JP2012014846A - Separator for fuel battery - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、燃料電池用セパレータ、特に、燃料電池セルに接する面に、その下流端部が閉塞されたガス供給用溝流路と、その上流端が閉塞されたガス排出用溝流路とが交互に配列された構造のガス流路部を備える燃料電池用セパレータに関する。 The present invention provides a fuel cell separator, in particular, a gas supply groove channel whose downstream end is closed on a surface in contact with the fuel cell, and a gas discharge groove channel whose upstream end is closed. The present invention relates to a fuel cell separator provided with gas flow path portions having an alternately arranged structure.
燃料電池は、燃料ガスとしての水素と酸化ガスとしての酸素(O2)との電気化学反応によって発電する装置である。なお、以下では、燃料ガスや酸化ガスを、特に区別することなく単に「反応ガス」あるいは「ガス」と呼ぶ場合もある。この燃料電池は、プロトン(H+)伝導性を有する固体高分子電解質膜(以下、単に「電解質膜」とも呼ぶ)の両面に、それぞれ触媒電極層を接合し、さらに、それぞれガス拡散層を配置した膜電極接合体(MEA:Membrane-Electrode Assembly)を有しており、ガス拡散層に当接する面に反応ガスのガス流路部を有するセパレータにより挟持した燃料電池セル(単に「セル」とも呼ぶ)により構成される。なお、このセパレータは発電した電気の集電体としても機能する。 A fuel cell is a device that generates electric power by an electrochemical reaction between hydrogen as a fuel gas and oxygen (O 2 ) as an oxidizing gas. Hereinafter, the fuel gas and the oxidizing gas may be simply referred to as “reaction gas” or “gas” without particular distinction. In this fuel cell, a catalyst electrode layer is bonded to each side of a solid polymer electrolyte membrane (hereinafter also simply referred to as “electrolyte membrane”) having proton (H + ) conductivity, and a gas diffusion layer is further arranged. A fuel cell (hereinafter also referred to simply as a “cell”) that has a membrane electrode assembly (MEA) that is sandwiched by a separator having a gas flow path portion for a reaction gas on the surface in contact with the gas diffusion layer ). This separator also functions as a current collector for the generated electricity.
セパレータに形成された反応ガスの溝流路の構造の一例として、その下流端部が閉塞されガス供給用溝流路と、その上流端が閉塞されたガス排出用溝流路とが、交互に配列された構造を有するガス流路部が知られている(特許文献1,2等参照)。 As an example of the structure of the reaction gas groove channel formed in the separator, the gas supply groove channel whose downstream end is closed and the gas discharge groove channel whose upstream end is closed alternately A gas flow path portion having an arrayed structure is known (see Patent Documents 1 and 2, etc.).
しかしながら、上記構造のガス流路部では、ガス供給用溝流路の下流端部が閉塞状態となる。このため、このセパレータで挟持された燃料電池において、ガス供給用溝流路により供給されるガス中に含まれる水分や、燃料電池セルの電気化学反応によって生成された水が、排水されずに下流端部(閉塞部)に滞留してしまい、燃料電池セルにフラッディングが発生しやすいという問題がある。なお、通常、電気化学反応により、水が生成されるのはカソード側であるため、カソード側のガス流路が上記構造であれば、閉塞部に水が滞留し易くなる。また、カソード側で生成された水は電解質膜を介してアノード側にも移動するため、アノード側のガス流路が、上記構造である場合にも、閉塞部に水が滞留し易くなる。 However, in the gas flow path portion having the above structure, the downstream end portion of the gas supply groove flow path is closed. For this reason, in the fuel cell sandwiched between the separators, moisture contained in the gas supplied by the gas supply groove channel and water generated by the electrochemical reaction of the fuel cell are not drained downstream. There is a problem that the fuel cell is likely to be flooded due to staying at the end portion (blocking portion). In general, water is generated by an electrochemical reaction on the cathode side. Therefore, if the gas flow path on the cathode side has the above structure, water tends to stay in the closed portion. Further, since the water generated on the cathode side also moves to the anode side through the electrolyte membrane, even when the gas flow path on the anode side has the above structure, the water tends to stay in the closed portion.
ここで、上記特許文献1には、閉塞部を親水性多孔体で構成することにより、閉塞部に滞留する水を吸水し除去することが開示されている。しかしながら、閉塞部のみを多孔体構造とすることは困難であり、また、多孔体を介してガス排出用溝流路にガスがリークする、という問題もあり、滞留する水の除去の点で不十分な点があった。 Here, Patent Document 1 discloses that the blocking portion is made of a hydrophilic porous body to absorb and remove the water remaining in the blocking portion. However, it is difficult to make only the closed part a porous structure, and there is also a problem that gas leaks to the gas discharge groove channel through the porous body, which is inconvenient in terms of removing the remaining water. There were enough points.
そこで、本発明は、ガス供給用溝流路の下流端部(閉塞部)における水の滞留を抑制する技術として、より改善を図った技術を提供することを目的とする。 Then, this invention aims at providing the technique which aimed at the improvement as a technique which suppresses the stay of the water in the downstream end part (blocking part) of the groove channel for gas supply.
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]
燃料電池セルに接する少なくとも一方の面に、その下流端部が閉塞されたガス供給用溝流路と、その上流端が閉塞されたガス排出用溝流路とが交互に配列された構造のガス流路を有する燃料電池用セパレータであって、
前記燃料電池用セパレータの内部空間に水溜部が設けられており、
前記ガス供給用溝流路の下流端部には、前記水留部に連通する連通孔が形成されている
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
この燃料電池用セパレータによれば、ガス供給用溝流路の下流端の閉塞部に滞留する水を連通孔から水留部に排出することができるので、ガス供給用溝流路の下流端の閉塞部に水が滞留することを除去することが可能となる。これにより、ガス供給用溝流路の下流端部に溜まった水を排出することが可能となる。これにより、滞留する水に起因するフラッディングの発生を抑制することが可能である。
[Application Example 1]
A gas having a structure in which a gas supply groove channel whose downstream end is closed and a gas discharge groove channel whose upstream end is closed are arranged alternately on at least one surface in contact with the fuel cell A fuel cell separator having a flow path,
A water reservoir is provided in the internal space of the fuel cell separator,
A fuel cell separator, wherein a communication hole communicating with the water retention portion is formed at a downstream end portion of the gas supply groove channel.
According to the fuel cell separator, the water staying in the closed portion at the downstream end of the gas supply groove channel can be discharged from the communication hole to the water retention portion. It is possible to remove the retention of water in the closed portion. As a result, it is possible to discharge water accumulated at the downstream end of the gas supply channel. Thereby, generation | occurrence | production of the flooding resulting from the staying water can be suppressed.
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池用セパレータだけでなく、これを用いた燃料電池等の種々の形態で実現することが可能である。 The present invention can be realized in various forms. For example, the present invention can be realized not only in a fuel cell separator but also in various forms such as a fuel cell using the separator.
図1は、本発明の一実施例としての燃料電池用セパレータについて示す説明図である。図1(A)に燃料電池用セパレータ(以下、単に「セパレータ」とも呼ぶ)10のアノード側の概略平面図を示している。 FIG. 1 is an explanatory view showing a fuel cell separator as one embodiment of the present invention. FIG. 1A is a schematic plan view of the anode side of a fuel cell separator (hereinafter also simply referred to as “separator”) 10.
図1(A)に示すように、このセパレータ10の上下の端部のうち、下側の端部には、酸化ガス供給マニホールドMOIが設けられており、上側の端部には、酸化ガス排出マニホールドMOOが設けられている。なお、酸化ガスとしては、通常、空気(厳密には空気に含まれる酸素)が利用される。また、セパレータ10の左右の端部のうち、右側の端部の最上段部には、燃料ガス供給マニホールドMHIが設けられているとともに、その下側には、冷媒供給マニホールドMCIが設けられている。また、左側の端部の最下段部には、燃料ガス排出マニホールドMHOが設けられているとともに、その上側には、冷媒排出マニホールドMCOが設けられている。なお、燃料ガスとしては、通常、水素(H2)が利用される。燃料ガス供給マニホールドMHIには、左右方向に延びる燃料ガス供給用連通溝流路CF1が接続されており、燃料ガス供給用連通溝流路CF1には、後述するように、ガス流路部FHを構成する燃料ガス供給用溝流路F1が櫛型状に接続されている。同様に、燃料ガス排出マニホールドMHOには左右方向に延びる燃料ガス排出用連通溝流路CF2が接続されており、燃料ガス排出用連通溝流路CF2には、後述するように、ガス流路部FHを構成する燃料ガス排出用溝流路F2が櫛型状に接続されている。
As shown in FIG. 1A, an oxidizing gas supply manifold MOI is provided at the lower end of the upper and lower ends of the
図1(B)は図1(A)のA部(円枠)を拡大して示している。燃料ガス供給用溝流路F1は、上記したように、燃料ガス供給マニホールドMHIから横方向に延びる燃料ガス供給用連通溝流路CF1に櫛型状になるように接続されており(図1(B)不図示)、燃料ガス排出用溝流路F2も、上記したように、燃料ガス排出用連通溝流路CF2に櫛型状になるように接続されている。燃料ガス供給用溝流路F1と燃料ガス排出用溝流路F2とは交互に配列され、凸状の流路壁WFにより分離されている。そして、燃料ガス供給用溝流路F1の下流端部および燃料ガス排出用溝流路F2の上流端部(図1(B)不図示)は、それぞれ、流路壁WFにより閉塞された構造となっている。また、燃料ガス供給用溝流路F1の下流端部にはセパレータ10の内部に向けて空けられた孔HWが設けられている。
FIG. 1B is an enlarged view of a portion A (circle frame) of FIG. As described above, the fuel gas supply groove flow path F1 is connected in a comb shape to the fuel gas supply communication groove flow path CF1 extending in the lateral direction from the fuel gas supply manifold MHI (FIG. 1 ( B) (not shown), the fuel gas discharge groove flow path F2 is also connected to the fuel gas discharge communication groove flow path CF2 in a comb shape as described above. The fuel gas supply groove channel F1 and the fuel gas discharge groove channel F2 are alternately arranged and separated by a convex channel wall WF. The downstream end of the fuel gas supply groove channel F1 and the upstream end of the fuel gas discharge groove channel F2 (not shown in FIG. 1B) are respectively closed by a channel wall WF. It has become. Further, a hole HW opened toward the inside of the
図1(C)は、図1(B)の燃料ガス供給用溝流路F1に沿ったB−B線の位置における断面図(B−B断面図)を示している。セパレータ10のアノード側面10anとカソード側面10cdとの間の内部には、空間が形成されており、孔HWに連通する空間(以下、「水留部」と呼ぶ)SWや、冷媒流路SC、燃料ガス排出用連通溝流路CF2、酸化ガス供給用流路FOI、酸化ガス排出用流路FOO(図1(C)不図示)が設けられている。そして、水留部SW1と燃料ガス排出用連通溝流路CF2とはシール部材Swfhにより遮蔽されており、水留部SW1と冷媒流路SCとはシール部材Scwにより遮蔽されている。また、酸化ガス供給用流路FOIと燃料ガス排出用連通溝流路CF2とはシール部材Sfh/foにより遮蔽されており、酸化ガス排出用流路FOO(図1(C)不図示)と冷媒流路SCとの間も図示しないシール部材により遮蔽されている。なお、冷媒流路SCは、冷媒供給マニホールドMCIおよび冷媒排出マニホールドMCOに接続されている(不図示)。また、酸化ガス供給用流路FOIは酸化ガス供給マニホールドMOIに接続され(不図示)、酸化ガス排出用流路は酸化ガス排出マニホールドMOOに接続されている(不図示)。
FIG. 1C shows a cross-sectional view (BB cross-sectional view) at the position of the line BB along the fuel gas supply groove flow path F1 of FIG. A space is formed inside the
上記構成の燃料電池用セパレータ10を用いて燃料電池を構成した場合、従来例でも説明したように、燃料ガス供給用溝流路F1を流れるガスに含まれる水分や、カソード側で生成された水が、燃料ガス供給用溝流路F1の下流端の閉塞部に滞留し易くなる。しかしながら、本実施例の燃料電池用セパレータ10の場合には、燃料ガス供給用溝流路F1の下流端部分にセパレータ10の内部空間に設けられた水留部SWに連通する孔HWが設けられているので、下流端部に溜まる水を水留部SWへ排出して溜めておくことが可能となる。これにより、下流端部に水が滞留することを抑制することが可能となり、フラッディグの発生を抑制することが可能となる。また、水留部に溜まった水は、燃料電池が高温となって、燃料電池セルを構成する電解質膜が乾燥するような場合に、蒸発して拡散し、電解質膜に吸収されて電解質膜を湿潤状態とするために利用されるので、ドライアップによる発電性能の低下を抑制することも可能である。
When a fuel cell is configured using the
なお、上記実施例における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施例や実施形態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において実施することが可能である。 In addition, elements other than the elements claimed in the independent claims among the constituent elements in the above embodiment are additional elements and can be omitted as appropriate. The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the invention.
上記実施例では、燃料電池用セパレータのアノード側に、その下流端部が閉塞された燃料ガス供給用溝流路と、その上流端が閉塞された燃料ガス排出用溝流路とが交互に配列された構造のガス流路部を備える場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されるものではなく、アノード側ではなくカソード側に設けるようにしてもよい。また、アノード側およびカソード側の両方に設けるようにしてもよい。アノード側およびカソード側の両方に設ける場合には、ガス供給用溝流路の下流端部に設ける孔はアノード側とカソード側のいずれか一方でも、両方に設けてもよい。ただし、両方に設ける場合には、燃料ガスと酸化ガスがリークしないように、それぞれの孔に連通する水留部を遮蔽する必要がある。 In the above embodiment, on the anode side of the fuel cell separator, the fuel gas supply groove flow path whose downstream end is closed and the fuel gas discharge groove flow path whose upstream end is closed are alternately arranged. The case where the gas channel portion having the above structure is provided has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and it may be provided not on the anode side but on the cathode side. Further, it may be provided on both the anode side and the cathode side. When provided on both the anode side and the cathode side, the hole provided at the downstream end of the gas supply groove channel may be provided on either the anode side or the cathode side. However, when both are provided, it is necessary to shield the water retaining portions communicating with the respective holes so that the fuel gas and the oxidizing gas do not leak.
10…燃料電池用セパレータ(セパレータ)
10cd…カソード側面
10an…アノード側面
F1…燃料ガス供給用溝流路
F2…燃料ガス排出用溝流路
SC…冷媒流路
WF…流路壁
FH…ガス流路部
SW…水留部
HW…孔
CF1…燃料ガス供給用連通溝流路
CF2…燃料ガス排出用連通溝流路
SW1…水留部
MCI…冷媒供給マニホールド
MHI…燃料ガス供給マニホールド
MCO…冷媒排出マニホールド
MHO…燃料ガス排出マニホールド
MOI…酸化ガス供給マニホールド
FOI…酸化ガス供給流路
FOO…酸化ガス排出流路
MOO…酸化ガス排出マニホールド
Scw…シール部材
Swfh…シール部材
Sfh/fo…シール部材
10. Fuel cell separator (separator)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10cd ... Cathode side surface 10an ... Anode side surface F1 ... Fuel gas supply groove flow path F2 ... Fuel gas discharge groove flow path SC ... Refrigerant flow path WF ... Flow path wall FH ... Gas flow path part SW ... Water retention part HW ... Hole CF1 ... Communication groove channel for fuel gas supply CF2 ... Communication groove channel for fuel gas discharge SW1 ... Water retaining part MCI ... Refrigerant supply manifold MHI ... Fuel gas supply manifold MCO ... Refrigerant discharge manifold MHO ... Fuel gas discharge manifold MOI ... Oxidation Gas supply manifold FOI ... Oxidation gas supply flow path FOO ... Oxidation gas discharge flow path MOO ... Oxidation gas discharge manifold Scw ... Seal member Swfh ... Seal member Sfh / fo ... Seal member
Claims (1)
前記燃料電池用セパレータの内部空間に水溜部が設けられており、
前記ガス供給用溝流路の下流端部には、前記水留部に連通する連通孔が形成されている
ことを特徴とする燃料電池用セパレータ。 A gas having a structure in which a gas supply groove channel whose downstream end is closed and a gas discharge groove channel whose upstream end is closed are arranged alternately on at least one surface in contact with the fuel cell A fuel cell separator having a flow path,
A water reservoir is provided in the internal space of the fuel cell separator,
A fuel cell separator, wherein a communication hole communicating with the water retention portion is formed at a downstream end portion of the gas supply groove channel.
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JP2010147161A JP2012014846A (en) | 2010-06-29 | 2010-06-29 | Separator for fuel battery |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2014132706A1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | トヨタ車体 株式会社 | Gas flow path forming bodies of fuel cell, and fuel cell |
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WO2014132706A1 (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-04 | トヨタ車体 株式会社 | Gas flow path forming bodies of fuel cell, and fuel cell |
JP2014167861A (en) * | 2013-02-28 | 2014-09-11 | Toyota Auto Body Co Ltd | Gas flow channel forming body for fuel cell, and fuel cell |
US10263272B2 (en) | 2013-02-28 | 2019-04-16 | Toyota Shatai Kabushiki Kaisha | Gas flow path forming bodies of fuel cell, and fuel cell |
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