JP2010153175A - Fuel battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体を備え、前記電解質・電極構造体を第1及び第2金属セパレータにより挟持するとともに、少なくとも燃料ガス、酸化剤ガス又は冷却媒体のいずれかである流体を前記電解質・電極構造体の面方向に流す流体流路と、前記流体を前記電解質・電極構造体の積層方向に供給する流体連通孔とが形成される燃料電池に関する。 The present invention includes an electrolyte / electrode structure in which a pair of electrodes are disposed on both sides of an electrolyte, the electrolyte / electrode structure is sandwiched between first and second metal separators, and at least a fuel gas, an oxidant gas, or A fuel cell in which a fluid flow path for flowing a fluid, which is one of the cooling media, in the surface direction of the electrolyte / electrode structure and a fluid communication hole for supplying the fluid in the stacking direction of the electrolyte / electrode structure are formed. About.
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜(電解質)の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)(MEA)を、セパレータによって挟持して構成されている。この種の燃料電池は、所定数の電解質膜・電極構造体及びセパレータが積層された燃料電池スタックとして使用されている。 For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure (an electrolyte / electrode structure) in which an anode electrode and a cathode electrode are disposed on both sides of an electrolyte membrane (electrolyte) made of a polymer ion exchange membrane, respectively. ) (MEA) is sandwiched between separators. This type of fuel cell is used as a fuel cell stack in which a predetermined number of electrolyte membrane / electrode structures and separators are laminated.
上記の燃料電池には、セパレータの面内に、アノード側電極に沿って燃料ガス(流体)を流すための燃料ガス流路(流体流路)と、カソード側電極に沿って酸化剤ガス(流体)を流すための酸化剤ガス流路(流体流路)とが設けられている。 In the above fuel cell, a fuel gas channel (fluid channel) for flowing fuel gas (fluid) along the anode side electrode and an oxidant gas (fluid) along the cathode side electrode in the plane of the separator. ) And an oxidant gas flow path (fluid flow path).
さらに、セパレータの周縁部には、前記セパレータの積層方向に貫通して、燃料ガス流路に連通する流体連通孔である燃料ガス入口連通孔及び燃料ガス出口連通孔と、酸化剤ガス流路に連通する流体連通孔である酸化剤ガス入口連通孔及び酸化剤ガス出口連通孔とが形成されている。 Further, a fuel gas inlet communication hole and a fuel gas outlet communication hole that are fluid communication holes that penetrate the separator in the stacking direction and communicate with the fuel gas flow path, and an oxidant gas flow path An oxidant gas inlet communication hole and an oxidant gas outlet communication hole, which are fluid communication holes communicating with each other, are formed.
また、セパレータ間には、電解質膜・電極構造体を冷却するための冷却媒体流路(流体流路)が設けられるとともに、積層方向に貫通して前記冷却媒体流路に連通する冷却媒体入口連通孔及び冷却媒体出口連通孔(流体連通孔)が形成されている。 In addition, a cooling medium flow path (fluid flow path) for cooling the electrolyte membrane / electrode structure is provided between the separators, and a cooling medium inlet communication that penetrates in the stacking direction and communicates with the cooling medium flow path. A hole and a cooling medium outlet communication hole (fluid communication hole) are formed.
例えば、特許文献1に開示されている固体高分子電解質型燃料電池は、図10に示すように、金属セパレータ1を備えている。この金属セパレータ1は、長手方向一端側に、水素ガス供給連通孔2a、冷却水供給連通孔3a及び空気供給連通孔4aが形成されるとともに、長手方向他端側に、空気排出連通孔4b、冷却水排出連通孔3b及び水素ガス排出連通孔2bが形成されている。
For example, a solid polymer electrolyte fuel cell disclosed in Patent Document 1 includes a metal separator 1 as shown in FIG. The metal separator 1 has a hydrogen gas
金属セパレータ1の水素側には、水素ガス流路(溝部)5が設けられ、前記水素ガス流路5は、樹脂製凸部6aを介して水素ガス供給連通孔2a及び水素ガス排出連通孔2bに連通している。一方、金属セパレータ1の空気側には、空気流路(溝部)7が設けられ、前記空気流路7は、樹脂製凸部6bを介して空気供給連通孔4a及び空気排出連通孔4bに連通している。
A hydrogen gas channel (groove) 5 is provided on the hydrogen side of the metal separator 1, and the
上記の特許文献1では、金属セパレータ1の水素側において、水素ガス供給連通孔2a及び水素ガス排出連通孔2bと水素ガス流路5とは、連結流路8a、8bを介して連通している。一方、金属セパレータ1の空気側において、連結流路8a、8bに対応する位置には、樹脂製凸部6bの一部が設けられている。
In the above-mentioned Patent Document 1, on the hydrogen side of the metal separator 1, the hydrogen gas
ところが、特に薄板状の金属セパレータ1と電解質膜・電極構造体とを積層して締め付け荷重を付与する際に、シール荷重によってこの金属セパレータ1が連結流路8a、8b内に進入するように変形し易い。これにより、所望のシール性を維持することができず、しかも連結流路8a、8bが狭小化されて水素ガスが良好に流れないという問題がある。
However, in particular, when a thin plate-like metal separator 1 and an electrolyte membrane / electrode structure are laminated and a tightening load is applied, the metal separator 1 is deformed so as to enter the
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、金属セパレータが連結流路側に変形して前記連結流路が狭小化されることを確実に阻止し、所望のシール性及びガス流通性を確保することが可能な燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention solves this type of problem, and with a simple configuration, the metal separator is reliably prevented from being deformed to the connection flow path side and the connection flow path being narrowed. It aims at providing the fuel cell which can ensure gas flowability.
本発明は、電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体を備え、前記電解質・電極構造体を第1及び第2金属セパレータにより挟持するとともに、少なくとも燃料ガス、酸化剤ガス又は冷却媒体のいずれかである流体を前記電解質・電極構造体の面方向に流す流体流路と、前記流体を前記電解質・電極構造体の積層方向に供給する流体連通孔とが形成される燃料電池に関するものである。 The present invention includes an electrolyte / electrode structure in which a pair of electrodes are disposed on both sides of an electrolyte, the electrolyte / electrode structure is sandwiched between first and second metal separators, and at least a fuel gas, an oxidant gas, or A fuel cell in which a fluid flow path for flowing a fluid, which is one of the cooling media, in the surface direction of the electrolyte / electrode structure and a fluid communication hole for supplying the fluid in the stacking direction of the electrolyte / electrode structure are formed. It is about.
第1金属セパレータの一方の面には、流体流路と流体連通孔との間を連通するために複数の第1弾性凸状部材を有する連結流路が設けられるとともに、前記第1金属セパレータの他方の面には、前記連結流路に対応する位置に、前記第1弾性凸状部材に交差する方向に配置される第2弾性凸状部材と、前記第2弾性凸状部材に並列し且つ該第2弾性凸状部材よりも高さの低い第3弾性凸状部材とが設けられている。 One surface of the first metal separator is provided with a connection channel having a plurality of first elastic convex members to communicate between the fluid channel and the fluid communication hole. On the other surface, a second elastic convex member disposed in a direction intersecting the first elastic convex member at a position corresponding to the connecting flow path, and in parallel with the second elastic convex member; A third elastic convex member having a height lower than that of the second elastic convex member is provided.
また、第3弾性凸状部材は、第2弾性凸状部材の両側又は一方の側に並列され、第1弾性凸状部材に交差する方向に連続して延在する長尺状シール部材であることが好ましい。 Further, the third elastic convex member is a long seal member which is arranged in parallel on both sides or one side of the second elastic convex member and continuously extends in a direction intersecting the first elastic convex member. It is preferable.
さらに、第3弾性凸状部材は、第2弾性凸状部材の両側又は一方の側に並列され、第1弾性凸状部材に交差する方向に断続的に配列される複数の短尺状シール部材であることが好ましい。 Further, the third elastic convex member is a plurality of short seal members that are arranged in parallel to both sides or one side of the second elastic convex member and intermittently arranged in a direction intersecting the first elastic convex member. Preferably there is.
さらにまた、第2弾性凸状部材は、第1金属セパレータの他方の面に一体成形されるシール部材であることが好ましい。 Furthermore, the second elastic convex member is preferably a seal member integrally formed on the other surface of the first metal separator.
本発明によれば、燃料電池が積層方向に締め付けられる際、第2弾性凸状部材に付与される締め付け荷重により発生するシール荷重が、前記第2弾性凸状部材に並列されている第3弾性凸状部材を介して良好に抑制される。従って、第1金属セパレータが連結流路側に変形することを確実に阻止して所望の開口流路断面積を維持することができ、構成の簡素化を図るとともに、所望のシール性及びガス流通性を確保することが可能になる。 According to the present invention, when the fuel cell is clamped in the stacking direction, the third elasticity in which the seal load generated by the clamping load applied to the second elastic convex member is arranged in parallel with the second elastic convex member. It is satisfactorily suppressed through the convex member. Therefore, it is possible to reliably prevent the first metal separator from being deformed to the connection flow path side and maintain a desired opening flow path cross-sectional area, simplifying the configuration, and achieving desired sealing performance and gas flow characteristics. Can be secured.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池10を構成する発電セル12の要部分解斜視説明図であり、図2は、複数の発電セル12を矢印A方向に積層してスタック化された前記燃料電池10の、図1中、II−II線断面説明図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a main part of a
燃料電池10は、図2に示すように、複数の発電セル12を矢印A方向に積層するとともに、積層方向両端にエンドプレート14a、14bが配置される。エンドプレート14a、14bは、図示しないタイロッドを介して固定されることにより、積層されている発電セル12には、矢印A方向に所定の締め付け荷重が付与される。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、発電セル12は、電解質膜・電極構造体16が、アノード側金属セパレータ(第1金属セパレータ)18とカソード側金属セパレータ(第2金属セパレータ)20とに挟持されている。アノード側金属セパレータ18及びカソード側金属セパレータ20は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板により構成されており、厚さが、例えば、0.05mm〜1.0mmの範囲内に設定されている。
As shown in FIG. 1, in the
発電セル12の矢印B方向(図1中、水平方向)の一端縁部には、積層方向である矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス(反応ガス)、例えば、酸素含有ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔30b、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔32b及び燃料ガス(反応ガス)、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔34aが、矢印C方向(鉛直方向)上方に向かって順次配列して設けられる。
One end edge of the
発電セル12の矢印B方向の他端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔34b、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔32a及び酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔30aが、矢印C方向上方に向かって順次配列して設けられる。
The other end edge of the
電解質膜・電極構造体16は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜36と、前記固体高分子電解質膜36を挟持するアノード側電極38及びカソード側電極40とを備える。アノード側電極38は、カソード側電極40よりも小さな表面積を有している。
The electrolyte membrane /
アノード側電極38及びカソード側電極40は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成された電極触媒層とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜36の両面に形成されている。
The
図1及び図3に示すように、カソード側金属セパレータ20の電解質膜・電極構造体16に対向する面20aには、例えば、矢印B方向に蛇行しながら鉛直下方向に延在する酸化剤ガス流路(反応ガス流路)42が設けられる。この酸化剤ガス流路42は、酸化剤ガス入口連通孔30aと酸化剤ガス出口連通孔30bとに連通する。
As shown in FIGS. 1 and 3, on the
図4に示すように、アノード側金属セパレータ18の電解質膜・電極構造体16に対向する面18aには、燃料ガス入口連通孔34aと燃料ガス出口連通孔34bとに連通し、矢印B方向に蛇行しながら鉛直下方向(矢印C方向)に延在する燃料ガス流路(反応ガス流路)44が形成される。
As shown in FIG. 4, the
図1及び図2に示すように、アノード側金属セパレータ18の面18bとカソード側金属セパレータ20の面20bとの間には、冷却媒体入口連通孔32aと冷却媒体出口連通孔32bとに連通する冷却媒体流路46が形成される。この冷却媒体流路46は、矢印B方向に直線状に延在する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
図1及び図3に示すように、カソード側金属セパレータ20の面20a、20bには、このカソード側金属セパレータ20の外周端部を周回して、第1シール部材50が一体化される。第1シール部材50には、例えば、EPDM、NBR、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材が用いられる。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
第1シール部材50は、図2及び図3に示すように、カソード側金属セパレータ20の面20aに一体化される第1平面部52と、前記カソード側金属セパレータ20の面20bに一体化される第2平面部54とを備える。第2平面部54は、第1平面部52よりも長尺に構成される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
アノード側金属セパレータ18の面18a、18bには、図1、図2、図4及び図5に示すように、このアノード側金属セパレータ18の外周端部を周回して、第2シール部材56が一体化される。この第2シール部材56は、アノード側金属セパレータ18の外周端部に近接して面18aに設けられる外側シール58aを備え、この外側シール58aから内方に所定の距離だけ離間して内側シール58bが設けられる。外側シール58a及び内側シール58bは、第2シール部材56のアノード側電極38に対向する一方の面に設けられる。
As shown in FIGS. 1, 2, 4, and 5, the
外側シール58a及び内側シール58bは、先端先細り形状、台形状又は蒲鉾形状等、種々の断面形状が選択可能である。外側シール58aは、カソード側金属セパレータ20に設けられている第1平面部52に接触する一方、内側シール58bは、電解質膜・電極構造体16を構成する固体高分子電解質膜36に直接接触する。
The
図4に示すように、外側シール58aは、酸化剤ガス入口連通孔30a、冷却媒体入口連通孔32a、燃料ガス出口連通孔34b、燃料ガス入口連通孔34a、冷却媒体出口連通孔32b及び酸化剤ガス出口連通孔30bを囲繞する。内側シール58bは、燃料ガス流路44を囲繞するとともに、前記内側シール58bと外側シール58aとの間には、電解質膜・電極構造体16の外周端部が配置される。
As shown in FIG. 4, the
内側シール58bと外側シール58aとには、燃料ガス流路44と燃料ガス入口連通孔34aとの間を連通するために複数の第1弾性凸状部材60aを有する入口連結流路62aと、前記燃料ガス流路44と燃料ガス出口連通孔34bとの間を連通するために複数の第1弾性凸状部材60bを有する出口連結流路62bとが設けられる。第1弾性凸状部材60a、60bは、第2シール部材56と同一の材料で且つ一体に成形される。
The
内側シール58bには、酸化剤ガス流路42と酸化剤ガス入口連通孔30aとの間を連通するために複数の第1弾性凸状部材64aを有する入口連結流路66aと、前記酸化剤ガス流路42と酸化剤ガス出口連通孔30bとの間を連通するために複数の第1弾性凸状部材64bを有する出口連結流路66bとが設けられる。第1弾性凸状部材64a、64bは、第2シール部材56と同一の材料で且つ一体に成形される。
The
図1及び図5に示すように、アノード側金属セパレータ18の面18bには、外側シール58aに対応する外側シール58cと、内側シール58bに対応する内側シール58dとが設けられる。外側シール58c及び内側シール58dは、上記の外側シール58a及び内側シール58bと同様の形状を有している。
As shown in FIGS. 1 and 5, the
内側シール58dと外側シール58cとには、冷却媒体流路46と冷却媒体入口連通孔32aとの間を連通するために複数の第1弾性凸状部材68aを有する入口連結流路70aと、前記冷却媒体流路46と冷却媒体出口連通孔32bとの間を連通するために複数の第1弾性凸状部材68bを有する出口連結流路70bとが設けられる。第1弾性凸状部材68a、68bは、第2シール部材56と同一の材料で且つ一体に成形される。
The
図5〜図7に示すように、アノード側金属セパレータ18の面18bには、燃料ガスの入口連結流路62aに対応する位置に、第1弾性凸状部材60aに交差する方向に延在する第2弾性凸状部材である外側シール58cに並列し且つ該外側シール58cよりも高さの低い2本の第3弾性凸状部材72a、72aと、第2弾性凸状部材である内側シール58dに並列し且つ前記内側シール58dよりも高さの低い1本の第3弾性凸状部材73aとが設けられる。
As shown in FIGS. 5 to 7, the
第3弾性凸状部材72a、72aは、外側シール58cの両側に並列され、第1弾性凸状部材60aに交差する方向に延在する長尺状シール部材であり、前記外側シール58cから分離し、又は一体に形成される。第3弾性凸状部材73aは、内側シール58dの片側に並列され、第1弾性凸状部材60aに交差する方向に延在する長尺状シール部材である。
The third elastic
第3弾性凸状部材72a、72a及び73aは、樹脂部材又はゴム部材で構成され、例えば、第2シール部材56と同一材料で構成してもよい。なお、以下に説明する各第3弾性凸状部材は、上記の第3弾性凸状部材72a、72aと同様に構成される。
The third elastic
アノード側金属セパレータ18の面18bには、燃料ガスの出口連結流路62bに対応する位置に、第1弾性凸状部材60bに交差する方向に延在し且つ外側シール58cよりも高さの低い2本の第3弾性凸状部材72b、72bと、内側シール58dよりも高さの低い1本の第3弾性凸状部材73bとが設けられる。
The
アノード側金属セパレータ18の面18bには、酸化剤ガスの入口連結流路66aに対応する位置に、第1弾性凸状部材64aに交差する方向に延在し且つ外側シール58cよりも高さの低い第3弾性凸状部材74a、74aが設けられる。アノード側金属セパレータ18の面18bには、酸化剤ガスの出口連結流路66bに対応する位置に、第1弾性凸状部材64bに交差する方向に延在し且つ外側シール58cよりも高さの低い第3弾性凸状部材74b、74bが設けられる。
The
図4に示すように、アノード側金属セパレータ18の面18aには、冷却媒体の入口連結流路70aに対応する位置に、第1弾性凸状部材68aに交差する方向に延在する第2弾性凸状部材である外側シール58aに並列し且つ前記外側シール58aよりも高さの低い第3弾性凸状部材76a、76aと、第2弾性凸状部材である内側シール58bに並列し且つ前記内側シール58bよりも高さの低い第3弾性凸状部材78aとが設けられる。
As shown in FIG. 4, the
アノード側金属セパレータ18の面18aには、冷却媒体の出口連結流路70bに対応する位置に、第1弾性凸状部材68bに交差する方向に延在し且つ外側シール58aよりも高さの低い第3弾性凸状部材76b、76bと、内側シール58bよりも高さの低い第3弾性凸状部材78bとが設けられる。
The
このように構成される燃料電池10の動作について、以下に説明する。
The operation of the
先ず、図1に示すように、酸化剤ガス入口連通孔30aに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔34aに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔32aに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
First, as shown in FIG. 1, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔30aからアノード側金属セパレータ18の入口連結流路66aを通ってカソード側金属セパレータ20の酸化剤ガス流路42に導入される(図3及び図4参照)。この酸化剤ガスは、矢印B方向に蛇行しながら鉛直下方向に移動して電解質膜・電極構造体16のカソード側電極40に供給される。
Therefore, the oxidant gas is introduced from the oxidant gas
一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔34aからアノード側金属セパレータ18の入口連結流路62aを通って燃料ガス流路44に導入される(図4参照)。この燃料ガスは、燃料ガス流路44に沿って矢印B方向に蛇行しながら鉛直下方向に移動し、電解質膜・電極構造体16のアノード側電極38に供給される(図1参照)。
On the other hand, the fuel gas is introduced into the
従って、各電解質膜・電極構造体16では、カソード側電極40に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極38に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
Accordingly, in each electrolyte membrane /
次いで、カソード側電極40に供給されて消費された酸化剤ガスは、出口連結流路66bを通過した後、酸化剤ガス出口連通孔30bに沿って矢印A方向に排出される。同様に、アノード側電極38に供給されて消費された燃料ガスは、出口連結流路62bを通過した後、燃料ガス出口連通孔34bに沿って矢印A方向に排出される。
Next, the oxidant gas supplied to and consumed by the cathode side electrode 40 passes through the
また、冷却媒体入口連通孔32aに供給された冷却媒体は、入口連結流路70aからアノード側金属セパレータ18とカソード側金属セパレータ20との間の冷却媒体流路46に導入された後、矢印B方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体16を冷却した後、出口連結流路70bを通過した後に冷却媒体出口連通孔32bから排出される(図1参照)。
The cooling medium supplied to the cooling medium
この場合、第1の実施形態では、図4及び図5に示すように、アノード側金属セパレータ18の面18bには、例えば、燃料ガスの入口連結流路62aに対応する位置に、第1弾性凸状部材60aに交差する方向に延在する外側シール58cに並列し且つ前記外側シール58cよりも高さの低い第3弾性凸状部材72a、72aと、内側シール58dに並列し且つ前記内側シール58dよりも高さの低い第3弾性凸状部材73aとが設けられている。
In this case, in the first embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the
このため、燃料電池10に積層方向に締め付け荷重が付与されると、シール部材である外側シール58c及び内側シール58dにシール荷重が作用する。従って、外側シール58c及び内側シール58dは圧縮されるが、この外側シール58c及び内側シール58dよりも高さの低い第3弾性凸状部材72a、72a及び73aは、前記シール荷重が第1弾性凸状部材60aに作用することを良好に規制することができる(図6及び図7参照)。
For this reason, when a tightening load is applied to the
これにより、発生シール荷重が抑制され、入口連結流路62aの開口流路断面積を安定して確保することが可能になる。従って、構成の簡素化を図るとともに、所望のシール性及び燃料ガスの流通性を確保することができるという効果が得られる。
As a result, the generated seal load is suppressed, and the opening channel cross-sectional area of the
なお、出口連結流路62bの他、酸化剤ガスの入口連結流路66a及び出口連結流路66b、並びに冷却媒体の入口連結流路70a及び出口連結流路70bにおいても、同様の効果が得られる。
In addition to the
また、第1の実施形態では、外側シール58cの両側に並列して第3弾性凸状部材72a、72aが設けられているが、これに限定されるものではなく、例えば、前記外側シール58cの一方の側にのみ1本の第3弾性凸状部材72aを設けてもよい。
In the first embodiment, the third elastic
図8は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池を構成するアノード側金属セパレータ(第1金属セパレータ)80の一部拡大説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池10を構成するアノード側金属セパレータ18と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
FIG. 8 is a partially enlarged explanatory view of an anode side metal separator (first metal separator) 80 constituting the fuel cell according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same referential mark is attached | subjected to the component same as the anode
アノード側金属セパレータ80は、燃料ガスの入口連結流路62aに対応する位置に、外側シール58cに並列し且つ前記外側シール58cよりも高さの低い複数の第3弾性凸状部材82、82と、内側シール58dに並列し且つ前記内側シール58dよりも高さの低い複数の第3弾性凸状部材84とが設けられる。
The anode-
第3弾性凸状部材82、82は、外側シール58cの両側に並列され、第1弾性凸状部材60aに交差する方向に断続的に延在する短尺状シール部材であり、前記外側シール58cから分離し、又は一体に形成される。
The third elastic
第3弾性凸状部材84は、内側シール58dの片側に並列され、第1弾性凸状部材60aに交差する方向に断続的に延在する短尺状シール部材である。この第3弾性凸状部材82、82及び84は、樹脂部材又はゴム部材で構成され、積層方向に対して第1弾性凸状部材60aに対応する位置に設けられる。
The third elastic
なお、図示しないが、出口連結流路62bの他、酸化剤ガスの入口連結流路66a及び出口連結流路66b、並びに冷却媒体の入口連結流路70a及び出口連結流路70bにおいても、同様に構成される。
Although not shown, the same applies to the
このように構成される第2の実施形態では、発生シール荷重が抑制され、入口連結流路62aを安定して確保することが可能になり、構成の簡素化を図るとともに、所望のシール性及び燃料ガスの流通性を確保することができる等、上記の第1の実施形態と同様の効果が得られる。
In the second embodiment configured as described above, the generated seal load is suppressed, the inlet
10…燃料電池 12…発電セル
16…電解質・電極構造体 18、20、80…金属セパレータ
30a…酸化剤ガス入口連通孔 30b…酸化剤ガス出口連通孔
32a…冷却媒体入口連通孔 32b…冷却媒体出口連通孔
34a…燃料ガス入口連通孔 34b…燃料ガス出口連通孔
36…固体高分子電解質膜 38…アノード側電極
40…カソード側電極 42…酸化剤ガス流路
44…燃料ガス流路 46…冷却媒体流路
50、56…シール部材 58a、58c…外側シール
58b、58d…内側シール
60a、60b、64a、64b、68a、68b、72a、72b、73a、73b、74a、74b、76a、76b、78a、78b、82、84…弾性凸状部材
62a、66a、70a…入口連結流路
62b、66b、70b…出口連結流路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第1金属セパレータの一方の面には、前記流体流路と前記流体連通孔との間を連通するために複数の第1弾性凸状部材を有する連結流路が設けられるとともに、
前記第1金属セパレータの他方の面には、前記連結流路に対応する位置に、前記第1弾性凸状部材に交差する方向に配置される第2弾性凸状部材と、
前記第2弾性凸状部材に並列し且つ該第2弾性凸状部材よりも高さの低い第3弾性凸状部材と、
が設けられることを特徴とする燃料電池。 An electrolyte / electrode structure having a pair of electrodes disposed on both sides of the electrolyte is sandwiched between the first and second metal separators, and at least any of fuel gas, oxidant gas, or cooling medium A fuel cell in which a fluid flow path for flowing the fluid in the surface direction of the electrolyte / electrode structure and a fluid communication hole for supplying the fluid in the stacking direction of the electrolyte / electrode structure are formed,
A connection channel having a plurality of first elastic convex members is provided on one surface of the first metal separator to communicate between the fluid channel and the fluid communication hole,
On the other surface of the first metal separator, a second elastic convex member disposed in a direction intersecting the first elastic convex member at a position corresponding to the connection flow path,
A third elastic convex member parallel to the second elastic convex member and having a lower height than the second elastic convex member;
A fuel cell comprising:
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