JP2013045563A - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell.
燃料電池は、燃料ガスとしての水素(H2)と酸化ガスとしての酸素(O2)との電気化学反応によって電気エネルギーを取り出す発電装置である。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「反応流体」と呼ぶ場合もある。この燃料電池は、膜電極接合体(MEA:Membrane-Electrode Assembly)を、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。膜電極接合体は、プロトン(H+)伝導性を有する固体高分子型電解質膜(以下、単に「電解質膜」あるいは「電解質層」とも呼ぶ)の両面に触媒電極層が形成された構造を有している。セパレータは、膜電極接合体側の面に反応ガス(反応流体)の流路としての溝が形成された構造を有している。 A fuel cell is a power generator that extracts electrical energy by an electrochemical reaction between hydrogen (H 2 ) as a fuel gas and oxygen (O 2 ) as an oxidizing gas. In the following description, the fuel gas and the oxidizing gas may be simply referred to as “reaction gas” or “reaction fluid” without particular distinction. This fuel cell is constituted by a fuel cell (also simply referred to as “cell”) in which a membrane-electrode assembly (MEA) is sandwiched between separators. The membrane electrode assembly has a structure in which a catalyst electrode layer is formed on both surfaces of a solid polymer electrolyte membrane having proton (H + ) conductivity (hereinafter also simply referred to as “electrolyte membrane” or “electrolyte layer”). doing. The separator has a structure in which a groove as a flow path of a reaction gas (reaction fluid) is formed on the surface on the membrane electrode assembly side.
膜電極接合体とセパレータとの間には、通常、反応ガスの流路を介して膜電極接合体の触媒電極層に供給される反応ガスの拡散性を向上させるための拡散層が設けられている。この拡散層の構造としては、拡散性の更なる向上が進められている。このため、膜電極接合体のある領域に対して、本来、反応ガスの流路を経由して供給されるべきところ、反応ガスの流路を経由せずに拡散層を介して供給されてしまうという、いわゆるショートカットが発生し、発電性能が低下してしまうことがわかった。 A diffusion layer is usually provided between the membrane electrode assembly and the separator to improve the diffusibility of the reaction gas supplied to the catalyst electrode layer of the membrane electrode assembly via the reaction gas flow path. Yes. As the structure of the diffusion layer, further improvement in diffusibility is being promoted. For this reason, it should be supplied to a certain region of the membrane electrode assembly via the reaction gas flow path, but it is supplied via the diffusion layer without passing through the reaction gas flow path. It was found that a so-called shortcut occurred and the power generation performance deteriorated.
特許文献1には、セパレータに形成された反応流体流路と接触する拡散層の第1の領域よりも、反応流体流路に挟まれるリブ部と接触する拡散層の第2の領域の密度を高くする、あるいは、撥水性を高くする技術が記載されている。これは、第2の領域を堰とすることにより、第1の領域を反応流体流路に沿った流路として、上記ショートカットの発生を抑制するものである。 In Patent Document 1, the density of the second region of the diffusion layer in contact with the rib portion sandwiched between the reaction fluid channels is set higher than the first region of the diffusion layer in contact with the reaction fluid channel formed in the separator. A technique for increasing the water repellency or increasing the water repellency is described. This suppresses the occurrence of the shortcut by using the second region as a weir and using the first region as a channel along the reaction fluid channel.
しかしながら、上記従来技術では、拡散層中に第1の領域よりも密度あるいは撥水性の高い第2の領域を、反応流体流路に挟まれるリブ部に対応するように形成あるいは加工しなければならない、という問題がある。また、拡散層とセパレータとの組み付け精度が要求される、という問題もある。従って、従来技術に比べて、より作製が容易で簡便な構造により、反応流体のショートカットの発生を抑制することが望まれている。 However, in the above prior art, the second region having a higher density or water repellency than the first region must be formed or processed in the diffusion layer so as to correspond to the rib portion sandwiched between the reaction fluid flow paths. There is a problem. There is also a problem that the assembly accuracy between the diffusion layer and the separator is required. Therefore, it is desired to suppress the occurrence of a shortcut of the reaction fluid with a structure that is easier to manufacture and simpler than the prior art.
本発明は、従来技術に比べて作製が容易で簡便な構造により、反応流体のショートカットの発生を抑制することが可能な技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique capable of suppressing the occurrence of a shortcut of a reaction fluid with a simpler structure that is easier to manufacture than the prior art.
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]
固体高分子電解質膜の両面上にそれぞれ触媒電極層が形成された膜電極接合体と、前記膜電極接合体の両面上にそれぞれ配置された拡散層と、前記膜電極接合体および前記拡散層を挟持するセパレータと、を備える燃料電池であって、少なくとも一方の前記セパレータと前記拡散層との間には、溝状の反応流体流路が設けられており、前記反応流体流路の壁面を構成するリブ部のうち少なくとも一部は撥水部材で構成されていることを特徴とする燃料電池。
上記燃料電池では、撥水部材で構成されるリブ部に接触する拡散層部分では、反応流体流路への排水がなされずに、液水が堰状に滞留することになるため、反応流体の拡散が阻害され、反応流体は撥水部材で構成されたリブ部に沿って流れることになるため、反応流体のショートカットの発生を抑制することが可能である。
[Application Example 1]
A membrane electrode assembly in which a catalyst electrode layer is formed on each side of a solid polymer electrolyte membrane; a diffusion layer disposed on each side of the membrane electrode assembly; and the membrane electrode assembly and the diffusion layer A separator sandwiched between the at least one separator and the diffusion layer, a groove-like reaction fluid channel is provided between the separator and the wall of the reaction fluid channel. A fuel cell characterized in that at least a part of the rib portion is made of a water-repellent member.
In the above fuel cell, liquid water stays in a weir shape without draining into the reaction fluid flow path in the diffusion layer portion that contacts the rib portion constituted by the water repellent member. Since the diffusion is inhibited and the reaction fluid flows along the rib portion formed of the water repellent member, it is possible to suppress the occurrence of a shortcut of the reaction fluid.
[適用例2]
適用例1記載の燃料電池であって、前記反応流体流路の前記リブ部は、前記反応流体流路内を複数の区分流路に区分する区分流路リブ部と、前記複数の区分流路ごとに区分する流路リブ部と、を含み、前記流路リブ部が前記撥水部材で構成されていることを特徴とする燃料電池。
この場合には、反応流体流路を複数の区分流路に区分する区分流路リブ部は撥水部材で構成されていないので、接触する拡散層部分からの排水を可能とするとともに導電性を確保することができ、反応流体流路を複数の区分流路ごとに区分する流路リブ部が撥水部材で構成されているので、ある複数の区分流路とその隣の複数の区分流路との間での反応流体のショートカットの発生を抑制することが可能である。
[Application Example 2]
The fuel cell according to Application Example 1, wherein the rib portion of the reaction fluid channel includes a segment channel rib unit that divides the reaction fluid channel into a plurality of segment channels, and the plurality of segment channels. A fuel cell, wherein the flow channel rib is formed of the water repellent member.
In this case, since the divided flow channel rib portion that divides the reaction fluid flow channel into a plurality of divided flow channels is not formed of a water-repellent member, drainage from the diffusion layer portion that is in contact is enabled and conductivity is improved. Since the channel rib portion that divides the reaction fluid channel into a plurality of segment channels is formed of a water-repellent member, a plurality of segment channels and a plurality of segment channels adjacent thereto can be obtained. It is possible to suppress the occurrence of a reaction fluid shortcut between the two.
[適用例3]
適用例2に記載の燃料電池であって、前記反応流体流路は内部を流れる反応流体の流れ方向が変更する流れ方向変更部を有しており、前記流れ方向変更部の外側を隔てる前記流路リブ部が前記撥水部材で構成されていることを特徴とする燃料電池。
この場合には、流れ方向変更部の外側に溜まり易い液水の排水が容易になる。
[Application Example 3]
The fuel cell according to Application Example 2, wherein the reaction fluid flow path includes a flow direction changing unit that changes a flow direction of the reaction fluid flowing inside, and the flow separating the outside of the flow direction changing unit. A fuel cell characterized in that a road rib portion is constituted by the water repellent member.
In this case, it becomes easy to drain liquid water that tends to accumulate outside the flow direction changing portion.
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、燃料電池や膜・電極・拡散層接合体など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, in the form of a fuel cell, a membrane / electrode / diffusion layer assembly, or the like.
図1は、本発明を適用した燃料電池の構成を示す概略斜視図である。図2は、図1のA−A線における概略断面図である。図1および図2に示すように、燃料電池100は、膜電極接合体10のカソード側の面上に拡散層12Cおよび撥水部30Cを順に積層するとともに、アノード側の面上に拡散層12Aおよび撥水部30Aを順に積層し、カソード側のセパレータ20Cおよびアノード側のセパレータ20Aで両側から圧力を加えて挟持して構成される。
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of a fuel cell to which the present invention is applied. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, in the
膜電極接合体(MEA)10は、電解質膜(固体高分子電解質膜)の両面に、それぞれ、触媒電極層(触媒層)が形成された構造を有している。膜電極接合体10は、例えば、電解質膜の両面にペースト状の触媒電極材料を塗布して加熱乾燥処理することにより触媒電極層を形成することにより作製することができる。
The membrane electrode assembly (MEA) 10 has a structure in which catalyst electrode layers (catalyst layers) are formed on both surfaces of an electrolyte membrane (solid polymer electrolyte membrane), respectively. The
電解質膜は、固体高分子材、例えばフッ素系樹脂により形成されたプロトン伝導性のイオン交換膜であり、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す。この電解質膜としては、例えば、ナフィオン膜(デュポン社製)が利用される。触媒電極層は、電気化学反応を促進する触媒金属と、プロトン伝導性を有する電解質と、電子伝導性を有するカーボン粒子と、を備える。触媒金属としては、例えば、白金(Pt)、あるいはPtと他の金属とから成る合金(例えばコバルトやニッケルを混合したPt合金)を用いることができる。また、電解質としては、電解質膜と同様に、スルホン酸基を介して水和プロトンを伝導するフッ素系樹脂、例えば、ナフィオン溶液を用いている。上記触媒金属はカーボン粒子上に担持されており、各触媒電極では、触媒金属を担持したカーボン粒子(触媒粒子)と電解質とが混在している。触媒金属を担持するためのカーボン粒子(以下、「担持用カーボン粒子」と呼ぶ。)は、一般に市販されているカーボン粒子(カーボン粉末)を加熱処理することにより自身の撥水性が高められた撥水化カーボン粒子が用いられる。触媒電極材料は、上記触媒粒子電解質の混合水溶液を混練してペースト状にしたものである。 The electrolyte membrane is a proton conductive ion exchange membrane formed of a solid polymer material such as a fluorine resin, and exhibits good proton conductivity in a wet state. As this electrolyte membrane, for example, a Nafion membrane (manufactured by DuPont) is used. The catalyst electrode layer includes a catalyst metal that promotes an electrochemical reaction, an electrolyte having proton conductivity, and carbon particles having electron conductivity. As the catalyst metal, for example, platinum (Pt) or an alloy composed of Pt and another metal (for example, a Pt alloy in which cobalt or nickel is mixed) can be used. As the electrolyte, a fluorine-based resin that conducts hydrated protons via a sulfonic acid group, for example, a Nafion solution, is used as in the electrolyte membrane. The catalyst metal is supported on carbon particles, and in each catalyst electrode, carbon particles (catalyst particles) supporting the catalyst metal and an electrolyte are mixed. Carbon particles for supporting a catalytic metal (hereinafter referred to as “supporting carbon particles”) are generally made of carbon particles (carbon powder) that are commercially available, and have their water repellency improved by heat treatment. Hydrated carbon particles are used. The catalyst electrode material is obtained by kneading a mixed aqueous solution of the catalyst particle electrolyte into a paste.
拡散層12C,12Aは、ガス透過性を有する導電性部材、例えば、カーボンクロスやカーボンペーパー等のカーボン多孔質体、あるいは、金属メッシュや発泡金属などの金属多孔質体によって構成されている。
The
撥水部30C,30Aは、撥水部材、例えば、フッ素樹脂等の撥水性樹脂材料によって構成されている。カソード側の撥水部30Cは、図1および図2に示すように、カソード側のセパレータ20Cと拡散層12Cとの間に、サーペンタイン型の流路空間GFC(GFC1,GFC1−2,GFC2,GFC2−3,GFC3)を構成する両側のリブ部(以下、「流路リブ部」とも呼ぶ)として機能する。この流路空間GFCは、反応ガス(反応流体に相当する)としての酸化ガスである酸素(O2)を含む空気が通過する酸化ガス流路(反応流体流路に相当する)となる。同様に、アノード側の撥水部30Aは、アノード側のセパレータ20Aと拡散層12Aとの間に、反応ガスとしての燃料ガスである水素(H2)が通過する燃料ガス流路(反応流体流路に相当する)となる流路空間を構成する両側の流路リブ部として機能する。
The
セパレータ20C,20Aは、ガス不透過の導電性部材、例えば、カーボンを圧縮してガス不透過とした緻密質カーボンや、プレス成形した金属板によって形成することができる。カソード側のセパレータ20Cの拡散層12C側の表面には、図1および図2に示すように、酸化ガス流路GFCを複数の区分流路FPCに区切る凸形状のリブ部(以下、「区分流路リブ部」とも呼ぶ)RPCが拡散層12Cに接するように形成されている。同様に、アノード側のセパレータ20Aの拡散層12A側の表面にも、燃料ガス流路GFAを複数の区分流路FPAに区切る凸形状のリブ部(区分流路リブ部)RPAが形成されている。
The
なお、図示は省略されているが、セパレータ20C,20Aの外面側には、冷媒流路が設けられている。また、燃料電池100の外周側には、反応ガス流路や冷媒流路に接続されたマニホールドが設けられている。
In addition, although illustration is abbreviate | omitted, the refrigerant | coolant flow path is provided in the outer surface side of
ここで、図2に示すように、互いに隣接する酸化ガス流路GFC1,GFC2,GFC3の間は、撥水部である流路リブ部30Cで区切られている。酸化ガス流路GFC1,GFC2,GFC3中は区分流路リブ部RPCによって複数の区分流路FPCに区分されている。区分流路リブ部RPCおよび区分流路FPCに接する拡散層12Cの部分に存在する液水は、区分流路リブ部RPAの壁面を介して、あるいは、酸化ガスの流れによって、区分流路FPC中に吸い上げられて排出される。このため、区分流路リブ部RPCに接する拡散層12Cの部分を介して酸化ガスの拡散が可能となる。
Here, as shown in FIG. 2, the oxidant gas flow paths GFC1, GFC2, and GFC3 adjacent to each other are separated by flow
これに対して、流路リブ部30Cに接する拡散層12Cの部分は接触面が撥水性を有しているので、流路リブ部30Cの壁面を介して区分流路FPCへ液水が吸い上げられ難くなる。このため、流路リブ部30Cに接する拡散層12Cの部分には、堰状の滞留液水部Lwが形成されるので、この部分を介する酸化ガスの拡散が阻害される。これにより、酸化ガスは流路リブ部30Cで区分される酸化ガス流路GFC(GFC1,GFC1−2,GFC2,GFC2−3,GFC3)に沿って流れることになり、ショートカットの発生、具体的には、例えば、酸化ガス流路GFC1を流れる酸化ガスが拡散層12Cを介して拡散して、酸化ガス流路GFC2に対応する領域へ流れてしまうこと、を抑制することができる。なお、堰状の滞留液水部Lwは一定の幅(3mm程度)以下であれば、触媒電極層内でのガス拡散によってガスの供給が可能であり、発電への影響はないと言える。そこで、堰状の滞留液水部Lwは一定の幅(3mm程度)以下となるように、流路リブ部30Cの幅を設定すればよい。
On the other hand, since the contact surface of the
なお、上記説明はカソード側の酸化ガス流路について説明したが、アノード側の燃料ガス流路についても同様である。 In the above description, the oxidizing gas passage on the cathode side has been described, but the same applies to the fuel gas passage on the anode side.
以上説明したように、本実施例の燃料電池では、撥水部材で構成された流路リブ部に接触する拡散層に堰状の滞留液水部が形成され、反応ガスが流路リブ部に沿って流れるため、反応ガスのショートカットの発生を抑制することができる。また、撥水部材で構成された流路リブ部をセパレータと拡散層とで挟持する構成となっているので、例えば、拡散層に接触するリブ部を撥水コーティングした場合のように撥水コーティングが剥離することもなく、耐久性に優れている。 As described above, in the fuel cell of the present embodiment, the dam-like staying liquid water portion is formed in the diffusion layer in contact with the flow channel rib portion formed of the water repellent member, and the reaction gas is formed in the flow channel rib portion. Since it flows along, the generation | occurrence | production of the shortcut of a reactive gas can be suppressed. In addition, since the flow path rib part composed of the water repellent member is sandwiched between the separator and the diffusion layer, the water repellent coating is applied, for example, when the rib part contacting the diffusion layer is water repellent coated. Does not peel off and has excellent durability.
図3は、図1に示した領域RCaを拡大して示す概略斜視図である。この領域RCaは、酸化ガス流路GFC1−2を流れてきた酸化ガスの流れが酸化ガス流路GFC2の方向へ変化する領域(「流れ方向変更部」とも呼ぶ)である。 FIG. 3 is a schematic perspective view showing the region RCa shown in FIG. 1 in an enlarged manner. This region RCa is a region where the flow of the oxidizing gas that has flowed through the oxidizing gas channel GFC1-2 changes in the direction of the oxidizing gas channel GFC2 (also referred to as “flow direction changing unit”).
この流れ方向変更部RCaの外周側部分(図の例では、流路リブ部30Cの角部分)は、通常、液水溜まりWpが形成され易い。仮に、流れ方向変更部RCaの外周側部分の壁面が、実施例のような撥水部材で形成された流路リブ部30Cではなく、セパレータ20Cの表面に形成された区分流路リブ部RPCと同様の構造であるとする。この場合には、一旦液水溜まりWpが形成されると、形成された液水溜まりWpは壁面に密着し易いため、酸化ガスが液水溜まりWpと壁面との間に分け入り難くなり、排水が困難となる。このため、液水溜まりWpが存在する流路に対応する膜電極接合体の領域に対して酸化ガスの供給が欠乏して、この領域での発電性能が低下し、結果として燃料電池全体の発電性能が低下することになる。
In the outer peripheral side portion of the flow direction changing portion RCa (the corner portion of the flow
一方、本実施例の場合には、流れ変更部RCaの外周側部分の壁面が、撥水部材で形成された流路リブ部30Cの壁面であるので液水の密着性が低く、仮に、液水溜まりWpが形成されたとしても、液水溜まりWpと壁面との間に酸化ガスが分け入り易く、排水され易い。
On the other hand, in the case of the present embodiment, the wall surface of the outer peripheral side portion of the flow changing portion RCa is the wall surface of the
なお、図3は図1の領域RCaについて説明したが、他の領域RCb,RCc,RCdについても同様である。ただし、酸化ガス流路GFCが鉛直面に沿い、かつ、酸化ガス流路GFC1が上側で酸化ガス流路GFC3が下側となるように配置されている場合には、領域RCaおよびRCbにおいて有効である。また、酸化ガス流路GFCが鉛直面に沿い、かつ、酸化ガス流路GFC3が上側で酸化ガス流路GFC1が下側となるように配置されている場合には、領域RCcおよびRCdにおいて有効である。 Although FIG. 3 has been described with respect to the region RCa in FIG. 1, the same applies to the other regions RCb, RCc, and RCd. However, when the oxidizing gas channel GFC is arranged along the vertical plane, and the oxidizing gas channel GFC1 is arranged on the upper side and the oxidizing gas channel GFC3 is arranged on the lower side, it is effective in the regions RCa and RCb. is there. Further, when the oxidizing gas flow path GFC is arranged along the vertical plane, and the oxidizing gas flow path GFC3 is on the upper side and the oxidizing gas flow path GFC1 is on the lower side, it is effective in the regions RCc and RCd. is there.
なお、以上の説明はカソード側の酸化ガス流路の流れ方向変更部について説明したが、アノード側の燃料ガス流路についても同様である。 Although the above description has been given of the flow direction changing portion of the oxidation gas flow path on the cathode side, the same applies to the fuel gas flow path on the anode side.
図4は、本発明の燃料電池を構成する撥水部の変形例を示す説明図である。図1に示した撥水部30C,30Aに代えて、図4に示すように、形状安定部32Ca,32Aaを有する撥水部30Ca,30Aaを用いるようにしてもよい。この場合には、撥水部の形状を安定な状態に保つことが容易となるので、撥水部の取り扱いが容易であり、燃料電池の組み立て時における撥水部の位置決め等が容易となる。
FIG. 4 is an explanatory view showing a modified example of the water repellent part constituting the fuel cell of the present invention. Instead of the
図5は、本発明の燃料電池を構成する膜電極接合体、拡散層、および、撥水部の変形例を示す説明図である。図1に示した実施例の燃料電池100は、膜電極接合体10に、拡散層12C,12Aおよび撥水部30C,30Aを順に積層してセパレータ20C,20Aで挟持した構成を示している。しかしながら、図5に示すように、膜電極接合体10の触媒電極層上に拡散層12C,12Aが一体形成された膜電極拡散層接合体(MEGA:Membrane-Electrode Gas Diffusion Layer Assembly)14上に撥水部30C,30Aを撥水部材の融点以上の温度で熱圧着した膜電極拡散層接合体16を用いるようにしてもよい。この膜電極拡散層接合体16は、膜電極拡散層接合体14を両側から撥水部30C,30Aで挟み込んでいるので、薄膜である膜電極拡散層接合体14のハンドリングを良くするためのフレームとしての機能を兼ねる。これにより、燃料電池の組み立て時において、膜電極接合体や拡散層をハンドリングするためのフレームを削減することができる。また、図1に示した燃料電池100の構成の場合、組み立て時において、撥水部30C,30Aとセパレータ20C,20Aの位置決めが難しい。しかしながら、図5に示した膜電極拡散層接合体16を用いれば容易に位置決めが可能となる。また、拡散層12C,12Aに撥水部30A,30Cを熱圧着しているので、図1に示した燃料電池100の構成の場合に比べて、撥水部30C,30Aの拡散層12C,12Aへの密着性を高めることができ、反応ガスのショートカット抑制効果を高めることが可能である。
FIG. 5 is an explanatory view showing a modified example of the membrane electrode assembly, the diffusion layer, and the water repellent part constituting the fuel cell of the present invention. The
なお、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, this invention is not restricted to said Example and embodiment, In the range which does not deviate from the summary, it is possible to implement in various aspects.
上記実施例では、サーペンタイン型の反応ガス流路の場合を例に説明したが、パラレル型の反応ガス流路や、複合型の反応流路等においても、複数の区分流路リブ部ごとに撥水部材で構成された流路リブ部を設けるようにすることができる。また、発泡金属等の多孔体やエキスパンドメタルによる多孔体流路を用いた反応ガス流路においても、隣り合う多孔体流路間を仕切る壁面を構成するリブ部(上記、流路リブ部に対応する)を撥水性部材で構成されたリブ部とすることができる。なお、多孔体流路による反応ガス流路の場合においても、複数の区分流路に区分する区分流路リブ部と複数の区分流路ごとに区分する流路リブ部と、を有する構成とすることもできる。以上のように、種々の反応ガス流路において、反応ガス流路の壁面を構成するリブ部のうち少なくとも一部が撥水部材で構成されているようにすることができる。 In the above embodiment, the case of the serpentine type reaction gas channel has been described as an example. However, in the parallel type reaction gas channel, the composite type reaction channel, etc. It is possible to provide flow path rib portions formed of water members. Also, in the reaction gas flow channel using a porous material channel made of a porous material such as foam metal or an expanded metal, the rib portion constituting the wall surface that partitions between adjacent porous material channels (corresponding to the above-mentioned channel rib portion) Can be a rib portion made of a water-repellent member. Even in the case of a reaction gas flow path using a porous body flow path, it is configured to have a divided flow path rib section that is divided into a plurality of divided flow paths and a flow path rib section that is divided into a plurality of divided flow paths. You can also. As described above, in various reaction gas flow paths, at least a part of the rib portions constituting the wall surface of the reaction gas flow path can be formed of a water repellent member.
上記実施例では、酸化ガス流路および燃料ガス流路の両方の流路リブ部を撥水部材で構成した場合を示したが、いずれか一方の反応ガス流路の流路リブ部を撥水部材で構成するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the case where the channel rib portions of both the oxidizing gas channel and the fuel gas channel are configured by the water repellent member is shown. However, the channel rib portion of either one of the reaction gas channels is water repellent. You may make it comprise with a member.
100…燃料電池
10…膜電極接合体
12A,12C…拡散層
14…膜電極拡散層接合体
16…膜電極拡散層接合体
20A,20C…セパレータ
30A,30Aa,30C,30Ca…撥水部(流路リブ部)
32Ca…形状安定部
GFC1…酸化ガス流路
GFC2…酸化ガス流路
GFC1−2…酸化ガス流路
GFC3…酸化ガス流路
Lw…滞留液水部
GFA…流路空間(燃料ガス流路)
GFC…流路空間(酸化ガス流路)
FPA…区分流路
RPA…区分流路リブ部
FPC…区分流路
RPC…区分流路リブ部
RCa,RCb,RCc…領域(流れ方向変更部)
Wp…液水溜り
DESCRIPTION OF
32Ca ... shape stabilizing part GFC1 ... oxidizing gas channel GFC2 ... oxidizing gas channel GFC1-2 ... oxidizing gas channel GFC3 ... oxidizing gas channel Lw ... stagnant liquid water part GFA ... channel space (fuel gas channel)
GFC: Channel space (oxidizing gas channel)
FPA ... Sectional flow path RPA ... Sectional flow path rib part FPC ... Sectional flow path RPC ... Sectional flow path rib part RCa, RCb, RCc ... Area (flow direction changing part)
Wp ... Puddle of liquid water
Claims (4)
少なくとも一方の前記セパレータと前記拡散層との間には、反応流体流路が設けられており、
前記反応流体流路の壁面を構成するリブ部のうち少なくとも一部は撥水部材で構成されている
ことを特徴とする燃料電池。 A membrane electrode assembly in which a catalyst electrode layer is formed on each side of a solid polymer electrolyte membrane; a diffusion layer disposed on each side of the membrane electrode assembly; and the membrane electrode assembly and the diffusion layer A fuel cell comprising a sandwiching separator,
A reaction fluid flow path is provided between at least one of the separator and the diffusion layer,
At least a part of the rib portions constituting the wall surface of the reaction fluid flow path is formed of a water repellent member.
前記反応流体流路の前記リブ部は、前記反応流体流路内を複数の区分流路に区分する区分流路リブ部と、前記複数の区分流路ごとに区分する流路リブ部と、を含み、
前記流路リブ部が前記撥水部材で構成されている
ことを特徴とする燃料電池。 The fuel cell according to claim 1,
The rib portion of the reaction fluid channel includes: a segment channel rib unit that divides the reaction fluid channel into a plurality of segment channels; and a channel rib unit that segments each segment channel. Including
The fuel cell, wherein the flow path rib portion is formed of the water repellent member.
前記反応流体流路は内部を流れる反応流体の流れ方向が変更する流れ方向変更部を有しており、
前記流れ方向変更部の外周側を隔てる前記流路リブ部が前記撥水部材で構成されている
ことを特徴とする燃料電池。 The fuel cell according to claim 2, wherein
The reaction fluid flow path has a flow direction changing portion for changing the flow direction of the reaction fluid flowing inside,
The fuel cell, wherein the flow path rib portion separating the outer peripheral side of the flow direction changing portion is formed of the water repellent member.
前記燃料電池において、少なくとも一方の前記セパレータと前記拡散層との間には、反応流体流路が設けられており、
前記反応流体流路の壁面を構成するリブ部のうち少なくとも一部は撥水部材で構成されており、
前記撥水部材は前記拡散層上に形成されている
ことを特徴とする膜電極拡散層接合体。 A membrane electrode diffusion layer assembly in which a catalyst electrode layer and a diffusion layer are sequentially formed on both sides of a solid polymer electrolyte membrane, sandwiched between separators in a fuel cell,
In the fuel cell, a reaction fluid flow path is provided between at least one of the separators and the diffusion layer,
At least a part of the rib portion constituting the wall surface of the reaction fluid channel is formed of a water repellent member,
The membrane / electrode diffusion layer assembly is characterized in that the water repellent member is formed on the diffusion layer.
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