における前記発電領域と前記マニホールド領域との境界部の気孔率は、前記第1のガス拡散部材および前記第2のガス拡散部材におけるマニホールド領域の気孔率より小さいことを特徴とする燃料電池用セル。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の燃料電池用セルにおいて、
さらに、前記接合体は、前記マニホールド領域まで延出し且つ気密的にシールする液体樹脂と接着されることを特徴とする燃料電池用セル。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の燃料電池用セルにおいて、
前記第1の拡散部材および第2の拡散部材は、前記燃料極と空気極にそれぞれ設けられているガス拡散層であることを特徴とする燃料電池用セル。 - 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の燃料電池用セルにおいて、
前記セパレータは、前記接合体側表面が平滑面であるフラットセパレータであり、
前記第1の拡散部材および第2の拡散部材は、前記燃料極と空気極にそれぞれ設けられている各ガス拡散層と前記フラットセパレータとの間にそれぞれ配置される多孔体流路層であることを特徴とする燃料電池用セル。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の燃料電池用セルにおいて、
前記第1のガス拡散部材および第2のガス拡散部材の境界部における気孔径は20μm以下であることを特徴とする燃料電池用セル。 - 請求項6に記載の燃料電池用セルにおいて、
多孔体流路層は、前記発電領域、前記マニホールド領域、前記発電領域と前記マニホールド領域との境界部において気孔率の異なるラスカットメタルまたはエキスパンドメタルであることを特徴とする燃料電池用セル。 - 請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の燃料電池用セルにおいて、
前記マニホールド領域には、前記前記第1のガス拡散部材と接合体と第2の拡散部材とを一体化させ且つ前記マニホールド開口部の周囲を気密的にシールするガスケットが設けられ、
前記第1のガス拡散部材または第2のガス拡散部材のいずれか一方の前記マニホールド領域に拡大した周縁部は、前記ガスケットの厚み方向の中央に位置することを特徴とする燃料電池用セル。 - 請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の燃料電池用セルを積層してなる燃料電池。
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