JP2010153157A - 燃料電池セパレータ - Google Patents
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Abstract
多孔質体を低圧損で使用するには、高気孔率が必須となり、かつ、極薄のセパレータ流路に適用するには気孔径及び気孔率が一様に製作されている多孔質を一方向に圧縮して方向性が生じてしまい設計概念からずれてくるという課題が生じる。本発明は、多孔質体の利点を活かしつつ、反応ガスや水の流れの制御が容易な燃料電池セパレータを提供することを目的とする。
【解決手段】
金属板または金属多孔質板からなる燃料電池セパレータにおいて、前記金属板あるいは金属多孔質板の上に形成された直径または外形寸法の異なる複数の導電体を有し、前記導電体間が反応ガスの流路として構成され、前記導電体を所定の間隔で配置し、ガスを選択的に流通させる流路と、水を選択的に流通させる流路に分離したことを特徴とする。
【選択図】図1
Description
この反応は、従来流路に沿って上流から下流に流れる間に生じているので、流れに従い反応ガス流量が減り、Caガス側であれば反応発生水蒸気が流入し、Anガス側でも濃度拡散及び電気浸透に基づく水が流入し、水蒸気濃度は増大し飽和濃度を超えれば凝縮水が発生してガス欠また凝縮水によるフラディングを生じて、セル電圧の低下や寿命の低下を招くという課題がある。同時に、凝縮水発生により潜熱が解放され温度の不均一を招いて温度分布も偏りが生じて最高温度が上がり膜電極接合体(以降、MEA)を保護する観点から燃料利用率を下げ低出力化しなければならなかった。
dr<dx
ε圧縮前>ε圧縮後
この圧縮後の構造は、x方向としては、反応ガスの拡散及び生成水の排出性は向上するものの、出口マニホールドに向かう方向に係わるr方向の反応ガスの拡散、及び、生成水の排出性が阻害される。材料の親水性および疎水性で、その傾向は逆であるが、疎水性材料の場合、比較的大きな気孔径の部分を生成水のうち、凝縮した液水が通過し、比較的小さい気孔径の部分を気体が通過することにより、多孔質内でのある飽和度レベルまでは互いに互いの通路を遮断することなく性能が発揮することが知られている。
2 Caガス入口マニホールド
3 Caガス出口マニホールド
4 Anガス入口マニホールド
5 Anガス出口マニホールド
6 小円柱
7 大円柱
8 シール
9 金属板
10 冷却水入口マニホールド
11 冷却水出口マニホールド
12,13 液水孔
14 スリット
15 金属多孔質板
16 流路網
100 スタック
101 セパレータ
102 電解質膜
103 電極
104 Anガス排出口
105 発電部分
106 ガス拡散層
107 冷却水排出口
108 Caガス排出口
109 絶縁板
110 冷却水供給口
111 Caガス供給口
112 Anガス供給口
113 集電板
120 Anガス流路部
121 冷却水流路部
122 Caガス流路部
Claims (7)
- 金属板または金属多孔質板からなる燃料電池セパレータにおいて、
前記金属板あるいは金属多孔質板の上に形成された直径または外形寸法の異なる複数の導電体を有し、前記導電体間が反応ガスの流路として構成され、前記導電体を所定の間隔で配置し、ガスを選択的に流通させる流路と、水を選択的に流通させる流路に分離したことを特徴とする燃料電池セパレータ。 - 請求項1に記載の燃料電池セパレータにおいて、前記金属板または金属多孔質板の上に形成する導電体の形成密度分布を変化させたことを特徴とする燃料電池セパレータ。
- 請求項1に記載の燃料電池セパレータにおいて、前記金属板または金属多孔質板の上に形成された導電体の上に、さらに、直径または外形寸法の異なる導電体を形成し、導電体間の流路を複数層化したことを特徴とする燃料電池セパレータ。
- 請求項1に記載の燃料電池セパレータにおいて、前記金属板または金属多孔質板を貫通する孔を有し、冷却媒体を反応ガスに注入して冷却及び加湿を行うことを特徴とする燃料電池セパレータ。
- 請求項4に記載の燃料電池セパレータにおいて、前記金属板または金属多孔質板を貫通する孔の上に設けた導電体内の中央部に貫通孔及び貫通孔に連通したスリットを有することを特徴とする燃料電池セパレータ。
- 請求項1に記載の燃料電池セパレータにおいて、前記導電体間の所定の間隔が、10〜50μm、及び、100〜600μmの2種類の間隔であることを特徴とする燃料電池セパレータ。
- 請求項1に記載の燃料電池セパレータにおいて、
前記導電体は第1の直径と第2の直径を有し、
第1の直径を有する導電体間で構成される第1の流路と、第1の直径を有する導電体と第2の直径を有する導電体との間で構成される第2の流路とを有し、
前記第1の流路と第2の流路は異なる間隔で設けられ、前記第1の流路と第2の流路によりガスを選択的に流通させる流路、及び、水を選択的に流通させる流路を分離したことを特徴とする燃料電池セパレータ。
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2008
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