JP2009146859A - Fuel cell and fuel cell stack - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent blockage of a gas flow passage by formed water at the time of start-up of a fuel cell. <P>SOLUTION: A fuel cell stack is longitudinally placed so that a stacking direction becomes a vertical direction. In the respective cells 10 constituting the fuel cell stack, a cathode flow passage 18 is positioned on the lower side, while an anode gas flow passage 19 is positioned on the upper side. The cathode gas flow passage 18 positioned on the lower side is larger in a flow passage cross-sectional area than the anode gas flow passage 19 positioned on the upper side. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池と、複数の燃料電池を積層した燃料電池スタックに関する。   The present invention relates to a fuel cell and a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked.

燃料電池は、アノード(燃料極)側に燃料ガスを、カソード(酸素極)側に空気をそれぞれ受けて、両ガスに含まれる水素および酸素を利用して電気化学反応を進行することによって起電力を発生する。この電気化学反応に伴ってカソード側では水または水蒸気(以下、「生成水」とも呼ぶ)が発生する。生成水が多くなると、空気のカソードへの供給が阻害される恐れがある。この結果、電気化学反応が円滑に行なわれなくなり、発電能力が低下する。そのため、燃料電池では、種々の方法により、生成水を効率よく排出することが図られている(例えば特許文献1参照)。   A fuel cell receives fuel gas on the anode (fuel electrode) side and air on the cathode (oxygen electrode) side, and proceeds with an electrochemical reaction using hydrogen and oxygen contained in both gases. Is generated. Accompanying this electrochemical reaction, water or water vapor (hereinafter also referred to as “product water”) is generated on the cathode side. When the amount of generated water increases, the supply of air to the cathode may be hindered. As a result, the electrochemical reaction is not performed smoothly, and the power generation capacity is reduced. Therefore, in the fuel cell, it is attempted to efficiently discharge generated water by various methods (see, for example, Patent Document 1).

この種の燃料電池は、電解質膜−電極接合体と、セパレータとを交互に複数積層することにより、燃料電池スタックとして使用されるのが一般的である。自動車等の車載用の燃料電池スタックは、通常、上記の積層方向を水平方向とした横置きにて搭載される。これに対して、車両のフロントボックスへの良好な搭載を目的として、上記積層方向を重力方向とした縦置きの燃料電池スタックも提案されている(特許文献2参照)。   This type of fuel cell is generally used as a fuel cell stack by alternately laminating a plurality of electrolyte membrane-electrode assemblies and separators. In-vehicle fuel cell stacks such as automobiles are usually mounted in a horizontal orientation with the above stacking direction as the horizontal direction. On the other hand, a vertical fuel cell stack in which the stacking direction is the gravitational direction has been proposed for the purpose of satisfactory mounting on a front box of a vehicle (see Patent Document 2).

特開2004−79196号公報JP 2004-79196 A 特開2003−173790号公報JP 2003-173790 A

上記従来の縦置きの燃料電池スタックでは、運転停止時に生成水を効率よく排出することができず、起動時に燃料電池セルの片側のガス流路を閉塞させてしまう虞があった。運転停止時には、発電時に生成された水が重力方向下方に移動し、縦置きによって燃料電池セル内で下方側に位置するガス流路内に上記水が溜まるからであり、その溜まった水で、起動時にその下側に位置するガス流路が閉塞されてしまう。   In the conventional vertical fuel cell stack, the generated water cannot be efficiently discharged when the operation is stopped, and the gas flow path on one side of the fuel cell may be blocked at the time of startup. When the operation is stopped, the water generated at the time of power generation moves downward in the direction of gravity, and the water is stored in the gas flow channel located on the lower side in the fuel cell by vertical installation. At the time of start-up, the gas flow path located on the lower side is blocked.

本発明は、燃料電池の起動時における、生成水によるガス流路の閉塞を防止することを課題とする。   An object of the present invention is to prevent a gas flow path from being blocked by generated water when a fuel cell is started.

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なされたものであり、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。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]
燃料電池であって、
電解質膜を2つの電極で挟持する接合体であって、該接合体の第1の面を下側に、該接合体の第2の面を上側になるよう配設される膜電極接合体と、
前記第1の面と対向し、前記第1の面に沿った方向に第1の反応ガスを流す第1のガス流路を形成する第1のセパレータと、
前記第2の面と対向し、前記第2の面に沿った方向に第2の反応ガスを流す第2のガス流路を形成する第2のセパレータと
を備え、
前記第1のガス流路は、前記第2のガス流路よりも流路断面積が大きくなるよう構成された、燃料電池。
[Application Example 1]
A fuel cell,
A membrane electrode assembly that sandwiches an electrolyte membrane between two electrodes, the membrane electrode assembly being disposed so that the first surface of the assembly is on the lower side and the second surface of the assembly is on the upper side; ,
A first separator facing the first surface and forming a first gas flow path for flowing a first reactive gas in a direction along the first surface;
A second separator facing the second surface and forming a second gas flow path for flowing a second reactive gas in a direction along the second surface;
The fuel cell, wherein the first gas channel is configured to have a channel cross-sectional area larger than that of the second gas channel.

適用例1の燃料電池によれば、膜電極接合体の下方向に、第1のガス流路を形成する第1のセパレータが位置し、膜電極接合体の上方向に、第2のガス流路を形成する第2のセパレータが位置することになる。そして、第1のガス流路は、第2のガス流路よりも流路断面積が大きくなるよう構成されていることから、膜電極接合体の下方向にある第1のガス流路の方が、膜電極接合体の上方向にある第2のガス流路よりも流路断面積が大きくなる。運転停止時には、発電時に生成された水が重力により重力方向下方に移動することになるから、第2の面側の水は電解質膜を透過し第1のガス流路の下方に、第1の面側の水はそのまま第1のガス流路の下方にそれぞれ溜まる。しかしながら、上記のように、膜電極接合体の下方向にある第1のガス流路は流路断面積が大きいことから、生成水により第1のガス流路が完全に閉塞される虞が少ない。したがって、適用例1の燃料電池は、燃料電池の起動時にガス流路を確保することができるという効果を奏する。   According to the fuel cell of Application Example 1, the first separator that forms the first gas flow path is located below the membrane electrode assembly, and the second gas flow is located above the membrane electrode assembly. The second separator forming the path will be located. Since the first gas channel is configured to have a larger channel cross-sectional area than the second gas channel, the first gas channel located in the lower direction of the membrane electrode assembly However, the channel cross-sectional area becomes larger than that of the second gas channel located above the membrane electrode assembly. When the operation is stopped, water generated at the time of power generation moves downward in the direction of gravity due to gravity. Therefore, the water on the second surface side passes through the electrolyte membrane and is below the first gas flow path. The water on the surface side remains as it is below the first gas flow path. However, as described above, since the first gas flow path in the downward direction of the membrane electrode assembly has a large flow path cross-sectional area, there is little possibility that the first gas flow path is completely blocked by the generated water. . Therefore, the fuel cell of Application Example 1 has an effect that a gas flow path can be ensured when the fuel cell is started.

[適用例2]
適用例1に記載の燃料電池であって、前記第1の反応ガスは、酸化剤ガスであり、前記第2の反応ガスは、燃料ガスである、燃料電池。この構成によれば、酸化剤ガスの流れる第1のガス流路の方が、流路断面積が大きいことから、発電中の圧力損失が少なくて済む。一般的に、酸化剤ガスとしては、コンプレッサにより圧縮された空気の供給を受けることから、第1のガス流路で圧力損失が小さいほど発電効率を高めることができる。これに対して、燃料ガスは高圧タンクにより供給されることから、第2のガス流路における圧力損失の大小によって発電効率がそれほど変わることがない。このため、適用例2に記載の燃料電池では、酸化剤ガスの流れる第1のガス流路の圧力損失を低減し、発電効率を高めることができる。
[Application Example 2]
The fuel cell according to Application Example 1, wherein the first reaction gas is an oxidant gas, and the second reaction gas is a fuel gas. According to this configuration, the first gas flow path through which the oxidant gas flows has a larger cross-sectional area of the flow path, so that there is less pressure loss during power generation. In general, the oxidant gas is supplied with air compressed by a compressor, so that the power generation efficiency can be increased as the pressure loss is reduced in the first gas flow path. On the other hand, since the fuel gas is supplied from the high-pressure tank, the power generation efficiency does not change so much depending on the pressure loss in the second gas flow path. For this reason, in the fuel cell described in Application Example 2, it is possible to reduce the pressure loss of the first gas flow path through which the oxidant gas flows, and to increase the power generation efficiency.

[適用例3]
適用例1または2に記載の燃料電池であって、前記第1のガス流路は、多孔体を備える構成である、燃料電池。この構成によれば、第1のガス流路において、多孔体により反応ガスの拡散性を高めることができる。一方、多孔体は、停止の際に生成水の残留量が多いという短所を有するが、適用例1に記載の燃料電池の構成により、例え残水が多くても、起動時におけるガス流路を確保することができる。
[Application Example 3]
The fuel cell according to Application Example 1 or 2, wherein the first gas flow path includes a porous body. According to this configuration, the diffusibility of the reaction gas can be enhanced by the porous body in the first gas flow path. On the other hand, the porous body has a disadvantage that the amount of generated water is large at the time of stoppage. However, due to the configuration of the fuel cell described in Application Example 1, even if there is a large amount of residual water, the gas flow path at the time of startup is reduced. Can be secured.

[適用例4]
適用例3に記載の燃料電池であって、前記多孔体は、親水性を有する、燃料電池。この構成によれば、多孔体が親水性を有することから、第1のガス流路におけるセパレータとの壁面に水をより貯溜させることができる。
[Application Example 4]
The fuel cell according to Application Example 3, wherein the porous body has hydrophilicity. According to this configuration, since the porous body has hydrophilicity, water can be further stored on the wall surface of the first gas flow path with the separator.

[適用例5]
適用例3または4に記載の燃料電池であって、前記多孔体に対して、当該多孔体の端面から前記第1の反応ガスの導入出を図る第1のガス導入出部を備える構成である、燃料電池。この構成によれば、多孔体の端面から第1の反応ガスの導入出を図ることができることから、運転停止時に第1のガス流路の重力方向下方側に生成水が溜まったとしても、ガスの導入出口がその重力方向下方側にあるわけでもないので、確実に第1の反応ガスの流路を確保することができる。
[Application Example 5]
5. The fuel cell according to Application Example 3 or 4, wherein the fuel cell includes a first gas introduction / extraction section that introduces / extracts the first reaction gas from an end surface of the porous body. ,Fuel cell. According to this configuration, since the first reaction gas can be introduced / extracted from the end face of the porous body, even if the generated water accumulates on the lower side in the gravity direction of the first gas flow path when the operation is stopped, Therefore, the first reaction gas flow path can be ensured reliably.

[適用例6]
適用例5に記載の燃料電池であって、前記第1のセパレータは、前記多孔体との接合面に設けられ、前記接合面に垂直な方向から前記多孔体に対する前記第1の反応ガスの導入出を図る第2のガス導入出部を備える構成である、燃料電池。この構成によれば、第1のセパレータに備えられた第2のガス導入出部と多孔体との間が連結することから、毛細管現象により多孔体部から生成水を良好に排出することができる。
[Application Example 6]
The fuel cell according to Application Example 5, wherein the first separator is provided on a joint surface with the porous body, and the first reaction gas is introduced into the porous body from a direction perpendicular to the joint surface. A fuel cell, comprising a second gas introduction / extraction part that attempts to exit. According to this configuration, since the second gas inlet / outlet part provided in the first separator is connected to the porous body, the generated water can be favorably discharged from the porous body part by capillary action. .

[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を単セルとして複数積層した燃料電池スタック。こうした構成の燃料電池スタックでは、複数の燃料電池が上下方向に複数積層された構成となる。この構成によっても、適用例1の燃料電池と同様に、燃料電池スタックの起動時にガス流路を確保することができるという効果を奏する。
[Application Example 7]
A fuel cell stack in which a plurality of fuel cells according to any one of Application Examples 1 to 6 are stacked as a single cell. In the fuel cell stack having such a configuration, a plurality of fuel cells are stacked in the vertical direction. Also with this configuration, as in the fuel cell of Application Example 1, the gas flow path can be secured when the fuel cell stack is started.

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
A.第1実施例:
A−1.燃料電池スタックの構成:
図1は、本発明の第1実施例における燃料電池スタック100の構成を示す説明図である。燃料電池スタック100は、後述する燃料電池セルの積層体110と、積層体110を積層方向の両端から挟持する一対のエンドプレート120、130と、一対のエンドプレート120、130による挟持を実現するために一対のエンドプレート120、130を締結する4組のボルト141及びナット142とを備えている。燃料電池スタック100には、積層体110にアノードガス(水素を含有する燃料ガス)やカソードガス(酸化剤ガス)等を供給あるいは排出するための複数の貫通孔であるマニホールド孔M1〜M6が形成されている。マニホールド孔M1〜M6を介して図示しない外部の水素タンクやコンプレッサ等から、積層体110の内部にアノードガスやカソードガスが滞りなく供給されている。
Next, embodiments of the present invention will be described based on examples.
A. First embodiment:
A-1. Fuel cell stack configuration:
FIG. 1 is an explanatory diagram showing the configuration of a fuel cell stack 100 according to the first embodiment of the present invention. The fuel cell stack 100 realizes clamping by a pair of end plates 120 and 130, a stack 110 of fuel cells to be described later, a pair of end plates 120 and 130 that sandwich the stack 110 from both ends in the stacking direction. Are provided with four sets of bolts 141 and nuts 142 for fastening the pair of end plates 120 and 130 to each other. In the fuel cell stack 100, manifold holes M1 to M6 are formed as a plurality of through holes for supplying or discharging anode gas (fuel gas containing hydrogen), cathode gas (oxidant gas), or the like to the stack 110. Has been. Anode gas and cathode gas are supplied to the inside of the laminate 110 from the outside through a manifold hole M1 to M6 from an external hydrogen tank, compressor, or the like (not shown).

図1の座標系は、燃料電池スタック100が自動車等の車両に搭載される際に想定されている各方向を表している。上下方向は車両の上下方向を示し、前後方向と左右方向とは、それぞれ車両の前後方向と左右方向とを示している。なお、前後方向と左右方向はこの方向に限る必要はなく、例えば、前後方向を右左方向に、左右方向を前後方向に換えることもできる。上下方向についてはこの方向に限る。すなわち、車両において、燃料電池スタック100は、燃料電池セルの積層方向を上下方向とするように縦置きに搭載されている。ここで、上下方向とは、好ましくは重力方向であるが、必ずしも重力方向である必要はなく、水平方向よりも上側方向、水平方向よりも下側方向であればよい。   The coordinate system of FIG. 1 represents each direction assumed when the fuel cell stack 100 is mounted on a vehicle such as an automobile. The up-down direction indicates the up-down direction of the vehicle, and the front-rear direction and the left-right direction indicate the front-rear direction and the left-right direction of the vehicle, respectively. Note that the front-rear direction and the left-right direction need not be limited to this direction. For example, the front-rear direction can be changed to the right-left direction, and the left-right direction can be changed to the front-rear direction. The vertical direction is limited to this direction. That is, in the vehicle, the fuel cell stack 100 is mounted vertically so that the stacking direction of the fuel cells is the vertical direction. Here, the vertical direction is preferably the gravitational direction, but is not necessarily the gravitational direction, and may be any direction above the horizontal direction and below the horizontal direction.

A−2.燃料電池セルの構成:
図2は、燃料電池セル10の断面を模式的に示す説明図である。燃料電池セル10は、燃料電池スタック100の積層体110を構成する単セルとしての燃料電池である。図示するように、燃料電池セル10は、MEA14(Membrane Electrode Assembly)、ガス拡散層13a、13b、ガス流路18、19およびセパレータ30を備える。ガス拡散層13a、13bはMEA14の両面に配置されている。MEA14、ガス拡散層13aおよびガス拡散層13bから構成される部材をMEGA15と呼ぶ。ガス流路18、19は、MEGA15とセパレータ30との間に配置されている。
A-2. Fuel cell configuration:
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing a cross section of the fuel battery cell 10. The fuel cell 10 is a fuel cell as a single cell constituting the stacked body 110 of the fuel cell stack 100. As shown in the figure, the fuel cell 10 includes a MEA 14 (Membrane Electrode Assembly), gas diffusion layers 13 a and 13 b, gas flow paths 18 and 19, and a separator 30. The gas diffusion layers 13a and 13b are disposed on both surfaces of the MEA 14. A member composed of the MEA 14, the gas diffusion layer 13a, and the gas diffusion layer 13b is referred to as MEGA15. The gas flow paths 18 and 19 are disposed between the MEGA 15 and the separator 30.

MEA14は、電解質膜11の表面上に、カソード電極触媒層12a,アノード電極触媒層12bを備える。電解質膜11は、プロトン伝導性を備え、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す固体高分子材料の薄膜であり、セパレータ30の外形よりも小さく後述するガス流路18,19の外形よりも大きい長方形に形成されている。電解質膜11は、例えば、ナフィオンである。電解質膜11の表面上に形成されたカソード電極触媒層12a,アノード電極触媒層12bは、電気化学反応を促進する触媒、例えば、白金が担持されている。   The MEA 14 includes a cathode electrode catalyst layer 12 a and an anode electrode catalyst layer 12 b on the surface of the electrolyte membrane 11. The electrolyte membrane 11 is a thin film of a solid polymer material that has proton conductivity and exhibits good electrical conductivity in a wet state, and is smaller than the outer shape of the separator 30 and larger than the outer shapes of gas flow paths 18 and 19 to be described later. It is formed in a rectangle. The electrolyte membrane 11 is, for example, Nafion. The cathode electrode catalyst layer 12a and the anode electrode catalyst layer 12b formed on the surface of the electrolyte membrane 11 carry a catalyst that promotes an electrochemical reaction, for example, platinum.

ガス拡散層13a,13bは、気孔率が約80%程度のカーボン製の多孔体であり、例えば、カーボンクロスやカーボンペーパによって形成されている。ガス拡散層13a,13bは、接合によりMEA14と一体化されてMEGA15となる。カソード電極触媒層12aとガス拡散層13a、およびアノード電極触媒層12bとガス拡散層13bは、本発明の「電極」にそれぞれ相当する。MEGA15は、本発明の「膜電極接合体」に相当する。なお、ガス拡散層13aはMEA14のカソード側に、ガス拡散層13bはアノード側に、それぞれ配置される。ガス拡散層13aは、カソードガスをその厚み方向に拡散して、カソード電極触媒層12aの全面に供給する。ガス拡散層13bは、アノードガスをその厚み方向に拡散して、アノード電極触媒層12bの全面に供給する。ガス拡散層13a,13bは、厚み方向へのガスの拡散を主目的とするため、比較的小さい気孔率を有する。   The gas diffusion layers 13a and 13b are carbon porous bodies having a porosity of about 80%, and are formed of, for example, carbon cloth or carbon paper. The gas diffusion layers 13a and 13b are integrated with the MEA 14 by bonding to form the MEGA 15. The cathode electrode catalyst layer 12a and the gas diffusion layer 13a, and the anode electrode catalyst layer 12b and the gas diffusion layer 13b respectively correspond to “electrodes” of the present invention. The MEGA 15 corresponds to the “membrane electrode assembly” of the present invention. The gas diffusion layer 13a is disposed on the cathode side of the MEA 14, and the gas diffusion layer 13b is disposed on the anode side. The gas diffusion layer 13a diffuses the cathode gas in the thickness direction and supplies it to the entire surface of the cathode electrode catalyst layer 12a. The gas diffusion layer 13b diffuses the anode gas in the thickness direction and supplies it to the entire surface of the anode electrode catalyst layer 12b. The gas diffusion layers 13a and 13b have a relatively low porosity because they mainly aim to diffuse the gas in the thickness direction.

図1の座標系は、図1に対応したもので、上下方向は車両の上下方向を示している。すなわち、MEA14のカソード側の面14Aは車両の下側を向き、MEA14のアノード側の面14Aは車両の上側を向いている。カソード側の面14Aは本発明の「第1の面」に相当し、アノード側の面14Bは本発明の「第2の面」に相当する。   The coordinate system in FIG. 1 corresponds to FIG. 1, and the vertical direction indicates the vertical direction of the vehicle. That is, the cathode side surface 14A of the MEA 14 faces the lower side of the vehicle, and the anode side surface 14A of the MEA 14 faces the upper side of the vehicle. The cathode side surface 14A corresponds to the “first surface” of the present invention, and the anode side surface 14B corresponds to the “second surface” of the present invention.

セパレータ30は、ステンレス鋼やチタン,チタン合金など、導電性の金属材料から構成されており、本実施例では長方形の板形状をしている。セパレータ30は、MEA14のカソード側の面14Aと対向することにより、この面14Aに沿った方向にカソードガスを流すガス流路(以下、必要に応じて「カソードガス流路」とも呼ぶ)18を形成している。また、セパレータ30は、MEA14のアノードの面14Bと対向することにより、この面14Bに沿った方向にアノードガスを流すガス流路(以下、必要に応じて「アノードガス流路」とも呼ぶ)19を形成している。上記カソードガス流路18は本発明の「第1のガス流路」に相当し、上記アノードガス流路19は本発明の「第2のガス流路」に相当する。   The separator 30 is made of a conductive metal material such as stainless steel, titanium, or titanium alloy, and has a rectangular plate shape in this embodiment. The separator 30 faces the cathode side surface 14A of the MEA 14, thereby providing a gas flow path (hereinafter also referred to as “cathode gas flow path”) 18 through which the cathode gas flows in a direction along the surface 14A. Forming. Further, the separator 30 faces the anode surface 14B of the MEA 14 so that the anode gas flows in a direction along the surface 14B (hereinafter also referred to as “anode gas channel” if necessary) 19. Is forming. The cathode gas flow path 18 corresponds to the “first gas flow path” of the present invention, and the anode gas flow path 19 corresponds to the “second gas flow path” of the present invention.

カソードガス流路18の高さ(積層方向の高さ)、すなわち、MEGA15の第1の面14Aとセパレータ30との間の距離t1は、アノードガス流路19の高さ(積層方向の高さ)、すなわち、MEGA15の第2の面14Bとセパレータ30との間の距離t2と比較して大きくなっている。すなわち、カソードガス流路18は、アノードガス流路19よりも流路断面積が大きくなっている。なお、上記距離t1は例えば0.4[mm]であり、上記距離t2は例えば0.2[mm]である。上記距離t1、t2は、記述した数値に限定されるわけではなく、カソードガス流路18の流路断面積がアノードガス流路19の流路断面積よりも大きいという条件を満たせば、いずれの大きさとすることもできる。   The height of the cathode gas channel 18 (height in the stacking direction), that is, the distance t1 between the first surface 14A of the MEGA 15 and the separator 30 is the height of the anode gas channel 19 (height in the stacking direction). ), That is, larger than the distance t2 between the second surface 14B of the MEGA 15 and the separator 30. That is, the cathode gas channel 18 has a channel cross-sectional area larger than that of the anode gas channel 19. The distance t1 is 0.4 [mm], for example, and the distance t2 is 0.2 [mm], for example. The distances t1 and t2 are not limited to the numerical values described as long as the condition that the cross-sectional area of the cathode gas channel 18 is larger than the cross-sectional area of the anode gas channel 19 is satisfied. It can also be a size.

ガス流路18,19の内部には、多孔体部21,22が配設されている。多孔体部21,22は、多孔体を用いて構成される。多孔体としては、本実施例では発泡焼結体が用いられている。発泡焼結体は、金属またはセラミックス含有の発泡焼結体を用いる。なお、発泡焼結体に換えて、エキスパンドメタル等としてもよい。多孔体部21,22によりカソードガス、アノードガスの拡散性を高めることができる。   Porous portions 21 and 22 are disposed inside the gas flow paths 18 and 19. The porous body portions 21 and 22 are configured using a porous body. As the porous body, a foamed sintered body is used in this embodiment. As the foam sintered body, a metal or ceramic-containing foam sintered body is used. In addition, it is good also as expanded metal etc. instead of a foaming sintered compact. The diffusibility of the cathode gas and the anode gas can be enhanced by the porous body portions 21 and 22.

カソードガス流路18に備えられる多孔体部21は、親水処理を施すことで、親水性を有するものとすることができる。親水処理の方法としては特に限定されるものではなく、公知の親水処理法を適宜採用できる。例えば、アルミナ,シリカ等の金属酸化物、水溶性エポキシ樹脂等の親水性樹脂、または活性炭等の親水性物質を、多孔質部用の粉末原料に配合すればよい。さらには、親水処理として金メッキ処理を行ってもよい。   The porous body portion 21 provided in the cathode gas channel 18 can be hydrophilic by performing a hydrophilic treatment. The hydrophilic treatment method is not particularly limited, and a known hydrophilic treatment method can be appropriately employed. For example, a metal oxide such as alumina or silica, a hydrophilic resin such as a water-soluble epoxy resin, or a hydrophilic substance such as activated carbon may be blended in the powder raw material for the porous portion. Furthermore, a gold plating process may be performed as a hydrophilic process.

なお、本実施例においては、アノード側の多孔体部22には親水処理を施さない構成となっている。これに換えて、多孔体部22は親水処理を施す構成としてもよい。また本実施例においては、図示するように、多孔体部21,22の接合面の大きさは、MEGA15の第1の面14A、第2の面14Bと同一となっているが、これに換えて、第1の面14A、第2の面14Bよりも小さい面積としてもよい。換言すれば、多孔体部21,22は、本実施例のように、ガス流路18,19の全体に亘って設けられた構成であってもよいし、これに換えて、ガス流路18,19の一部に設けられた構成としてもよい。   In the present embodiment, the porous body 22 on the anode side is not subjected to hydrophilic treatment. Instead of this, the porous body portion 22 may be configured to perform a hydrophilic treatment. In the present embodiment, as shown in the drawing, the size of the bonding surface of the porous body portions 21 and 22 is the same as that of the first surface 14A and the second surface 14B of the MEGA 15, but instead of this, The area may be smaller than that of the first surface 14A and the second surface 14B. In other words, the porous body portions 21 and 22 may have a configuration provided over the entire gas flow paths 18 and 19 as in the present embodiment. , 19 may be provided.

セパレータ30のカソード側表面には、ガス流路18へのカソードガスの出入口となる穴部23,24を備える。この穴部23,24は、図示しない流路により最終的には、図1に示したマニホールド孔M1〜M6のうちのカソードガス用のものと連通している。一方、セパレータ30のアノード側表面には、ガス流路19へのアノードガスの出入口となる穴部25,26を備える。この穴部25,26は、図示しない流路により最終的には、図1に示したマニホールド孔M1〜M6のうちのアノードドガス用のものと連通している。なお、カソード側の穴部23,24およびアノード側の穴部25,26は、積層方向に沿って見たときにMEGA15と重ならない部位に設けられている。   On the cathode side surface of the separator 30, holes 23 and 24 serving as cathode gas inlets and outlets to the gas flow path 18 are provided. The holes 23 and 24 are finally communicated with the cathode gas one of the manifold holes M1 to M6 shown in FIG. On the other hand, the anode side surface of the separator 30 is provided with holes 25 and 26 that serve as the inlet and outlet of the anode gas to the gas flow path 19. The holes 25 and 26 are finally communicated with the anode gas for one of the manifold holes M1 to M6 shown in FIG. The cathode-side holes 23 and 24 and the anode-side holes 25 and 26 are provided at portions that do not overlap the MEGA 15 when viewed along the stacking direction.

上記構成により、カソード側の穴部23からはカソードガスが排出され、矢印Aに示すように、カソードガスは、多孔体部21の第1の端面21aの外側空間から第1の端面21aに向かって進む。アノードガスは、多孔体部21を通って、その後、矢印Bに示すように、多孔体部21の第2の端面(第1の端面21aに対向する端面)21bから出て、カソード側の穴部24に侵入する。こうして、多孔体部21に対して端面21a、21bから(すなわち、端面21a、21bに垂直な方向から)カソードガスを導入/導出することができる。同様に、アノード側では、穴部25,26により、多孔体部22に対して端面22a,22bから(すなわち、端面22a,22bに垂直な方向から)アノードガスを導入/導出することができる。   With the above configuration, the cathode gas is discharged from the hole 23 on the cathode side, and as indicated by an arrow A, the cathode gas travels from the outer space of the first end surface 21a of the porous body portion 21 toward the first end surface 21a. Go ahead. The anode gas passes through the porous body portion 21, and then exits from the second end surface (end surface facing the first end surface 21a) 21b of the porous body portion 21 as shown by an arrow B, and is formed in the hole on the cathode side. Invade part 24. Thus, the cathode gas can be introduced / derived from the end faces 21a and 21b (that is, from the direction perpendicular to the end faces 21a and 21b) with respect to the porous body portion 21. Similarly, on the anode side, the anode gas can be introduced / derived from the end surfaces 22a and 22b (that is, from the direction perpendicular to the end surfaces 22a and 22b) with respect to the porous body portion 22 by the holes 25 and 26.

図1で示した燃料電池スタック100の積層体110は、前述したように、上記燃料電池セル10を上下方向に複数積層したものである。すなわち、セパレータ30−カソードガス流路18―MEGA15−アノードガス流路19−セパレータ30と接合し、これを繰り返していくことで燃料電池スタック100は構成されている。なお、セパレータ30は、本発明でいう「第1のセパレータ」および「第2のセパレータ」に相当する。穴部23,24は、本発明でいう「第1のガス導入出部」である。   As described above, the stack 110 of the fuel cell stack 100 shown in FIG. 1 is formed by stacking a plurality of the fuel cells 10 in the vertical direction. That is, the fuel cell stack 100 is configured by joining the separator 30-cathode gas flow path 18-MEGA 15-anode gas flow path 19-separator 30 and repeating this. The separator 30 corresponds to the “first separator” and the “second separator” in the present invention. The holes 23 and 24 are “first gas introduction / extraction portions” in the present invention.

A−3.作用効果:
以上のように構成された本実施例の燃料電池スタック100によれば、MEGA15の下方向にカソードガス流路18が位置し、MEGA15の上方向にアノードガス流路19が位置することになる。そして、MEGA15の下方向にあるカソードガス流路18は、MEGA15の上方向にあるアノードガス流路19よりも流路断面積が大きくなっている。運転停止時には、発電時に生成された水が重力により重力方向下方に移動することになるから、MEA14の第2の面14B側の水Wu(図2参照)は電解質膜を透過しカソードガス流路18の下方に、MEA14の第1の面14A側の水はそのままカソードガス流路18の下方にそれぞれ溜まる。図2におけるWはその溜まった水である。しかしながら、燃料電池スタック100では、上記のように、MEGA15の下方向にあるカソードガス流路18は流路断面積が大きいことから、貯溜された水Wによりカソードガス流路18が完全に閉塞される虞が少ない。したがって、本実施例の燃料電池スタック100は、起動時にガス流路を確保することができるという効果を奏する。寒冷期において上記水Wが凍結したような場合にも、ガス流路を確保することができる。
A-3. Effect:
According to the fuel cell stack 100 of the present embodiment configured as described above, the cathode gas flow path 18 is located below the MEGA 15 and the anode gas flow path 19 is located above the MEGA 15. The cathode gas flow path 18 in the downward direction of the MEGA 15 has a flow path cross-sectional area larger than that of the anode gas flow path 19 in the upward direction of the MEGA 15. When the operation is stopped, the water generated during power generation moves downward in the direction of gravity due to gravity, so the water Wu (see FIG. 2) on the second surface 14B side of the MEA 14 passes through the electrolyte membrane and passes through the cathode gas channel. Below 18, the water on the first surface 14 </ b> A side of the MEA 14 accumulates directly below the cathode gas flow path 18. W in FIG. 2 is the accumulated water. However, in the fuel cell stack 100, as described above, the cathode gas flow path 18 in the downward direction of the MEGA 15 has a large flow cross-sectional area, so that the cathode gas flow path 18 is completely blocked by the stored water W. There is little possibility that Therefore, the fuel cell stack 100 of the present embodiment has an effect that the gas flow path can be secured at the time of startup. Even when the water W is frozen in the cold season, the gas flow path can be secured.

また、本実施例の燃料電池スタック100では、カソードガス流路18に備えられる多孔体部21が親水性を有する構成であることから、アノードガス流路19におけるセパレータ30との壁面に水Wをより貯溜させることができる。このため、起動時にガス流路をより確保することができる。   Further, in the fuel cell stack 100 of this embodiment, since the porous body portion 21 provided in the cathode gas flow path 18 has a hydrophilic structure, water W is supplied to the wall surface of the anode gas flow path 19 with the separator 30. More can be stored. For this reason, a gas flow path can be secured more at the time of starting.

さらに、本実施例によれば、カソードガス(酸化剤ガス)の流れるカソードガス流路18の方が、流路断面積が大きいことから、発電中の圧力損失が少なくて済む。カソードガスとしては、コンプレッサにより圧縮された空気の供給を受けているが、カソードガス流路18で圧力損失が小さいほど発電効率を高めることができる。これに対して、アノードガス(燃料ガス)は高圧タンク(図示せず)により供給されることから、アノードガス流路19における圧力損失の大小によって発電効率がそれほど変わることがない。このため、本実施例の燃料電池スタック100では、カソードガスの流れるカソードガス流路18の圧力損失を低減し、発電効率を高めることができる。   Furthermore, according to the present embodiment, the cathode gas flow path 18 through which the cathode gas (oxidant gas) flows has a larger flow path cross-sectional area, so that there is less pressure loss during power generation. The cathode gas is supplied with air compressed by a compressor, but the power generation efficiency can be increased as the pressure loss in the cathode gas flow path 18 is smaller. On the other hand, since the anode gas (fuel gas) is supplied from a high-pressure tank (not shown), the power generation efficiency does not change so much depending on the pressure loss in the anode gas passage 19. For this reason, in the fuel cell stack 100 of the present embodiment, the pressure loss of the cathode gas passage 18 through which the cathode gas flows can be reduced, and the power generation efficiency can be increased.

B.第2実施例:
図3は、本発明の第2実施例における燃料電池スタックに備えられる燃料電池セル210の断面を模式的に示す説明図である。この図は、第1実施例における図2の単セル分に相当するものである。図示するように、この燃料電池セル210は、第1実施例の燃料電池セル10と比較して、下記の1)および2)の点で相違する。
B. Second embodiment:
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing a cross section of the fuel cell 210 provided in the fuel cell stack according to the second embodiment of the present invention. This figure corresponds to the single cell of FIG. 2 in the first embodiment. As shown in the figure, the fuel cell 210 is different from the fuel cell 10 of the first embodiment in the following points 1) and 2).

1)セパレータ30のカソード側表面に、カソードガス流路18へのカソードガスの出入口となる1組の穴部(以下、「内側穴部」と呼ぶ)223,224をさらに備えた点。
2)セパレータ30のアノード側表面に設けた穴部25,26を取り除いて、アノードガス流路19へのカソードガスの出入口となる1組の穴部(以下、「内側穴部」と呼ぶ)225,226を設けた点。
1) The separator 30 further includes a pair of holes (hereinafter referred to as “inner holes”) 223 and 224 serving as cathode gas inlets and outlets to the cathode gas flow path 18 on the cathode side surface of the separator 30.
2) A pair of hole portions (hereinafter referred to as “inner hole portions”) 225 that serve as cathode gas inlet / outlet ports to the anode gas flow path 19 by removing the hole portions 25 and 26 provided on the anode side surface of the separator 30. , 226.

上記1)、2)以外の構成については、第1実施例の燃料電池セル10と同一である。なお、同一のパーツには、第1実施例と同じ番号を付けた。なお、本実施例の燃料電池セル210も、第1実施例の燃料電池セル10と同様に、上下方向に複数積層されて燃料電池スタックを構成している。   The configuration other than the above 1) and 2) is the same as that of the fuel cell 10 of the first embodiment. In addition, the same number was attached to the same part as 1st Example. In addition, the fuel cell 210 of the present embodiment is also stacked in the vertical direction in the same manner as the fuel cell 10 of the first embodiment to constitute a fuel cell stack.

上記カソード側の内側穴部223,224およびアノード側の内側穴部225,226は、第1実施例でも備えているカソード側の穴部23,24よりも内側(セパレータ30の表面における内側)に設けられるもので、積層方向に沿って見たときにMEGA15と重なる部位に設けられている。カソード側の内側穴部223,224は、図示しない流路により最終的には、図1に示したマニホールド孔M1〜M6のうちのカソードガス用のものと連通している。アノード側の内側穴部225,226は、図示しない流路により最終的には、図1に示したマニホールド孔M1〜M6のうちのアノードガス用のものと連通している。   The cathode-side inner holes 223 and 224 and the anode-side inner holes 225 and 226 are located on the inner side (inner side on the surface of the separator 30) than the cathode-side holes 23 and 24 provided in the first embodiment. It is provided and is provided in a portion overlapping with MEGA 15 when viewed along the stacking direction. The inner holes 223 and 224 on the cathode side finally communicate with the cathode gas one of the manifold holes M1 to M6 shown in FIG. The inner holes 225 and 226 on the anode side communicate with the anode gas for the anode gas among the manifold holes M1 to M6 shown in FIG.

こうした構成により、セパレータ30と多孔体部21,22との間の接合面30a、30bに垂直な方向から多孔体部21,22に対してカソードガス/アノードガスを導入/導出することができる。なお、カソード側の内側穴部223,224と多孔体部21との間は連結し、アノード側の内側穴部225,226と多孔体部22との間は連結していることから、毛細管現象により多孔体部21,22から生成水を良好に排出することができる。   With such a configuration, the cathode gas / anode gas can be introduced into / derived from the porous body portions 21 and 22 from the direction perpendicular to the joint surfaces 30a and 30b between the separator 30 and the porous body portions 21 and 22. In addition, since the inner hole portions 223 and 224 on the cathode side and the porous body portion 21 are connected, and the inner hole portions 225 and 226 on the anode side and the porous body portion 22 are connected, capillary action is caused. Thus, the generated water can be discharged well from the porous body portions 21 and 22.

以上のように構成された第2実施例によれば、カソードガス流路18に備えられた多孔体部21に対して、穴部23,24により端面21a,21bから、内側穴部223,224により接合面30aに垂直な方向から、それぞれカソードガスを導入/導出することができる。すなわち、多孔体部21に対して、端面21a,21bに垂直な方向と、接合面30aに垂直な方向との両方から、カソードガスの導入出を図ることができる。また、アノードガス流路19に備えられた多孔体部22に対して、内側穴部225,226により接合面30bに垂直な方向からカソードガスを導入/導出することができる。   According to the second embodiment configured as described above, with respect to the porous body portion 21 provided in the cathode gas flow path 18, the hole portions 23 and 24 are connected to the inner hole portions 223 and 224 from the end surfaces 21 a and 21 b. Thus, the cathode gas can be introduced / derived from the direction perpendicular to the joining surface 30a. That is, the cathode gas can be introduced into and extracted from both the direction perpendicular to the end surfaces 21a and 21b and the direction perpendicular to the bonding surface 30a with respect to the porous body portion 21. In addition, the cathode gas can be introduced / derived from the direction perpendicular to the bonding surface 30b by the inner hole portions 225 and 226 with respect to the porous body portion 22 provided in the anode gas flow path 19.

したがって、第2実施例によれば、第1実施例と同様に、起動時にガス流路を確保することができる。さらに、前述したように、内側穴部223,224および内側穴部225,226による毛細管現象により多孔体部21,22から生成水を良好に排出することができ、それにもかかわらず、運転停止時にカソードガス流路18に重力方向下方に溜まった水Wが、内側穴部223,224を例え閉塞したとしても、穴部23,24により、ガス流路を確保することができる。換言すれば、多孔体部21,22から毛細管現象により生成水を良好に排出することができことと、運転停止時に生成水がガス流路に貯溜されたとしても起動時にガス流路を確実に確保することとの両立を図ることができる。なお、内側穴部223,224は、本発明でいう「第2のガス導入出部」である。   Therefore, according to the second embodiment, as in the first embodiment, the gas flow path can be secured at startup. Furthermore, as described above, the generated water can be discharged well from the porous body parts 21 and 22 by the capillary phenomenon by the inner hole parts 223 and 224 and the inner hole parts 225 and 226, and nevertheless when the operation is stopped. Even if the water W collected in the cathode gas flow path 18 below in the direction of gravity closes the inner holes 223 and 224, the gas flow path can be secured by the holes 23 and 24. In other words, the generated water can be discharged well from the porous body portions 21 and 22 by capillary action, and even if the generated water is stored in the gas flow path when the operation is stopped, It is possible to achieve a balance with securing. The inner hole portions 223 and 224 are “second gas introduction / extraction portions” in the present invention.

C.変形例:
なお、この発明は上記の各実施例や変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
C. Variations:
The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be carried out in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.

(1)上記第1実施例では、セパレータ30の面30a、30bの双方に(すなわち、カソード側、アノード側の双方に)、穴部23,24、25,26を設けていたが、アノード側の穴部25,26についてはこの構成に限る必要はなく、多孔体部22にアノードガスを導入できる構成であれば、どのような構成としてもよい。また、カソード側の穴部23,24については、多孔体部21の端面21a,21bからカソードガスの導入出を図ることができれば、他の構成に換えてもよく、例えば、セパレータ30以外の部分からガスを導入出する構成としてもよい。なお、第2の実施例においても、カソード側の穴部23,24については、多孔体部21の端面21a,21bからカソードガスの導入出を図ることができれば、他の構成に換えてもよく、例えば、セパレータ30以外の部分からガスを導入出する構成としてもよい。また、第2の実施例の構成から、カソード側の穴部23,24を取り除いた構成としてもよい。 (1) In the first embodiment, the holes 23, 24, 25, and 26 are provided on both the surfaces 30a and 30b of the separator 30 (that is, on both the cathode side and the anode side). The holes 25 and 26 are not limited to this configuration, and any configuration may be used as long as the anode gas can be introduced into the porous body portion 22. The cathode-side holes 23 and 24 may be replaced with other configurations as long as the cathode gas can be introduced / extracted from the end faces 21a and 21b of the porous body portion 21. For example, portions other than the separator 30 It is good also as a structure which introduces / extracts gas from. In the second embodiment, the cathode-side holes 23 and 24 may be replaced with other configurations as long as the cathode gas can be introduced and discharged from the end surfaces 21a and 21b of the porous body 21. For example, it is good also as a structure which introduces / extracts gas from parts other than the separator 30. FIG. Further, the cathode side holes 23 and 24 may be removed from the configuration of the second embodiment.

(2)上記各実施例では、MEA14のカソード側の面14Aは車両の下側を向き、MEA14のアノード側の面14Aは車両の上側を向いているが、これに換えて、MEA14のカソード側の面14Aは車両の上側を向き、MEA14のアノード側の面14Aは車両の下側を向くよう構成してもよい。この場合には、アノードガス流路に備えられた多孔体に対してアノードガスを、少なくとも端面から導入/導出するようにするのが好ましい。 (2) In each of the above embodiments, the cathode side surface 14A of the MEA 14 faces the lower side of the vehicle, and the anode side surface 14A of the MEA 14 faces the upper side of the vehicle, but instead, the cathode side of the MEA 14 The surface 14A may face the upper side of the vehicle, and the anode side surface 14A of the MEA 14 may face the lower side of the vehicle. In this case, the anode gas is preferably introduced / derived from at least the end face with respect to the porous body provided in the anode gas flow path.

(3)上記各実施例では、カソード側の多孔体部21は親水性を有する構成としたが、これに換えて、親水性を有しない構成としてもよい。また、各実施例では、カソードガス流路18,アノードガス流路19の双方に多孔体部21,22を備える構成としたが、これに換えて、カソードガス流路18,アノードガス流路19のいずれか一方に多孔体部を備える構成としてもよいし、また、双方ともに多孔体部を備えない構成としてもよい。 (3) In each of the above-described embodiments, the cathode-side porous body portion 21 is configured to have hydrophilicity. However, instead of this, a configuration having no hydrophilicity may be employed. In each embodiment, both the cathode gas channel 18 and the anode gas channel 19 are provided with the porous body portions 21 and 22, but instead, the cathode gas channel 18 and the anode gas channel 19 are provided. It is good also as a structure provided with a porous body part in any one of these, and it is good also as a structure which is not provided with a porous body part in both.

(4)上記各実施例では、複数の燃料電池セルが積層された燃料電池スタックとしての構成であったが、これに換えて、1つの燃料電池セルだけで構成した燃料電池としての構成としてもよい。 (4) In each of the above-described embodiments, the configuration is a fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked. Alternatively, a configuration as a fuel cell including only one fuel cell may be used. Good.

(5)前記各実施例では、「第1のセパレータ」および「第2のセパレータ」は、1つのセパレータ30により共通する構成としたが、これに換えて個別の構成としてもよい。また、セパレータ30は板形状としていたが、これに換えて、ストレート溝を構成する直線状のリブや、立方体等の凸部を複数備えるセパレータとしてもよい。この場合にも、セパレータにより形成されるカソードガス流路およびアノードガス流路は、下側に位置するガス流路の流路断面積が上側に位置するガス流路の流路断面積よりも大きいという条件を満たすように構成される。 (5) In each of the above-described embodiments, the “first separator” and the “second separator” are configured to be shared by one separator 30, but may be configured separately instead. Moreover, although the separator 30 was plate-shaped, it is good also as a separator provided with two or more convex parts, such as the linear rib which comprises a straight groove | channel, and a cube, instead of this. Also in this case, the cathode gas channel and the anode gas channel formed by the separator have a larger channel cross-sectional area of the gas channel located on the lower side than that of the gas channel located on the upper side. It is configured to satisfy the condition.

(6)前記各実施例では、燃料電池は固体高分子型燃料電池としたが、必ずしも固体高分子型燃料電池である必要がなく、各種タイプの燃料電池に適用することも可能である。 (6) In each of the above embodiments, the fuel cell is a solid polymer fuel cell. However, the fuel cell is not necessarily a solid polymer fuel cell, and can be applied to various types of fuel cells.

(7)前記各実施例では、燃料電池スタックは自動車等の車両に搭載されるものとしていたが、これに換えて、電車等の自動車以外の車両に搭載されるものとしてもよい。また、車両にも限る必要はなく、船舶の他の移動体としてもよい。 (7) In each of the embodiments described above, the fuel cell stack is mounted on a vehicle such as an automobile, but instead, it may be mounted on a vehicle other than an automobile such as a train. Moreover, it is not necessary to restrict to a vehicle, It is good also as another mobile body of a ship.

本発明の第1実施例における燃料電池スタック100の構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the fuel cell stack 100 in 1st Example of this invention. 燃料電池セル10の断面を模式的に示す説明図である。2 is an explanatory view schematically showing a cross section of a fuel battery cell 10. FIG. 本発明の第2実施例における燃料電池スタックに備えられる燃料電池セル210の断面を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the cross section of the fuel cell 210 with which the fuel cell stack in 2nd Example of this invention is equipped.

符号の説明Explanation of symbols

10…燃料電池セル
11…電解質膜
12a…カソード電極触媒層
12b…アノード電極触媒層
13a…ガス拡散層
13b…ガス拡散層
14A…第1の面
14B…第2の面
18…カソードガス流路
19…アノードガス流路
21,22…多孔体部
23,24…穴部
25,26…穴部
30…セパレータ
100…燃料電池スタック
110…積層体
120…エンドプレート
141…ボルト
142…ナット
210…燃料電池セル
223,224…内側穴部
225,226…内側穴部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell 11 ... Electrolyte membrane 12a ... Cathode electrode catalyst layer 12b ... Anode electrode catalyst layer 13a ... Gas diffusion layer 13b ... Gas diffusion layer 14A ... 1st surface 14B ... 2nd surface 18 ... Cathode gas flow path 19 ... Anode gas flow path 21, 22 ... Porous part 23, 24 ... Hole 25, 26 ... Hole 30 ... Separator 100 ... Fuel cell stack 110 ... Laminate 120 ... End plate 141 ... Bolt 142 ... Nut 210 ... Fuel cell Cells 223, 224 ... inner hole 225, 226 ... inner hole

Claims (7)

燃料電池であって、
電解質膜を2つの電極で挟持する接合体であって、該接合体の第1の面を下側に、該接合体の第2の面を上側になるよう配設される膜電極接合体と、
前記第1の面と対向し、前記第1の面に沿った方向に第1の反応ガスを流す第1のガス流路を形成する第1のセパレータと、
前記第2の面と対向し、前記第2の面に沿った方向に第2の反応ガスを流す第2のガス流路を形成する第2のセパレータと
を備え、
前記第1のガス流路は、前記第2のガス流路よりも流路断面積が大きくなるよう構成された、燃料電池。
A fuel cell,
A membrane electrode assembly that sandwiches an electrolyte membrane between two electrodes, the membrane electrode assembly being disposed so that the first surface of the assembly is on the lower side and the second surface of the assembly is on the upper side; ,
A first separator facing the first surface and forming a first gas flow path for flowing a first reactive gas in a direction along the first surface;
A second separator facing the second surface and forming a second gas flow path for flowing a second reactive gas in a direction along the second surface;
The fuel cell, wherein the first gas channel is configured to have a channel cross-sectional area larger than that of the second gas channel.
請求項1に記載の燃料電池であって、
前記第1の反応ガスは、酸化剤ガスであり、
前記第2の反応ガスは、燃料ガスである、燃料電池。
The fuel cell according to claim 1,
The first reaction gas is an oxidant gas;
The fuel cell, wherein the second reaction gas is a fuel gas.
請求項1または2に記載の燃料電池であって、
前記第1のガス流路は、多孔体を備える構成である、燃料電池。
The fuel cell according to claim 1 or 2,
The first gas channel is a fuel cell having a porous body.
請求項3に記載の燃料電池であって、
前記多孔体は、親水性を有する、燃料電池。
The fuel cell according to claim 3, wherein
The porous body is a fuel cell having hydrophilicity.
請求項3または4に記載の燃料電池であって、
前記多孔体に対して、当該多孔体の端面から前記第1の反応ガスの導入出を図る第1のガス導入出部を備える構成である、燃料電池。
The fuel cell according to claim 3 or 4, wherein
A fuel cell comprising a first gas introduction / extraction section for introducing the first reaction gas from an end face of the porous body to the porous body.
請求項5に記載の燃料電池であって、
前記第1のセパレータは、
前記多孔体との接合面に設けられ、前記接合面に垂直な方向から前記多孔体に対する前記第1の反応ガスの導入出を図る第2のガス導入出部を備える構成である、燃料電池。
The fuel cell according to claim 5, wherein
The first separator is
A fuel cell, comprising: a second gas introduction / extraction part that is provided on a joint surface with the porous body and that introduces / extracts the first reaction gas to / from the porous body from a direction perpendicular to the joint surface.
請求項1ないし6のいずれかに記載の燃料電池を単セルとして複数積層した燃料電池スタック。   A fuel cell stack in which a plurality of fuel cells according to claim 1 are stacked as a single cell.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7380431B2 (en) 2020-06-02 2023-11-15 トヨタ自動車株式会社 fuel cell system

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