JP2010113918A

JP2010113918A - Separator of liquid fuel type fuel cell

Info

Publication number: JP2010113918A
Application number: JP2008284714A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Suematsu; 満末松
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-05
Filing date: 2008-11-05
Publication date: 2010-05-20

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator of a liquid fuel type fuel cell which is manufactured in good precision by injection molding. <P>SOLUTION: In the separator 44 of the liquid fuel type fuel cell 2, air supply grooves 106 formed on the surface of a separator body plate 101 being an integrated injection molding are communicated with air inlet ports 114 formed in the rectangular frame portion 103 on the outer circumference side of the separator body plate. The air inlet ports 114 are only connected by a plurality of first to third connecting ribs 113a-113c, 115, 119 in the spacing between anode side rectangular frame plate 111 and cathode side rectangular frame plate 112, thereby, the air inlet ports having a large cross-section are obtained, and introduce the air efficiently. By establishing the first to the third connecting ribs 113a-113c, 115, 119 at appropriate arrangement intervals, width, and length, shrinkage in forming is prevented or suppressed, and a separator with a high degree of planarity is manufactured in high accuracy at a low cost. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、アノード側電極板およびカソード側電極板が電解質膜を挟み積層接着された構成の電極接合体がセパレータを介して積層され、セパレータに形成した空気供給穴からカソード側電極板に空気が供給され、セパレータに形成した燃料供給穴からアノード側電極板に燃料が供給される液体燃料形燃料電池に関し、特に、そのセパレータの改良に関する。 In the present invention, an electrode assembly having a structure in which an anode-side electrode plate and a cathode-side electrode plate are laminated and bonded with an electrolyte membrane interposed therebetween is laminated via a separator, and air is supplied to the cathode-side electrode plate from an air supply hole formed in the separator. The present invention relates to a liquid fuel type fuel cell that is supplied and fuel is supplied to an anode side electrode plate from a fuel supply hole formed in the separator, and more particularly to improvement of the separator.

従来においては各種の燃料電池が提案されている。燃料電池は、電気化学反応を利用して電力を発生する装置であり、そのセルを構成する材料の種類にもよるが、様々な種類の物質が燃料として用いられている。例えば、メタノールやホルムアルデヒドのような有機物質が用いられている。 Conventionally, various fuel cells have been proposed. A fuel cell is a device that generates electric power by utilizing an electrochemical reaction, and various types of substances are used as fuel, depending on the type of material constituting the cell. For example, organic substances such as methanol and formaldehyde are used.

一般的な燃料電池では、その燃料極(アノード)に対して効率良く水素を供給できるように、燃料を直接に燃料極に供給する前に燃料改質器に通して改質している。燃料を直接にセルの燃料極に供給して酸化するシステムとしては、特許文献１に開示されているような、ダイレクトメタノール形燃料電池が知られている。また、本願出願の発明者は、特許文献２、３において、液体燃料を用いて常温下で発電を行う発電モジュールを提案している。
特開２００４−３４２５３４号公報特開２００７−１５７４０５号公報特開２００７−２２０３２０号公報 In a general fuel cell, fuel is reformed through a fuel reformer before being supplied directly to the fuel electrode so that hydrogen can be efficiently supplied to the fuel electrode (anode). As a system for supplying fuel directly to a fuel electrode of a cell and oxidizing it, a direct methanol fuel cell as disclosed in Patent Document 1 is known. The inventors of the present application have proposed a power generation module that generates power at room temperature using liquid fuel in Patent Documents 2 and 3.
JP 2004-342534 A JP 2007-157405 A JP 2007-220320 A

ここで、特許文献１に開示の燃料電池のセパレータは炭素と熱硬化性樹脂との混合物の成形品である。また、空気供給溝が形成されているセパレータの表面の外周縁に沿って４枚の当て板を取り付けて、空気供給溝の出口部分を覆うようにしている。４枚の当て板をセパレータの表面に位置決めして積層しているので、組み付け作業が煩雑であり、精度良く４枚の当て板を組み付けることができない場合もある。これに対して、特許文献２、３においては、空気供給溝の外周縁部分を封鎖状態の空気供給穴とすることにより、仕切り板（セパレータ）を単一の部品から形成している。よって、複数の部品の組み付けが不要であり、特許文献１における不具合が発生しない。 Here, the separator of the fuel cell disclosed in Patent Document 1 is a molded product of a mixture of carbon and a thermosetting resin. Further, four contact plates are attached along the outer peripheral edge of the surface of the separator where the air supply groove is formed so as to cover the outlet portion of the air supply groove. Since the four contact plates are positioned and laminated on the surface of the separator, the assembling work is complicated, and the four contact plates may not be assembled with high accuracy. On the other hand, in patent documents 2 and 3, the partition plate (separator) is formed from a single component by making the outer peripheral edge portion of the air supply groove a sealed air supply hole. Therefore, it is not necessary to assemble a plurality of parts, and the problem in Patent Document 1 does not occur.

特許文献２、３に開示の仕切り板（セパレータ）は、例えば、チタンなどの金属板を切削加工して製造することが考えられる。金属板の切削加工により製造した場合には、空気供給溝、燃料供給溝を備えた一定厚さの仕切り板を得ることができるが、製造に時間が掛り、製造コストも高い、という問題点がある。 For example, the partition plates (separators) disclosed in Patent Documents 2 and 3 may be manufactured by cutting a metal plate such as titanium. When manufactured by cutting a metal plate, it is possible to obtain a partition plate with a constant thickness provided with an air supply groove and a fuel supply groove, but the problem is that the manufacturing takes time and the manufacturing cost is high. is there.

そこで、プラスチックの射出成形によりセパレータを一体成形することが考えられる。しかしながら、空気供給溝および燃料供給溝を備えたセパレータを射出成形した場合には、一定厚さのセパレータを精度良く製造することが困難である。セパレータの各部分に厚さのばらつきがあると、空気および燃料の供給を効率良く行うことができず、発電効率が低下する可能性がある。 Therefore, it is conceivable to integrally mold the separator by plastic injection molding. However, when a separator having an air supply groove and a fuel supply groove is injection-molded, it is difficult to accurately manufacture a separator having a constant thickness. If the thickness of each part of the separator varies, air and fuel cannot be supplied efficiently, and power generation efficiency may be reduced.

本発明の課題は、このような点に鑑みて、射出成形によって精度良く製造可能な液体燃料形燃料電池のセパレータを提案することにある。 In view of these points, an object of the present invention is to propose a separator for a liquid fuel type fuel cell that can be accurately manufactured by injection molding.

上記の課題を解決するために、本発明の液体燃料形燃料電池のセパレータは次のように構成されていることを特徴としている。なお、括弧内の符号は、後述の実施の形態における対応する部位に付与したものであるが、本発明を実施の形態に限定することを意図したものではない。 In order to solve the above-mentioned problems, the separator of the liquid fuel type fuel cell of the present invention is configured as follows. In addition, although the code | symbol in a parenthesis is provided to the corresponding | compatible site | part in below-mentioned embodiment, it does not intend limiting this invention to embodiment.

すなわち、本発明のセパレータ（４４）は、
プラスチックの射出成形により製造された一体成形品である一定厚さの矩形輪郭のセパレータ本体板（１０１）を有し、
このセパレータ本体板（１０１）は、当該セパレータ本体板（１０１）の外周縁側の部分を規定している矩形枠状部分（１０３）と、この矩形枠状部分（１０３）によって取り囲まれている矩形板部分（１０４）とを備え、
前記矩形板部分（１０４）の一方の表面は、一定深さで一定幅の矩形断面の液体燃料供給溝（１０５）が平行に複数本形成されたアノード側表面であり、
前記矩形板部分（１０４）の他方の表面は、一定深さで一定幅の矩形断面の空気供給溝（１０６）が格子状に形成されたカソード側表面であり、
矩形枠状部分（１０３）は、前記セパレータ本体板（１０１）の厚さ方向において一定の間隔で平行に対峙している一定厚さのアノード側矩形枠板部分（１１１）およびカソード側矩形枠板部分（１１２）と、これらの間を所定の間隔で厚さ方向に連結している複数本の第１連結リブ（１１３ａ〜１１３ｃ）とを備え、前記アノード側矩形枠板部分（１１１）は前記矩形板部分（１０４）に繋がっており、隣接する前記第１連結リブ（１１３ａ〜１１３ｃ）の間が、前記空気供給溝（１０６）を前記セパレータ本体板（１０１）の四方の外周端面（１０１ａ〜１０１ｄ）から前記空気供給溝（１０６）に空気を取り込む空気取り込み口（１１４）となっており、
前記矩形枠状部分（１０３）における一方の対角線方向の両端部分には、前記アノード側矩形枠板部分（１１１）および前記カソード側矩形枠板部分（１１２）の間を連結している第２連結リブ（１１５）が形成され、各第２連結リブ（１１５）には、当該矩形枠状部分（１０３）の厚さ方向に貫通している液体燃料供給穴（１１６）がそれぞれ形成されており、
各液体燃料供給穴（１１６）は、各第２連結リブ（１１５）内において前記矩形枠状部分（１０３）の厚さ方向に直交する方向に延びる後加工によって形成される連通穴（１１７）と、前記矩形板部分（１０４）を厚さ方向に貫通している貫通穴（１１８）とを介して、前記アノード側表面の前記液体燃料供給溝（１０５）に連通しており、
前記矩形枠状部分（１０３）における他方の対角線方向の両端部分には、前記アノード側矩形枠板部分（１１１）および前記カソード側矩形枠板部分（１１２）の間を連結している第３連結リブ（１１９）がそれぞれ形成され、各第３連結リブ（１１９）には、当該矩形枠状部分（１０３）の厚さ方向に貫通しているセパレータ締結用のネジ穴（１２０）が形成されており、
前記矩形枠状部分（１０３）の表面が平坦面となるように前記セパレータ本体板（１０１）が射出成形されるように、前記第１連結リブ（１１３ａ〜１１３ｃ）、前記第２連結リブ（１１５）および前記第３連結リブ（１１９）の幅、長さ、および配置間隔が設定されていることを特徴としている。 That is, the separator (44) of the present invention is
A separator body plate (101) having a rectangular outline with a constant thickness, which is an integrally molded product manufactured by plastic injection molding,
The separator body plate (101) includes a rectangular frame portion (103) that defines a portion on the outer peripheral side of the separator body plate (101), and a rectangular plate surrounded by the rectangular frame portion (103). A portion (104),
One surface of the rectangular plate portion (104) is an anode-side surface in which a plurality of liquid fuel supply grooves (105) having a constant depth and a rectangular cross section having a constant width are formed in parallel.
The other surface of the rectangular plate portion (104) is a cathode side surface in which air supply grooves (106) having a rectangular cross section with a constant depth and a constant width are formed in a lattice shape,
The rectangular frame-shaped part (103) has a fixed thickness of the anode-side rectangular frame part (111) and the cathode-side rectangular frame plate facing each other in parallel in the thickness direction of the separator main body plate (101). A portion (112) and a plurality of first connecting ribs (113a to 113c) that connect the portion (112) in the thickness direction at a predetermined interval, and the anode-side rectangular frame plate portion (111) The rectangular plate portion (104) is connected, and between the adjacent first connecting ribs (113a to 113c), the air supply groove (106) is connected to the outer peripheral end surfaces (101a to 101a) of the separator body plate (101). 101d) is an air intake port (114) for taking air into the air supply groove (106),
A second connection connecting the anode-side rectangular frame plate portion (111) and the cathode-side rectangular frame plate portion (112) to one diagonal end portions of the rectangular frame-shaped portion (103). Ribs (115) are formed, and each second connecting rib (115) is formed with a liquid fuel supply hole (116) penetrating in the thickness direction of the rectangular frame portion (103).
Each liquid fuel supply hole (116) has a communication hole (117) formed by post-processing extending in a direction perpendicular to the thickness direction of the rectangular frame portion (103) in each second connection rib (115). , Communicating with the liquid fuel supply groove (105) on the anode side surface through a through hole (118) penetrating the rectangular plate portion (104) in the thickness direction,
A third connection connecting the anode-side rectangular frame plate portion (111) and the cathode-side rectangular frame plate portion (112) to the other diagonal end portions of the rectangular frame-shaped portion (103). Each rib (119) is formed, and each third connecting rib (119) is formed with a screw hole (120) for fastening the separator penetrating in the thickness direction of the rectangular frame portion (103). And
The first connecting ribs (113a to 113c) and the second connecting ribs (115) are formed such that the separator body plate (101) is injection-molded so that the surface of the rectangular frame portion (103) is a flat surface. ) And the third connecting rib (119) are set in width, length, and arrangement interval.

ここで、射出成形により得られた前記セパレータ本体板（１０１）に後加工を施して形成した各第２連結リブ内の前記連通穴（１１７）は、前記セパレータ本体板（１０１）の前記外周端面（１０１ａ〜１０１ｄ）に露出している前記第２連結リブ（１１５）の外側端面から前記貫通穴（１１８）に達する横穴を切削加工により形成し、当該横穴における前記外側端面に露出している開口を封鎖することにより、得ることができる。 Here, the communication hole (117) in each second connecting rib formed by post-processing the separator body plate (101) obtained by injection molding is the outer peripheral end surface of the separator body plate (101). A lateral hole reaching the through hole (118) from the outer end surface of the second connecting rib (115) exposed at (101a to 101d) is formed by cutting, and the opening exposed to the outer end surface of the lateral hole Can be obtained by blocking.

また、前記セパレータ本体板（１０１）の表面に導電性薄膜を形成して、セパレータに導電性を付与することがのぞましい。 Moreover, it is preferable to form a conductive thin film on the surface of the separator body plate (101) to impart conductivity to the separator.

この構成のセパレータにおいては、外部からセパレータの液体燃料供給口に供給された液体燃料が、セパレータ内部の連通穴および貫通穴を通ってアノード側表面に形成されている液体燃料供給溝に供給される。アノード側表面は電極接合体のアノード側電極板に対峙する面であるので、液体燃料供給溝に供給された液体燃料がアノード側電極板に供給される。一方、セパレータの外周端面に開口している空気取り込み口から導入される空気は、カソード側表面に形成されている空気供給溝に供給される。カソード側表面は電極接合体のカソード側電極板に対峙する面であるので、空気供給溝に供給された空気がカソード側電極板に供給される。この結果、電解質膜を挟み積層されているアノード側電極およびカソード側電極間で発生する電気化学反応により電極接合体が発電する。 In the separator having this configuration, the liquid fuel supplied from the outside to the liquid fuel supply port of the separator is supplied to the liquid fuel supply groove formed on the anode side surface through the communication hole and the through hole inside the separator. . Since the anode side surface is a surface facing the anode side electrode plate of the electrode assembly, the liquid fuel supplied to the liquid fuel supply groove is supplied to the anode side electrode plate. On the other hand, the air introduced from the air intake opening opened on the outer peripheral end face of the separator is supplied to an air supply groove formed on the cathode side surface. Since the cathode side surface is a surface facing the cathode side electrode plate of the electrode assembly, the air supplied to the air supply groove is supplied to the cathode side electrode plate. As a result, the electrode assembly generates power by an electrochemical reaction that occurs between the anode side electrode and the cathode side electrode that are stacked with the electrolyte membrane interposed therebetween.

次に、本発明のセパレータ（４４Ａ）は、後加工による穴開け作業を省略するために、
プラスチックの射出成形により製造された一体成形品である一定厚さの矩形輪郭のセパレータ本体板（１０１）を有し、
このセパレータ本体板（１０１）は、当該セパレータ本体板（１０１）の外周縁側の部分を規定している矩形枠状部分（１０３）と、この矩形枠状部分によって取り囲まれている矩形板部分（１０４）とを備え、
前記矩形板部分（１０４）の一方の表面は、一定深さで一定幅の矩形断面の液体燃料供給溝（１０５）が平行に複数本形成されたアノード側表面であり、
前記矩形板部分（１０４）の他方の表面は、一定深さで一定幅の矩形断面の空気供給溝（１０６）が格子状に形成されたカソード側表面であり、
矩形枠状部分（１０３）は、前記セパレータ本体板（１０１）の厚さ方向において一定の間隔で平行に対峙している一定厚さのアノード側矩形枠板部分（１１１）およびカソード側矩形枠板部分（１１２）と、これらの間を所定の間隔で厚さ方向に連結している複数本の第１連結リブ（１１３ａ〜１１３ｃ）とを備え、前記アノード側矩形枠板部分（１１１）は前記矩形板部分（１０４）に繋がっており、隣接する前記第１連結リブ（１１３ａ〜１１３ｃ）の間が、前記空気供給溝（１０６）を前記セパレータ本体板（１０１）の四方の外周端面（１０１ａ〜１０１ｄ）から前記空気供給溝（１０６）に空気を取り込む空気取り込み口（１１４）となっており、
前記矩形枠状部分（１０３）における一方の対角線方向の両端部分には、前記アノード側矩形枠板部分（１１１）および前記カソード側矩形枠板部分（１１２）の間を連結している第２連結リブ（１１５）が形成され、各第２連結リブ（１１５）には、当該矩形枠状部分（１０３）の厚さ方向に貫通している液体燃料供給穴（１１６）がそれぞれ形成されており、
前記矩形枠状部分（１０３）における前記アノード側矩形枠板部分（１１１）の表面には、前記液体燃料供給穴（１１６）から前記液体燃料供給溝（１０５）に至る液体燃料導入溝（１１７Ａ）が形成されており、
前記矩形枠状部分（１０３）における他方の対角線方向の両端部分には、前記アノード側矩形枠板部分（１１１）および前記カソード側矩形枠板部分（１１２）の間を連結している第３連結リブ（１１９）がそれぞれ形成され、各第３連結リブ（１１９）には、当該矩形枠状部分（１０３）の厚さ方向に貫通しているセパレータ締結用のネジ穴（１２０）が形成されており、
前記矩形枠状部分（１０３）の表面が平坦面となるように前記セパレータ本体板（１０１）が射出成形されるように、前記第１連結リブ（１１３ａ〜１１３ｃ）、前記第２連結リブ（１１５）および前記第３連結リブ（１１９）の幅、長さ、および配置間隔が設定されていることを特徴としている。 Next, the separator (44A) of the present invention is provided with a method for omitting a drilling operation by post-processing.
A separator body plate (101) having a rectangular outline with a constant thickness, which is an integrally molded product manufactured by plastic injection molding,
The separator body plate (101) includes a rectangular frame portion (103) defining a portion on the outer peripheral side of the separator body plate (101) and a rectangular plate portion (104) surrounded by the rectangular frame portion. )
One surface of the rectangular plate portion (104) is an anode-side surface in which a plurality of liquid fuel supply grooves (105) having a constant depth and a rectangular cross section having a constant width are formed in parallel.
The other surface of the rectangular plate portion (104) is a cathode side surface in which air supply grooves (106) having a rectangular cross section with a constant depth and a constant width are formed in a lattice shape,
The rectangular frame-shaped part (103) has a fixed thickness of the anode-side rectangular frame part (111) and the cathode-side rectangular frame plate facing each other in parallel in the thickness direction of the separator main body plate (101). A portion (112) and a plurality of first connecting ribs (113a to 113c) that connect the portion (112) in the thickness direction at a predetermined interval, and the anode-side rectangular frame plate portion (111) The rectangular plate portion (104) is connected, and between the adjacent first connecting ribs (113a to 113c), the air supply groove (106) is connected to the outer peripheral end surfaces (101a to 101a) of the separator body plate (101). 101d) is an air intake port (114) for taking air into the air supply groove (106),
A second connection connecting the anode-side rectangular frame plate portion (111) and the cathode-side rectangular frame plate portion (112) to one diagonal end portions of the rectangular frame-shaped portion (103). Ribs (115) are formed, and each second connecting rib (115) is formed with a liquid fuel supply hole (116) penetrating in the thickness direction of the rectangular frame portion (103).
A liquid fuel introduction groove (117A) extending from the liquid fuel supply hole (116) to the liquid fuel supply groove (105) is formed on the surface of the anode side rectangular frame plate portion (111) in the rectangular frame portion (103). Is formed,
A third connection connecting the anode-side rectangular frame plate portion (111) and the cathode-side rectangular frame plate portion (112) to the other diagonal end portions of the rectangular frame-shaped portion (103). Each rib (119) is formed, and each third connecting rib (119) is formed with a screw hole (120) for fastening the separator penetrating in the thickness direction of the rectangular frame portion (103). And
The first connecting ribs (113a to 113c) and the second connecting ribs (115) are formed such that the separator body plate (101) is injection-molded so that the surface of the rectangular frame portion (103) is a flat surface. ) And the third connecting rib (119) are set in width, length, and arrangement interval.

ここで、前記液体燃料供給穴（１１６）は、その開口縁の一部が、前記アノード側矩形枠板部分（１１１）における前記矩形板部分（１０４）との境界に接する位置に形成されていることが望ましい。このようにすれば、液体燃料供給穴（１１６）の開口縁の一部が、矩形板部分（１０４）に形成されている液体燃料供給溝（１０５）に連通した状態にすることができる。したがって、液体燃料導入溝（１１７Ａ）の長さを短くでき、実質的に当該溝を省略できる。 Here, the liquid fuel supply hole (116) is formed at a position where a part of the opening edge thereof is in contact with the boundary with the rectangular plate portion (104) in the anode-side rectangular frame plate portion (111). It is desirable. In this way, a part of the opening edge of the liquid fuel supply hole (116) can communicate with the liquid fuel supply groove (105) formed in the rectangular plate portion (104). Therefore, the length of the liquid fuel introduction groove (117A) can be shortened, and the groove can be substantially omitted.

本発明の液体燃料形燃料電池のセパレータは、プラスチックを射出成形することにより得られた一体成形品からなるセパレータ本体板を備えている。セパレータ本体板の一方の表面には空気供給溝が形成され、他方の表面には液体燃料供給溝が形成されており、空気供給溝は、セパレータ本体板の外周側の矩形枠状部分の内部に形成した空気取り込み口に連通している。 The separator of the liquid fuel type fuel cell of the present invention includes a separator main body plate made of an integrally molded product obtained by injection molding of plastic. An air supply groove is formed on one surface of the separator body plate, and a liquid fuel supply groove is formed on the other surface. The air supply groove is formed inside the rectangular frame portion on the outer peripheral side of the separator body plate. It communicates with the formed air intake.

空気取り込み口は、一定の間隔で対峙する状態に成形したアノード側矩形枠板とカソード側矩形枠板の間に形成されている。これらの間は、所定の間隔で配置した所定幅および所定長さの第１連結リブと、液体燃料供給穴および連通穴（あるいは燃料導入溝）形成用の第２連結リブと、ネジ穴形成用の第３連結リブによって連結されているだけなので、大きな断面積の空気取り込み口が得られる。よって、空気を効率よく取り込むことができ、発電効率を高めるために有利である。 The air intake port is formed between an anode-side rectangular frame plate and a cathode-side rectangular frame plate that are formed so as to face each other at regular intervals. Between these, a first connecting rib having a predetermined width and a predetermined length arranged at a predetermined interval, a second connecting rib for forming a liquid fuel supply hole and a communication hole (or a fuel introduction groove), and a screw hole forming Therefore, an air intake opening having a large cross-sectional area can be obtained. Therefore, air can be taken in efficiently, which is advantageous for improving power generation efficiency.

また、厚肉の矩形枠状部分に、部分的に、空気取り込み穴、液体燃料供給穴、連通穴、ネジ穴などを形成する場合には、射出成形における溶融樹脂の固化時に、厚肉の部分にヒケが発生し、矩形枠状部分を平坦面となるように成形することができない。本発明では、第１連結リブを適切な配置間隔、幅および長さに設定することにより、成形時のヒケを防止あるいは抑制して、平坦度の高いセパレータを精度良く製造できる。 In addition, when partially forming an air intake hole, a liquid fuel supply hole, a communication hole, a screw hole, etc. in the thick rectangular frame-shaped part, the thick-walled part is used when the molten resin is solidified in the injection molding. In other words, sink marks are generated, and the rectangular frame portion cannot be formed to be a flat surface. In the present invention, by setting the first connecting ribs to appropriate arrangement intervals, widths, and lengths, it is possible to prevent or suppress sink marks during molding and to manufacture a separator with high flatness with high accuracy.

以下に、図面を参照して、本発明を適用した液体燃料形燃料電池システムの実施の形態を説明する。 Embodiments of a liquid fuel type fuel cell system to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.

(全体構成)
図１は本発明を適用した液体燃料形燃料電池システムを示す概略構成図である。液体燃料形燃料電池システム１は、液体燃料形燃料電池２と、当該液体燃料形燃料電池２により発生した直流電流を蓄えるとともに、交流電流に変換して出力可能なコントローラ３とを有している。 (overall structure)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a liquid fuel type fuel cell system to which the present invention is applied. The liquid fuel type fuel cell system 1 includes a liquid fuel type fuel cell 2 and a controller 3 that stores a direct current generated by the liquid fuel type fuel cell 2 and converts the direct current into an alternating current and outputs it. .

液体燃料形燃料電池２は、発電モジュール４と、当該発電モジュール４に水素発生用の液体燃料を供給するための液体燃料循環系５と、発電モジュール４に空気(酸素)を供給するための送風機６と、液体燃料形燃料電池内部を冷却するための冷却ファン７と、送風機６、冷却ファン７および液体燃料循環系５のポンプを駆動するための内部電源８とを備えている。コントローラ３は、電気二重層コンデンサなどからなる複数の二次電池９と、直流電流を交流電流に変換するためのインバータ１０とを備えており、液体燃料形燃料電池２の発電電流がリレー１１を介して各二次電池９に充電され、二次電池９からはリレー１２を介してインバータ１０に電流が供給されるようになっている。 The liquid fuel type fuel cell 2 includes a power generation module 4, a liquid fuel circulation system 5 for supplying liquid power for generating hydrogen to the power generation module 4, and a blower for supplying air (oxygen) to the power generation module 4. 6, a cooling fan 7 for cooling the inside of the liquid fuel type fuel cell, and an internal power supply 8 for driving the blower 6, the cooling fan 7 and the pump of the liquid fuel circulation system 5. The controller 3 includes a plurality of secondary batteries 9 made of an electric double layer capacitor and the like, and an inverter 10 for converting a direct current into an alternating current. The generated current of the liquid fuel type fuel cell 2 is connected to the relay 11. Each secondary battery 9 is charged via the secondary battery 9, and current is supplied from the secondary battery 9 to the inverter 10 via the relay 12.

液体燃料としては、純水９５〜９８重量％に、有機物質を５〜２重量％溶解させたものが使用される。有機物質としては、柑橘類などの植物の精製油、トウモロコシや穀物類の発酵アルコールなどを用いることができる。 As the liquid fuel, one obtained by dissolving 5 to 2% by weight of an organic substance in 95 to 98% by weight of pure water is used. As an organic substance, refined oils of plants such as citrus fruits, fermented alcohols of corn and grains can be used.

液体燃料形燃料電池２の液体燃料循環系５は、循環タンク１３と、この循環タンク１３に蓄えられている液体燃料を発電モジュール４を経由して循環させるための液体燃料循環路１４と、この液体燃料循環路１４に沿って液体燃料を循環させるための循環ポンプ１５とを備えている。また、液体燃料形燃料電池筐体１６に配置した注入口１７から液体燃料を供給可能なメインタンク１８を備えている。循環タンク１３内の液体燃料が所定量以下になると、供給ポンプ１９が駆動されて、メインタンク１８から循環タンク１３に液体燃料が補給されるようになっている。さらに、回収タンク２０を備えており、発電モジュール４から空気と共に回収される液体燃料が当該回収タンク２０に溜まり、ここから、必要に応じて、液体燃料形燃料電池筐体１６に配置した排水出口２１から排出される。また、回収タンク２０に回収された液体燃料を、供給ポンプ２２によって循環タンク１３の側に戻すことが可能となっている。 The liquid fuel circulation system 5 of the liquid fuel type fuel cell 2 includes a circulation tank 13, a liquid fuel circulation path 14 for circulating the liquid fuel stored in the circulation tank 13 via the power generation module 4, And a circulation pump 15 for circulating the liquid fuel along the liquid fuel circulation path 14. Further, a main tank 18 capable of supplying liquid fuel from an inlet 17 arranged in the liquid fuel type fuel cell casing 16 is provided. When the liquid fuel in the circulation tank 13 falls below a predetermined amount, the supply pump 19 is driven so that the liquid fuel is supplied from the main tank 18 to the circulation tank 13. Furthermore, a recovery tank 20 is provided, and liquid fuel recovered together with air from the power generation module 4 accumulates in the recovery tank 20, and from here, a drain outlet arranged in the liquid fuel type fuel cell casing 16 as necessary. 21 is discharged. Further, the liquid fuel recovered in the recovery tank 20 can be returned to the circulation tank 13 side by the supply pump 22.

一方、発電モジュール４で発生した直流電流は、整流器２３を介して、内部電源８およびコントローラ３に出力される。コントローラ３への電力供給路には起動スイッチ２４が配置されており、起動スイッチ２４をオンにすると、内部電源８からリレー２５を介して、各ポンプ１５、１９、２２、送風機６および冷却ファン７に電力が供給され、これらの駆動が開始するようになっている。発電モジュール４の発電状態が安定化した後は、コントローラ３の側への発電電流の供給が開始される。コントローラ３は発電電流を二次電池９に蓄えると共に、インバータ１０を介して直流電流を交流電流に変換して、当該コントローラ３の出力端子２６に接続されている負荷側の装置(図示せず)に交流電流の供給を開始する。 On the other hand, the direct current generated in the power generation module 4 is output to the internal power supply 8 and the controller 3 via the rectifier 23. A start switch 24 is disposed in the power supply path to the controller 3. When the start switch 24 is turned on, the pumps 15, 19, 22, the blower 6 and the cooling fan 7 are connected from the internal power supply 8 via the relay 25. The electric power is supplied to these, and these drives are started. After the power generation state of the power generation module 4 is stabilized, supply of generated current to the controller 3 side is started. The controller 3 stores the generated current in the secondary battery 9, converts the direct current into the alternating current via the inverter 10, and a load side device (not shown) connected to the output terminal 26 of the controller 3. The supply of alternating current is started.

(発電モジュール)
図２は発電モジュール４を示す斜視図であり、図３は発電モジュール４の分解斜視図である。これらの図を参照して説明すると、発電モジュール４は、一対の集電板４５と、複数枚のセパレータ４４と、複数枚の電極接合体４２を備えている。電極接合体４２は、アノード側電極板４７およびカソード側電極板４８が電解質膜４６を挟み積層接着された構成となっている。アノード側電極板４７は、矩形枠状のガスケット４７ａの枠内に配置された矩形の電極板であり、カソード側電極板４８も、矩形枠状のガスケット４８ａの枠内に配置された矩形の電極板である。 (Power generation module)
FIG. 2 is a perspective view showing the power generation module 4, and FIG. 3 is an exploded perspective view of the power generation module 4. Referring to these drawings, the power generation module 4 includes a pair of current collecting plates 45, a plurality of separators 44, and a plurality of electrode assemblies 42. The electrode assembly 42 has a configuration in which an anode side electrode plate 47 and a cathode side electrode plate 48 are laminated and bonded with an electrolyte membrane 46 interposed therebetween. The anode side electrode plate 47 is a rectangular electrode plate disposed in the frame of the rectangular frame-shaped gasket 47a, and the cathode side electrode plate 48 is also a rectangular electrode disposed in the frame of the rectangular frame-shaped gasket 48a. It is a board.

この構成の複数枚の電極接合体４２が、セパレータ４４を挟み、直列接続されている。また、両端に位置する各電極接合体(図示せず)は、それぞれセパレータ４４を挟み、各集電板４５に接続されている。さらに、矩形の枠状のガスケット４３が電極接合体４２と、両側のセパレータ４４との間にそれぞれ挟まれて、これらの間が液密状態とされている。以下に、各部分の構成を詳細に説明する。 A plurality of electrode assemblies 42 having this configuration are connected in series with the separator 44 interposed therebetween. Further, each electrode assembly (not shown) located at both ends is connected to each current collector plate 45 with a separator 44 interposed therebetween. Further, a rectangular frame-shaped gasket 43 is sandwiched between the electrode assembly 42 and the separators 44 on both sides, and the space between them is in a liquid-tight state. Below, the structure of each part is demonstrated in detail.

まず、電極接合体４２のアノード側電極板４７は、ゼオライト、コーラルサンドおよびカーボンブラックの微粒子粉末の焼結体に白金が担持された電極板である。他方のカソード側電極板４８は、ゼオライトおよびカーボンブラックの微粒子粉末の焼結体にルテニウムが担持された電極板である。 First, the anode side electrode plate 47 of the electrode assembly 42 is an electrode plate in which platinum is supported on a sintered body of fine particles of zeolite, coral sand, and carbon black. The other cathode side electrode plate 48 is an electrode plate in which ruthenium is supported on a sintered body of fine particles of zeolite and carbon black.

締め付け板４１、電極接合体４２、各ガスケット４３、各セパレータ４４、および各集電板４５には、それらの対角線方向の一対の角部分に、それらの厚さ方向に貫通して延びる位置決め穴４１ａ、４２ａ、４３ａ、４４ａが形成されている。これらの位置決め穴４１ａ〜４４ａには不図示の位置決めピンが通されて、これらが整列状態で積層されている。また、各締め付け板４１には複数のボルト穴４１ｂが形成されており、これらに通した締結ボルト４９によって、これらが積層状態で一体化されている。 The fastening plate 41, the electrode assembly 42, each gasket 43, each separator 44, and each current collector plate 45 have a positioning hole 41a that extends through a pair of corner portions in the diagonal direction in the thickness direction thereof. , 42a, 43a, 44a are formed. Positioning pins (not shown) are passed through the positioning holes 41a to 44a, and these are stacked in an aligned state. In addition, a plurality of bolt holes 41b are formed in each fastening plate 41, and these are integrated in a laminated state by fastening bolts 49 passed through them.

一方の締め付け板４１、電極接合体４２、各ガスケット４３、各セパレータ４４および各集電板４５の対角線方向の他方の一対の角部分には、それらの厚さ方向に貫通して延びる一対の液体燃料供給口４１ｃ、４２ｃ、４３ｃ、液体燃料供給穴１１６、および液体燃料供給口４５ｃが形成されている。液体燃料は、例えば、一方の締め付け板４１の外側表面において、上側の液体燃料供給口４１ｃに接続されている液体燃料供給管５０を介して供給され、下側の液体燃料供給口４１ｃに接続されている液体燃料供給管５０を介して排出される。 A pair of liquids penetrating in the thickness direction is provided in the other pair of corners in the diagonal direction of one clamping plate 41, electrode assembly 42, each gasket 43, each separator 44, and each collector plate 45. Fuel supply ports 41c, 42c, 43c, a liquid fuel supply hole 116, and a liquid fuel supply port 45c are formed. The liquid fuel is supplied, for example, via the liquid fuel supply pipe 50 connected to the upper liquid fuel supply port 41c on the outer surface of one clamping plate 41, and is connected to the lower liquid fuel supply port 41c. The liquid fuel supply pipe 50 is discharged.

集電板４５は、矩形の本体板部分の上端面の一方の端から一定幅で上方に端子板部分４５ｄが延びた形状とされている。本例では二枚の集電板４５は同一形状のものであり、逆向きに配置されている。 The current collector plate 45 has a shape in which a terminal plate portion 45d extends upward at a constant width from one end of the upper end surface of the rectangular main plate portion. In this example, the two current collecting plates 45 have the same shape and are arranged in opposite directions.

（セパレータ）
図４はセパレータのカソード側表面を示す平面図、左側の端面図、下側の端面図、および栓を示す説明図であり、図５はセパレータのアノード側表面を示す背面図である。これらの図を主に参照してセパレータ４４の構造を説明する。セパレータ４４はセパレータ本体板１０１から形成されており、このセパレータ本体板１０１には、その表面を覆う状態に導電性薄膜が形成されている。セパレータ本体板１０１はプラスチックの射出成形により製造された一体成形品である一定厚さの矩形輪郭の板である。導電性薄膜は、導電性素材を蒸着、溶射などの方法によって、セパレータ本体板１０１の表面に積層したものである。導電性薄膜を形成する代わりに、導電性素材が混合された導電性のプラスチック素材を用いてセパレータ本体板１０１を射出成形して、セパレータ本体板１０１に導電性を付与することも可能である。 (Separator)
4 is a plan view showing the cathode side surface of the separator, a left end view, a lower end view, and an explanatory view showing the stopper, and FIG. 5 is a rear view showing the anode side surface of the separator. The structure of the separator 44 will be described with reference mainly to these drawings. The separator 44 is formed of a separator body plate 101, and a conductive thin film is formed on the separator body plate 101 so as to cover the surface thereof. The separator main body plate 101 is a rectangular plate having a constant thickness and is an integrally molded product manufactured by plastic injection molding. The conductive thin film is formed by laminating a conductive material on the surface of the separator body plate 101 by a method such as vapor deposition or thermal spraying. Instead of forming the conductive thin film, the separator body plate 101 may be injection-molded using a conductive plastic material mixed with a conductive material to impart conductivity to the separator body plate 101.

セパレータ本体板１０１は、当該セパレータ本体板１０１の外周縁側の部分を規定している矩形枠状部分１０３と、この矩形枠状部分１０３によって取り囲まれている矩形板部分１０４とを備えている。内側の矩形板部分１０４の一方の表面は、一定深さで一定幅の矩形断面の液体燃料供給溝１０５が例えば横方向Ｘに平行に複数本形成されているアノード側表面であり、矩形板部分１０４の他方の表面は、一定深さで一定幅の矩形断面の空気供給溝１０６が相互に直交する横方向Ｘおよび縦方向Ｙに格子状に形成されたカソード側表面である。空気供給溝１０６は液体燃料供給溝１０５に比べて、その幅および深さが大きい。 The separator body plate 101 includes a rectangular frame portion 103 that defines the outer peripheral edge portion of the separator body plate 101, and a rectangular plate portion 104 that is surrounded by the rectangular frame portion 103. One surface of the inner rectangular plate portion 104 is an anode-side surface in which a plurality of liquid fuel supply grooves 105 having a rectangular cross section with a constant depth and a constant width are formed in parallel in the lateral direction X, for example. The other surface 104 is a cathode side surface in which air supply grooves 106 having a rectangular cross section with a constant depth and a constant width are formed in a grid pattern in the horizontal direction X and the vertical direction Y perpendicular to each other. The air supply groove 106 has a larger width and depth than the liquid fuel supply groove 105.

外側の矩形枠状部分１０３は、セパレータ厚さ方向Ｚにおいて一定の間隔で平行に対峙している一定厚さのアノード側矩形枠板部分１１１およびカソード側矩形枠板部分１１２と、これらの間を所定の間隔で厚さ方向Ｚに連結している複数本の第１連結リブ１１３ａ〜１１３ｃとを備えている。アノード側矩形枠板部分１１１は内側の矩形板部分１０４に繋がっている。また、隣接する各第１連結リブ１１３ａ〜１１３ｃの間が、セパレータ本体板１０１の四方の外周端面１０１ａ〜１０１ｄから空気供給溝１０６に空気を取り込む広幅の空気取り込み口１１４となっている。 The outer rectangular frame portion 103 has an anode-side rectangular frame plate portion 111 and a cathode-side rectangular frame plate portion 112 having a certain thickness facing each other in parallel in the separator thickness direction Z at a certain interval, and a space therebetween. And a plurality of first connecting ribs 113a to 113c that are connected in the thickness direction Z at a predetermined interval. The anode side rectangular frame plate portion 111 is connected to the inner rectangular plate portion 104. Further, between the adjacent first connecting ribs 113 a to 113 c is a wide air intake port 114 that takes air into the air supply groove 106 from the four outer peripheral end faces 101 a to 101 d of the separator body plate 101.

また、矩形枠状部分１０３において、その一方の対角線方向の両端部分には、同一形状のアノード側矩形枠板部分１１１およびカソード側矩形枠板部分１１２の間を連結している第２連結リブ１１５が形成されている。２本の第２連結リブ１１５を貫通する状態に、矩形枠状部分１０３の両端部分には、厚さ方向Ｚに貫通している液体燃料供給穴１１６がそれぞれ形成されている。 Further, in the rectangular frame-shaped portion 103, second connecting ribs 115 that connect between the anode-side rectangular frame plate portion 111 and the cathode-side rectangular frame plate portion 112 having the same shape are formed at both diagonal ends. Is formed. Liquid fuel supply holes 116 penetrating in the thickness direction Z are formed in both end portions of the rectangular frame-shaped portion 103 so as to penetrate the two second connecting ribs 115.

各液体燃料供給穴１１６は、各第２連結リブ１１５内において厚さ方向Ｚに直交するＹ方向に延びる後加工によって形成される連通穴１１７、および、矩形板部分１０４を厚さ方向Ｚに貫通している貫通穴１１８を介して、アノード側表面の液体燃料供給溝１０５に連通している。 Each liquid fuel supply hole 116 penetrates in the thickness direction Z through a communication hole 117 formed by post-processing extending in the Y direction orthogonal to the thickness direction Z in each second connection rib 115 and the rectangular plate portion 104. The liquid fuel supply groove 105 on the anode side surface communicates with the through hole 118 formed through the through hole 118.

さらに、矩形枠状部分１０３における他方の対角線方向の両端部分には、アノード側矩形枠板部分１１１およびカソード側矩形枠板部分１１２の間を連結している第３連結リブ１１９がそれぞれ形成されている。これら２本の第３連結リブ１１９を貫通する状態に、矩形枠状部分１０３の両端部分には、厚さ方向に貫通しているセパレータ締結用のネジ穴１２０がそれぞれ形成されている。 Further, third connecting ribs 119 that connect between the anode-side rectangular frame plate portion 111 and the cathode-side rectangular frame plate portion 112 are formed at both ends in the other diagonal direction of the rectangular frame-shaped portion 103, respectively. Yes. A screw hole 120 for fastening the separator penetrating in the thickness direction is formed in both end portions of the rectangular frame-shaped portion 103 so as to penetrate the two third connecting ribs 119.

ここで、図４から分かるように、第１連結リブ１１３ａは、矩形枠状部分１０３における各辺において、それぞれ左右対称の状態に形成された６本のリブであり、第１連結リブ１１３ｂは、矩形枠状部分１０３における一方の対角線方向の両側の角部分に形成されたリブであり、第１連結リブ１１３ｃは、他方の対角線方向の両側の角部分に形成されたリブである。第１連結リブ１１３ａは、その外側の端が、アノード側矩形枠板部分１１１、カソード側矩形枠板部分１１２の外周端面１０１ａ〜１０１ｄよりも僅かに後退した位置にあり、その内側の端が空気供給溝１０６を仕切っている突起部分に繋がっている。第１連結リブ１１３ｂは、第３連結リブ１１９を内側から取り囲むように直交する状態に形成されており、その外周端は、アノード側矩形枠板部分１１１、カソード側矩形枠板部分１１２の外周端に一致している。第１連結リブ１１３ｃは、アノード側矩形枠板部分１１１およびカソード側矩形枠板部分１１２の角部分の外周端を封鎖する状態に形成したＹ方向に延びる部分と、この部分から内側に直角に折れ曲がってＸ方向に延びる部分とを備えたＬ形のリブである。 Here, as can be seen from FIG. 4, the first connecting ribs 113a are six ribs that are formed symmetrically on each side of the rectangular frame-shaped portion 103, and the first connecting ribs 113b are It is a rib formed in the corner part of the both sides of one diagonal direction in the rectangular frame-shaped part 103, and the 1st connection rib 113c is a rib formed in the corner part of the both sides of the other diagonal direction. The outer ends of the first connecting ribs 113a are slightly retracted from the outer peripheral end surfaces 101a to 101d of the anode-side rectangular frame plate portion 111 and the cathode-side rectangular frame plate portion 112, and the inner ends thereof are air. It is connected to the protruding portion that partitions the supply groove 106. The first connecting rib 113b is formed in an orthogonal state so as to surround the third connecting rib 119 from the inside, and the outer peripheral ends thereof are the outer peripheral ends of the anode-side rectangular frame plate portion 111 and the cathode-side rectangular frame plate portion 112. It matches. The first connecting rib 113c is bent in a right angle from the portion extending in the Y direction formed so as to seal the outer peripheral ends of the corner portions of the anode side rectangular frame plate portion 111 and the cathode side rectangular frame plate portion 112. And an L-shaped rib having a portion extending in the X direction.

次に、射出成形により得られたセパレータ本体板１０１に後加工を施して形成した第２連結リブ１１５内の連通穴１１７は、セパレータ本体板１０１の外周端面に露出している第２連結リブ１１５の外側端面１１５ａから貫通穴１１８に達するＹ方向に延びる横穴１２１を切削加工により形成し、当該横穴１２１における外側端面に露出している開口を、相補的な形状の栓１２３（図４（ｄ）参照）によって封鎖することにより得られたものである。 Next, the communication hole 117 in the 2nd connection rib 115 formed by post-processing to the separator main body plate 101 obtained by injection molding is exposed to the outer peripheral end surface of the separator main body plate 101. A horizontal hole 121 extending in the Y direction reaching the through hole 118 from the outer end surface 115a of the first hole is formed by cutting, and an opening exposed on the outer end surface of the horizontal hole 121 is formed into a plug 123 having a complementary shape (FIG. 4D). (See below).

図６は液体燃料の流れを示す説明図である。この図に示すように、発電モジュール４では、セパレータ４４、ガスケット４３、電極接合体４２および他方のガスケット４３に形成されている液体燃料供給穴１１６、液体燃料供給口４３ｃ、４２ｃ、４３ｃを通って、次段のセパレータ４４の液体燃料供給穴１１６に液体燃料が供給され、ここから、セパレータ内部の連通穴１１７および貫通穴１１８を通ってアノード側表面に形成されている液体燃料供給溝１０５に供給される。アノード側表面は電極接合体４２のアノード側電極板４７に対峙する面であるので、液体燃料供給溝１０５に供給された液体燃料がアノード側電極板４７に供給される。当該セパレータ４４の液体燃料供給溝１０５に沿って流れる液体燃料は、下側の貫通穴１１８、連通穴１１７を通って下側の液体燃料供給穴１１６に排出され、ここから、液体燃料供給口４３ｃ、４２ｃ、４３ｃおよび液体燃料供給穴１１６を通って戻り、外部に排出される。 FIG. 6 is an explanatory diagram showing the flow of liquid fuel. As shown in this figure, in the power generation module 4, the separator 44, the gasket 43, the electrode assembly 42, the liquid fuel supply hole 116 formed in the other gasket 43, and the liquid fuel supply ports 43 c, 42 c, 43 c are passed through. The liquid fuel is supplied to the liquid fuel supply hole 116 of the separator 44 in the next stage, and is supplied from here to the liquid fuel supply groove 105 formed on the anode side surface through the communication hole 117 and the through hole 118 inside the separator. Is done. Since the anode side surface is a surface facing the anode side electrode plate 47 of the electrode assembly 42, the liquid fuel supplied to the liquid fuel supply groove 105 is supplied to the anode side electrode plate 47. The liquid fuel flowing along the liquid fuel supply groove 105 of the separator 44 is discharged to the lower liquid fuel supply hole 116 through the lower through hole 118 and the communication hole 117, and from there, the liquid fuel supply port 43c. , 42c, 43c and the liquid fuel supply hole 116 to return to the outside.

一方、セパレータ４４の外周端面１０１ａ〜１０１ｄに開口している空気取り込み口１１４から導入される空気は、カソード側表面に形成されている空気供給溝１０６に供給される。カソード側表面は電極接合体４２のカソード側電極板４８に対峙する面であるので、空気供給溝１０６に供給された空気がカソード側電極板１８に供給される。この結果、電解質膜４６を挟み積層されているアノード側電極４７およびカソード側電極４８の間で発生する電気化学反応により電極接合体４２が発電する。 On the other hand, the air introduced from the air intake port 114 opened on the outer peripheral end faces 101a to 101d of the separator 44 is supplied to the air supply groove 106 formed on the cathode side surface. Since the cathode side surface is a surface facing the cathode side electrode plate 48 of the electrode assembly 42, the air supplied to the air supply groove 106 is supplied to the cathode side electrode plate 18. As a result, the electrode assembly 42 generates power by an electrochemical reaction that occurs between the anode side electrode 47 and the cathode side electrode 48 that are stacked with the electrolyte membrane 46 interposed therebetween.

この構成の発電モジュール４では、セパレータ４４およびガスケット４３を挟み、直列接続される電極接合体４２の枚数を増やすことにより、発電容量を簡単に増加させることができる。 In the power generation module 4 having this configuration, the power generation capacity can be easily increased by sandwiching the separator 44 and the gasket 43 and increasing the number of electrode assemblies 42 connected in series.

セパレータ４４は、プラスチックを射出成形することにより得られた一体成形品からなるセパレータ本体板１０１を備えている。セパレータ本体板１０１の一方の表面には空気供給溝１０６が形成され、他方の表面には液体燃料供給溝１０５が形成されており、空気供給溝１０６は、セパレータ本体板１０１の外周側の矩形枠状部分１０３に形成した空気取り込み口１１４に連通している。 The separator 44 includes a separator body plate 101 made of an integrally molded product obtained by injection molding of plastic. An air supply groove 106 is formed on one surface of the separator body plate 101, and a liquid fuel supply groove 105 is formed on the other surface. The air supply groove 106 is a rectangular frame on the outer peripheral side of the separator body plate 101. Communicated with an air intake port 114 formed in the shaped portion 103.

空気取り込み口１１４は、一定の間隔で対峙する状態に成形したアノード側矩形枠板１１１とカソード側矩形枠板１１２の間に形成されている。これらの間は、基本的に、所定の間隔で配置した所定幅および所定長さの第１連結リブ１１３ａ〜１１３ｃと、液体燃料供給穴１１６および連通穴１１７を形成するための第２連結リブ１１５と、ネジ穴１２０を形成するための第３連結リブ１１９によって連結されているだけなので、大きな断面積の空気取り込み口１１４が得られる。よって、空気を効率よく取り込むことができ、発電効率を高めるために有利である。 The air intake port 114 is formed between the anode-side rectangular frame plate 111 and the cathode-side rectangular frame plate 112 that are formed so as to face each other at regular intervals. Between these, basically, the first connecting ribs 113a to 113c having a predetermined width and a predetermined length arranged at predetermined intervals, and the second connecting rib 115 for forming the liquid fuel supply hole 116 and the communication hole 117 are provided. In other words, the air intake port 114 having a large cross-sectional area can be obtained because it is only connected by the third connection rib 119 for forming the screw hole 120. Therefore, air can be taken in efficiently, which is advantageous for improving power generation efficiency.

また、厚肉の矩形枠状部分に、部分的に、空気取り込み穴、液体燃料供給穴、連通穴、ネジ穴などを形成する場合には、射出成形における溶融樹脂の固化時に、厚肉の部分にヒケが発生し、矩形枠状部分を平坦面となるように成形することができない。しかしながら、本例では、第１〜３連結リブ１１３ａ〜１１３ｃ、１１５、１１９を適切な間隔、幅および長さに設定することにより、成形時のヒケを防止あるいは抑制して、平坦度の高いセパレータ４４を精度良く製造できる。 In addition, when partially forming an air intake hole, a liquid fuel supply hole, a communication hole, a screw hole, etc. in the thick rectangular frame-shaped part, the thick-walled part is used when the molten resin is solidified in the injection molding. In other words, sink marks are generated, and the rectangular frame portion cannot be formed to be a flat surface. However, in this example, by setting the first to third connecting ribs 113a to 113c, 115, and 119 at appropriate intervals, widths, and lengths, sink marks at the time of molding can be prevented or suppressed, and a high flatness separator. 44 can be manufactured with high accuracy.

次に、図７は、上記のセパレータ４４の改変例を示す説明図である。このセパレータ４４Ａの基本構成はセパレータ４４と同一であるので、対応する部位には同一の符号を付し、それらの説明は省略する。 Next, FIG. 7 is an explanatory diagram showing a modified example of the separator 44 described above. Since the basic configuration of the separator 44A is the same as that of the separator 44, the corresponding portions are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

セパレータ４４Ａでは、射出成形後の後加工（穴開け加工）を省略するために、連通穴１１７、貫通穴１１８の代わりに、液体燃料導入溝１１７Ａを備えている。すなわち、矩形枠状部分１０３におけるアノード側矩形枠板部分１１１の表面には、液体燃料供給穴１１６から液体燃料供給溝１０５に至る液体燃料導入溝１１７Ａが形成されている。液体燃料導入溝１１７Ａは、射出成形時に形成されたものである。この場合には、液体燃料は、液体燃料供給穴１１６から液体燃料導入溝１１７Ａを通って、液体燃料供給溝１０５に供給される。 The separator 44A includes a liquid fuel introduction groove 117A in place of the communication hole 117 and the through hole 118 in order to omit post-processing (drilling) after injection molding. That is, a liquid fuel introduction groove 117 </ b> A extending from the liquid fuel supply hole 116 to the liquid fuel supply groove 105 is formed on the surface of the anode side rectangular frame plate portion 111 in the rectangular frame portion 103. The liquid fuel introduction groove 117A is formed at the time of injection molding. In this case, the liquid fuel is supplied from the liquid fuel supply hole 116 to the liquid fuel supply groove 105 through the liquid fuel introduction groove 117A.

ここで、図８（ａ）に示すセパレータ４４Ｂでは、矩形枠状部分１０３と矩形板部分１０４の境界１０４ａに、液体燃料供給穴１１６の開口縁が接するように、当該液体燃料供給穴１１６が形成されている。このようにすると、液体燃料導入溝１１７Ａを極僅かの部位に形成するだけでよい。また、図８（ｂ）に示すように、液体燃料供給穴１１６の開口縁の一部が境界１０４ａに接する状態に、当該液体燃料供給穴１１６を形成すれば、液体燃料導入溝１１７Ａを省略できる。 Here, in the separator 44B shown in FIG. 8A, the liquid fuel supply hole 116 is formed so that the opening edge of the liquid fuel supply hole 116 is in contact with the boundary 104a between the rectangular frame portion 103 and the rectangular plate portion 104. Has been. If it does in this way, 117 A of liquid fuel introduction grooves should just be formed in very few parts. Further, as shown in FIG. 8B, if the liquid fuel supply hole 116 is formed so that a part of the opening edge of the liquid fuel supply hole 116 is in contact with the boundary 104a, the liquid fuel introduction groove 117A can be omitted. .

本発明を適用した液体燃料形燃料電池システムの概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a liquid fuel type fuel cell system to which the present invention is applied. 図１の液体燃料形燃料電池システムの発電モジュールを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the electric power generation module of the liquid fuel type fuel cell system of FIG. 図２の発電モジュールの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the electric power generation module of FIG. 図３のセパレータのカソード側表面を示す平面図、左側の端面図、下側の端面図、および、栓を示す説明図である。It is a top view which shows the cathode side surface of the separator of FIG. 3, an end view on the left side, an end view on the lower side, and an explanatory view showing a stopper. 図３のセパレータのアノード側表面を示す背面図である。It is a rear view which shows the anode side surface of the separator of FIG. 発電モジュールにおける液体燃料の流れを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the flow of the liquid fuel in an electric power generation module. セパレータの別の例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows another example of a separator. 液体燃料供給穴を異なる位置に形成した例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the example which formed the liquid fuel supply hole in the different position.

Explanation of symbols

１液体燃料形燃料電池システム
２液体燃料形燃料電池
３コントローラ
４発電モジュール
４１締め付け板
４１ｃ、４２ｃ、４３ｃ、４５ｃ液体燃料供給口
４２電極接合体
４３ガスケット
４４、４４Ａ、４４Ｂセパレータ
４５集電板
４６電解質膜
４７アノード側電極板
４８カソード側電極板
１０１セパレータ本体板
１０１ａ〜１０１ｄ外周端面
１０３矩形枠状部分
１０４矩形板部分
１０４ａ境界
１０５液体燃料供給溝
１０６空気供給溝
１１１アノード側矩形枠板部分
１１２カソード側矩形枠板部分
１１３ａ〜１１３ｃ第１連結リブ
１１４空気取り込み口
１１５第２連結リブ
１１６液体燃料供給穴
１１７連通穴
１１７Ａ液体燃料導入溝
１１８貫通穴
１１９第３連結リブ
１２０ネジ穴
１２１横穴
１２３栓 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Liquid fuel type fuel cell system 2 Liquid fuel type fuel cell 3 Controller 4 Power generation module 41 Clamping plate 41c, 42c, 43c, 45c Liquid fuel supply port 42 Electrode assembly 43 Gaskets 44, 44A, 44B Separator 45 Current collector plate 46 Electrolyte Membrane 47 Anode-side electrode plate 48 Cathode-side electrode plate 101 Separator body plates 101a to 101d Outer peripheral surface 103 Rectangular frame portion 104 Rectangular plate portion 104a Boundary 105 Liquid fuel supply groove 106 Air supply groove 111 Anode-side rectangular frame plate portion 112 Cathode side Rectangular frame plate portions 113a to 113c First connection rib 114 Air intake port 115 Second connection rib 116 Liquid fuel supply hole 117 Communication hole 117A Liquid fuel introduction groove 118 Through hole 119 Third connection rib 120 Screw hole 121 Side hole 123 Plug

Claims

A separator body plate (101) having a rectangular outline with a constant thickness, which is an integrally molded product manufactured by plastic injection molding,
The separator body plate (101) includes a rectangular frame portion (103) that defines the outer peripheral edge portion of the separator body plate and a rectangular plate portion (104) surrounded by the rectangular frame portion (103). )
One surface of the rectangular plate portion (104) is an anode-side surface in which a plurality of liquid fuel supply grooves (105) having a constant depth and a rectangular cross section having a constant width are formed in parallel.
The other surface of the rectangular plate portion (104) is a cathode side surface in which air supply grooves (106) having a rectangular cross section with a constant depth and a constant width are formed in a lattice shape,
The rectangular frame-shaped part (103) has a fixed thickness of the anode-side rectangular frame part (111) and the cathode-side rectangular frame plate facing each other in parallel in the thickness direction of the separator main body plate (101). A portion (112) and a plurality of first connecting ribs (113a to 113c) that connect the portion (112) in the thickness direction at a predetermined interval, and the anode-side rectangular frame plate portion (111) The rectangular plate portion (104) is connected, and between the adjacent first connecting ribs (113a to 113c), the air supply groove (106) is connected to the outer peripheral end surfaces (101a to 101a) of the separator body plate (101). 101d) is an air intake port (114) for taking air into the air supply groove (106),
A second connection connecting the anode-side rectangular frame plate portion (111) and the cathode-side rectangular frame plate portion (112) to one diagonal end portions of the rectangular frame-shaped portion (103). Ribs (115) are formed, and each second connecting rib (115) is formed with a liquid fuel supply hole (116) penetrating in the thickness direction of the rectangular frame portion (103).
Each liquid fuel supply hole (116) has a communication hole (117) formed by post-processing extending in a direction perpendicular to the thickness direction of the rectangular frame portion (103) in each second connection rib (115). , Communicating with the liquid fuel supply groove (105) on the anode side surface through a through hole (118) penetrating the rectangular plate portion (104) in the thickness direction,
A third connection connecting the anode-side rectangular frame plate portion (111) and the cathode-side rectangular frame plate portion (112) to the other diagonal end portions of the rectangular frame-shaped portion (103). Each rib (119) is formed, and each third connecting rib (119) is formed with a screw hole (120) for fastening the separator penetrating in the thickness direction of the rectangular frame portion (103). And
The first connecting ribs (113a to 113c) and the second connecting ribs (115) are formed such that the separator body plate (101) is injection-molded so that the surface of the rectangular frame portion (103) is a flat surface. ) And the third connecting rib (119) are set in width, length, and arrangement interval, the separator (44) of the liquid fuel type fuel cell (2).

The communication hole (117) in each second connecting rib (115) formed by post-processing the separator main body plate (101) obtained by injection molding,
A horizontal hole (121) reaching the through hole (118) from the outer end surface (115a) of the second connecting rib (115) exposed on the outer peripheral end surfaces (101a to 101d) of the separator body plate (101) is cut. 2. The liquid fuel type fuel cell according to claim 1, wherein the liquid fuel type fuel cell is obtained by sealing an opening formed by processing and exposed to the outer end face (115 a) in the lateral hole (121). Separator (44) of (2).

The separator (44) of the liquid fuel type fuel cell (2) according to claim 1 or 2, wherein a conductive thin film is formed on a surface of the separator body plate (101).

A separator body plate (101) having a rectangular outline with a constant thickness, which is an integrally molded product manufactured by plastic injection molding,
The separator body plate (101) includes a rectangular frame portion (103) that defines the outer peripheral edge portion of the separator body plate and a rectangular plate portion (104) surrounded by the rectangular frame portion (103). )
One surface of the rectangular plate portion (104) is an anode-side surface in which a plurality of liquid fuel supply grooves (105) having a constant depth and a rectangular cross section having a constant width are formed in parallel.
The other surface of the rectangular plate portion (104) is a cathode side surface in which air supply grooves (106) having a rectangular cross section with a constant depth and a constant width are formed in a lattice shape,
The rectangular frame-shaped part (103) has a fixed thickness of the anode-side rectangular frame part (111) and the cathode-side rectangular frame plate facing each other in parallel in the thickness direction of the separator main body plate (101). A portion (112) and a plurality of first connecting ribs (113a to 113c) that connect the portion (112) in the thickness direction at a predetermined interval, and the anode-side rectangular frame plate portion (111) The rectangular plate portion (104) is connected, and between the adjacent first connecting ribs (113a to 113c), the air supply groove (106) is connected to the outer peripheral end surfaces (101a to 101a) of the separator body plate (101). 101d) is an air intake port (114) for taking air into the air supply groove (106),
A second connection connecting the anode-side rectangular frame plate portion (111) and the cathode-side rectangular frame plate portion (112) to one diagonal end portions of the rectangular frame-shaped portion (103). Ribs (115) are formed, and each second connecting rib (115) is formed with a liquid fuel supply hole (116) penetrating in the thickness direction of the rectangular frame portion (103).
A liquid fuel introduction groove (117A) extending from the liquid fuel supply hole (116) to the liquid fuel supply groove (105) is formed on the surface of the anode side rectangular frame plate portion (111) in the rectangular frame portion (103). Is formed,
A third connection connecting the anode-side rectangular frame plate portion (111) and the cathode-side rectangular frame plate portion (112) to the other diagonal end portions of the rectangular frame-shaped portion (103). Each rib (119) is formed, and each third connecting rib (119) is formed with a screw hole (120) for fastening the separator penetrating in the thickness direction of the rectangular frame portion (103). And
The first connecting ribs (113a to 113c) and the second connecting ribs (115) are formed such that the separator body plate (101) is injection-molded so that the surface of the rectangular frame portion (103) is a flat surface. ) And the third connecting rib (119) are set in width, length, and arrangement interval, the separator (44A) of the liquid fuel type fuel cell (2).

The liquid fuel supply hole (116) is formed such that a part of the opening edge thereof is in contact with the boundary with the rectangular plate portion (104) in the anode-side rectangular frame plate portion (111). The separator (44B) of the liquid fuel type fuel cell (2) according to claim 4.

The separator (44A, 44B) of the liquid fuel type fuel cell (2) according to claim 4 or 5, wherein a conductive thin film is formed on a surface of the separator body plate (101).