JP2009117221A - Fuel cell having stack structure - Google Patents

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Naotoshi Miyamoto
直利 宮本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To restrain deterioration of power generation performance caused by flooding in a part of a membrane-electrode assemblies among a plurality of membrane-electrode assemblies in a fuel cell stack. <P>SOLUTION: The fuel cell stack provides an expand metal 42a or an expand metal 42b, which is laminated on at least one surface of each membrane-electrode assembly 41, as a plurality of passage formation members for forming passages flowing a reaction gas (hydrogen and air) to be supplied to gas diffusion electrodes (anode side catalyst layer 411ac and cathode side catalyst layer 411 cc). An expand metal 42A and an expand metal 42b are so formed that a porosity of the expand metal 42b is set to be higher than that of the expand metal 42a. Thus, the expand metal 42b is laminated on the surface of the membrane-electrode assembly 41 wherein flowing speed of the reaction gas becomes slow and flooding is apt to occur, among the plurality of membrane-electrode assemblies 41. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、スタック構造を有する燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell having a stack structure.

燃料ガス(例えば、水素)と酸化剤ガス(例えば、酸素)との電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。そして、この燃料電池には、プロトン伝導性を有する電解質膜の両面に、それぞれ、ガス拡散電極(アノード、および、カソード)を接合した膜電極接合体を、セパレータを介在させて、複数積層したスタック構造を有するものがある(以下、燃料電池スタックとも呼ぶ)。   A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between a fuel gas (for example, hydrogen) and an oxidant gas (for example, oxygen) has attracted attention as an energy source. In this fuel cell, a stack in which a plurality of membrane electrode assemblies in which gas diffusion electrodes (anodes and cathodes) are bonded to both sides of an electrolyte membrane having proton conductivity, with a separator interposed therebetween, is laminated. Some have a structure (hereinafter also referred to as a fuel cell stack).

このような燃料電池スタックに関し、従来、各膜電極接合体に反応ガス(燃料ガス、および、酸化剤ガス)を供給するとともに、発電された電気を集電するための部材として、ラスメタル(エキスパンドメタル)を適用することが提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。   With respect to such a fuel cell stack, conventionally, as a member for supplying reaction gas (fuel gas and oxidant gas) to each membrane electrode assembly and collecting the generated electricity, lath metal (expanded metal) ) Is proposed (see, for example, Patent Document 1 below).

特開2007−87768号公報JP 2007-87768 A 特開2005−142001号公報JP-A-2005-142001

ところで、燃料電池スタックには、外部から供給された反応ガスを、各膜電極接合体に分配して供給するためのマニホールドが設けられており、このマニホールドの内部における圧力損失等によって、膜電極接合体ごとに反応ガスの流速にバラツキが生じる。また、燃料電池スタックでは、膜電極接合体において、上記電気化学反応によって生成水が生成されるので、この生成水が膜電極接合体の表面に過剰に滞留すると、フラッディングが生じる。そして、上記生成水は、反応ガスの流速によって燃料電池スタックの外部に排出されるため、複数の膜電極接合体のうちの、反応ガスの流速が比較的遅い一部の膜電極接合体では、反応ガスの流速は比較的速い他の膜電極接合体と比較して、フラッディングが生じやすくなり、発電性能の低下を招く。このような不具合は、燃料電池スタックへの反応ガスの供給量が少ない場合に、特に顕著である。   By the way, the fuel cell stack is provided with a manifold for distributing and supplying the reaction gas supplied from the outside to each membrane electrode assembly, and the membrane electrode junction is caused by pressure loss or the like inside the manifold. Variations in the flow rate of reaction gas occur between bodies. In the fuel cell stack, generated water is generated by the electrochemical reaction in the membrane electrode assembly, and flooding occurs when the generated water stays excessively on the surface of the membrane electrode assembly. And since the generated water is discharged to the outside of the fuel cell stack by the flow rate of the reaction gas, in some membrane electrode assemblies of the plurality of membrane electrode assemblies, the flow rate of the reaction gas is relatively slow, Compared with other membrane electrode assemblies having a relatively high flow rate of the reaction gas, flooding is likely to occur, resulting in a decrease in power generation performance. Such a problem is particularly noticeable when the amount of reactant gas supplied to the fuel cell stack is small.

しかし、上記特許文献1に記載された技術では、上述した一部の膜電極接合体におけるフラッディングによる発電性能の低下ついて、何ら考慮されていなかった。   However, in the technique described in Patent Document 1, no consideration has been given to the decrease in power generation performance due to flooding in some of the membrane electrode assemblies described above.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池スタックにおいて、複数の膜電極接合体のうちの一部の膜電極接合体におけるフラッディングによる発電性能の低下を抑制することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and suppresses a decrease in power generation performance due to flooding in some membrane electrode assemblies of a plurality of membrane electrode assemblies in a fuel cell stack. With the goal.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するために以下の形態又は適用例として実現することが可能である。   The present invention can be realized as the following forms or application examples in order to solve at least a part of the above-described problems.

[適用例1]電解質膜の両面に、それぞれ、ガス拡散電極を接合した膜電極接合体を、セパレータを介在させて、複数積層したスタック構造を有する燃料電池であって、前記各膜電極接合体の少なくとも一方の表面にそれぞれ積層され、前記ガス拡散電極に供給すべき反応ガスを流すための流路を構成する、エキスパンドメタルからなる複数の流路構成部材を備え、前記複数のエキスパンドメタルは、第1の空隙率を有する第1のエキスパンドメタルと、前記第1の空隙率よりも高い第2の空隙率を有する第2のエキスパンドメタルと、を含む、燃料電池。   [Application Example 1] A fuel cell having a stack structure in which a plurality of membrane electrode assemblies each having gas diffusion electrodes bonded to both surfaces of an electrolyte membrane are stacked with a separator interposed therebetween, each of the membrane electrode assemblies A plurality of flow path components made of expanded metal, each of which is laminated on at least one surface of the gas and constitutes a flow path for flowing a reaction gas to be supplied to the gas diffusion electrode. A fuel cell comprising: a first expanded metal having a first porosity; and a second expanded metal having a second porosity higher than the first porosity.

適用例1の燃料電池では、上記複数の流路構成部材として、第1の空隙率を有する第1のエキスパンドメタルと、第1の空隙率よりも高い第2の空隙率を有する第2のエキスパンドメタルとを備えている。ここで、エキスパンドメタルにおける空隙率とは、エキスパンドメタルが占有する体積当たりの空隙の割合を意味している。そして、本適用例の燃料電池では、第2のエキスパンドメタルの方が、第1のエキスパンドメタルよりも空隙率が高いので、第2のエキスパンドメタルに反応ガスを流したときの流路抵抗は、第1のエキスパンドメタルよりも低くなる。また、燃料電池スタックにおいて、複数の膜電極接合体のうち、フラッディングが生じやすい膜電極接合体は、実験的、あるいは、解析的に、予め知得可能である。したがって、フラッディングが比較的生じにくい膜電極接合体の少なくとも一方の表面に第1のエキスパンドメタルを積層し、フラッディングが比較的生じやすい膜電極接合体の少なくとも一方の表面に第2のエキスパンドメタルを積層するようにすれば、フラッディングが生じやすい膜電極接合体の表面における反応ガスの流速を速くし、発電によって生成された生成水を、燃料電池の外部に速やかに排出するようにすることができる。つまり、適用例1の燃料電池によって、複数の膜電極接合体のうちの一部の膜電極接合体におけるフラッディングによる発電性能の低下を抑制することができる。なお、第1のエキスパンドメタルにおける第1の空隙率、および、第2のエキスパンドメタルにおける第2の空隙率は、第2の空隙率が第1の空隙率よりも高いという条件下で、それぞれ、ガス拡散電極との接触抵抗や、反応ガスが流れるときの流路抵抗を考慮して、任意に設定可能である。   In the fuel cell of Application Example 1, as the plurality of flow path constituent members, a first expanded metal having a first porosity and a second expand having a second porosity higher than the first porosity. With metal. Here, the porosity in the expanded metal means the ratio of voids per volume occupied by the expanded metal. And in the fuel cell of this application example, since the porosity of the second expanded metal is higher than that of the first expanded metal, the flow path resistance when the reaction gas flows through the second expanded metal is: Lower than the first expanded metal. Further, in the fuel cell stack, a membrane electrode assembly in which flooding is likely to occur among a plurality of membrane electrode assemblies can be known in advance experimentally or analytically. Therefore, the first expanded metal is laminated on at least one surface of the membrane electrode assembly where flooding is relatively difficult to occur, and the second expanded metal is laminated on at least one surface of the membrane electrode assembly where flooding is relatively likely to occur. By doing so, it is possible to increase the flow rate of the reaction gas on the surface of the membrane electrode assembly where flooding is likely to occur, and to quickly discharge the generated water generated by power generation to the outside of the fuel cell. That is, with the fuel cell of Application Example 1, it is possible to suppress a decrease in power generation performance due to flooding in some membrane electrode assemblies among the plurality of membrane electrode assemblies. The first porosity in the first expanded metal and the second porosity in the second expanded metal are respectively under the condition that the second porosity is higher than the first porosity. It can be arbitrarily set in consideration of the contact resistance with the gas diffusion electrode and the flow path resistance when the reaction gas flows.

[適用例2]適用例1記載の燃料電池であって、前記スタック構造の積層方向の少なくとも一方の端部側に設けられ、前記燃料電池の外部から内部に前記反応ガスを供給するための反応ガス供給口と、前記反応ガス供給口から、複数の前記膜電極接合体に、前記反応ガスを分配して供給するための反応ガス供給マニホールドと、を備え、前記第1のエキスパンドメタルは、前記複数の膜電極接合体のうちの、前記反応ガス供給口からの距離が比較的近い部位に配置された前記膜電極接合体の少なくとも一方の表面に積層されており、前記第2のエキスパンドメタルは、前記複数の膜電極接合体のうちの、前記反応ガス供給口からの距離が比較的遠い部位に配置された前記膜電極接合体の少なくとも一方の表面に積層されている、燃料電池。   [Application Example 2] The fuel cell according to Application Example 1, wherein the reaction is provided on at least one end side in the stacking direction of the stack structure to supply the reaction gas from the outside to the inside of the fuel cell. A gas supply port; and a reaction gas supply manifold for distributing and supplying the reaction gas to the plurality of membrane electrode assemblies from the reaction gas supply port, and the first expanded metal includes: Of the plurality of membrane electrode assemblies, the second expanded metal is laminated on at least one surface of the membrane electrode assembly disposed at a position where the distance from the reaction gas supply port is relatively short. The fuel cell is laminated on at least one surface of the membrane electrode assembly disposed in a portion of the plurality of membrane electrode assemblies that is relatively far from the reaction gas supply port.

燃料電池スタックにおいて、積層されたすべての膜電極接合体の少なくとも一方の表面に、上記流路構成部材として、同一の空隙率を有するエキスパンドメタルを積層した場合、燃料電池スタックの内部における圧力損失等によって、上記反応ガス供給口からの距離が比較的遠い部位に配置された膜電極接合体の表面では、上記反応ガス供給口からの距離が比較的近い部位に配置された膜電極接合体の表面よりも、反応ガスの流速が遅くなる。このため、上記反応ガス供給口からの距離が比較的遠い部位に配置された膜電極接合体では、フラッディングが生じやすくなる。ここで、「反応ガス供給口からの距離が比較的遠い部位に配置された膜電極接合体」および、「反応ガス供給口からの距離が比較的近い部位に配置された膜電極接合体」とは、1枚に限られず、複数枚であってもよい。   In the fuel cell stack, when an expanded metal having the same porosity is laminated as the above-mentioned flow path component member on at least one surface of all the laminated membrane electrode assemblies, the pressure loss inside the fuel cell stack, etc. By the surface of the membrane electrode assembly disposed at a site relatively far from the reaction gas supply port, the surface of the membrane electrode assembly disposed at a site relatively close to the reaction gas supply port The flow rate of the reaction gas becomes slower than that. For this reason, flooding is likely to occur in the membrane / electrode assembly disposed at a position relatively far from the reactive gas supply port. Here, “a membrane electrode assembly arranged at a site relatively far from the reaction gas supply port” and “a membrane electrode assembly arranged at a site relatively close to the reaction gas supply port” Is not limited to a single sheet, and may be a plurality of sheets.

適用例2の燃料電池では、上記反応ガス供給口からの距離が比較的近い部位に配置された膜電極接合体の少なくとも一方の表面に第1のエキスパンドメタルを積層し、上記反応ガス供給口からの距離が比較的遠い部位に配置された膜電極接合体の少なくとも一方の表面に第2のエキスパンドメタルを積層するので、反応ガスの流速が遅くなり、フラッディングが生じやすい膜電極接合体の表面における反応ガスの流速を速くし、上記生成水を、燃料電池の外部に速やかに排出するようにすることができる。   In the fuel cell according to Application Example 2, the first expanded metal is stacked on at least one surface of the membrane electrode assembly disposed at a position where the distance from the reaction gas supply port is relatively close. Since the second expanded metal is laminated on at least one surface of the membrane electrode assembly arranged at a relatively far distance, the flow rate of the reaction gas becomes slow and flooding is likely to occur on the surface of the membrane electrode assembly. The flow rate of the reaction gas can be increased, and the generated water can be quickly discharged out of the fuel cell.

[適用例3]適用例2記載の燃料電池であって、前記反応ガス供給口は、前記スタック構造の積層方向の一方の端部側に設けられており、前記第2のエキスパンドメタルは、前記反応ガス供給口が設けられている側とは反対側の端部に配置された前記膜電極接合体の少なくとも一方の表面に積層されている、燃料電池。   Application Example 3 In the fuel cell according to Application Example 2, the reaction gas supply port is provided on one end side in the stacking direction of the stack structure, and the second expanded metal is A fuel cell, which is laminated on at least one surface of the membrane electrode assembly disposed at an end opposite to the side where the reactive gas supply port is provided.

反応ガス供給口が、スタック構造の積層方向の一方の端部側に設けられている場合、反応ガス供給口が設けられている側とは反対側の端部に配置された膜電極接合体の表面において、反応ガスの流速が遅くなり、フラッディングが生じやすくなる。ここで、「端部に配置された膜電極接合体」とは、1枚に限られず、複数枚であってもよい。   When the reactive gas supply port is provided at one end side in the stacking direction of the stack structure, the membrane electrode assembly disposed at the end opposite to the side where the reactive gas supply port is provided. On the surface, the flow rate of the reaction gas becomes slow, and flooding is likely to occur. Here, the “membrane electrode assembly disposed at the end” is not limited to one, but may be a plurality.

適用例3の燃料電池では、反応ガス供給口が設けられている側とは反対側の端部に配置された膜電極接合体の少なくとも一方の表面に、第2のエキスパンドメタルが積層されるので、反応ガスの流速が遅くなり、フラッディングが生じやすい膜電極接合体の表面における反応ガスの流速を速くし、上記生成水を、燃料電池の外部に速やかに排出するようにすることができる。   In the fuel cell of Application Example 3, since the second expanded metal is laminated on at least one surface of the membrane electrode assembly disposed at the end opposite to the side where the reactive gas supply port is provided. The flow rate of the reaction gas is slowed down, and the flow rate of the reaction gas on the surface of the membrane electrode assembly where flooding is likely to occur is increased, so that the generated water can be quickly discharged to the outside of the fuel cell.

なお、適用例2の燃料電池において、上記反応ガス供給口が、スタック構造の積層方向の両方の端部側に設けられている場合には、スタック構造の積層方向の中央部に配置された膜電極接合体の表面において、反応ガスの流速が遅くなり、フラッディングが生じやすくなるので、第2のエキスパンドメタルが、スタック構造の積層方向の中央部に配置された膜電極接合体の少なくとも一方の表面に積層されているようにしてもよい。   In the fuel cell of Application Example 2, when the reaction gas supply port is provided on both end sides in the stacking direction of the stack structure, the membrane disposed in the center portion in the stacking direction of the stack structure At the surface of the electrode assembly, the flow rate of the reaction gas is slowed down and flooding is likely to occur. Therefore, at least one surface of the membrane electrode assembly in which the second expanded metal is arranged at the center in the stacking direction of the stack structure It may be made to be laminated.

[適用例4]適用例1記載の燃料電池であって、前記第1のエキスパンドメタルは、複数の前記膜電極接合体のうちの、前記スタック構造の積層方向の中央部に配置された前記膜電極接合体の少なくとも一方の表面に積層されており、前記第2のエキスパンドメタルは、前記複数の膜電極接合体のうちの、前記スタック構造の積層方向の両端部に配置された前記膜電極接合体の少なくとも一方の表面に積層されている、燃料電池。   [Application Example 4] The fuel cell according to Application Example 1, wherein the first expanded metal is arranged in a central portion in the stacking direction of the stack structure among the plurality of membrane electrode assemblies. The membrane electrode junction is laminated on at least one surface of the electrode assembly, and the second expanded metal is disposed at both ends of the stack structure in the stacking direction of the plurality of membrane electrode assemblies. A fuel cell, which is laminated on at least one surface of the body.

燃料電池スタックでは、一般に、スタック構造の積層方向の両端部に配置された膜電極接合体は、放熱によって中央部に配置された膜電極接合体よりも温度が低くなりやすい。このため、燃料電池スタックの両端部に配置された膜電極接合体では、蒸気圧が低下し、上記生成水が凝縮して滞留しやすくなり、フラッディングが生じやすくなる。ここで、「中央部に配置された膜電極接合体」、および、「両端部に配置された膜電極接合体」とは、1枚に限られず、複数枚であってもよい。   In a fuel cell stack, in general, the temperature of the membrane electrode assembly disposed at both ends in the stacking direction of the stack structure is likely to be lower than that of the membrane electrode assembly disposed at the center due to heat dissipation. For this reason, in the membrane electrode assembly disposed at both ends of the fuel cell stack, the vapor pressure decreases, the generated water is likely to condense and stay, and flooding is likely to occur. Here, the “membrane electrode assembly disposed at the center” and the “membrane electrode assembly disposed at both ends” are not limited to one, and may be a plurality.

適用例4の燃料電池では、第2のエキスパンドメタルが、複数の膜電極接合体のうちの、スタック構造の積層方向の両端部に配置された膜電極接合体の少なくとも一方の表面に積層されているので、フラッディングが生じやすい膜電極接合体の表面における反応ガスの流速を速くし、上記生成水を、燃料電池の外部に速やかに排出するようにすることができる。   In the fuel cell of Application Example 4, the second expanded metal is laminated on at least one surface of the membrane electrode assembly arranged at both ends in the stacking direction of the stack structure among the plurality of membrane electrode assemblies. Therefore, the flow rate of the reaction gas on the surface of the membrane electrode assembly where flooding is likely to occur can be increased, and the generated water can be quickly discharged out of the fuel cell.

[適用例5]適用例1ないし4のいずれかに記載の燃料電池であって、前記第2のエキスパンドメタルは、前記膜電極接合体の少なくともカソード側の表面に積層されている、燃料電池。   Application Example 5 The fuel cell according to any one of Application Examples 1 to 4, wherein the second expanded metal is laminated on at least a cathode side surface of the membrane electrode assembly.

上記生成水は、カソード反応によって生成されるため、一般に、フラッディングは、膜電極接合体のカソード側で生じやすい。適用例5の燃料電池によって、膜電極接合体の少なくともカソード側でのフラッディングを効果的に抑制することができる。さらに、第2のエキスパンドメタルを、膜電極接合体のアノード側の表面にも積層するようにすれば、電解質膜を介して、カソードからアノードに透過した生成水を効果的に排出することができる。   Since the generated water is generated by a cathode reaction, in general, flooding is likely to occur on the cathode side of the membrane electrode assembly. With the fuel cell of Application Example 5, flooding at least on the cathode side of the membrane electrode assembly can be effectively suppressed. Furthermore, if the second expanded metal is also laminated on the surface of the membrane electrode assembly on the anode side, the generated water that has permeated from the cathode to the anode can be effectively discharged through the electrolyte membrane. .

[適用例6]適用例1ないし5のいずれかに記載の燃料電池であって、前記第1のエキスパンドメタルは、金属薄板に、千鳥状に配置された切れ目を形成するとともに、前記金属薄板の厚さ方向に対して略垂直方向に、前記切れ目を広げるように引き伸ばして網目を形成した後、前記第1のエキスパンドメタルの厚さが第1の厚さとなるように圧延することによって作製されており、前記第2のエキスパンドメタルは、前記第1のエキスパンドメタルの作製に用いられる金属薄板と同一種類の金属薄板に、前記第1のエキスパンドメタルの作製に用いられる金属薄板に形成された切れ目と同一の配置で同一形状の切れ目を形成するとともに、前記金属薄板の厚さ方向に対して略垂直方向に、前記切れ目を引き伸ばして、前記第1と同一形状の網目を形成した後、前記第2のエキスパンドメタルの厚さが前記第1の厚さよりも厚い第2の厚さとなるように圧延することによって作製されている、燃料電池。   [Application Example 6] The fuel cell according to any one of Application Examples 1 to 5, wherein the first expanded metal forms cuts arranged in a staggered pattern on the metal thin plate, and In a direction substantially perpendicular to the thickness direction, the wire is stretched so as to widen the cut line, and then formed into a mesh, and then rolled so that the thickness of the first expanded metal becomes the first thickness. And the second expanded metal is formed on the same type of metal thin plate as that used in the production of the first expanded metal, and the cut formed in the metal thin plate used in the production of the first expanded metal. A cut having the same shape with the same arrangement is formed, and the cut is stretched in a direction substantially perpendicular to the thickness direction of the thin metal plate to have the same shape as the first. After forming the eye, the thickness of the second expanded metal is produced by rolling so that the second and the thickness thicker than the first thickness, the fuel cell.

適用例6の燃料電池では、同一の金属薄板に同一の配置で同一形状の切れ目を形成するとともに、金属薄板の厚さ方向に対して略垂直方向に、前記切れ目を引き伸ばした後、圧延によって、エキスパンドメタルの厚さを変えるのみで、第1のエキスパンドメタルと、第2のエキスパンドメタルとを作製することができる。したがって、第1のエキスパンドメタルと、第2のエキスパンドメタルとの生産性、ひいては、燃料電池の生産性を向上させることができる。   In the fuel cell of Application Example 6, while forming the cut of the same shape in the same arrangement in the same thin metal plate, after extending the cut in a direction substantially perpendicular to the thickness direction of the thin metal plate, by rolling, The first expanded metal and the second expanded metal can be produced only by changing the thickness of the expanded metal. Therefore, the productivity of the first expanded metal and the second expanded metal, and consequently the productivity of the fuel cell can be improved.

なお、第1のエキスパンドメタルと第2のエキスパンドメタルとの厚さを同一とし、金属薄板の厚さや、金属薄板に形成される切れ目の配置や、形状が互いに異なるようにすることによって、空隙率が互いに異なるようにしてもよい。例えば、厚さが互いに異なる金属薄板に、互いに異なる配置で、互いに異なる形状の切れ目を形成するとともに、各金属薄板の厚さ方向に対して略垂直方向に、切れ目を広げるように引き伸ばして網目を形成した後、同一の厚さとなるように圧延することによって、第1のエキスパンドメタル、および、第2のエキスパンドメタルを作製するようにしてもよい。   In addition, by making the thickness of the first expanded metal and the second expanded metal the same, the porosity of the metal thin plate, the arrangement of the cuts formed in the metal thin plate, and the shape are different from each other. May be different from each other. For example, the metal thin plates having different thicknesses are formed with differently arranged cuts in different shapes, and are stretched so as to widen the cuts in a direction substantially perpendicular to the thickness direction of each metal thin plate. You may make it produce a 1st expanded metal and a 2nd expanded metal by rolling so that it may become the same thickness after forming.

[適用例7]適用例1ないし6のいずれかに記載の燃料電池であって、前記電解質膜は、固体高分子膜からなる、燃料電池。   Application Example 7 The fuel cell according to any one of Application Examples 1 to 6, wherein the electrolyte membrane is made of a solid polymer membrane.

電解質膜として固体高分子膜を用いる固体高分子型燃料電池は、他の電解質膜を用いた燃料電池と比較して、動作温度が低温(80(℃)程度)であるため、生成水が凝縮しやすく、フラッディングが生じやすい。適用例7の燃料電池によって、固体高分子型の燃料電池スタックにおける部分的なフラッディングを効果的に抑制することができる。   The polymer electrolyte fuel cell using a solid polymer membrane as an electrolyte membrane has a lower operating temperature (about 80 (° C)) than a fuel cell using other electrolyte membranes, so the generated water is condensed. Easy to flood and flooding. The fuel cell of Application Example 7 can effectively suppress partial flooding in the polymer electrolyte fuel cell stack.

本発明は、上述した種々の特徴の一部を、適宜、組み合わせて構成することもできる。   The present invention can also be configured by appropriately combining some of the various features described above.

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき説明する。
A.第1実施例:
A1.燃料電池スタックの構成:
図1は、本発明の第1実施例としての燃料電池スタック100の概略構成を示す斜視図である。この燃料電池スタック100は、概ね、プロトン伝導性を有する電解質膜の両面に、それぞれアノード、および、カソードを接合した膜電極接合体を、セパレータを介在させて、複数積層させたスタック構造を有している。本実施例では、電解質膜として、固体高分子膜を用いるものとした。電解質として、固体酸化物等、他の電解質を用いるものとしてもよい。また、本実施例では、セパレータは、図示は省略するが、3層構造を有しており、セパレータ内には、アノードに供給すべき燃料ガスとしての水素の流路や、カソードに供給すべき酸化剤ガスとしての空気の流路や、冷却水の流路が形成されている。なお、燃料電池スタック100における膜電極接合体の積層数は、燃料電池スタック100に要求される出力に応じて任意に設定可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described based on examples.
A. First embodiment:
A1. Fuel cell stack configuration:
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a fuel cell stack 100 as a first embodiment of the present invention. This fuel cell stack 100 generally has a stack structure in which a plurality of membrane electrode assemblies each bonded with an anode and a cathode are laminated on both sides of an electrolyte membrane having proton conductivity with a separator interposed therebetween. ing. In this example, a solid polymer membrane was used as the electrolyte membrane. Another electrolyte such as a solid oxide may be used as the electrolyte. In this embodiment, the separator has a three-layer structure (not shown), and in the separator, a hydrogen flow path as a fuel gas to be supplied to the anode and a cathode should be supplied. A flow path of air as an oxidant gas and a flow path of cooling water are formed. The number of membrane electrode assemblies stacked in the fuel cell stack 100 can be arbitrarily set according to the output required for the fuel cell stack 100.

燃料電池スタック100は、図示するように、一端から、エンドプレート10a、絶縁板20a、集電板30a、複数の燃料電池モジュール40、集電板30b、絶縁板20b、エンドプレート10bの順に積層することによって構成されている。本実施例では、これらは、それぞれ略矩形形状を有している。そして、燃料電池スタック100内部には、水素や、空気や、冷却水を、それぞれ各膜電極接合体に分配して供給するための供給マニホールド(水素供給マニホールド、空気供給マニホールド、冷却水供給マニホールド)や、各膜電極接合体のアノードおよびカソードからそれぞれ排出されるアノードオフガスおよびカソードオフガスや、冷却水を集合させて燃料電池スタック100の外部に排出するための排出マニホールド(アノードオフガス排出マニホールド、カソードオフガス排出マニホールド、冷却水排出マニホールド)が形成されている。   As shown in the figure, the fuel cell stack 100 is laminated from one end in the order of an end plate 10a, an insulating plate 20a, a current collecting plate 30a, a plurality of fuel cell modules 40, a current collecting plate 30b, an insulating plate 20b, and an end plate 10b. Is made up of. In the present embodiment, these have a substantially rectangular shape. In the fuel cell stack 100, supply manifolds (hydrogen supply manifold, air supply manifold, cooling water supply manifold) for distributing and supplying hydrogen, air, and cooling water to the respective membrane electrode assemblies are provided. Also, an anode offgas and cathode offgas discharged from the anode and cathode of each membrane electrode assembly, and a discharge manifold for collecting cooling water and discharging it outside the fuel cell stack 100 (anode offgas discharge manifold, cathode offgas) A discharge manifold and a cooling water discharge manifold) are formed.

そして、図示するように、エンドプレート10aの下側長辺の内側には、下側長辺に沿って、空気供給マニホールドを構成する空気供給口12iが形成されている。また、エンドプレート10aの上側長辺の内側には、上側長辺に沿って、カソードオフガス排出マニホールドを構成するカソードオフガス排出口12oが形成されている。また、エンドプレート10aの左側短辺の内側には、水素供給マニホールドを構成する水素供給口14i、および、冷却水供給マニホールドを構成する冷却水供給口16iが、上下に互いに隣接して形成されている。また、エンドプレート10aの右側短辺には、冷却水排出マニホールドを構成する冷却水排出口16o、および、アノードオフガス排出マニホールドを構成するアノードオフガス排出口14oが、上下に互いに隣接して形成されている。   As shown in the drawing, an air supply port 12i constituting an air supply manifold is formed along the lower long side inside the lower long side of the end plate 10a. A cathode offgas discharge port 12o constituting a cathode offgas discharge manifold is formed inside the upper long side of the end plate 10a along the upper long side. Further, inside the left short side of the end plate 10a, a hydrogen supply port 14i constituting a hydrogen supply manifold and a cooling water supply port 16i constituting a cooling water supply manifold are formed adjacent to each other vertically. Yes. Further, on the right short side of the end plate 10a, a cooling water discharge port 16o constituting a cooling water discharge manifold and an anode off gas discharge port 14o constituting an anode off gas discharge manifold are formed adjacent to each other vertically. Yes.

水素供給口14iには、図示しない水素タンクから、燃料ガスとしての水素が供給され、燃料電池スタック100のアノードから排出されるアノードオフガスは、アノードオフガス排出口14oから排出される。また、空気供給口12iには、図示しないエアコンプレッサによって圧縮された酸化剤ガスとしての酸素を含む空気が供給され、燃料電池スタック100のカソードから排出されるカソードオフガスは、カソードオフガス排出口12oから排出される。また、冷却水供給口16iには、図示しないラジエータによって冷却され、ポンプによって加圧された冷却水が供給され、燃料電池スタック100の内部を流れて、冷却水排出口16oから排出されて循環する。   Hydrogen as a fuel gas is supplied to the hydrogen supply port 14i from a hydrogen tank (not shown), and the anode offgas discharged from the anode of the fuel cell stack 100 is discharged from the anode offgas discharge port 14o. Air containing oxygen as an oxidant gas compressed by an air compressor (not shown) is supplied to the air supply port 12i, and the cathode offgas discharged from the cathode of the fuel cell stack 100 is discharged from the cathode offgas discharge port 12o. Discharged. The cooling water supply port 16i is supplied with cooling water cooled by a radiator (not shown) and pressurized by a pump, flows through the fuel cell stack 100, is discharged from the cooling water discharge port 16o, and circulates. .

エンドプレート10a,10bは、剛性を確保するために、鋼等の金属によって形成されている。また、絶縁板20a,20bは、ゴムや、樹脂等の絶縁性部材によって形成されている。また、集電板30a,30bは、緻密質カーボンや、銅板などのガス不透過な導電性部材によって形成されている。集電板30a,30bには、それぞれ出力端子32a,32bが設けられており、燃料電池スタック100で発電した電力を出力可能となっている。   The end plates 10a and 10b are made of metal such as steel in order to ensure rigidity. The insulating plates 20a and 20b are formed of an insulating member such as rubber or resin. The current collecting plates 30a and 30b are formed of dense carbon, a gas impermeable conductive member such as a copper plate. The current collector plates 30a and 30b are provided with output terminals 32a and 32b, respectively, so that the power generated by the fuel cell stack 100 can be output.

A2.燃料電池モジュールの構成:
図2は、第1実施例における燃料電池モジュール40の概略構成を示す説明図である。図2(a)に、第1実施例の燃料電池スタック100の概略側面図を模式的に示した。なお、本実施例では、図2(a)中に破線で示したように、燃料電池スタック100において、図1に示した空気供給口12i、および、水素供給口14iから比較的近い部分を近側部と呼び、空気供給口12i、および、水素供給口14iから比較的遠い部分を端部と呼ぶものとする。
A2. Fuel cell module configuration:
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the fuel cell module 40 in the first embodiment. FIG. 2A schematically shows a schematic side view of the fuel cell stack 100 of the first embodiment. In the present embodiment, as indicated by a broken line in FIG. 2A, in the fuel cell stack 100, a portion relatively close to the air supply port 12i and the hydrogen supply port 14i shown in FIG. The side portion is called, and a portion relatively far from the air supply port 12i and the hydrogen supply port 14i is called an end portion.

燃料電池スタック100において、上記端部に配置された燃料電池モジュール40では、水素供給マニホールド、および、空気供給マニホールドから各膜電極接合体41に供給される水素、および、空気の流速は、圧力損失等によって、上記近側部に配置された燃料電池モジュール40の各膜電極接合体41に供給される水素、および、空気の流速よりも遅くなる傾向にある。このため、上記端部に配置された燃料電池モジュール40の膜電極接合体41では、上記近側部に配置された燃料電池モジュール40の膜電極接合体41と比較して、発電によって生成された生成水により、フラッディングが生じやすくなる。そこで、本実施例では、燃料電池モジュール40に、以下に説明する構成を適用した。   In the fuel cell stack 100, in the fuel cell module 40 disposed at the end, the flow rate of hydrogen and air supplied from the hydrogen supply manifold and the air supply manifold to each membrane electrode assembly 41 is a pressure loss. For example, the flow rate of hydrogen and air supplied to each membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module 40 disposed on the near side portion tends to be slower. For this reason, in the membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module 40 arranged at the end portion, the membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module 40 arranged at the near side portion is generated by power generation compared to the membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module 40 arranged at the near side portion. The generated water tends to cause flooding. Therefore, in the present embodiment, the configuration described below is applied to the fuel cell module 40.

図2(b)に、上記近側部に配置された燃料電池モジュール40の断面構造を示した。また、図2(c)に、上記端部に配置された燃料電池モジュール40の断面構造を示した。   FIG. 2B shows a cross-sectional structure of the fuel cell module 40 disposed on the near side. FIG. 2C shows a cross-sectional structure of the fuel cell module 40 arranged at the end.

図2(b)に示したように、上記近側部に配置された燃料電池モジュール40は、膜電極接合体41の両面に、それぞれ、エキスパンドメタル42aを積層させ、これらをセパレータ43によって挟持することによって構成されている。本実施例において、膜電極接合体41は、電解質膜411mの一方の面に、アノードとして、アノード側触媒層411acと、アノード側ガス拡散層411adとがこの順に接合され、電解質膜411mの他方の面に、カソードとして、カソード側触媒層411ccと、カソード側ガス拡散層411cdとがこの順に接合されたものである。アノード側ガス拡散層411ad、および、カソード側ガス拡散層411cdとしては、例えば、カーボンクロスや、カーボンペーパ等を適用可能である。アノード、および、カソードは、本発明におけるガス拡散電極に相当する。   As shown in FIG. 2 (b), the fuel cell module 40 disposed on the near side portion has the expanded metal 42 a laminated on both surfaces of the membrane electrode assembly 41 and sandwiched by the separator 43. Is made up of. In the present embodiment, the membrane electrode assembly 41 has an anode side catalyst layer 411ac and an anode side gas diffusion layer 411ad joined in this order as an anode to one surface of the electrolyte membrane 411m, and the other side of the electrolyte membrane 411m. On the surface, a cathode side catalyst layer 411cc and a cathode side gas diffusion layer 411cd are joined in this order as a cathode. As the anode side gas diffusion layer 411ad and the cathode side gas diffusion layer 411cd, for example, carbon cloth, carbon paper, or the like is applicable. The anode and the cathode correspond to the gas diffusion electrode in the present invention.

エキスパンドメタル42aは、膜電極接合体41のアノード、および、カソードに、それぞれ供給すべき水素、および、空気を流すための流路を構成する。なお、エキスパンドメタルは、周知であるため、エキスパンドメタル42aについての詳細な説明は省略するが、エキスパンドメタル42aは、金属薄板に、千鳥状に配置された切れ目を形成するとともに、金属薄板の厚さ方向に対して略垂直方向に、上記切れ目を広げるように引き伸ばして網目を形成した後、エキスパンドメタル42aの厚さDが所定の厚さd1となるように圧延することによって作製されている。   The expanded metal 42a constitutes a flow path for flowing hydrogen and air to be supplied to the anode and the cathode of the membrane electrode assembly 41, respectively. Since the expanded metal is well known, a detailed description of the expanded metal 42a is omitted, but the expanded metal 42a forms cuts arranged in a staggered pattern on the metal thin plate and the thickness of the metal thin plate. In a direction substantially perpendicular to the direction, the above-mentioned cut is stretched so as to be widened to form a mesh, and then rolled so that the thickness D of the expanded metal 42a becomes a predetermined thickness d1.

また、図2(c)に示したように、上記端部に配置された燃料電池モジュール40は、膜電極接合体41の両面に、それぞれ、エキスパンドメタル42bを積層させ、これらをセパレータ43によって挟持することによって構成されている。上記端部に配置された燃料電池モジュール40において、エキスパンドメタル42bは、先に説明したエキスパンドメタル42aと同様に、金属薄板に、千鳥状に配置された切れ目を形成するとともに、金属薄板の厚さ方向に対して略垂直方向に、上記切れ目を広げるように引き伸ばして網目を形成した後、エキスパンドメタル42bの厚さDが所定の厚さd2となるように圧延することによって作製されている。   In addition, as shown in FIG. 2C, the fuel cell module 40 disposed at the end portion has the expanded metal 42b laminated on both surfaces of the membrane electrode assembly 41 and sandwiched by the separator 43. It is configured by In the fuel cell module 40 disposed at the end portion, the expanded metal 42b is formed in a staggered manner in the thin metal plate, and the thickness of the thin metal plate is the same as the expanded metal 42a described above. In a direction substantially perpendicular to the direction, the above-mentioned cut is stretched so as to be widened to form a mesh, and then rolled so that the thickness D of the expanded metal 42b becomes a predetermined thickness d2.

なお、本実施例において、エキスパンドメタル42a、および、エキスパンドメタル42bは、ともに、同一の金属薄板に同一の配置で同一形状の切れ目を形成する工程を経て作製されており、厚さのみが互いに異なっている。そして、エキスパンドメタル42bの厚さd2は、エキスパンドメタル42aの厚さd1よりも厚く設定されている。したがって、エキスパンドメタル42bの空隙率は、エキスパンドメタル42aの空隙率よりも高い。そして、エキスパンドメタル42bの空隙率が、エキスパンドメタル42aの空隙率よりも高いので、エキスパンドメタル42bに反応ガス(水素、および、空気)を流したときの流路抵抗は、エキスパンドメタル42aに反応ガスを流したときの流路抵抗よりも低くなる。エキスパンドメタル42aの空隙率、および、エキスパンドメタル42bの空隙率、すなわち、金属薄板の厚さや、切れ目の配置、および、サイズや、厚さd1,d2は、エキスパンドメタル42bの空隙率がエキスパンドメタル42aの空隙率よりも高いという条件下で、それぞれ、アノード側ガス拡散層411ad、および、カソード側ガス拡散層411cdとの接触抵抗や、水素や空気が流れるときの流路抵抗を考慮して、任意に設定可能である。エキスパンドメタル42aは、本発明における第1のエキスパンドメタルに相当する。また、エキスパンドメタル42bは、本発明における第2のエキスパンドメタルに相当する。   In the present embodiment, both the expanded metal 42a and the expanded metal 42b are manufactured through a process of forming a cut of the same shape in the same arrangement on the same thin metal plate, and only the thicknesses are different from each other. ing. The thickness d2 of the expanded metal 42b is set to be thicker than the thickness d1 of the expanded metal 42a. Therefore, the porosity of the expanded metal 42b is higher than the porosity of the expanded metal 42a. And since the porosity of the expanded metal 42b is higher than the porosity of the expanded metal 42a, the flow path resistance when a reactive gas (hydrogen and air) is allowed to flow through the expanded metal 42b is the reactive gas flowing through the expanded metal 42a. It becomes lower than the channel resistance when flowing. The porosity of the expanded metal 42a and the porosity of the expanded metal 42b, that is, the thickness of the metal thin plate, the arrangement and size of the cuts, and the thicknesses d1 and d2, the porosity of the expanded metal 42b is the expanded metal 42a. In consideration of the contact resistance with the anode side gas diffusion layer 411ad and the cathode side gas diffusion layer 411cd and the flow path resistance when hydrogen or air flows, respectively Can be set. The expanded metal 42a corresponds to the first expanded metal in the present invention. The expanded metal 42b corresponds to the second expanded metal in the present invention.

A3.効果:
図3は、第1実施例の効果を示す説明図である。本実施例の燃料電池スタック100の端部に配置された燃料電池モジュール40と、比較例の燃料電池スタックの端部に配置された燃料電池モジュールとについて、発電時間と電圧(いわゆるセル電圧)との関係を示した。図中に示した実線は、本実施例の燃料電池スタック100の端部に配置された燃料電池モジュール40における発電時間と電圧との関係を示しており、破線は、比較例の燃料電池スタックの端部に配置された燃料電池モジュールにおける発電時間と電圧との関係を示している。なお、比較例の燃料電池スタックの構成は、上記端部に配置された燃料電池モジュールにおいて、膜電極接合体41の両面に積層されるエキスパンドメタルの厚さDが、D=d1であること以外は、本実施例の燃料電池スタック100の構成と同じである。
A3. effect:
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the effect of the first embodiment. Regarding the fuel cell module 40 arranged at the end of the fuel cell stack 100 of this embodiment and the fuel cell module arranged at the end of the fuel cell stack of the comparative example, the power generation time and voltage (so-called cell voltage) Showed the relationship. The solid line shown in the figure indicates the relationship between the power generation time and the voltage in the fuel cell module 40 disposed at the end of the fuel cell stack 100 of the present embodiment, and the broken line indicates the fuel cell stack of the comparative example. The relationship between the electric power generation time and voltage in the fuel cell module arrange | positioned at the edge part is shown. The configuration of the fuel cell stack of the comparative example is that, in the fuel cell module disposed at the end portion, the thickness D of the expanded metal laminated on both surfaces of the membrane electrode assembly 41 is D = d1. These are the same as the configuration of the fuel cell stack 100 of the present embodiment.

比較例の燃料電池スタックでは、図中に破線で示したように、上記端部に配置された燃料電池モジュールの膜電極接合体41において、ある時間でフラッディングが生じ、電圧が急激に低下した。これに対し、本実施例の燃料電池スタック100では、図中に実線で示したように、上記端部に配置された燃料電池モジュール40の膜電極接合体41において、フラッディングは生じず、急激な電圧の低下は生じなかった。   In the fuel cell stack of the comparative example, as indicated by a broken line in the figure, flooding occurred in a certain time in the membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module arranged at the end portion, and the voltage rapidly decreased. On the other hand, in the fuel cell stack 100 of the present embodiment, as shown by the solid line in the drawing, no flooding occurs in the membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module 40 disposed at the end, and the abruptness is abrupt. There was no voltage drop.

以上説明した第1実施例の燃料電池スタック100では、複数の膜電極接合体41のうちの、上記近側部に配置された燃料電池モジュール40の膜電極接合体41の両面に、エキスパンドメタル42aを積層し、上記端部に配置された燃料電池モジュール40の膜電極接合体41の両面に、エキスパンドメタル42aよりも空隙率が高いエキスパンドメタル42bを積層している。したがって、反応ガスの流速が遅くなり、フラッディングが生じやすい膜電極接合体41の表面における反応ガスの流速を速くし、発電によって生成された生成水を、燃料電池スタック100の外部に速やかに排出するようにすることができる。つまり、第1実施例の燃料電池スタック100によって、複数の膜電極接合体41のうちの一部の膜電極接合体41におけるフラッディングによる発電性能の低下を抑制することができる。   In the fuel cell stack 100 of the first embodiment described above, the expanded metal 42a is formed on both surfaces of the membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module 40 arranged in the near side portion among the plurality of membrane electrode assemblies 41. The expanded metal 42b having a higher porosity than the expanded metal 42a is laminated on both surfaces of the membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module 40 disposed at the end. Accordingly, the flow rate of the reaction gas is decreased, the flow rate of the reaction gas on the surface of the membrane electrode assembly 41 that is likely to be flooded is increased, and the generated water generated by the power generation is quickly discharged to the outside of the fuel cell stack 100. Can be. That is, the fuel cell stack 100 according to the first embodiment can suppress a decrease in power generation performance due to flooding in a part of the membrane electrode assemblies 41 among the plurality of membrane electrode assemblies 41.

また、第1実施例の燃料電池スタック100では、同一の金属薄板に同一の配置で同一形状の切れ目を形成するとともに、金属薄板の厚さ方向に対して略垂直方向に、前記切れ目を引き伸ばした後、圧延によって、エキスパンドメタルの厚さを変えるのみで、エキスパンドメタル42a、および、エキスパンドメタル42bを作製することができる。したがって、エキスパンドメタル42a、および、エキスパンドメタル42bの生産性、ひいては、燃料電池スタック100の生産性を向上させることができる。   Further, in the fuel cell stack 100 of the first embodiment, the same metal sheet is formed with the same arrangement and the same shape is cut, and the cut is extended in a direction substantially perpendicular to the thickness direction of the metal sheet. Thereafter, the expanded metal 42a and the expanded metal 42b can be produced only by changing the thickness of the expanded metal by rolling. Therefore, the productivity of the expanded metal 42a and the expanded metal 42b, and hence the productivity of the fuel cell stack 100 can be improved.

B.第2実施例:
B1.燃料電池スタックの構成:
第2実施例の燃料電池スタックの構成は、図1に示した第1実施例の燃料電池スタック100の構成とほぼ同じである。したがって、第2実施例の燃料電池スタックの構成についての詳細な説明は省略する。ただし、第2実施例の燃料電池スタックでは、複数の燃料電池モジュール40のうちの一部の燃料電池モジュール40の構成が、第1実施例の燃料電池スタック100と異なっている。以下、第2実施例の燃料電池モジュール40について説明する。
B. Second embodiment:
B1. Fuel cell stack configuration:
The configuration of the fuel cell stack of the second embodiment is substantially the same as the configuration of the fuel cell stack 100 of the first embodiment shown in FIG. Therefore, a detailed description of the configuration of the fuel cell stack of the second embodiment is omitted. However, in the fuel cell stack of the second embodiment, the configuration of a part of the plurality of fuel cell modules 40 is different from that of the fuel cell stack 100 of the first embodiment. Hereinafter, the fuel cell module 40 of the second embodiment will be described.

B2.燃料電池モジュールの構成:
図4は、第2実施例における燃料電池モジュール40の概略構成を示す説明図である。図4(a)に、燃料電池スタックの概略側面図を模式的に示した。なお、本実施例では、図4(a)中に破線で示したように、燃料電池スタックにおいて、燃料電池モジュール40の積層方向の両端部を端部と呼び、この両端部以外の部分を中央部と呼ぶものとする。
B2. Fuel cell module configuration:
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the fuel cell module 40 in the second embodiment. FIG. 4A schematically shows a schematic side view of the fuel cell stack. In the present embodiment, as shown by broken lines in FIG. 4A, in the fuel cell stack, both end portions in the stacking direction of the fuel cell module 40 are called end portions, and portions other than these both end portions are the center. It shall be called a part.

燃料電池スタックにおいて、両端部に配置された燃料電池モジュール40における膜電極接合体41は、放熱によって中央部に配置された燃料電池モジュール40における膜電極接合体41よりも温度が低くなりやすい。このため、燃料電池スタックの両端部に配置された燃料電池モジュール40における膜電極接合体41では、蒸気圧が低下し、発電によって生成された生成水が凝縮して滞留しやすくなり、フラッディングが生じやすくなる。そこで、本実施例では、燃料電池モジュール40に、以下に説明する構成を適用した。   In the fuel cell stack, the temperature of the membrane electrode assembly 41 in the fuel cell module 40 disposed at both ends is likely to be lower than that of the membrane electrode assembly 41 in the fuel cell module 40 disposed in the center due to heat dissipation. For this reason, in the membrane electrode assembly 41 in the fuel cell module 40 disposed at both ends of the fuel cell stack, the vapor pressure decreases, the generated water generated by the power generation is likely to condense and stay, and flooding occurs. It becomes easy. Therefore, in the present embodiment, the configuration described below is applied to the fuel cell module 40.

図4(b)に、上記中央部に配置された燃料電池モジュール40の断面構造を示した。また、図4(c)に、上記両端部に配置された燃料電池モジュール40の断面構造を示した。   FIG. 4B shows a cross-sectional structure of the fuel cell module 40 disposed in the central portion. FIG. 4C shows a cross-sectional structure of the fuel cell module 40 disposed at both ends.

図4(b)に示したように、上記中央部に配置された燃料電池モジュール40は、膜電極接合体41の両面に、それぞれ、エキスパンドメタル42aを積層させ、これらをセパレータ43によって挟持することによって構成されている。そして、上記中央部に配置された燃料電池モジュール40の構成は、図2との比較から分かるように、先に説明した第1実施例の燃料電池スタック100における近側部に配置された燃料電池モジュール40の構成と同じである。   As shown in FIG. 4 (b), the fuel cell module 40 disposed in the central portion has the expanded metal 42 a laminated on both surfaces of the membrane electrode assembly 41 and sandwiched by the separator 43. It is constituted by. The configuration of the fuel cell module 40 disposed in the central portion is, as can be seen from comparison with FIG. 2, the fuel cell disposed in the near side portion of the fuel cell stack 100 of the first embodiment described above. The configuration of the module 40 is the same.

また、図4(c)に示したように、上記両端部に配置された燃料電池モジュール40は、膜電極接合体41の両面に、それぞれ、エキスパンドメタル42bを積層させ、これらをセパレータ43によって挟持することによって構成されている。そして、上記両端部に配置された燃料電池モジュール40の構成は、図2との比較から分かるように、先に説明した第1実施例の燃料電池スタック100における端部に配置された燃料電池モジュール40の構成と同じである。   In addition, as shown in FIG. 4C, the fuel cell modules 40 disposed at both ends of the fuel cell module 40 have the expanded metal 42b laminated on both surfaces of the membrane electrode assembly 41 and sandwiched by the separator 43. It is configured by The configuration of the fuel cell module 40 disposed at both ends is as shown in the comparison with FIG. 2 and the fuel cell module disposed at the end of the fuel cell stack 100 of the first embodiment described above. The configuration is the same as that of 40.

なお、本実施例におけるエキスパンドメタル42a、および、エキスパンドメタル42bは、第1実施例における42a、および、エキスパンドメタル42bとそれぞれ同一である。   Note that the expanded metal 42a and the expanded metal 42b in the present embodiment are the same as the 42a and the expanded metal 42b in the first embodiment, respectively.

以上説明した第2実施例の燃料電池スタックでは、複数の膜電極接合体41のうちの、上記中央部に配置された燃料電池モジュール40の膜電極接合体41の両面にエキスパンドメタル42aを積層し、上記両端部に配置された燃料電池モジュール40の膜電極接合体41の両面に、エキスパンドメタル42aよりも空隙率が高いエキスパンドメタル42bを積層している。したがって、放熱によって、温度が低くなり、フラッディングが生じやすい膜電極接合体41の表面における反応ガスの流速を速くし、発電によって生成された生成水を、燃料電池スタックの外部に速やかに排出するようにすることができる。つまり、第2実施例の燃料電池スタックによって、複数の膜電極接合体41のうちの一部の膜電極接合体41におけるフラッディングによる発電性能の低下を抑制することができる。   In the fuel cell stack of the second embodiment described above, the expanded metal 42a is laminated on both surfaces of the membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module 40 disposed in the central portion among the plurality of membrane electrode assemblies 41. The expanded metal 42b having a higher porosity than the expanded metal 42a is laminated on both surfaces of the membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module 40 disposed at both ends. Therefore, the temperature of the membrane electrode assembly 41, which is likely to be flooded due to heat dissipation, is reduced by heat dissipation, and the flow rate of the reaction gas on the surface of the membrane electrode assembly 41 is increased. Can be. That is, the fuel cell stack according to the second embodiment can suppress a decrease in power generation performance due to flooding in a part of the membrane electrode assemblies 41 among the plurality of membrane electrode assemblies 41.

C.第3実施例:
C1.燃料電池スタックの構成:
第3実施例の燃料電池スタックの構成は、図1に示した第1実施例の燃料電池スタック100の構成とほぼ同じである。したがって、第3実施例の燃料電池スタックについての詳細な説明は省略する。ただし、図示は省略するが、第3実施例の燃料電池スタックでは、エンドプレート10b(図1参照)にも空気供給口が形成されており、燃料電池スタックにおける複数の燃料電池モジュール40の積層方向の両側から、燃料電池スタックの内部に空気を供給する構成としている。これに伴い、複数の燃料電池モジュール40のうちの一部の燃料電池モジュール40の構成が、第1実施例の燃料電池スタック100と異なっている。以下、第3実施例の燃料電池モジュール40について説明する。
C. Third embodiment:
C1. Fuel cell stack configuration:
The configuration of the fuel cell stack of the third embodiment is substantially the same as the configuration of the fuel cell stack 100 of the first embodiment shown in FIG. Therefore, detailed description of the fuel cell stack of the third embodiment is omitted. Although illustration is omitted, in the fuel cell stack of the third embodiment, an air supply port is also formed in the end plate 10b (see FIG. 1), and the stacking direction of the plurality of fuel cell modules 40 in the fuel cell stack is also shown. The air is supplied into the fuel cell stack from both sides. Accordingly, the configuration of some of the plurality of fuel cell modules 40 is different from that of the fuel cell stack 100 of the first embodiment. Hereinafter, the fuel cell module 40 of the third embodiment will be described.

C2.燃料電池モジュールの構成:
図5は、第3実施例における燃料電池モジュール40の概略構成を示す説明図である。図5(a)に、第3実施例の燃料電池スタックの概略側面図を模式的に示した。なお、本実施例では、図5(a)中に破線で示したように、燃料電池スタックにおいて、エンドプレート10a,10bに設けられた2つの空気供給口から比較的近い部分を近側部と呼び、2つの空気供給口から比較的遠い中央部分を中央部と呼ぶものとする。
C2. Fuel cell module configuration:
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the fuel cell module 40 in the third embodiment. FIG. 5A schematically shows a schematic side view of the fuel cell stack of the third embodiment. In this embodiment, as shown by the broken line in FIG. 5A, in the fuel cell stack, a portion relatively close to the two air supply ports provided in the end plates 10a and 10b is defined as a near side portion. The central part that is relatively far from the two air supply ports is called the central part.

第3実施例の燃料電池スタックにおいて、上記中央部に配置された燃料電池モジュール40では、空気供給マニホールドから各膜電極接合体41に供給される空気の流速は、圧力損失等によって、上記近側部に配置された燃料電池モジュール40の各膜電極接合体41に供給される空気の流速よりも遅くなる傾向にある。このため、上記中央部に配置された燃料電池モジュール40の膜電極接合体41では、上記近側部に配置された燃料電池モジュール40の膜電極接合体41と比較して、発電によって生成された生成水により、フラッディングが生じやすくなる。そこで、本実施例では、燃料電池モジュール40に、以下に説明する構成を適用した。   In the fuel cell stack 40 of the third embodiment, in the fuel cell module 40 disposed in the center portion, the flow rate of air supplied from the air supply manifold to each membrane electrode assembly 41 is reduced by the pressure loss or the like. It tends to be slower than the flow velocity of air supplied to each membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module 40 arranged in the section. For this reason, in the membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module 40 disposed in the center portion, the membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module 40 disposed in the near side portion is generated by power generation as compared with the membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module 40 disposed in the near side portion. The generated water tends to cause flooding. Therefore, in the present embodiment, the configuration described below is applied to the fuel cell module 40.

図5(b)に、上記近側部に配置された燃料電池モジュール40の断面構造を示した。また、図5(c)に、上記中央部に配置された燃料電池モジュール40の断面構造を示した。   FIG. 5B shows a cross-sectional structure of the fuel cell module 40 disposed on the near side. FIG. 5C shows a cross-sectional structure of the fuel cell module 40 arranged in the central portion.

図5(b)に示したように、上記近側部に配置された燃料電池モジュール40は、膜電極接合体41の両面に、それぞれ、エキスパンドメタル42aを積層させ、これらをセパレータ43によって挟持することによって構成されている。そして、上記近側部に配置された燃料電池モジュール40の構成は、図2との比較から分かるように、先に説明した第1実施例の燃料電池スタック100における近側部に配置された燃料電池モジュール40の構成と同じである。   As shown in FIG. 5 (b), the fuel cell module 40 disposed on the near side portion has the expanded metal 42 a laminated on both surfaces of the membrane electrode assembly 41, and these are sandwiched by the separator 43. Is made up of. The configuration of the fuel cell module 40 disposed on the near side portion is the fuel disposed on the near side portion in the fuel cell stack 100 of the first embodiment described above, as can be seen from comparison with FIG. The configuration of the battery module 40 is the same.

また、図5(c)に示したように、上記中央部に配置された燃料電池モジュール40は、膜電極接合体41の両面に、それぞれ、エキスパンドメタル42bを積層させ、これらをセパレータ43によって挟持することによって構成されている。そして、上記中央部に配置された燃料電池モジュール40の構成は、図2との比較から分かるように、先に説明した第1実施例の燃料電池スタック100における端部に配置された燃料電池モジュール40の構成と同じである。   In addition, as shown in FIG. 5C, the fuel cell module 40 disposed in the center portion has the expanded metal 42b laminated on both surfaces of the membrane electrode assembly 41, and sandwiched by the separator 43. It is configured by The configuration of the fuel cell module 40 disposed in the central portion is, as can be seen from the comparison with FIG. 2, the fuel cell module disposed at the end portion of the fuel cell stack 100 of the first embodiment described above. The configuration is the same as that of 40.

なお、本実施例におけるエキスパンドメタル42a、および、エキスパンドメタル42bは、第1実施例における42a、および、エキスパンドメタル42bとそれぞれ同一である。   Note that the expanded metal 42a and the expanded metal 42b in the present embodiment are the same as the 42a and the expanded metal 42b in the first embodiment, respectively.

以上説明した第3実施例の燃料電池スタックでは、複数の膜電極接合体41のうちの、上記近側部に配置された燃料電池モジュール40の膜電極接合体41の両面に、エキスパンドメタル42aを積層し、上記中央部に配置された燃料電池モジュール40の膜電極接合体41の両面に、エキスパンドメタル42aよりも空隙率が高いエキスパンドメタル42bを積層している。したがって、反応ガスの流速が遅くなり、フラッディングが生じやすい膜電極接合体41の表面における反応ガスの流速を速くし、発電によって生成された生成水を、燃料電池スタック100の外部に速やかに排出するようにすることができる。つまり、第3実施例の燃料電池スタックによって、複数の膜電極接合体41のうちの一部の膜電極接合体41におけるフラッディングによる発電性能の低下を抑制することができる。   In the fuel cell stack according to the third embodiment described above, the expanded metal 42a is provided on both surfaces of the membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module 40 arranged on the near side among the plurality of membrane electrode assemblies 41. The expanded metal 42b having a higher porosity than the expanded metal 42a is stacked on both surfaces of the membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module 40 that are stacked and disposed in the central portion. Accordingly, the flow rate of the reaction gas is decreased, the flow rate of the reaction gas on the surface of the membrane electrode assembly 41 that is likely to be flooded is increased, and the generated water generated by the power generation is quickly discharged to the outside of the fuel cell stack 100. Can be. That is, the fuel cell stack according to the third embodiment can suppress a decrease in power generation performance due to flooding in a part of the membrane electrode assemblies 41 among the plurality of membrane electrode assemblies 41.

D.変形例:
以上、本発明のいくつかの実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形が可能である。
D. Variations:
As mentioned above, although several embodiment of this invention was described, this invention is not limited to such embodiment at all, and implementation in a various aspect is possible within the range which does not deviate from the summary. It is. For example, the following modifications are possible.

D1.変形例1:
上記実施例では、燃料電池スタックを構成する複数の燃料電池モジュール40において、エキスパンドメタル42a、および、エキスパンドメタル42bは、ともに、同一の金属薄板に同一の配置で同一形状の切れ目を形成する工程を経て作製されており、厚さのみが互いに異なるようにすることによって、空隙率が互いに異なるようにしたが、本発明は、これに限られない。2種類のエキスパンドメタルの厚さを同一とし、金属薄板の厚さや、金属薄板に形成される切れ目の配置や、形状が互いに異なるようにすることによって、空隙率が互いに異なるようにしてもよい。例えば、厚さが互いに異なる金属薄板に、互いに異なる配置で、互いに異なる形状の切れ目を形成するとともに、各金属薄板の厚さ方向に対して略垂直方向に、切れ目を広げるように引き伸ばして網目を形成した後、同一の厚さとなるように圧延することによって、空隙率が互いに異なる2種類のエキスパンドメタルを作製するようにしてもよい。
D1. Modification 1:
In the above embodiment, in the plurality of fuel cell modules 40 constituting the fuel cell stack, the expanded metal 42a and the expanded metal 42b are both formed in the same metal thin plate in the same arrangement and in the same shape. The porosity is made different from each other by making only the thicknesses different from each other, but the present invention is not limited to this. The two types of expanded metal may have the same thickness, and the porosity may be made different from each other by making the thickness of the metal thin plate, the arrangement of the cuts formed in the metal thin plate, and the shape different from each other. For example, the metal thin plates having different thicknesses are formed with differently arranged cuts in different shapes, and are stretched so as to widen the cuts in a direction substantially perpendicular to the thickness direction of each metal thin plate. You may make it produce two types of expanded metals from which a porosity differs mutually by rolling so that it may become the same thickness after forming.

D2.変形例2:
上記実施例では、複数の燃料電池モジュール40の各膜電極接合体41について、互いに空隙率が異なる2種類のエキスパンドメタル(エキスパンドメタル42a、または、エキスパンドメタル42b)をそれぞれ積層するものとしたが、本発明は、これに限られない。互いに空隙率が異なる3種類以上のエキスパンドメタルを用いるようにしてもよい。この場合、第1実施例の燃料電池スタック100では、各膜電極接合体41の表面における反応ガスの流速の観点から、空気供給口12i、および、水素供給口14iからの距離が遠くなるにしたがって、各燃料電池モジュール40に、空隙率がより高いエキスパンドメタルを用いるようにすることが好ましい。これは、第3実施例の燃料電池スタックについても同様である。また、第2実施例の燃料電池スタックでは、放熱による各膜電極接合体41の温度の低下の観点から、上記中央部から離れるにしたがって、各燃料電池モジュール40に、空隙率がより高いエキスパンドメタルを用いるようにすることが好ましい。
D2. Modification 2:
In the above embodiment, for each membrane electrode assembly 41 of the plurality of fuel cell modules 40, two types of expanded metal (expanded metal 42a or expanded metal 42b) having different porosity are laminated, respectively. The present invention is not limited to this. Three or more types of expanded metal having different porosity may be used. In this case, in the fuel cell stack 100 of the first embodiment, as the distance from the air supply port 12i and the hydrogen supply port 14i increases from the viewpoint of the flow velocity of the reaction gas on the surface of each membrane electrode assembly 41. It is preferable to use an expanded metal having a higher porosity for each fuel cell module 40. The same applies to the fuel cell stack of the third embodiment. Further, in the fuel cell stack of the second embodiment, from the viewpoint of lowering the temperature of each membrane electrode assembly 41 due to heat dissipation, each fuel cell module 40 has an expanded metal with a higher porosity as it moves away from the center. Is preferably used.

D3.変形例3:
上記実施例では、燃料電池スタックにおいて、フラッディングが生じやすい端部に配置された燃料電池モジュール40に、エキスパンドメタル42aよりも空隙率が高いエキスパンドメタル42bを、膜電極接合体41のアノード側とカソード側との双方に積層するものとしたが、カソード側のみに積層し、アノード側には、エキスパンドメタル42bよりも空隙率が低いエキスパンドメタル42aを積層するようにしてもよい。発電によって生成される生成水は、カソード反応によって生成されるため、一般に、フラッディングは、膜電極接合体41のカソード側で生じやすいからである。
D3. Modification 3:
In the above embodiment, in the fuel cell stack, the expanded metal 42b having a higher porosity than the expanded metal 42a is disposed on the fuel cell module 40 disposed at the end where flooding is likely to occur. However, the expanded metal 42a may be stacked only on the cathode side, and the expanded metal 42a having a lower porosity than the expanded metal 42b may be stacked on the anode side. This is because the generated water generated by the power generation is generated by the cathode reaction, and therefore flooding generally tends to occur on the cathode side of the membrane electrode assembly 41.

D4.変形例4:
上記実施例では、燃料電池スタックの端部(両端部を含む)、または、中央部に配置された燃料電池モジュール40の膜電極接合体41の両面に、エキスパンドメタル42aよりも空隙率が高いエキスパンドメタル42bを積層するものとしたが、本発明は、これに限られない。一般に、燃料電池スタックにおいて、他の燃料電池モジュール40と比較して、フラッディングが生じやすい燃料電池モジュール40の膜電極接合体41の少なくとも一方の表面に、エキスパンドメタル42aよりも空隙率が高いエキスパンドメタル42bを積層するものとすればよい。
D4. Modification 4:
In the above embodiment, the expander having a higher porosity than the expanded metal 42a on the both ends of the fuel cell stack (including both ends) or on both surfaces of the membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module 40 disposed in the center. Although the metal 42b is laminated, the present invention is not limited to this. In general, in the fuel cell stack, an expanded metal having a higher porosity than the expanded metal 42a on at least one surface of the membrane electrode assembly 41 of the fuel cell module 40 where flooding is likely to occur compared to the other fuel cell modules 40. What is necessary is just to laminate | stack 42b.

D5.変形例5:
上記実施例では、膜電極接合体41は、アノード側ガス拡散層411ad、および、カソード側ガス拡散層411cdを備えるものとしたが、これらのうちの少なくとも一方を省略するようにしてもよい。
D5. Modification 5:
In the above embodiment, the membrane electrode assembly 41 includes the anode side gas diffusion layer 411ad and the cathode side gas diffusion layer 411cd. However, at least one of them may be omitted.

本発明の第1実施例としての燃料電池スタック100の概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of a fuel cell stack 100 as a first embodiment of the present invention. 第1実施例における燃料電池モジュール40の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the fuel cell module 40 in 1st Example. 第1実施例の効果を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the effect of 1st Example. 第2実施例における燃料電池モジュール40の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the fuel cell module 40 in 2nd Example. 第3実施例における燃料電池モジュール40の概略構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the fuel cell module 40 in 3rd Example.

符号の説明Explanation of symbols

100…燃料電池スタック
10a,10b…エンドプレート
12i…空気供給口
12o…カソードオフガス排出口
14i…水素供給口
14o…アノードオフガス排出口
16i…冷却水供給口
16o…冷却水排出口
20a,20b…絶縁板
30a,30b…集電板
32a,32b…出力端子
40…燃料電池モジュール
41…膜電極接合体
411m…電解質膜
411ac…アノード側触媒層
411ad…アノード側ガス拡散層
411cc…カソード側触媒層
411cd…カソード側ガス拡散層
42a,42b…エキスパンドメタル
43…セパレータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Fuel cell stack 10a, 10b ... End plate 12i ... Air supply port 12o ... Cathode off gas discharge port 14i ... Hydrogen supply port 14o ... Anode off gas discharge port 16i ... Cooling water supply port 16o ... Cooling water discharge port 20a, 20b ... Insulation Plates 30a, 30b ... current collector plates 32a, 32b ... output terminals 40 ... fuel cell module 41 ... membrane electrode assembly 411m ... electrolyte membrane 411ac ... anode side catalyst layer 411ad ... anode side gas diffusion layer 411cc ... cathode side catalyst layer 411cd ... Cathode side gas diffusion layer 42a, 42b ... Expanded metal 43 ... Separator

Claims (7)

電解質膜の両面に、それぞれ、ガス拡散電極を接合した膜電極接合体を、セパレータを介在させて、複数積層したスタック構造を有する燃料電池であって、
前記各膜電極接合体の少なくとも一方の表面にそれぞれ積層され、前記ガス拡散電極に供給すべき反応ガスを流すための流路を構成する、エキスパンドメタルからなる複数の流路構成部材を備え、
前記複数の流路構成部材は、
第1の空隙率を有する第1のエキスパンドメタルと、
前記第1の空隙率よりも高い第2の空隙率を有する第2のエキスパンドメタルと、を含む、
燃料電池。
A fuel cell having a stack structure in which a plurality of membrane electrode assemblies in which gas diffusion electrodes are bonded to each other on both sides of an electrolyte membrane, with a separator interposed therebetween,
A plurality of flow path component members made of expanded metal, each of which is laminated on at least one surface of each membrane electrode assembly and constitutes a flow path for flowing a reaction gas to be supplied to the gas diffusion electrode;
The plurality of flow path components are:
A first expanded metal having a first porosity;
A second expanded metal having a second porosity higher than the first porosity.
Fuel cell.
請求項1記載の燃料電池であって、
前記スタック構造の積層方向の少なくとも一方の端部側に設けられ、前記燃料電池の外部から内部に前記反応ガスを供給するための反応ガス供給口と、
前記反応ガス供給口から、複数の前記膜電極接合体に、前記反応ガスを分配して供給するための反応ガス供給マニホールドと、を備え、
前記第1のエキスパンドメタルは、
前記複数の膜電極接合体のうちの、前記反応ガス供給口からの距離が比較的近い部位に配置された前記膜電極接合体の少なくとも一方の表面に積層されており、
前記第2のエキスパンドメタルは、
前記複数の膜電極接合体のうちの、前記反応ガス供給口からの距離が比較的遠い部位に配置された前記膜電極接合体の少なくとも一方の表面に積層されている、
燃料電池。
The fuel cell according to claim 1, wherein
A reaction gas supply port for supplying the reaction gas from the outside to the inside of the fuel cell, provided on at least one end side in the stacking direction of the stack structure;
A reaction gas supply manifold for distributing and supplying the reaction gas to the plurality of membrane electrode assemblies from the reaction gas supply port,
The first expanded metal is:
Of the plurality of membrane electrode assemblies, are stacked on at least one surface of the membrane electrode assembly disposed at a relatively short distance from the reaction gas supply port,
The second expanded metal is
Of the plurality of membrane electrode assemblies, are stacked on at least one surface of the membrane electrode assembly disposed at a site relatively far from the reaction gas supply port,
Fuel cell.
請求項2記載の燃料電池であって、
前記反応ガス供給口は、前記スタック構造の積層方向の一方の端部側に設けられており、
前記第2のエキスパンドメタルは、前記反応ガス供給口が設けられている側とは反対側の端部に配置された前記膜電極接合体の少なくとも一方の表面に積層されている、燃料電池。
The fuel cell according to claim 2, wherein
The reaction gas supply port is provided on one end side in the stacking direction of the stack structure,
The fuel cell according to claim 1, wherein the second expanded metal is laminated on at least one surface of the membrane electrode assembly disposed at an end opposite to the side where the reactive gas supply port is provided.
請求項1記載の燃料電池であって、
前記第1のエキスパンドメタルは、
複数の前記膜電極接合体のうちの、前記スタック構造の積層方向の中央部に配置された前記膜電極接合体の少なくとも一方の表面に積層されており、
前記第2のエキスパンドメタルは、
前記複数の膜電極接合体のうちの、前記スタック構造の積層方向の両端部に配置された前記膜電極接合体の少なくとも一方の表面に積層されている、
燃料電池。
The fuel cell according to claim 1, wherein
The first expanded metal is:
Of the plurality of membrane electrode assemblies, are stacked on at least one surface of the membrane electrode assembly disposed in the central portion of the stack structure in the stacking direction,
The second expanded metal is
Of the plurality of membrane electrode assemblies, stacked on at least one surface of the membrane electrode assembly disposed at both ends in the stacking direction of the stack structure,
Fuel cell.
請求項1ないし4のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記第2のエキスパンドメタルは、前記膜電極接合体の少なくともカソード側の表面に積層されている、燃料電池。
A fuel cell according to any one of claims 1 to 4,
The fuel cell, wherein the second expanded metal is laminated on at least a cathode side surface of the membrane electrode assembly.
請求項1ないし5のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記第1のエキスパンドメタルは、
金属薄板に、千鳥状に配置された切れ目を形成するとともに、前記金属薄板の厚さ方向に対して略垂直方向に、前記切れ目を広げるように引き伸ばして網目を形成した後、前記第1のエキスパンドメタルの厚さが第1の厚さとなるように圧延することによって作製されており、
前記第2のエキスパンドメタルは、
前記第1のエキスパンドメタルの作製に用いられる金属薄板と同一種類の金属薄板に、前記第1のエキスパンドメタルの作製に用いられる金属薄板に形成された切れ目と同一の配置で同一形状の切れ目を形成するとともに、前記金属薄板の厚さ方向に対して略垂直方向に、前記切れ目を引き伸ばして、前記第1と同一形状の網目を形成した後、前記第2のエキスパンドメタルの厚さが前記第1の厚さよりも厚い第2の厚さとなるように圧延することによって作製されている、
燃料電池。
A fuel cell according to any one of claims 1 to 5,
The first expanded metal is:
After forming slits arranged in a staggered pattern on the metal thin plate and forming a mesh by extending the slit in a direction substantially perpendicular to the thickness direction of the metal thin plate, the first expand It is made by rolling so that the thickness of the metal becomes the first thickness,
The second expanded metal is
Forming a cut of the same shape in the same arrangement as the cut formed in the metal thin plate used for the production of the first expanded metal on the same type of metal thin plate as that used for the production of the first expanded metal. In addition, after stretching the cut in a direction substantially perpendicular to the thickness direction of the thin metal plate to form a mesh having the same shape as the first, the thickness of the second expanded metal is the first thickness. Produced by rolling to a second thickness that is greater than the thickness of
Fuel cell.
請求項1ないし6のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記電解質膜は、固体高分子膜からなる、燃料電池。
The fuel cell according to any one of claims 1 to 6,
The electrolyte membrane is a fuel cell made of a solid polymer membrane.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010131408A1 (en) 2009-05-14 2010-11-18 日本電気株式会社 Phase shifter, wireless communication apparatus, and phase shift control method
WO2013080644A1 (en) * 2011-11-28 2013-06-06 京セラ株式会社 Cell stack device, fuel cell module, fuel cell device, and method of fabricating cell stack device
JP5354023B2 (en) * 2009-10-15 2013-11-27 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell stack
CN113789537A (en) * 2021-09-09 2021-12-14 氢克新能源技术(上海)有限公司 Gas diffusion layer and preparation method thereof
WO2023087445A1 (en) * 2021-11-22 2023-05-25 东睦新材料集团股份有限公司 Method for preparing metal support plate for fuel cell

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010131408A1 (en) 2009-05-14 2010-11-18 日本電気株式会社 Phase shifter, wireless communication apparatus, and phase shift control method
JP5354023B2 (en) * 2009-10-15 2013-11-27 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell stack
US9190691B2 (en) 2009-10-15 2015-11-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Fuel cell stack
WO2013080644A1 (en) * 2011-11-28 2013-06-06 京セラ株式会社 Cell stack device, fuel cell module, fuel cell device, and method of fabricating cell stack device
JPWO2013080644A1 (en) * 2011-11-28 2015-04-27 京セラ株式会社 CELL STACK DEVICE, FUEL CELL MODULE, FUEL CELL DEVICE, AND CELL STACK DEVICE MANUFACTURING METHOD
US9761895B2 (en) 2011-11-28 2017-09-12 Kyocera Corporation Cell stack device, fuel cell module, fuel cell device, and method of fabricating cell stack device
CN113789537A (en) * 2021-09-09 2021-12-14 氢克新能源技术(上海)有限公司 Gas diffusion layer and preparation method thereof
WO2023036067A1 (en) * 2021-09-09 2023-03-16 氢克新能源技术(上海)有限公司 Gas diffusion layer and preparation method therefor
CN113789537B (en) * 2021-09-09 2024-01-30 氢克新能源技术(上海)有限公司 Gas diffusion layer and preparation method thereof
WO2023087445A1 (en) * 2021-11-22 2023-05-25 东睦新材料集团股份有限公司 Method for preparing metal support plate for fuel cell

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