JP2012069447A - ガス流路の構造及びこの構造のガス流路を有する燃料電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ガス供給口に連通するガス供給連通路と、ガス排出口に連通するガス排出連通路と、ガス供給連通路とガス排出連通路との間で、交互に並列配置された複数の第1の流路および第2の流路と、を備える。第1の流路は、上流端がガス供給連通路に接続され、下流端が閉塞されており、第2の流路は、上流端がガス供給連通路に接続され、下流端がガス排出連通路に接続されている。
【選択図】図2
Description
膜電極接合体を挟持するセパレータの前記膜電極接合体のガス拡散層に接する面側に形成された溝状のガス流路の構造であって、
ガス供給口に連通するガス供給連通路と、
ガス排出口に連通するガス排出連通路と、
前記ガス供給連通路と前記ガス排出連通路との間で、交互に並列配置された複数の第1の流路および第2の流路と、を備え、
前記第1の流路は、上流端が前記ガス供給連通路に接続され、下流端が閉塞されており、
前記第2の流路は、上流端が前記ガス供給連通路に接続され、下流端が前記ガス排出連通路に接続されている
ことを特徴とするガス流路の構造。
このガス流路の構造によれば、第1の流路を流れるガスの圧力を隣に配列されている第2の流路を流れるガスの圧力に対して、上流側では圧力を等しくして差圧を無くし、第1の流路から第2の流路へ向かってガス拡散層を介してガスが導かれるのを防止することができ、下流側では圧力を高くして差圧を発生させることができ、第1の流路から第2の流路へ向かってガス拡散層を介してガスが導かれるようにすることができるので、第1の流路の上流側に対向する膜電極接合体が乾燥してドライアップが発生するのを抑制することができる。
適用例1記載のガス流路の構造であって、
前記第1および第2の流路は、流路の断面積が減少することなく前記ガス供給連通路に接続されている
ことを特徴とするガス流路の構造。
第1および第2の流路を上記構造とすれば、より効果的により効果的にドライアップの発生を抑制することが可能である。
適用例1または適用例2記載のガス流路構造であって、
前記ガス流路を流れるガスは酸化ガスであることを特徴とするガス流路構造。
酸化ガスのガス流路の構造を上記構造とすれば、より効果的にドライアップの発生を抑制することが可能である。
適用例1記載のガス流路構造を有するセパレータを用いた燃料電池。
A1.燃料電池の構成概要:
図1は、本発明を適用した燃料電池を構成する燃料電池セルの概略構成を表わす断面模式図である。この燃料電池セル100は、膜電極接合体10と、膜電極接合体10を両面から挟持するアノード側のセパレータ20Aおよびカソード側のセパレータ20Cと、を備えている。膜電極接合体10は、電解質層12と、電解質層12のそれぞれの面上に形成されるアノード側の触媒電極層14Aおよびカソード側の触媒電極層14Cと、上記各触媒電極層に隣接して設けられたアノード側のガス拡散層16Aおよびカソード側のガス拡散層16Cと、で構成されている。なお、触媒電極層およびガス拡散層を纏めてガス拡散電極あるいはガス拡散電極層とも呼ぶ。
図3は、実施例の酸化ガス流路構造の効果を示す説明図である。図(A)は、酸化ガス供給側流路部30Ciおよび隣接配列された酸化ガス排出側流路部30Coを拡大して示している。図3(B)は酸化ガス供給側流路部30Ciおよび酸化ガス排出側流路部30Coの圧力分布を、酸化ガス供給側流路部30Ciの下流端に対向する酸化ガス排出側流路部30Coの位置における圧力に対する相対的な圧力として示している。図3(C)は、ガス拡散層(GDL)への酸化ガスの潜り込み流量の分布を示している。
上記実施例では、アノード側の燃料ガス流路の構造は従来と同様に、供給側の下流端および排出側の上流端を閉塞した構造とした場合を例に説明しているが、アノード側も、カソード側の酸化ガス流路と同様の構造としてもよい。また、アノード側の燃料ガス流路の構造は、供給側の下流端および排出側の上流端を閉塞した構造ではなく、全ての流路が供給側および排出側で連通した従来構造であってもよい。
12…電解質層
14A,14C…触媒電極層
16A,16C…ガス拡散層
20A,20C…セパレータ
20CP…セパレータ
20CAi…燃料ガス供給マニホールド孔
20COi…酸化ガス供給マニホールド孔
20CAo…燃料ガス排出マニホールド孔
20COo…酸化ガス排出マニホールド孔
20CMi…冷媒供給マニホールド孔
20CMo…冷媒排出マニホールド孔
30A…燃料ガス流路
30C…酸化ガス流路
30CP…酸化ガス流路
30CiC…酸化ガス供給連通路部
30Ci…酸化ガス供給側流路部
30CoC…酸化ガス排出連通路部
30Co…酸化ガス排出側流路部
30CoP…酸化ガス排出側流路部
30M…冷媒流路
100…燃料電池セル
Claims (4)
- 膜電極接合体を挟持するセパレータの前記膜電極接合体のガス拡散層に接する面側に形成された溝状のガス流路の構造であって、
ガス供給口に連通するガス供給連通路と、
ガス排出口に連通するガス排出連通路と、
前記ガス供給連通路と前記ガス排出連通路との間で、交互に並列配置された複数の第1の流路および第2の流路と、を備え、
前記第1の流路は、上流端が前記ガス供給連通路に接続され、下流端が閉塞されており、
前記第2の流路は、上流端が前記ガス供給連通路に接続され、下流端が前記ガス排出連通路に接続されている
ことを特徴とするガス流路の構造。 - 請求項1記載のガス流路の構造であって、
前記第1および第2の流路は、流路の断面積が減少することなく前記ガス供給連通路に接続されている
ことを特徴とするガス流路の構造。 - 請求項1または請求項2記載のガス流路の構造であって、
前記ガス流路を流れるガスは酸化ガスであることを特徴とするガス流路構造。 - 請求項1記載のガス流路構造を有するセパレータを用いた燃料電池。
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