JP2009140888A

JP2009140888A - 燃料電池およびそれに用いる分配マニホールド

Info

Publication number: JP2009140888A
Application number: JP2007319130A
Authority: JP
Inventors: Mika Tawara; 美香田原; Kotaro Nakada; 耕太郎中田; Eiji Hoashi; 英二帆足; Akio Kano; 昭雄狩野; Soichiro Shimotori; 宗一郎霜鳥
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2009-06-25
Anticipated expiration: 2027-12-11
Also published as: JP5242146B2

Abstract

【課題】燃料電池の各単電池への反応ガスの流れの均一性を向上させる。
【解決手段】供給される燃料ガスなどの反応ガスを用いて発電する複数の単電池を積層した単電池積層体にその積層方向に平行な単電池積層体接続面７１から反応ガスを供給する分配マニホールドに、燃料ガス供給口１６が形成されて整流板６０および仕切り板６５によって仕切られた第１の空間と、単電池積層体接続面７１に接する第２の空間とを形成する。整流版６０には、単電池積層体の積層方向に垂直であって単電池積層体接続面７１に向かう方向と異なる方向に貫通する開口部３１が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、供給された反応ガスを用いて発電する燃料電池とそれに用いる分配マニホールドに関する。

一般に、燃料電池は、水素等の燃料と空気等の酸化剤を電気化学的に反応させることにより、燃料のもつ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換する装置である。

燃料電池はアノード電極、カソード電極からなる一対のガス拡散電極にそれぞれ白金（Ｐｔ）などからなる触媒層を介し、イオン伝導性とガス分離機能を有する電解質を挟持させた単電池と、それぞれの電極に反応ガスを供給するための溝を有するガス不透過性のセパレータで構成される。さらに単電池の冷却を行う冷却媒体を供給するための溝を有するセパレータを併せ持つものもある。

アノード電極に水素などの燃料ガス、カソード電極に空気などの酸化剤ガスを供給すると、電気化学反応により単電池で起電力が生じる。単電池の起電力は高々１Ｖ程度と低いため、通常複数の単電池を積層した電池スタックとして使用される。

化学反応により発生する熱は冷却媒体を冷却溝に通ずることで除熱を行っている。単電池の積層体は、アノード側が水素などの燃料を供給する燃料マニホールドに、カソード側が空気などの酸化剤を供給する酸化剤マニホールドにそれぞれ反応ガス供給溝が開口するように配置されており、燃料および酸化剤はマニホールドから各単電池に分配される構造になっている。

この燃料電池を効率よくかつ安全に運転するためには、燃料電池スタックを構成する個々の単電池を効率よく平準化して運転する必要がある。このためには、各単電池に２種類の反応ガスを適正な量且つ均等に分配・供給することと、単電池内の反応ガス流路間に適正な量且つ均等に分配・供給する必要がある。

反応ガスが単電池の間で不均一に供給されると、スタック積層方向に、単電池間で発電アンバランスが生じ、燃料電池全体の効率低下につながる。また、配流量の少ない単電池は流量不足により電圧が低下し、発熱量も増加する。さらに、単電池内の反応ガス流路間で配流アンバランスが生じると、反応面内での反応量の分布が生じ、電解質の劣化、寿命低下が促進する可能性がある。

燃料電池の各単電池に燃料ガスを均等に供給するために、たとえば特許文献１、特許文献２には、反応ガス分配マニホールドに複数のオリフィスが形成された多孔板を設置した燃料電池が開示されている。この燃料電池は、反応ガス分配マニホールド内に反応ガス流れ方向に垂直あるいは平行に設置されたオリフィスが形成された多孔板を備え、各単電池へ均等に反応ガスを配流しようとするものである。

また、特許文献３、特許文献４には、反応ガス分配マニホールド内にブリッジや多孔質体による整流部材を備えた燃料電池が開示されている。この燃料電池は、反応ガス分配マニホールドの適当な位置に多孔質体により形成される反応ガス整流部材やブリッジを備えることにより、各単電池へ均等に反応ガスを配流しようとするものである。

特許文献５には、マニホールド入口部にガス拡散空間と多数の開口部を有する整流板を供えた燃料電池が開示されている。この燃料電池は、ガス導入部にガス拡散用空間と多数の開口部からなる整流板を備えることにより、各単電池へ均等に反応ガスを配流しようとするものである。
特開昭６２−２８３５６９号公報特開昭６３−１８１２７１号公報特開平８−１２４５９２号公報特開平８−２１３０４４号公報特許３３５５８６１号公報

しかし、反応ガス分配マニホールド内にオリフィスを有する多孔板やブリッジを設ける方法では、特に反応ガス分配マニホールド上流において反応ガスが十分に整流されない場合がある。さらに、急拡大する流路によって生じる噴流の影響から反応ガス流路の入口出口管の圧力差に不均衡が生じ、各単電池に均等に配流されなくなる場合がある。

また、単電池積層方向の途中にブリッジを備える燃料電池において、ブリッジが反応面内の反応ガス流路の一部に反応ガスの流れない流路を作ることになり、単電池内での反応アンバランスを生じる可能性がある。反応ガス分配マニホールドの入口付近に多孔質体で構成される反応ガス整流部材を設けることにより整流効果は上がるが、大流量を要する高出力密度下において供給口付近での圧力損失が増加するため供給エネルギーが多大に必要となる。さらに、出力の急拡大時などにおいて早急なレスポンスを要求される場合には、その圧力損失の大きさがタイムラグを生じる一要因となっていた。

反応ガス排出側のマニホールドの出口近傍に同様の多孔質体で構成される反応ガス整流部材を設けた場合では、整流部材による整流効果以上に反応ガス出口マニホールドから反応ガス排出口への急縮小する断面積変化への影響が大きく、反応ガス出口付近での流れの乱れを招き、反応ガス流路の入口出口間圧力差に極端な不均衡を招き、その結果、各単電池への反応ガス不均等配流の原因となっていた。さらに、反応ガス導入部にガス拡散用空間と多数の開口部からなる整流板を備えた場合でも、単電池積層方向に圧力分布が生じ、単電池に反応ガスが均等に配流されていなかった。

そこで本発明は、燃料電池の各単電池への反応ガスの流れの均一性を向上させることを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明は、燃料電池において、供給された反応ガスを用いて発電する複数の単電池を積層した単電池積層体と、前記単電池積層体の積層方向に平行な単電池積層体接続面から前記単電池に前記反応ガスを供給する分配マニホールドと、を有し、前記分配マニホールドは、少なくとも前記反応ガスが供給される反応ガス供給口が形成された第１の空間と前記単電池積層体接続面に接する第２の空間とに仕切られていて、前記第１の空間を仕切る仕切手段には、前記単電池積層体の積層方向に垂直であって前記単電池積層体接続面に向かう方向と異なる方向に貫通する開口部が形成されている、ことを特徴とする。

また、本発明は、供給された反応ガスを用いて発電する複数の単電池を積層した単電池積層体の積層方向に平行な単電池積層体接続面から前記単電池に前記反応ガスを供給する燃料電池の分配マニホールドにおいて、前記分配マニホールドは、少なくとも前記単電池積層体接続面に接する第１の空間と前記反応ガスが供給される反応ガス供給口に接する第２の空間に仕切られていて、前記第２の空間を仕切る仕切手段には、前記単電池積層体の積層方向に垂直であって前記単電池積層体接続面に向かう方向と異なる方向に貫通する開口部が形成されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、燃料電池の各単電池への反応ガスの流れの均一性が向上する。

本発明に係る燃料電池の実施の形態を、図面を参照して説明する。なお、同一または類似の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、一部の図には、説明のための座標軸を併せて図示している。

［第１の実施の形態］
図４は、本発明に係る第１の実施の形態の燃料電池に用いる単電池積層体の一部の断面図であって、図５のIV−IV矢視断面図である。図５は、図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。

単電池積層体１２は、単電池１０と冷却層１１が交互に積層して形成されている。冷却層１１には、冷却材流路８が形成されている。単電池積層体１２で発生した熱は、冷却材流路８を流れる冷却媒体によって燃料電池の外部に排出されるようになっている。

単電池１０は、電解質層３、この電解質層３を挟む一対の触媒層２，４、さらに電解質層３および触媒層２，４を挟む一対のガス拡散電極であるアノード電極１およびカソード電極５を有している。触媒層２，４には、触媒としてたとえばＰｔが用いられる。

また、単電池１０は、アノード電極１およびカソード電極５を挟む一対のセパレータ９を有している。セパレータ９は、燃料ガス、酸化剤ガスなどのガスを透過しない材料で形成されている。アノード電極１に接するセパレータ９には、水素などの燃料ガスがアノード電極１に接するように流れる燃料ガス流路６が形成されている。カソード電極２に接するセパレータ９には、空気などの酸化剤ガスがカソード電極２に接するように流れる酸化剤ガス流路７が形成されている。

図６は、本実施の形態の燃料電池の斜視図である。

燃料電池は、単電池１０（図４、図５）がほぼ直方体に積層された単電池積層体１２を有している。単電池積層体１２の一つの側面には、単電池１０の積層方向に延びる燃料分配マニホールド１９および燃料出口マニホールド２０が取り付けられている。燃料分配マニホールド１９および燃料出口マニホールド２０が取り付けられている側面に対向する面には、単電池１０の積層方向に延びる燃料中間マニホールド２２が取り付けられている。

また、単電池積層体１２の他の側面には、単電池１０の積層方向に延びる酸化剤分配マニホールド１７および酸化剤出口マニホールド１８が取り付けられている。酸化剤分配マニホールド１７および酸化剤出口マニホールド１８が取り付けられている側面に対向する面には、単電池１０の積層方向に延びる酸化剤中間マニホールド２１が取り付けられている。

燃料分配マニホールド１９、燃料出口マニホールド２０、酸化剤分配マニホールド１７および酸化剤出口マニホールド１８は、端部にそれぞれ燃料ガス供給口１６、燃料出口１５、酸化剤ガス供給口１３および酸化剤出口１４が形成されている。

燃料ガス流路６は、燃料分配マニホールド１９、燃料出口マニホールド２０および燃料中間マニホールド２２に接続されている。燃料分配マニホールド１９に供給された燃料ガスは、単電池積層体１２の燃料ガス流路６を流れ、燃料中間マニホールド２２で流れの方向を変え、再度、単電池積層体１２の燃料ガス流路６を流れて、燃料出口マニホールド２０に排出される。単電池積層体１２に導入された燃料ガスの一部は、アノード電極１に供給されて発電に用いられる。

酸化剤ガス流路７は、酸化剤分配マニホールド１７、酸化剤出口マニホールド１８および酸化剤中間マニホールド２１に接続されている。酸化剤分配マニホールド１７に供給された酸化剤ガスは、単電池積層体１２の酸化剤ガス流路７を流れ、酸化剤中間マニホールド２１で流れの方向を変え、再度、単電池積層体１２の酸化剤ガス流路７を流れて、酸化剤出口マニホールド１８に排出される。単電池積層体１２に導入された酸化剤ガスの一部は、カソード電極５に供給されて発電に用いられる。

図１は、本実施の形態の燃料電池に用いる燃料分配マニホールド１９の斜視図である。図２は、本実施の形態の燃料電池の断面図であって、図３のII−II矢視断面図である。図３は、本実施の形態の燃料電池の断面図であって、図２のIII−III矢視断面図である。なお、図２および図３において単電池積層体１２の内部構造の図示は省略している。また、図１ないし図３における破線の矢印３２は、燃料ガスの流れの方向を模式的に示したものである。

燃料分配マニホールド１９の内部は、燃料ガス供給口１６から供給される燃料ガスの流れの方向（ｙ方向）に延びる整流板６０および仕切り板６５によって、２つの空間に仕切られている。整流板６０は単電池積層体１２に接続する面７１に垂直であり、仕切り板６５は単電池積層体１２に接続する面７１に平行である。また、整流板６０には、開口部３１が形成されている。

燃料ガス供給口１６から供給された燃料ガスは、図１ないし図３におけるｙ方向に流れ、その後、開口部３１を通過するようにｚ方向に流れる。さらに、燃料ガスは単電池積層体１２に接続する面７１に垂直なｘ方向に流れを変えて、単電池積層体１２の燃料ガス流路６を流れる。このように本実施の形態の燃料電池では、反応ガスの一つである燃料ガスは、反応ガス供給口である燃料ガス供給口１６から供給された後、ｙ方向からｚ方向、ｚ方向からｘ方向へと流れの方向を２回変えた後に、単電池積層体１２に供給される。

図７は、本実施の形態の燃料電池における単電池流量の単電池積層方向分布の試験結果を示すグラフである。ここで、単電池流量とは、それぞれの単電池内を流れる反応ガス量のことである。また、図７には、比較用の燃料分配マニホールド５１，５２を用いた場合の例をあわせて示した。図１９は、整流板がない比較用の燃料分配マニホールド５１の斜視図である。図２０は、単電池積層体１２に接続する面７１に平行な面に開口部３１が形成された整流板によって２つの空間に仕切られた比較用の燃料分配マニホールド５２の斜視図である。

図７における符号４１の曲線は、本実施の形態の燃料分配マニホールド１９を用いた場合の単電池流量を示す。また、符号４２の曲線は、図１９に示す燃料分配マニホールド５１を用いた場合の単電池流量を示す。符号４３の曲線は、図２０に示す燃料分配マニホールド５２を用いた場合の単電池流量を示す。

図７からわかるように、整流板がない燃料分配マニホールドを用いた場合には、単電池の積層方向に対して単電池流量に顕著な分布が生じている。また、単電池積層体１２に接続する面７１に平行な面に開口部３１が形成された整流板によって２つの空間に仕切られた燃料分配マニホールドを用いた場合でも、単電池積層方向の単電池流量分布に乱れが見られる。一方、本実施の形態の燃料分配マニホールドを用いた場合には、単電池流量は単電池の積層方向に対してほぼ平坦であり、図１１または図１２に示す燃料分配マニホールドを用いた場合に比べて、均一性が高いということができる。

つまり、燃料ガス供給口１６から供給された燃料ガスの流れの方向を２回変化させて単電池積層体１２に供給すると、燃料ガスの流れの方向の変化が１回以下の状態で単電池積層体１２に供給された場合に比べて、単電池流量分布の均一性が高い。

なお、本実施の形態では分配マニホールドが２つの空間から構成されているが、仕切り板および整流板の配置によって３以上の空間を形成してもよい。

［第２の実施の形態］
図８は、本発明に係る第２の実施の形態の燃料電池に用いる酸化剤分配マニホールド１７の斜視図である。図９は、本実施の形態の燃料電池の断面図であって、図１０のIX−IX矢視断面図である。図１０は、図９のＸ−Ｘ矢視断面図である。なお、図９および図１０において単電池積層体１２の内部構造の図示は省略している。また、図１ないし図３における破線の矢印３２は、燃料ガスの流れの方向を模式的に示したものである。

本実施の形態の酸化剤分配マニホールド１７は、第１の実施の形態の燃料分配マニホールドと同様に、整流板６０および仕切り板６５によって、２つの空間に仕切られている。

酸化剤分配マニホールド１７の酸化剤ガス供給口１３が形成された空間は、酸化剤分配マニホールド１７が単電池積層体１２に接続する面７１に接する空間に比べて、単電池積層体１２の積層方向の長さが短い。すなわち、酸化剤分配マニホールド１７の酸化剤ガス供給口１３が形成された空間の酸化剤ガス供給口１３の反対側の端部３３は、酸化剤分配マニホールド１７が単電池積層体１２に接続する面７１に接する空間が、単電池積層体１２の積層方向に延びる途中に位置している。

このような酸化剤分配マニホールド１７を用いることにより、単電池流量の均一性を損なうことなく、酸化剤分配マニホールドの容積を小さすることができる。このため、燃料電池の起動時などにおけるレスポンスが向上する。

［第３の実施の形態］
図１１は、本発明に係る第３の実施の形態の酸化剤分配マニホールド１７の斜視図である。

この酸化剤分配マニホールド１７では、酸化剤ガス供給口１３が形成されている空間とそれに隣接する空間とは、整流板６０および仕切り板６５によって仕切られている。整流板には、複数の開口部３１が等間隔に形成されている。

図１２は、本実施の形態の燃料電池における単電池流量の単電池積層方向分布の試験結果を示すグラフである。また、図１２には、比較用の酸化剤分配マニホールド５３を用いた場合の例をあわせて示した。図２１は、整流板６０に一つの開口部３１のみが形成された比較用の酸化剤分配マニホールド５３の断面図である。比較用の酸化剤分配マニホールド５３の開口部３１の流路面積は、本実施の形態の酸化剤分配マニホールド１７の開口部３１の流路面積の和と同じである。

図１２における符号４４の曲線は、本実施の形態の酸化剤分配マニホールド１７を用いた場合の単電池流量を示す。また、符号４５の曲線は、比較用の酸化剤分配マニホールド５３を用いた場合の単電池流量を示す。

図１２から、本実施の形態の酸化剤分配マニホールド１７を用いた場合の単電池流量は、比較用の酸化剤分配マニホールド５３を用いた場合に比べて単電池積層方向に対する均一性が高いことがわかる。すなわち、反応ガスである酸化剤の主流の方向に分割して開口部３１を形成することによって、単電池入口流量をより均一化することができる。

一般に整流板では開口部面積を小さくするほど整流効果は上がるが、圧損は増加する。しかし、本実施の形態の酸化剤分配マニホールドのように、反応ガスである酸化剤の主流の方向に分割して開口部を形成することによって、圧力損失を増加させることなく整流効果を高めることができる。

［第４の実施の形態］
図１３は、本発明に係る第４の実施の形態の酸化剤分配マニホールドの断面図であって、図１４におけるXIII−XIII矢視断面図である。図１４は、図１３のXIV−XIV矢視断面図である。

本実施の形態の酸化剤分配マニホールド１７は、第３の実施の形態の酸化剤マニホールドに、酸化剤ガス供給口１３（図１１参照）が形成された空間に配設された邪魔板３４を追加したものである。この邪魔板３４は、酸化剤ガス供給口１３が貫通する方向に垂直に広がり、酸化剤ガス供給口１３が形成された空間の中を流れる酸化剤ガスの流路の一部を遮る平板である。

なお、邪魔板３４の酸化剤ガス供給口１３からの距離は、酸化剤ガス供給口１３の内径の３倍から５倍が好ましい。また、邪魔板３４が酸化剤ガス供給口１３が形成された空間の中を流れる酸化剤ガスの流路を遮る割合は８０％以下であることが好ましい。

図１５は、本実施の形態の燃料電池における単電池流量の単電池積層方向分布の試験結果を示すグラフである。また、図１５には、第３の実施の形態の酸化剤分配マニホールドを用いた場合の例をあわせて示した。図１５における符号４６の曲線は、本実施の形態の酸化剤分配マニホールド１７を用いた場合の単電池流量を示す。また、符号４７の曲線は、第３の実施の形態の酸化剤分配マニホールドを用いた場合の単電池流量を示す。

図１５から、邪魔板を配設した本実施の形態の酸化剤分配マニホールドを用いることにより、邪魔板を配設していない第３の実施の形態の酸化剤マニホールドを用いた倍に比べて、単電池流量の単電池積層方向分布が平坦であることがわかる。すなわち、邪魔板３４を配設することにより、単電池流量の均一性が高まる。

一般に単電池への反応ガスの入口の圧力は、反応ガス供給口に近い側で低く、奥に行くに従って高くなる傾向があり、これが単電池流量を不均一にする一因となっている。しかし、本実施の形態のように邪魔板を配設することで、反応ガス供給口に近い側の圧力を上昇させ、反応ガス供給口が形成された空間の内部の圧力分布が平坦化する。これによって、単電池積層体接続面に接する空間の内部の圧力分布も平坦化され、単電池流量がより均一になる。

［第５の実施の形態］
図１６は、本発明に係る第５の実施の形態の燃料電池に用いる酸化剤マニホールドの斜視図である。

本実施の形態の酸化剤マニホールド１７は、第３の実施の形態の酸化剤マニホールドと開口部３１の大きさおよび配置が異なっている。本実施の形態の酸化剤マニホールド１７では、酸化剤ガス供給口１３に近い側で開口部３１の面積を大きくし、最も遠い側には開口部を設けていない。単電池流量は反応ガス供給口に近い側で低く、奥に行くに従って高くなる傾向があるが、本実施の形態のように開口部３１を形成することにより、反応ガス供給口に近い単電池への流量を増加させることができる。

図１７は、本実施の形態の燃料電池における単電池流量の単電池積層方向分布の試験結果を示すグラフである。また、図１７には、第３の実施の形態の酸化剤分配マニホールドを用いた場合の例をあわせて示した。図１７における符号４８の曲線は、本実施の形態の酸化剤分配マニホールド１７を用いた場合の単電池流量を示す。また、符号４９の曲線は、第３の実施の形態の酸化剤分配マニホールドを用いた場合の単電池流量を示す。

図１７から、本実施の形態の酸化剤分配マニホールドを用いると、第３の実施の形態の酸化剤マニホールドを用いる場合に比べて、単電池流量がより均一であることがわかる。つまり、酸化剤ガス供給口１３に近い側で開口部３１の面積を大きくし、最も遠い側には開口部を設けないことによって、整流板６０の開口部３１を均等配置した場合に比べて、単電池流量を均一化することができる。

［第６の実施の形態］
図１８は、本発明に係る第６の実施の形態の燃料電池に用いる酸化剤マニホールドの斜視図である。

本実施の形態の酸化剤マニホールド１７は、第３の実施の形態の酸化剤マニホールドと開口部３１の配置が異なっている。本実施の形態の酸化剤マニホールド１７では、酸化剤ガス供給口１３に近い側ほど開口部３１を密に配置している。このように開口部３１を形成することにより、反応ガス供給口に近い単電池への流量を増加させることができる。

なお、以上の説明は単なる例示であり、本発明は上述の各実施の形態に限定されず、様々な形態で実施することができる。また、各実施の形態の特徴を組み合わせて実施することもできる。

本発明に係る第１の実施の形態の燃料電池に用いる燃料分配マニホールドの斜視図である。本発明に係る第１の実施の形態の燃料電池の断面図であって、図３のII−II矢視断面図である。本発明に係る第１の実施の形態の燃料電池の断面図であって、図２のIII−III矢視断面図である。本発明に係る第１の実施の形態の燃料電池に用いる単電池積層体の一部の断面図であって、図５のIV−IV矢視断面図である。図４のＶ−Ｖ矢視断面図である。本発明に係る第１の実施の形態の燃料電池の斜視図である。本発明に係る第１の実施の形態の燃料電池における単電池流量の単電池積層方向分布の試験結果を示すグラフである。本発明に係る第２の実施の形態の燃料電池に用いる酸化剤分配マニホールド１７の斜視図である。本発明に係る第２の実施の形態の燃料電池の断面図であって、図１０のIX−IX矢視断面図である。図９のＸ−Ｘ矢視断面図である。本発明に係る第３の実施の形態の酸化剤分配マニホールドの斜視図である。本発明に係る第３の実施の形態の燃料電池における単電池流量の単電池積層方向分布の試験結果を示すグラフである。本発明に係る第４の実施の形態の酸化剤分配マニホールドの断面図であって、図１４におけるXIII−XIII矢視断面図である。図１３のXIV−XIV矢視断面図である。本発明に係る第４の実施の形態の燃料電池における単電池流量の単電池積層方向分布の試験結果を示すグラフである。本発明に係る第５の実施の形態の燃料電池に用いる酸化剤マニホールドの斜視図である。本発明に係る第５の実施の形態の燃料電池における単電池流量の単電池積層方向分布の試験結果を示すグラフである。本発明に係る第６の実施の形態の燃料電池に用いる酸化剤マニホールドの斜視図である。整流板がない比較用の燃料分配マニホールドの斜視図である。単電池積層体に接続する面に平行な面に開口部が形成された整流板によって２つの空間に仕切られた比較用の燃料分配マニホールドの斜視図である。整流板に一つの開口部のみが形成された比較用の酸化剤分配マニホールドの断面図である。

符号の説明

１…アノード電極、２…触媒層、３…電解質層、４…触媒層、５…カソード電極、６…燃料ガス流路、７…酸化剤ガス流路、８…冷却材流路、９…セパレータ、１０…単電池、１１…冷却層、１２…単電池積層体、１３…酸化剤ガス供給口、１４…酸化剤出口、１５…燃料出口、１６…燃料ガス供給口、１７…酸化剤分配マニホールド、１８…酸化剤出口マニホールド、１９…燃料分配マニホールド、２０…燃料出口マニホールド、２１…酸化剤中間マニホールド、２２…燃料中間マニホールド、３１…開口部、３４…邪魔板、５１，５２…燃料分配マニホールド、５３…酸化剤分配マニホールド、６０…整流板、６５…仕切り板

Claims

供給された反応ガスを用いて発電する複数の単電池を積層した単電池積層体と、
前記単電池積層体の積層方向に平行な単電池積層体接続面から前記単電池に前記反応ガスを供給する分配マニホールドと、
を有し、
前記分配マニホールドは、少なくとも前記反応ガスが供給される反応ガス供給口が形成された第１の空間と前記単電池積層体接続面に接する第２の空間とに仕切られていて、前記第１の空間を仕切る仕切手段には、前記単電池積層体の積層方向に垂直であって前記単電池積層体接続面に向かう方向と異なる方向に貫通する開口部が形成されている、ことを特徴とする燃料電池。
前記第１の空間の前記単電池積層体の積層方向の長さは、前記第２の空間の前記単電池積層体の積層方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
前記開口部は、複数形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の燃料電池。
前記開口部は、前記燃料ガス供給口に近いほど前記反応ガスの流路面積が大きく形成されていることを特徴とする請求項３に記載の燃料電池。
前記開口部は、前記燃料ガス供給口に近いほど密に形成されていることを特徴とする請求項３または請求項４のいずれかに記載の燃料電池。
前記第１の空間には、前記反応ガス供給口の貫通方向に垂直に広がる邪魔板を備えていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の燃料電池。
前記反応ガス供給口の貫通方向に投影すると前記反応ガス供給口の中心が前記邪魔板上に位置するように前記邪魔板が配置されていることを特徴とする請求項６に記載の燃料電池。
前記分配マニホールドは、燃料ガスを前記単電池積層体に供給する第１の分配マニホールドと、酸化剤ガスを前記単電池積層体に供給する第２の分配マニホールドとを含むことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の燃料電池。
供給された反応ガスを用いて発電する複数の単電池を積層した単電池積層体の積層方向に平行な単電池積層体接続面から前記単電池に前記反応ガスを供給する燃料電池の分配マニホールドにおいて、
前記分配マニホールドは、少なくとも前記単電池積層体接続面に接する第１の空間と前記反応ガスが供給される反応ガス供給口に接する第２の空間に仕切られていて、前記第２の空間を仕切る仕切手段には、前記単電池積層体の積層方向に垂直であって前記単電池積層体接続面に向かう方向と異なる方向に貫通する開口部が形成されている、ことを特徴とする燃料電池の分配マニホールド。