JP2013191504A - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell Download PDF

Info

Publication number
JP2013191504A
JP2013191504A JP2012058640A JP2012058640A JP2013191504A JP 2013191504 A JP2013191504 A JP 2013191504A JP 2012058640 A JP2012058640 A JP 2012058640A JP 2012058640 A JP2012058640 A JP 2012058640A JP 2013191504 A JP2013191504 A JP 2013191504A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst layer
fuel cell
support portion
support
anode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2012058640A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6029299B2 (en
Inventor
Yukihiro Yoshizawa
幸大 吉澤
Keita Irizuki
桂太 入月
Koji Urushibara
弘治 漆原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Taiyo Wire Cloth Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Taiyo Wire Cloth Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd, Taiyo Wire Cloth Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2012058640A priority Critical patent/JP6029299B2/en
Publication of JP2013191504A publication Critical patent/JP2013191504A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6029299B2 publication Critical patent/JP6029299B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)
  • Inert Electrodes (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell that reduces electrical resistance, maintains gas diffusion spaces against compressive load, and thus has favorable gas diffusion properties.SOLUTION: A fuel cell 10 includes: a polymer electrolyte membrane 11; a cathode catalyst layer 13 that is arranged on one side of the polymer electrolyte membrane 11; and an anode catalyst layer 12 that is arranged on the other side of the polymer electrolyte membrane 11. The fuel cell 10 also has a cathode separator 16 and an anode separator 15 that have conductivity and shut off gas. Electrode members 17 and 18 are made of a conductive porous base material, and are arranged either between the cathode catalyst layer 13 and the cathode separator 16 or between the anode catalyst layer 12 and the anode separator 15. The electrode members 17 and 18 have: flat portions 170 and 180 that have surface contact with the respective catalyst layers 12 and 13; and a plurality of supports 171 and 181 that are provided on the respective flat portions 170 and 180, support the respective separators 15 and 16 so as to form gas diffusion spaces, and are shaped into parallel extending ribs.

Description

本発明は、燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell.

近年、エネルギー・環境問題を背景とした社会的要求や動向と呼応して、常温でも作動して高出力密度が得られる燃料電池が電気自動車用電源、定置型電源として注目されている。燃料電池は、電極反応による生成物が原理的に水であり、地球環境への悪影響がほとんどないクリーンな発電システムである。特に、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）は、比較的低温で作動することから、電気自動車用電源として期待されている。固体高分子形燃料電池は、発電機能を発揮する複数の単セルが積層された構造を有する。この単セルは、高分子電解質膜、当該膜の両面に順次形成される一対の触媒層および一対のガス拡散層（ＧＤＬ）を有する膜−電極接合体（ＭＥＡ）を備える。そして、個々の単セルが有するＭＥＡは、セパレータを介して隣接する単セルのＭＥＡと電気的に接続される。このようにして単セルが積層されることにより、燃料電池スタックが構成される。そして、この燃料電池スタックは、種々の用途に使用可能な発電手段として機能する。   In recent years, in response to social demands and trends against the background of energy and environmental problems, fuel cells that can operate at room temperature and obtain high output density have attracted attention as power sources for electric vehicles and stationary power sources. A fuel cell is a clean power generation system in which the product of an electrode reaction is water in principle and has almost no adverse effect on the global environment. In particular, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is expected as a power source for electric vehicles because it operates at a relatively low temperature. The polymer electrolyte fuel cell has a structure in which a plurality of single cells that exhibit a power generation function are stacked. This single cell includes a polymer-electrolyte membrane, a membrane-electrode assembly (MEA) having a pair of catalyst layers and a pair of gas diffusion layers (GDL) that are sequentially formed on both surfaces of the membrane. And MEA which each single cell has is electrically connected with MEA of an adjacent single cell through a separator. Thus, a fuel cell stack is comprised by laminating | stacking a single cell. The fuel cell stack functions as power generation means that can be used for various applications.

このような燃料電池スタックにおいて、セパレータは、上述したように、隣接する単セル同士を電気的に接続する機能を発揮する。これに加えて、ＭＥＡと対向するセパレータの表面にはガス流路が設けられるのが通常である。当該ガス流路は、アノード及びカソードに燃料ガス及び酸化剤ガスをそれぞれ供給するためのガス供給手段として機能する。   In such a fuel cell stack, the separator exhibits a function of electrically connecting adjacent single cells as described above. In addition to this, a gas flow path is usually provided on the surface of the separator facing the MEA. The gas flow path functions as gas supply means for supplying fuel gas and oxidant gas to the anode and the cathode, respectively.

ここで、ＰＥＦＣの発電メカニズムを簡単に説明すると、ＰＥＦＣの運転時には、単セルのアノード側に燃料ガス（例えば、水素ガス）が供給され、カソード側に酸化剤ガス（例えば、大気、酸素）が供給される。その結果、アノード及びカソードのそれぞれにおいて、下記反応式で表される電気化学反応が進行し、電気が生み出される。   Here, the power generation mechanism of the PEFC will be briefly described. During operation of the PEFC, fuel gas (for example, hydrogen gas) is supplied to the anode side of the single cell, and oxidant gas (for example, atmospheric air, oxygen) is supplied to the cathode side. Supplied. As a result, in each of the anode and the cathode, an electrochemical reaction represented by the following reaction formula proceeds to generate electricity.

アノード反応：Ｈ２→２Ｈ＋＋２ｅ− …（１）
カソード反応：２Ｈ＋＋２ｅ−＋（１／２）Ｏ２→Ｈ２Ｏ …（２）
上記電気化学反応を進行させるために、ＧＤＬは、燃料ガスや酸化剤ガスを効率的に拡散して触媒層に供給するガス供給機能が必要であり、様々な提案がなされている。例えば、特許文献１には、触媒層とセパレータとの間に、ＧＤＬに代えて、ガス拡散用空間を形成する電極部材を配置した燃料電池が報告される。電極部材は、微細な溝が並列に複数本形成された導電性の織物から構成されている。溝が伸びる方向に対して直交する方向の断面において見ると、織物には溝を形成するための頂点部が規則的に連続して現れる。これによって、ガス拡散用空間を均等ないし規則的な流路として、ガス拡散用空間の圧力損失を少なくし、十分なガス供給機能を確保している。 Anode reaction: H 2 → 2H + + 2e − (1)
Cathode reaction: 2H + + 2e − + (1/2) O 2 → H 2 O (2)
In order to advance the electrochemical reaction, GDL requires a gas supply function that efficiently diffuses fuel gas and oxidant gas and supplies them to the catalyst layer, and various proposals have been made. For example, Patent Document 1 reports a fuel cell in which an electrode member that forms a gas diffusion space is disposed between a catalyst layer and a separator instead of GDL. The electrode member is composed of a conductive fabric in which a plurality of fine grooves are formed in parallel. When viewed in a cross section in a direction perpendicular to the direction in which the grooves extend, apexes for forming the grooves appear regularly and continuously in the fabric. As a result, the gas diffusion space is made uniform or regular, the pressure loss in the gas diffusion space is reduced, and a sufficient gas supply function is ensured.

特開２０１１−４８９３６号公報JP 2011-48936 A

特許文献１に開示された燃料電池は、十分なガス供給機能を確保しているが、燃料電池の効率を向上させるために、電気抵抗の一層の低減を図ることが要請されている。さらに、燃料電池を構成するときに積層方向に作用する圧縮荷重に抗して、電極部材がガス拡散用空間を維持し得ることも要請されている。   Although the fuel cell disclosed in Patent Document 1 has a sufficient gas supply function, it is required to further reduce the electrical resistance in order to improve the efficiency of the fuel cell. Furthermore, it is also required that the electrode member can maintain the gas diffusion space against the compressive load acting in the stacking direction when configuring the fuel cell.

そこで、本発明の目的は、電気抵抗の低減を図ることができ、さらには、圧縮荷重に抗してガス拡散用空間を維持して優れたガス拡散性を有する燃料電池を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell that can reduce electric resistance and further has excellent gas diffusibility by maintaining a gas diffusion space against a compressive load. .

上記目的を達成するための本発明の燃料電池は、高分子電解質膜と、高分子電解質膜の一方の側に配置されるカソード触媒層と、高分子電解質膜の他方の側に配置されるアノード触媒層と、を有する。また、本発明の燃料電池は、導電性を有しかつガスを遮断するカソードセパレータ及びアノードセパレータを有する。そして、カソード触媒層とカソードセパレータとの間、及びアノード触媒層とアノードセパレータとの間の少なくとも一方に、導電性多孔質基材からなる電極部材が配置されている。電極部材は、触媒層に面接触する平面部と、平面部上に設けられセパレータを支持してガス拡散用空間を形成する複数の支持部とを有し、複数の支持部が並列的に伸びるリブ形状を有する。   In order to achieve the above object, a fuel cell of the present invention comprises a polymer electrolyte membrane, a cathode catalyst layer disposed on one side of the polymer electrolyte membrane, and an anode disposed on the other side of the polymer electrolyte membrane. And a catalyst layer. In addition, the fuel cell of the present invention has a cathode separator and an anode separator that have conductivity and block gas. An electrode member made of a conductive porous substrate is disposed between at least one of the cathode catalyst layer and the cathode separator and between the anode catalyst layer and the anode separator. The electrode member has a flat portion in surface contact with the catalyst layer, and a plurality of support portions that are provided on the flat portion and support the separator to form a gas diffusion space, and the plurality of support portions extend in parallel. It has a rib shape.

本発明の燃料電池では、電極部材が平面部で触媒層と面接触することによって電極部材と触媒層とが良好に接触するため、電気抵抗低減を図ることができる。さらに、並列的に伸びるリブ形状の複数の支持部によって圧縮荷重が分散されるとともに支持部が平面部によって支えられるため、圧縮荷重による支持部の変形及び触媒層への埋没が抑制されてガス拡散用空間が維持されるので、ガス拡散性が優れる。   In the fuel cell of the present invention, since the electrode member is in surface contact with the catalyst layer at the flat portion, the electrode member and the catalyst layer are in good contact with each other, so that electric resistance can be reduced. Furthermore, since the compressive load is dispersed by the plurality of rib-shaped support portions extending in parallel and the support portion is supported by the flat portion, the deformation of the support portion due to the compressive load and the burying in the catalyst layer are suppressed, and gas diffusion Since the working space is maintained, gas diffusibility is excellent.

第１実施形態の燃料電池の基本構成を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematically the basic composition of the fuel cell of 1st Embodiment. 図１を部分的に拡大して示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which expands and shows FIG. 1 partially. 第１実施形態のアノード電極部材及びカソード電極部材を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows roughly the anode electrode member and cathode electrode member of 1st Embodiment. 実施形態との比較のため実施形態と異なる他の燃料電池を部分的に拡大して示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which expands and shows other fuel cells different from an embodiment partially for comparison with an embodiment. 図１を部分的に拡大して示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which expands and shows FIG. 1 partially. 第２実施形態の燃料電池を部分的に拡大してその基本構成を概略的に示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which expands partially the fuel cell of 2nd Embodiment, and shows the basic composition roughly. 第３実施形態の燃料電池を部分的に拡大してその基本構成を概略的に示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which expands the fuel cell of 3rd Embodiment partially, and shows the basic composition roughly. 第４実施形態の燃料電池を部分的に拡大してその基本構成を概略的に示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which expands partially the fuel cell of 4th Embodiment, and shows the basic composition roughly. 第５実施形態の燃料電池を部分的に拡大してその基本構成を概略的に示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which expands partially the fuel cell of 5th Embodiment, and shows the basic composition roughly. 変形例の燃料電池を部分的に拡大してその基本構成を概略的に示す部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which expands partially the fuel cell of a modification, and shows the basic composition roughly.

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the description of the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. The dimensional ratios in the drawings are exaggerated for convenience of explanation, and are different from the actual ratios.

＜第１実施形態＞
図１に示すように、第１実施形態の燃料電池１０は、高分子電解質によって形成された高分子電解質膜１１と、高分子電解質膜１１の一方の側に配置されるカソード触媒層１３と、高分子電解質膜１１の他方の側に配置されるアノード触媒層１２と、を有する。また、燃料電池１０は、カソード触媒層１３に対向して配置されたカソードセパレータ１６と、アノード触媒層１２に対向して配置されたアノードセパレータ１５と、を有する。 <First Embodiment>
As shown in FIG. 1, the fuel cell 10 of the first embodiment includes a polymer electrolyte membrane 11 formed of a polymer electrolyte, a cathode catalyst layer 13 disposed on one side of the polymer electrolyte membrane 11, And an anode catalyst layer 12 disposed on the other side of the polymer electrolyte membrane 11. In addition, the fuel cell 10 includes a cathode separator 16 disposed to face the cathode catalyst layer 13 and an anode separator 15 disposed to face the anode catalyst layer 12.

導電性多孔質基材からなるカソード電極部材１８が、カソード触媒層１３とカソードセパレータ１６との間に配置される。導電性多孔質基材からなるアノード電極部材１７が、アノード触媒層１２とアノードセパレータ１５との間に配置される。   A cathode electrode member 18 made of a conductive porous substrate is disposed between the cathode catalyst layer 13 and the cathode separator 16. An anode electrode member 17 made of a conductive porous substrate is disposed between the anode catalyst layer 12 and the anode separator 15.

積層された以上の構成要素は、これらを積層方向から挟み込む一対のエンドプレート（不図示）から圧縮荷重を受けて保持される。また、カソードセパレータ１６と高分子電解質膜１１との間、及びアノードセパレータ１５と高分子電解質膜１１との間等にガスシールが配置されるが、図１では図示を省略している。   The above laminated components are held by receiving a compressive load from a pair of end plates (not shown) that sandwich them from the lamination direction. Gas seals are disposed between the cathode separator 16 and the polymer electrolyte membrane 11 and between the anode separator 15 and the polymer electrolyte membrane 11, but are not shown in FIG. 1.

（高分子電解質膜１１）
高分子電解質膜１１は、燃料電池１０の運転時にアノード触媒層１２で生成したプロトンをカソード触媒層１３へと選択的に透過させる機能を有する。また、高分子電解質膜１１は、アノード側に供給される燃料ガスとカソード側に供給される酸化剤ガスとを混合させないための隔壁としての機能を有する。高分子電解質膜１１、アノード触媒層１２、アノード電極部材１７、カソード触媒層１３、及びカソード電極部材１８は、積層されて膜電極接合体１４（ＭＥＡ）を構成する。 (Polymer electrolyte membrane 11)
The polymer electrolyte membrane 11 has a function of selectively allowing protons generated in the anode catalyst layer 12 during the operation of the fuel cell 10 to permeate the cathode catalyst layer 13. Further, the polymer electrolyte membrane 11 has a function as a partition wall for preventing the fuel gas supplied to the anode side and the oxidant gas supplied to the cathode side from being mixed. The polymer electrolyte membrane 11, the anode catalyst layer 12, the anode electrode member 17, the cathode catalyst layer 13, and the cathode electrode member 18 are laminated to constitute a membrane electrode assembly 14 (MEA).

高分子電解質膜１１としては、特に限定されず、燃料電池１０の技術分野において従来公知の高分子電解質からなる膜が適宜採用できる。例えば、ナフィオン（登録商標、デュポン株式会社製）、アシプレックス（登録商標、旭化成株式会社製）、フレミオン（登録商標、旭硝子株式会社製）等のパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーから構成されるフッ素系高分子電解質膜、ダウケミカル社製のイオン交換樹脂、エチレン−四フッ化エチレン共重合体樹脂膜、トリフルオロスチレンをベースポリマーとする樹脂膜などのフッ素系高分子電解質や、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂系膜など、一般的に市販されている固体高分子形電解質膜、高分子微多孔膜に液体電解質を含浸させた膜、多孔質体に高分子電解質を充填させた膜などを用いてもよい。高分子電解質膜１１に用いられる高分子電解質と、各触媒層に用いられる高分子電解質とは、同じであっても異なっていてもよいが、各触媒層と高分子電解質膜１１との密着性を向上させる観点から、同じものを用いるのが好ましい。   The polymer electrolyte membrane 11 is not particularly limited, and a membrane made of a conventionally known polymer electrolyte in the technical field of the fuel cell 10 can be appropriately employed. For example, a fluorine-based polymer composed of a perfluorocarbon sulfonic acid polymer such as Nafion (registered trademark, manufactured by DuPont), Aciplex (registered trademark, manufactured by Asahi Kasei), Flemion (registered trademark, manufactured by Asahi Glass) Fluorine polymer electrolytes such as molecular electrolyte membranes, Dow Chemical's ion exchange resins, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer resin membranes, resin membranes based on trifluorostyrene, and carbonization with sulfonic acid groups Uses commercially available solid polymer electrolyte membranes such as hydrogen-based resin membranes, membranes in which polymer microporous membranes are impregnated with a liquid electrolyte, membranes in which porous bodies are filled with polymer electrolytes, etc. May be. The polymer electrolyte used for the polymer electrolyte membrane 11 and the polymer electrolyte used for each catalyst layer may be the same or different, but the adhesion between each catalyst layer and the polymer electrolyte membrane 11 From the viewpoint of improving the above, it is preferable to use the same one.

また、高分子電解質膜１１として、上記したようなフッ素系高分子電解質や、スルホン酸基を有する炭化水素系樹脂による膜に加えて、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などから形成された多孔質状の薄膜に、リン酸やイオン性液体等の電解質成分を含浸したものを使用してもよい。   Further, as the polymer electrolyte membrane 11, in addition to the above-described fluorine-based polymer electrolyte and a membrane made of a hydrocarbon resin having a sulfonic acid group, polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), or the like A porous thin film formed from a material impregnated with an electrolyte component such as phosphoric acid or ionic liquid may be used.

（アノード触媒層１２、カソード触媒層１３）
アノード触媒層１２、及びカソード触媒層１３は、実際に電池反応が進行する層である。具体的には、アノード触媒層１２では水素の酸化反応が進行し、一方、カソード触媒層１３では酸素の還元反応が進行する。アノード触媒層１２、及びカソード触媒層１３は、それぞれ、触媒成分、触媒成分を担持する導電性の触媒担体、及び高分子電解質を含む。 (Anode catalyst layer 12, cathode catalyst layer 13)
The anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 are layers in which the cell reaction actually proceeds. Specifically, a hydrogen oxidation reaction proceeds in the anode catalyst layer 12, while an oxygen reduction reaction proceeds in the cathode catalyst layer 13. The anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 each include a catalyst component, a conductive catalyst carrier that supports the catalyst component, and a polymer electrolyte.

カソード触媒層１３に用いられる触媒成分は、酸素の還元反応に触媒作用を有するものであれば特に制限はなく公知の触媒が同様にして使用できる。また、アノード触媒層１２に用いられる触媒成分も、水素の酸化反応に触媒作用を有するものであれば特に制限はなく公知の触媒が同様にして使用できる。触媒は、例えば、白金、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、パラジウム、オスミウム、タングステン、鉛、鉄、クロム、コバルト、ニッケル、マンガン、バナジウム、モリブデン、ガリウム、アルミニウム等の金属、及びそれらの合金等などから選択される。これらのうち、触媒活性などを向上させるために、少なくとも白金を含むものが好ましく用いられる。カソード触媒層１３及びアノード触媒層１２に用いられる触媒成分は同一である必要はなく、上記したような所望の作用を奏するように、適宜選択される。触媒成分の形状や大きさは、特に制限されず公知の触媒成分と同様の形状及び大きさが使用できる。   The catalyst component used for the cathode catalyst layer 13 is not particularly limited as long as it has a catalytic action in the oxygen reduction reaction, and a known catalyst can be used in the same manner. Further, the catalyst component used in the anode catalyst layer 12 is not particularly limited as long as it has a catalytic action in the oxidation reaction of hydrogen, and a known catalyst can be used in the same manner. The catalyst is selected from, for example, platinum, ruthenium, iridium, rhodium, palladium, osmium, tungsten, lead, iron, chromium, cobalt, nickel, manganese, vanadium, molybdenum, gallium, aluminum, and alloys thereof, and the like. Is done. Of these, those containing at least platinum are preferably used in order to improve the catalytic activity. The catalyst components used for the cathode catalyst layer 13 and the anode catalyst layer 12 do not have to be the same, and are appropriately selected so as to exhibit the desired action as described above. The shape and size of the catalyst component are not particularly limited, and the same shape and size as known catalyst components can be used.

触媒粒子は導電性担体に担持されて電極触媒となる。ここで、導電性担体としては、触媒粒子を所望の分散状態で担持させるための比表面積を有し、集電体として十分な電子導電性等を有しているものであればよく、例えば主成分がカーボンのものが用いられる。具体的には、カーボンブラック、活性炭、コークス、天然黒鉛、人造黒鉛などからなるカーボン粒子が挙げられる。   The catalyst particles are supported on a conductive carrier and become an electrode catalyst. Here, any conductive carrier may be used as long as it has a specific surface area for supporting the catalyst particles in a desired dispersed state and has sufficient electronic conductivity as a current collector. The component is carbon. Specific examples include carbon particles made of carbon black, activated carbon, coke, natural graphite, artificial graphite and the like.

導電性担体への触媒成分の担持は公知の方法で行うことができる。例えば、含浸法、液相還元担持法、蒸発乾固法、コロイド吸着法、噴霧熱分解法、逆ミセル（マイクロエマルジョン法）などの公知の方法が使用できる。または、電極触媒は、市販品を用いてもよい。   The catalyst component can be supported on the conductive support by a known method. For example, known methods such as impregnation method, liquid phase reduction support method, evaporation to dryness method, colloid adsorption method, spray pyrolysis method, reverse micelle (microemulsion method) can be used. Alternatively, a commercially available electrode catalyst may be used.

アノード触媒層１２及びカソード触媒層１３は、電極触媒の他に、高分子電解質を含む。ここで、高分子電解質としては、特に限定されず公知のものを用いることができるが、好ましくは高いプロトン伝導性を有する材料である。この際使用できる高分子電解質は、ポリマー骨格の全部又は一部にフッ素原子を含むフッ素系電解質と、ポリマー骨格にフッ素原子を含まない炭化水素系電解質とに大別される。フッ素系電解質として、具体的には、ナフィオン（登録商標、デュポン社製）、アシプレックス（登録商標、旭化成株式会社製）、フレミオン（登録商標、旭硝子株式会社製）等のパーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマー、ポリトリフルオロスチレンスルフォン酸系ポリマー、パーフルオロカーボンホスホン酸系ポリマー、トリフルオロスチレンスルホン酸系ポリマー、エチレンテトラフルオロエチレン−ｇ−スチレンスルホン酸系ポリマー、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリビニリデンフルオリド−パーフルオロカーボンスルホン酸系ポリマーなどが好適な一例として挙げられる。炭化水素系電解質として、具体的には、ポリスルホンスルホン酸、ポリアリールエーテルケトンスルホン酸、ポリベンズイミダゾールアルキルスルホン酸、ポリベンズイミダゾールアルキルホスホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリエーテルエーテルケトンスルホン酸、ポリフェニルスルホン酸等が好適な一例として挙げられる。   The anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 contain a polymer electrolyte in addition to the electrode catalyst. Here, the polymer electrolyte is not particularly limited and a known one can be used, but a material having high proton conductivity is preferable. The polymer electrolyte that can be used in this case is roughly classified into a fluorine-based electrolyte that contains fluorine atoms in the whole or a part of the polymer skeleton and a hydrocarbon-based electrolyte that does not contain fluorine atoms in the polymer skeleton. Specific examples of fluorine-based electrolytes include perfluorocarbon sulfonic acid polymers such as Nafion (registered trademark, manufactured by DuPont), Aciplex (registered trademark, manufactured by Asahi Kasei Corporation), and Flemion (registered trademark, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.). , Polytrifluorostyrene sulfonic acid polymer, perfluorocarbon phosphonic acid polymer, trifluorostyrene sulfonic acid polymer, ethylene tetrafluoroethylene-g-styrene sulfonic acid polymer, ethylene-tetrafluoroethylene copolymer, polyvinylidene fluoride A suitable example is a do-perfluorocarbon sulfonic acid polymer. Specific examples of the hydrocarbon electrolyte include polysulfone sulfonic acid, polyaryl ether ketone sulfonic acid, polybenzimidazole alkyl sulfonic acid, polybenzimidazole alkyl phosphonic acid, polystyrene sulfonic acid, polyether ether ketone sulfonic acid, polyphenyl sulfone. An acid etc. are mentioned as a suitable example.

（アノードセパレータ１５、カソードセパレータ１６）
アノードセパレータ１５、及びカソードセパレータ１６は、導電性を有し、そして燃料電池１０を複数個直列に接続して燃料電池スタックを構成する際に、各燃料電池１０を電気的に接続する機能を有する。また、アノードセパレータ１５、及びカソードセパレータ１６は、燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却剤を互いに遮断する隔壁としての機能も有する。 (Anode separator 15 and cathode separator 16)
The anode separator 15 and the cathode separator 16 have conductivity, and have a function of electrically connecting the fuel cells 10 when a plurality of fuel cells 10 are connected in series to form a fuel cell stack. . In addition, the anode separator 15 and the cathode separator 16 also have a function as a partition that blocks the fuel gas, the oxidant gas, and the coolant from each other.

アノードセパレータ１５、及びカソードセパレータ１６を構成する材料としては、緻密カーボングラファイト、炭素板などのカーボンや、ステンレスなどの金属など、従来公知の材料を適宜用いることができる。   As materials constituting the anode separator 15 and the cathode separator 16, conventionally known materials such as dense carbon graphite, carbon such as a carbon plate, and metals such as stainless steel can be appropriately used.

（アノード電極部材１７、カソード電極部材１８）
図２に示すように、アノード電極部材１７は、アノード触媒層１２に面接触する平面部１７０と、平面部１７０上に設けられアノードセパレータ１５を支持してガス拡散用空間を形成する複数の支持部１７１とを有する。図３に示すように、アノード電極部材１７は、複数の支持部１７１が並列的に伸びるリブ形状を有する。 (Anode electrode member 17, cathode electrode member 18)
As shown in FIG. 2, the anode electrode member 17 includes a planar portion 170 that is in surface contact with the anode catalyst layer 12 and a plurality of supports that are provided on the planar portion 170 and support the anode separator 15 to form a gas diffusion space. Part 171. As shown in FIG. 3, the anode electrode member 17 has a rib shape in which a plurality of support portions 171 extend in parallel.

平面部１７０は、アノード触媒層１２に接触することによって、アノード触媒層１２との間の導電性を確保する。平面部１７０は、アノード触媒層１２の全面を覆うように配置される。支持部１７１は、アノードセパレータ１５に直接接触することによって、アノードセパレータ１５との間の導電性を確保する。支持部１７１と支持部１７１との間の空間が、燃料ガスが流れるガス拡散用空間である。燃料ガスは、アノードセパレータ１５に形成された燃料ガスが流れるマニホールド（不図示）から、支持部１７１と支持部１７１との間のガス拡散用空間に流れ込む。そして、燃料ガスは、平面部１７０を形成する導電性多孔質基材の孔を通じアノード触媒層１２に供給される。   The flat portion 170 ensures electrical conductivity with the anode catalyst layer 12 by contacting the anode catalyst layer 12. The flat portion 170 is disposed so as to cover the entire surface of the anode catalyst layer 12. The support portion 171 ensures electrical conductivity with the anode separator 15 by directly contacting the anode separator 15. A space between the support portion 171 and the support portion 171 is a gas diffusion space through which the fuel gas flows. The fuel gas flows into a gas diffusion space between the support portion 171 and the support portion 171 from a manifold (not shown) through which the fuel gas formed in the anode separator 15 flows. Then, the fuel gas is supplied to the anode catalyst layer 12 through the holes of the conductive porous substrate that forms the flat portion 170.

カソード電極部材１８は、カソード触媒層１３に面接触する平面部１８０と、平面部１８０上に設けられカソードセパレータ１６を支持してガス拡散用空間を形成する複数の支持部１８１とを有する。カソード電極部材１８は、複数の支持部１８１が並列的に伸びるリブ形状を有する。   The cathode electrode member 18 includes a flat portion 180 that is in surface contact with the cathode catalyst layer 13 and a plurality of support portions 181 that are provided on the flat portion 180 and support the cathode separator 16 to form a gas diffusion space. The cathode electrode member 18 has a rib shape in which a plurality of support portions 181 extend in parallel.

平面部１８０は、カソード触媒層１３に接触することによって、カソード触媒層１３との間の導電性を確保する。平面部１８０は、カソード触媒層１３の全面を覆うように配置される。支持部１８１は、カソードセパレータ１６に直接接触することによって、カソードセパレータ１６との間の導電性を確保する。支持部１８１と支持部１８１との間の空間が、酸化剤ガスが流れるガス拡散用空間である。酸化剤ガスは、カソードセパレータ１６に形成された酸化剤ガスが流れるマニホールド（不図示）から、支持部１８１と支持部１８１との間のガス拡散用空間に流れ込む。そして、酸化剤ガスは、平面部１８０を形成する導電性多孔質基材の孔を通じカソード触媒層１３に供給される。   The flat portion 180 ensures electrical conductivity with the cathode catalyst layer 13 by contacting the cathode catalyst layer 13. The flat portion 180 is disposed so as to cover the entire surface of the cathode catalyst layer 13. The support portion 181 ensures electrical conductivity with the cathode separator 16 by directly contacting the cathode separator 16. A space between the support portion 181 and the support portion 181 is a gas diffusion space through which the oxidant gas flows. The oxidant gas flows into a gas diffusion space between the support part 181 and the support part 181 from a manifold (not shown) through which the oxidant gas formed in the cathode separator 16 flows. Then, the oxidant gas is supplied to the cathode catalyst layer 13 through the holes of the conductive porous substrate that forms the flat portion 180.

支持部１７１のピッチＰ１、支持部１７１の幅ｔ１、及び支持部１７１の高さｈ１等の支持部１７１の構成は、特に制限されず、強度向上及びガスの拡散性向上等の所望の効果等を考慮して適宜決定できる。また、支持部１８１のピッチＰ２、支持部１８１の幅ｔ２、及び支持部１８１の高さｈ２等の支持部１８１の構成は、特に制限されず、強度向上及びガスの拡散性向上等の所望の効果等を考慮して適宜決定できる。支持部１７１のピッチＰ１、及び支持部１８１のピッチＰ２は、それぞれ、例えば０．８〜１．０ｍｍである。支持部１７１の幅ｔ１、及び支持部１８１の幅ｔ２は、それぞれ、例えば０．２〜０．２５ｍｍである。支持部１７１の高さｈ１、及び支持部１８１の高さｈ２は、それぞれ、例えば０．２〜０．２５ｍｍである。   The structure of the support part 171 such as the pitch P1 of the support part 171, the width t1 of the support part 171 and the height h1 of the support part 171 is not particularly limited, and desired effects such as an improvement in strength and an improvement in gas diffusibility, etc. Can be determined as appropriate. Further, the configuration of the support portion 181 such as the pitch P2 of the support portion 181, the width t2 of the support portion 181 and the height h2 of the support portion 181 is not particularly limited, and desired structures such as an improvement in strength and an improvement in gas diffusibility can be obtained. It can be appropriately determined in consideration of effects and the like. The pitch P1 of the support part 171 and the pitch P2 of the support part 181 are each 0.8 to 1.0 mm, for example. The width t1 of the support part 171 and the width t2 of the support part 181 are each 0.2 to 0.25 mm, for example. The height h1 of the support part 171 and the height h2 of the support part 181 are, for example, 0.2 to 0.25 mm.

アノード電極部材１７及びカソード電極部材１８を形成する導電性多孔質基材は金網である。例えば、シート状の金網の一部に曲げ加工が施されることによって、その金網から支持部１７１が平面部１７０と一体的に形成される。また、同様に支持部１８１が平面部１８０と一体的に形成される。   The conductive porous base material forming the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 is a wire mesh. For example, by bending a part of the sheet-shaped wire mesh, the support portion 171 is integrally formed with the flat surface portion 170 from the wire mesh. Similarly, the support portion 181 is formed integrally with the flat portion 180.

支持部１７１は、金網が複数回折り返すように曲げられることによって形成されている。このため、金網が重なり合ったオーバーラップ部１７２を有する。支持部１８１についても同様で、支持部１８１は、金網が複数回折り返すように曲げられることによって形成されており、このため、支持部１８１は金網が重なり合ったオーバーラップ部１８２を有する。   The support portion 171 is formed by bending a wire mesh so that it is bent back multiple times. For this reason, it has the overlap part 172 where the metal mesh overlapped. The same applies to the support portion 181, and the support portion 181 is formed by bending the wire mesh so that the wire mesh is bent back multiple times. For this reason, the support portion 181 has an overlap portion 182 where the wire mesh overlaps.

オーバーラップ部１７２は、図２のような、支持部１７１が並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、直線形状を有する。オーバーラップ部１７２は、４層重なり合っている。また、支持部１８１についても同様で、図２のような、支持部１８１が並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、オーバーラップ部１８２は直線形状を有する。オーバーラップ部１８２は４層重なり合っている。   The overlap part 172 has a linear shape as seen in a cross section in a direction orthogonal to the direction in which the support part 171 extends in parallel as shown in FIG. The overlap part 172 overlaps four layers. The same applies to the support portion 181, and the overlap portion 182 has a linear shape when viewed in a cross-section in a direction orthogonal to the direction in which the support portion 181 extends in parallel as shown in FIG. The overlap portion 182 overlaps four layers.

隣接するオーバーラップ部１７２同士は、好ましくは互いに密接する。また、隣接するオーバーラップ部１８２同士は、好ましくは互いに密接する。しかしながら、例えば曲げられた金網が元に戻ろうとする性質、いわゆるスプリングバック等によって、オーバーラップ部１７２同士の間、若しくはオーバーラップ部１８２同士の間に隙間が生じてもよい。また、オーバーラップ部１７２同士の間に隙間が生じることにともなって平面部１７０に隙間が生じてもよく、また、オーバーラップ部１８２同士の間に隙間が生じることにともなって平面部１８０に隙間が生じてもよい。以上のような支持部１７１、１８１及び平面部１７０、１８０に生じる隙間は、例えば金網の網目より小さな、微細なものである。   Adjacent overlap portions 172 are preferably in close contact with each other. Adjacent overlap portions 182 are preferably in close contact with each other. However, a gap may be formed between the overlap portions 172 or between the overlap portions 182 due to, for example, the property that the bent wire net is returned to the original state, so-called spring back or the like. In addition, a gap may be formed in the plane portion 170 due to a gap between the overlap portions 172, and a gap may be generated in the plane portion 180 due to a gap between the overlap portions 182. May occur. The gaps generated in the support portions 171 and 181 and the plane portions 170 and 180 as described above are fine, for example, smaller than the mesh of a wire mesh.

アノード電極部材１７及びカソード電極部材１８を形成する金網の寸法は、特に制限されず、電気抵抗低減及びガスの拡散性向上等の所望の効果等を考慮して適宜決定できる。例えば、金網のメッシュ数は、１００メッシュ以上であることが好ましく、１００〜５００メッシュであることがより好ましい。このような開口数であれば、平面部１７０を通じたアノード触媒層１２への燃料ガスの供給、及び平面部１８０を通じたカソード触媒層１３への酸化剤ガスの供給が容易である。また、金網を構成する線材の線径は、２５〜１１０μｍであることが好ましい。このような線径であれば、単位面積あたりのアノード触媒層１２とアノード電極部材１７との接触面積、及び単位面積あたりのカソード触媒層１３とカソード電極部材１８との接触面積が多くなる。また、金網のピッチは、５０〜２６０μｍであることが好ましい。金網の織り方は特に限定されず、平織、綾織、平畳織、綾畳織など何れでもよい。金網における交錯した線材同士の間の網目は、導電性多孔質基材における孔に相当する。メッシュ数及び線径は、ＪＩＳ Ｇ３５５５に従い、測定することができる。   The dimensions of the metal mesh that forms the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 are not particularly limited, and can be appropriately determined in consideration of desired effects such as a reduction in electrical resistance and an improvement in gas diffusibility. For example, the number of meshes of the wire mesh is preferably 100 mesh or more, and more preferably 100 to 500 mesh. With such a numerical aperture, it is easy to supply the fuel gas to the anode catalyst layer 12 through the flat portion 170 and supply the oxidant gas to the cathode catalyst layer 13 through the flat portion 180. Moreover, it is preferable that the wire diameter which comprises a metal-mesh is 25-110 micrometers. With such a wire diameter, the contact area between the anode catalyst layer 12 and the anode electrode member 17 per unit area and the contact area between the cathode catalyst layer 13 and the cathode electrode member 18 per unit area increase. Moreover, it is preferable that the pitch of a wire mesh is 50-260 micrometers. The weaving method of the wire mesh is not particularly limited, and any of plain weave, twill, plain tatami, twill, etc. The mesh between the interlaced wires in the wire mesh corresponds to the pores in the conductive porous substrate. The number of meshes and the wire diameter can be measured according to JIS G3555.

アノード電極部材１７、及びカソード電極部材１８を形成する導電性材料は、特に制限はない。具体的には、アノード電極部材１７、及びカソード電極部材１８は、金属製、又は表面が金属で被覆されたものであることが好ましい。ここで、金属としては、特に制限されないが、金属セパレータの構成材料として用いられているものが適宜用いられる。例えば、鉄、チタン及びアルミニウム、並びにこれらの合金などが挙げられる。これらの材料は、機械的強度、汎用性、コストパフォーマンス及び加工容易性などの観点から好ましく用いられる。ここで、鉄合金にはステンレスが含まれる。なかでも、アノード電極部材１７、及びカソード電極部材１８は、ステンレス、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成することが好ましい。また、表面が金属で被覆されたものをアノード電極部材１７及びカソード電極部材１８として使用する場合の、金属は、特に制限されず、上記したのと同様の材料が使用できる。また、この場合の表面が被覆される基材は、特に制限されないが、導電性を有することが好ましい。例えば、導電性の高分子材料、導電性炭素材料などが使用できる。   The conductive material forming the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 is not particularly limited. Specifically, the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 are preferably made of metal or coated on the surface with metal. Here, although it does not restrict | limit especially as a metal, What is used as a constituent material of a metal separator is used suitably. For example, iron, titanium, aluminum, and alloys thereof can be used. These materials are preferably used from the viewpoints of mechanical strength, versatility, cost performance, ease of processing, and the like. Here, the iron alloy includes stainless steel. Especially, it is preferable that the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 are comprised from stainless steel, aluminum, or aluminum alloy. Moreover, the metal in particular when using what coat | covered the surface with the metal as the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 is not restrict | limited, The material similar to having mentioned above can be used. In addition, the substrate on which the surface is coated is not particularly limited, but preferably has conductivity. For example, a conductive polymer material or a conductive carbon material can be used.

導電性の防食処理が、アノード電極部材１７及びカソード電極部材１８の表面に施されてもよい。導電性の防食処理によって、燃料電池１０内の環境下でアノード電極部材１７及びカソード電極部材１８の腐食を抑制・防止して、耐久性を高めることができる。   Conductive anticorrosion treatment may be performed on the surfaces of the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18. Due to the conductive anticorrosion treatment, the corrosion of the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 can be suppressed / prevented under the environment in the fuel cell 10 and the durability can be improved.

導電性防食処理としては、金又は導電性炭素のコーティングを用いても良い。金コーティングとしては、金メッキを用いることができる。また、金コーティングとしては、金を表面に張り合わせた金クラッドを用いることができる。さらに、導電性炭素のコーティングとしては、表面に導電性炭素層を設けることが好ましい。導電性炭素層を構成する導電性炭素は、特に制限されないが、例えば、カーボンブラック、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、カーボンナノホーン、カーボンフィブリルなどを使用することができる。また、カーボンブラックの具体例として、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、オイルファーネスブラック又はサーマルブラックなどが挙げられる。なお、カーボンブラックは、グラファイト化処理が施されていてもよい。上記炭素材料は、単独で用いてもよく、または２種以上を併用してもよい。   As the conductive anticorrosion treatment, a coating of gold or conductive carbon may be used. Gold plating can be used as the gold coating. Further, as the gold coating, a gold clad in which gold is bonded to the surface can be used. Further, as the conductive carbon coating, it is preferable to provide a conductive carbon layer on the surface. The conductive carbon constituting the conductive carbon layer is not particularly limited, and for example, carbon black, graphite, fullerene, carbon nanotube, carbon nanofiber, carbon nanohorn, carbon fibril, and the like can be used. Specific examples of carbon black include ketjen black, acetylene black, channel black, lamp black, oil furnace black, and thermal black. Carbon black may be subjected to a graphitization treatment. The said carbon material may be used independently or may use 2 or more types together.

また、撥水処理がアノード電極部材１７及びカソード電極部材１８に施されてもよい。撥水処理によって、アノード電極部材１７とアノードセパレータ１５との間、及びカソード電極部材１８とカソードセパレータ１６との間での水の滞留が減少し、その結果、水によるガス供給の阻害が抑制される。また、水のフラッティングが抑えられることによって、アノード触媒層１２及びカソード触媒層１３にガスを滞りなく供給できる。これによって電圧の急激な低下を抑えて、電圧をより安定させることが可能となる。撥水処理としては、アノード電極部材１７及びカソード電極部材１８に撥水剤を被覆させる方法や上記導電性炭素層に撥水剤を含有させる方法がある。撥水剤としては、特に限定されないが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素系の高分子材料、ポリプロピレン、ポリエチレンなどが挙げられる。ＰＴＦＥやＰＶｄＦなどは、燃料電池１０内の環境下での劣化が少ないことから、撥水性を保って、耐久性を高めることができる。   Further, the water repellent treatment may be applied to the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18. The water repellent treatment reduces the retention of water between the anode electrode member 17 and the anode separator 15 and between the cathode electrode member 18 and the cathode separator 16, and as a result, inhibition of gas supply by water is suppressed. The In addition, by suppressing the flooding of water, the gas can be supplied to the anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 without stagnation. As a result, it is possible to suppress a sudden drop in voltage and stabilize the voltage. As the water repellent treatment, there are a method in which the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 are coated with a water repellent, and a method in which the conductive carbon layer contains a water repellent. Although it does not specifically limit as a water repellent, Fluorine-type high things, such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVdF), polyhexafluoropropylene, and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), are included. Examples thereof include molecular materials, polypropylene, and polyethylene. Since PTFE, PVdF, and the like are less deteriorated in the environment in the fuel cell 10, the water repellency can be maintained and the durability can be enhanced.

また、親水処理が撥水処理の代わりにアノード電極部材１７及びカソード電極部材１８に施されてもよい。親水処理によって、アノード触媒層１２及びカソード触媒層１３からの液水をガス拡散用空間側に引き寄せるため、アノード触媒層１２及びカソード触媒層１３での水詰まりを低減できる。この結果、電圧の急激な低下を抑えて、電圧をより安定させることができる。親水処理としては、アノード電極部材１７及びカソード電極部材１８に親水剤を被覆する方法や上記導電性炭素層に親水剤を含有させる方法がある。親水剤としては、特に限定されないが、シランカップリング剤やポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）等が挙げられる。   Further, hydrophilic treatment may be applied to the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 instead of the water repellent treatment. By the hydrophilic treatment, liquid water from the anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 is drawn to the gas diffusion space side, so that water clogging in the anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 can be reduced. As a result, it is possible to suppress a sudden drop in voltage and stabilize the voltage. As the hydrophilic treatment, there are a method in which the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 are coated with a hydrophilic agent, and a method in which the conductive carbon layer contains a hydrophilic agent. Although it does not specifically limit as a hydrophilic agent, A silane coupling agent, polyvinylpyrrolidone (PVP), etc. are mentioned.

また、親水処理及び撥水処理の両方が、アノード電極部材１７及びカソード電極部材１８に施されてもよい。この場合、例えば、平面部１７０及び平面部１８０の各々のセパレータ側の面に撥水処理が施され、触媒層側の面に親水処理が施される。   Further, both the hydrophilic treatment and the water repellent treatment may be performed on the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18. In this case, for example, the water repellent treatment is performed on the separator-side surface of each of the flat portion 170 and the flat portion 180, and the hydrophilic treatment is performed on the catalyst layer-side surface.

燃料電池１０の製造方法は、特に制限されることなく、燃料電池１０の分野において従来公知の知見が適宜参照され得る。また、燃料電池１０を運転する際に用いられる燃料は特に限定されない。例えば、水素、メタノール、エタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、第１級ブタノール、第２級ブタノール、第３級ブタノール、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチレングリコール、ジエチレングリコールなどが用いられる。なかでも、高出力化が可能である点で、水素やメタノールが好ましく用いられる。酸化剤ガスは、例えば、大気、酸素である。   The manufacturing method of the fuel cell 10 is not particularly limited, and conventionally known knowledge in the field of the fuel cell 10 can be appropriately referred to. The fuel used when operating the fuel cell 10 is not particularly limited. For example, hydrogen, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, primary butanol, secondary butanol, tertiary butanol, dimethyl ether, diethyl ether, ethylene glycol, diethylene glycol and the like are used. Of these, hydrogen and methanol are preferably used in that high output is possible. The oxidant gas is, for example, air or oxygen.

さらに、燃料電池１０が所望する電圧を発揮できるように、複数の膜電極接合体１４を、アノードセパレータ１５、及びカソードセパレータ１６を介して積層した燃料電池スタックを構成してもよい。燃料電池１０の形状などは、特に限定されず、所望する電圧などの電池特性が得られるように適宜決定すればよい。   Furthermore, a fuel cell stack in which a plurality of membrane electrode assemblies 14 are stacked via an anode separator 15 and a cathode separator 16 may be configured so that the fuel cell 10 can exhibit a desired voltage. The shape of the fuel cell 10 is not particularly limited, and may be determined as appropriate so that desired battery characteristics such as voltage can be obtained.

燃料電池１０を用いた燃料電池スタックは、例えば、車両に駆動用電源として搭載できる。燃料電池スタックを燃料電池車のような車両に搭載するには、例えば、燃料電池車の車体中央部の座席下に搭載すれば良い。座席下に搭載すれば、車内空間及びトランクルームを広く取ることができる。場合によっては、燃料電池スタックを搭載する場所は座席下に限らず、後部トランクルームの下部でも良いし、車両前方のエンジンルームであってもよい。   A fuel cell stack using the fuel cell 10 can be mounted on a vehicle as a driving power source, for example. In order to mount the fuel cell stack on a vehicle such as a fuel cell vehicle, for example, the fuel cell stack may be mounted under the seat in the center of the vehicle body of the fuel cell vehicle. If it is mounted under the seat, the interior space and the trunk room can be widened. Depending on the case, the place where the fuel cell stack is mounted is not limited to the position under the seat, but may be a lower part of the rear trunk room or an engine room in front of the vehicle.

本実施形態の作用効果を述べる。   The effect of this embodiment is described.

本実施形態の燃料電池１０では、アノード電極部材１７が平面部１７０でアノード触媒層１２と面接触することによってアノード電極部材１７とアノード触媒層１２とが良好に接触するため、電気抵抗低減を図ることができる。特に、支持部１７１が平面部１７０上に形成されることによって、平面部１７０が支持部１７１と支持部１７１との間に加え、支持部１７１の下、すなわち支持部１７１とアノード触媒層１２との間にも配置されるため、平面部１７０はアノード触媒層１２の全面を覆うように配置可能であり、従って、電気抵抗を低減し易い。   In the fuel cell 10 of the present embodiment, the anode electrode member 17 and the anode catalyst layer 12 are in good contact with each other when the anode electrode member 17 is in surface contact with the anode catalyst layer 12 at the flat portion 170, so that electric resistance is reduced. be able to. In particular, since the support portion 171 is formed on the flat portion 170, the flat portion 170 is added between the support portion 171 and the support portion 171 and below the support portion 171, that is, the support portion 171 and the anode catalyst layer 12. Therefore, the planar portion 170 can be disposed so as to cover the entire surface of the anode catalyst layer 12, and thus the electric resistance can be easily reduced.

また、カソード電極部材１８が平面部１８０でカソード触媒層１３と面接触することによってカソード電極部材１８とカソード触媒層１３とが良好に接触するため、電気抵抗低減を図ることができる。特に、支持部１８１が平面部１８０上に形成されることによって、平面部１８０が支持部１８１と支持部１８１との間に加え、支持部１８１の下、すなわち支持部１８１とカソード触媒層１３との間にも配置されるため、平面部１８０はカソード触媒層１３の全面を覆うように配置可能であり、従って、電気抵抗を低減し易い。   In addition, since the cathode electrode member 18 is in surface contact with the cathode catalyst layer 13 at the flat portion 180, the cathode electrode member 18 and the cathode catalyst layer 13 are in good contact with each other, so that electric resistance can be reduced. In particular, since the support portion 181 is formed on the flat portion 180, the flat portion 180 is added between the support portion 181 and the support portion 181, and below the support portion 181, that is, the support portion 181 and the cathode catalyst layer 13. Therefore, the flat portion 180 can be disposed so as to cover the entire surface of the cathode catalyst layer 13, and thus the electric resistance can be easily reduced.

図４に示すように、本実施形態と異なり角度をつけて折れ曲がった複数の頂点部１９０を有する電極部材１９が頂点部１９０でアノード触媒層１２と接触する場合、電子が頂点部１９０に向かってアノード触媒層１２を厚み方向に対して斜めに移動し易い。一方、本実施形態では平面部１７０がアノード触媒層１２に面接触しており、その結果、図５に示すように、電子がアノード触媒層１２の厚み方向に移動し易いため、アノード触媒層１２における電子の移動距離が抑えられ、よって電気抵抗が低減する。また、カソード電極部材１８についても同様であり、平面部１８０がカソード触媒層１３と面接触することによってカソード触媒層１３における電子の移動距離が抑えられ、よって電気抵抗が低減する。   As shown in FIG. 4, when the electrode member 19 having a plurality of apex portions 190 bent at an angle unlike the present embodiment contacts the anode catalyst layer 12 at the apex portion 190, electrons move toward the apex portion 190. It is easy to move the anode catalyst layer 12 obliquely with respect to the thickness direction. On the other hand, in the present embodiment, the flat portion 170 is in surface contact with the anode catalyst layer 12 and, as a result, as shown in FIG. 5, the electrons easily move in the thickness direction of the anode catalyst layer 12. The movement distance of electrons in is reduced, and thus the electrical resistance is reduced. The same applies to the cathode electrode member 18, and the plane portion 180 is in surface contact with the cathode catalyst layer 13, whereby the distance of movement of electrons in the cathode catalyst layer 13 is suppressed, and thus the electrical resistance is reduced.

図面ではアノード触媒層１２及びカソード触媒層１３の厚みを誇張して表してあるが、アノード触媒層１２及びカソード触媒層１３は薄い。そのため電子が厚み方向に移動する場合と厚み方向に対し斜めに移動する場合とで移動距離の差は僅かである。従って、そのような移動距離の差は電気抵抗低減に殆ど寄与しないと考えられていた。しかしながら、アノード触媒層１２及びカソード触媒層１３の抵抗は、アノード電極部材１７及びカソード電極部材１８に比べて大きく、そのため、僅かな移動距離の差であってもアノード触媒層１２及びカソード触媒層１３において電子を厚み方向に移動させることが電気抵抗低減に有効であることを本発明者らは見出した。そして、本発明者らは、アノード電極部材１７及びカソード電極部材１８をアノード触媒層１２及びカソード触媒層１３とできるだけ広く面接触させて多くの電子を厚み方向に移動させるため、平面部１７０、１８０上に支持部１７１、１８１を形成するという構成に至った。   Although the thickness of the anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 is exaggerated in the drawing, the anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 are thin. Therefore, the difference in the movement distance between the case where the electrons move in the thickness direction and the case where the electrons move obliquely with respect to the thickness direction is small. Therefore, it has been considered that such a difference in moving distance hardly contributes to reduction of electric resistance. However, the resistances of the anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 are larger than those of the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18, and therefore the anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 have a slight difference in moving distance. In the present invention, the present inventors have found that moving electrons in the thickness direction is effective in reducing electric resistance. In order to move many electrons in the thickness direction by bringing the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 into surface contact with the anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 as much as possible, the planar portions 170 and 180 are provided. It came to the structure of forming the support parts 171 and 181 on it.

また、平面部１７０、１８０上に支持部１７１、１８１が形成される構成によって、支持部１７１、１８１の構成、例えば支持部１７１、１８１のピッチＰ１、Ｐ２及び幅ｔ１、ｔ２等と独立して、平面部１７０、１８０をアノード触媒層１２及びカソード触媒層１３に面接触させられる。このため、支持部１７１、１８１の設計を自由に行え、且つ平面部１７０、１８０をできるだけ広くアノード触媒層１２及びカソード触媒層１３に面接触させられる。   In addition, by the configuration in which the support portions 171 and 181 are formed on the plane portions 170 and 180, the configuration of the support portions 171 and 181 such as the pitches P1 and P2 and the widths t1 and t2 of the support portions 171 and 181 are independent. The flat portions 170 and 180 are brought into surface contact with the anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13. Therefore, the support portions 171 and 181 can be freely designed, and the flat portions 170 and 180 can be brought into surface contact with the anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 as wide as possible.

また、積層方向に作用する圧縮荷重が複数の支持部１７１によって分散されるとともに、支持部１７１が平面部１７０によって支えられる。このため、圧縮荷重による支持部１７１の変形及びアノード触媒層１２への埋没が抑制されてガス拡散用空間が維持されるので、燃料ガスのガス拡散性が優れる。また、積層方向に作用する圧縮荷重が複数の支持部１８１によって分散されるとともに、支持部１８１が平面部１８０によって支えられる。このため、圧縮荷重による支持部１８１の変形及びカソード触媒層１３への埋没が抑制されてガス拡散用空間が維持されるので、酸化剤ガスのガス拡散性が優れる。   Further, the compressive load acting in the stacking direction is dispersed by the plurality of support portions 171, and the support portion 171 is supported by the flat portion 170. For this reason, the deformation of the support portion 171 due to the compressive load and the burying in the anode catalyst layer 12 are suppressed and the gas diffusion space is maintained, so that the gas diffusibility of the fuel gas is excellent. Further, the compressive load acting in the stacking direction is dispersed by the plurality of support portions 181, and the support portion 181 is supported by the flat portion 180. For this reason, the deformation of the support portion 181 due to the compressive load and the burying in the cathode catalyst layer 13 are suppressed and the gas diffusion space is maintained, so that the gas diffusibility of the oxidant gas is excellent.

また、平面部１７０が導電性多孔質基材によって形成されているため、多数の孔を通じ燃料ガスがアノード触媒層１２に供給され易い。また、平面部１８０が導電性多孔質基材によって形成されているため、多数の孔を通じ酸化剤ガスがカソード触媒層１３に供給され易い。また、導電性多孔質基材が金網であるため、パンチングメタル等の他の導電性多孔質基材に比べ、平面部１７０及び平面部１８０の開口率が大きい上に肉厚が薄い。従って燃料ガスが平面部１７０を通ってアノード触媒層１２に達し易く、また酸化剤ガスが平面部１８０を通ってカソード触媒層１３に達し易いので、発電効率を向上できる。   Further, since the flat portion 170 is formed of the conductive porous substrate, the fuel gas is easily supplied to the anode catalyst layer 12 through a large number of holes. Further, since the flat portion 180 is formed of the conductive porous substrate, the oxidant gas is easily supplied to the cathode catalyst layer 13 through a large number of holes. In addition, since the conductive porous substrate is a wire mesh, the opening ratio of the flat portion 170 and the flat portion 180 is large and the wall thickness is thin compared to other conductive porous substrates such as punching metal. Accordingly, the fuel gas can easily reach the anode catalyst layer 12 through the flat portion 170, and the oxidant gas can easily reach the cathode catalyst layer 13 through the flat portion 180, so that power generation efficiency can be improved.

また、平面部１７０と支持部１７１とが一体的に形成されているため、平面部１７０と支持部１７１とを別々に形成した後それらを組み合わせる場合に比べ本実施形態では両者を組み合わせる手間を省けるので、コストを抑えられる。また、平面部１８０と支持部１８１とが一体的に形成されているため、平面部１８０と支持部１８１とを別々に形成した後それらを組み合わせる場合に比べ本実施形態では両者を組み合わせる手間を省けるので、コストを抑えられる。   In addition, since the flat portion 170 and the support portion 171 are integrally formed, compared with the case where the flat portion 170 and the support portion 171 are separately formed and then combined, the present embodiment saves the trouble of combining the two. So you can keep costs down. In addition, since the flat surface portion 180 and the support portion 181 are integrally formed, compared to the case where the flat surface portion 180 and the support portion 181 are separately formed and then combined with each other, this embodiment saves the trouble of combining the both. So you can keep costs down.

また、支持部１７１が、金網が重なり合ったオーバーラップ部１７２を有するため、支持部１７１の機械的強度が優れる。従って圧縮荷重を増加でき、その結果、部材同士の接触抵抗が低減するため、発電効率を向上できる。また、支持部１８１が、金網が重なり合ったオーバーラップ部１８２を有するため、支持部１８１の機械的強度が優れる。従って圧縮荷重を増加でき、その結果、部材同士の接触抵抗が低減するため、発電効率を向上できる。   Moreover, since the support part 171 has the overlap part 172 where the metal mesh overlapped, the mechanical strength of the support part 171 is excellent. Therefore, the compressive load can be increased, and as a result, the contact resistance between the members is reduced, so that power generation efficiency can be improved. Moreover, since the support part 181 has the overlap part 182 with which the metal mesh overlapped, the mechanical strength of the support part 181 is excellent. Accordingly, the compressive load can be increased, and as a result, the contact resistance between the members is reduced, so that the power generation efficiency can be improved.

特に、本実施形態の支持部１７１及び支持部１８１は、重なり合った金網にさらに金網が重なり合った構成を有し、そのため機械的強度が一段と優れるので、圧縮荷重をより増加させることによって接触抵抗がさらに低減し易く、よって発電効率を一層向上できる。また、支持部１７１及び支持部１８１の機械的強度が優れるので、圧縮荷重に抗してガス拡散用空間が維持され易い。   In particular, the support portion 171 and the support portion 181 of the present embodiment have a configuration in which the wire mesh is further overlapped with the overlapped wire mesh, so that the mechanical strength is further improved, so that the contact resistance is further increased by increasing the compression load. Therefore, the power generation efficiency can be further improved. Moreover, since the mechanical strength of the support part 171 and the support part 181 is excellent, the gas diffusion space is easily maintained against the compressive load.

＜第２実施形態＞
図６に示すように、第２実施形態の燃料電池２０は、第１実施形態のアノード電極部材１７と異なる構成を備えるアノード電極部材２７を有する。また、第２実施形態の燃料電池２０は、第１実施形態のカソード電極部材１８と異なる構成を備えるカソード電極部材２８を有する。 Second Embodiment
As shown in FIG. 6, the fuel cell 20 of the second embodiment has an anode electrode member 27 having a configuration different from that of the anode electrode member 17 of the first embodiment. The fuel cell 20 of the second embodiment has a cathode electrode member 28 having a configuration different from that of the cathode electrode member 18 of the first embodiment.

アノード電極部材２７は、第１実施形態の支持部１７１と異なる構成を備える支持部２７１を有する。カソード電極部材２８は、第１実施形態の支持部１８１と異なる構成を備える支持部２８１を有する。支持部２７１、２８１以外については、第２実施形態は第１実施形態と略同様であるため、重複する説明を省略する。   The anode electrode member 27 includes a support portion 271 having a configuration different from that of the support portion 171 of the first embodiment. The cathode electrode member 28 has a support portion 281 having a configuration different from that of the support portion 181 of the first embodiment. Except for the support portions 271 and 281, the second embodiment is substantially the same as the first embodiment, and thus redundant description is omitted.

支持部２７１は、４層でなく２層が重なり合ったオーバーラップ部２７２によって構成されている点で第１実施形態の支持部１７１と相違する。支持部２８１も同様であり、支持部２８１は、４層でなく２層が重なり合ったオーバーラップ部２８２によって構成されている点で第１実施形態の支持部１８１と相違する。   The support portion 271 is different from the support portion 171 of the first embodiment in that the support portion 271 is configured by an overlap portion 272 in which two layers are overlapped instead of four layers. The support portion 281 is also the same, and the support portion 281 is different from the support portion 181 of the first embodiment in that it is configured by an overlap portion 282 in which two layers are overlapped instead of four layers.

支持部２７１は、第１実施形態と同様、金網を折り曲げることによって、平面部１７０上に平面部１７０と一体的に形成される。複数の支持部２７１は、並列的に伸びてリブ形状を形成する。支持部２８１も同様に、金網を折り曲げることによって、平面部１８０上に平面部１８０と一体的に形成される。また、複数の支持部２８１は並列的に伸びてリブ形状を形成する。   As in the first embodiment, the support portion 271 is formed integrally with the flat surface portion 170 on the flat surface portion 170 by bending the wire mesh. The plurality of support portions 271 extend in parallel to form a rib shape. Similarly, the support portion 281 is formed integrally with the plane portion 180 on the plane portion 180 by bending the wire mesh. The plurality of support portions 281 extend in parallel to form a rib shape.

本実施形態では、支持部２７１が、金網が重なり合ったオーバーラップ部２７２を有するため、支持部２７１の機械的強度が優れる。従って圧縮荷重を増加でき、その結果、部材同士の接触抵抗が低減するため、発電効率を向上できる。また、支持部２８１が、金網が重なり合ったオーバーラップ部２８２を有するため、支持部２８１の機械的強度が優れる。従って圧縮荷重を増加でき、その結果、部材同士の接触抵抗が低減するため、発電効率を向上できる。また、支持部２７１及び支持部２８１の機械的強度が優れるので、圧縮荷重に抗してガス拡散用空間が維持され易い。   In this embodiment, since the support part 271 has the overlap part 272 where the metal mesh overlapped, the mechanical strength of the support part 271 is excellent. Accordingly, the compressive load can be increased, and as a result, the contact resistance between the members is reduced, so that the power generation efficiency can be improved. Moreover, since the support part 281 has the overlap part 282 where the metal mesh overlapped, the mechanical strength of the support part 281 is excellent. Therefore, the compressive load can be increased, and as a result, the contact resistance between the members is reduced, so that power generation efficiency can be improved. Further, since the mechanical strength of the support portion 271 and the support portion 281 is excellent, the gas diffusion space is easily maintained against the compressive load.

また、第２実施形態の支持部２７１は、２層のオーバーラップ部２７２によって構成されるため、４層重なり合って構成される第１実施形態の支持部１７１の幅ｔ１に比べ、幅ｔ３を小さくできる（ｔ３＜ｔ１）。従って、第１実施形態に比べ、支持部２７１と支持部２７１との間のガス拡散用空間を広くでき、そのため、第２実施形態の燃料電池２０は、燃料ガスの圧損をより低減できるという効果を奏する。   In addition, since the support portion 271 of the second embodiment is configured by the two-layer overlap portion 272, the width t3 is smaller than the width t1 of the support portion 171 of the first embodiment configured to be overlapped by four layers. (T3 <t1). Therefore, compared with the first embodiment, the space for gas diffusion between the support portion 271 and the support portion 271 can be widened. Therefore, the fuel cell 20 of the second embodiment can reduce the pressure loss of the fuel gas. Play.

支持部２８１についても同様で、２層のオーバーラップ部２８２が重なり合って支持部２８１が構成されるため、第２実施形態の支持部２８１の幅ｔ４を第１実施形態の支持部１８１の幅ｔ２に比べて小さくできる（ｔ４＜ｔ２）。従って、第１実施形態に比べ支持部２８１と支持部２８１との間のガス拡散用空間を広くでき、そのため、第２実施形態の燃料電池２０は、酸化剤ガスの圧損をより低減できるという効果を奏する。   The same applies to the support portion 281. Since the support portion 281 is configured by overlapping two overlapping portions 282, the width t4 of the support portion 281 of the second embodiment is set to the width t2 of the support portion 181 of the first embodiment. (T4 <t2). Therefore, compared with the first embodiment, the space for gas diffusion between the support portion 281 and the support portion 281 can be widened. Therefore, the fuel cell 20 of the second embodiment has the effect of further reducing the pressure loss of the oxidant gas. Play.

また、第２実施形態の燃料電池２０は、第１実施形態の燃料電池１０と共通する構成も有しており、従ってそれら共通する構成によって第１実施形態と同様の効果を奏する。   The fuel cell 20 of the second embodiment also has a configuration that is common to the fuel cell 10 of the first embodiment. Therefore, the same configuration as the first embodiment can be achieved by the common configuration.

＜第３実施形態＞
図７に示すように、第３実施形態の燃料電池３０は、第１実施形態のアノード電極部材１７と異なる構成を備えるアノード電極部材３７を有する。また、第３実施形態の燃料電池３０は、第１実施形態のカソード電極部材１８と異なる構成を備えるカソード電極部材３８を有する。 <Third Embodiment>
As shown in FIG. 7, the fuel cell 30 of the third embodiment includes an anode electrode member 37 having a configuration different from that of the anode electrode member 17 of the first embodiment. Further, the fuel cell 30 of the third embodiment has a cathode electrode member 38 having a configuration different from that of the cathode electrode member 18 of the first embodiment.

アノード電極部材３７は、第１実施形態の支持部１７１と異なる構成を備える支持部３７１を有する。カソード電極部材３８は、第１実施形態の支持部１８１と異なる構成を備える支持部３８１を有する。支持部３７１、３８１以外については、第３実施形態は第１実施形態と略同様であるため、重複する説明を省略する。   The anode electrode member 37 has a support portion 371 having a configuration different from that of the support portion 171 of the first embodiment. The cathode electrode member 38 has a support portion 381 having a configuration different from that of the support portion 181 of the first embodiment. Except for the support portions 371 and 381, the third embodiment is substantially the same as the first embodiment, and a duplicate description is omitted.

支持部３７１は、第１実施形態の支持部１７１と同様に複数が並列的に伸びてリブ形状を形成する。しかし、支持部３７１は、図７のような、並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、中空のガス拡散用空間を形成する中空部３７３を有する点で第１実施形態の支持部１７１と相違する。同断面において見て、中空部３７３は円形形状の断面を有し、また、支持部３７１は隙間を隔てて向かい合う対をなす端部３７４を有する。   A plurality of support portions 371 extend in parallel as in the support portion 171 of the first embodiment to form a rib shape. However, the support portion 371 has a hollow portion 373 that forms a hollow gas diffusion space when viewed in a cross section in a direction orthogonal to the direction extending in parallel as shown in FIG. This is different from the support portion 171. As seen in the cross section, the hollow portion 373 has a circular cross section, and the support portion 371 has a pair of end portions 374 facing each other with a gap therebetween.

燃料ガスは、支持部３７１と支持部３７１との間のガス拡散用空間を流れるとともに中空部３７３を流れる。支持部３７１は、金網を曲げることによって平面部１７０上に平面部１７０と一体的に形成されるため、燃料ガスは、金網の目を通じ、支持部３７１の間のガス拡散用空間と中空部３７３との間を移動できる。端部３７４同士は、アノード触媒層１２とアノードセパレータ１５とを接近させる方向の圧縮荷重が支持部３７１に作用することによって、接近する方向に変位する。   The fuel gas flows in the space for gas diffusion between the support portion 371 and the support portion 371 and flows in the hollow portion 373. Since the support part 371 is formed integrally with the flat part 170 on the flat part 170 by bending the metal mesh, the fuel gas passes through the mesh of the metal mesh and the space for gas diffusion between the support part 371 and the hollow part 373. Can move between. The end portions 374 are displaced in the approaching direction when a compressive load in a direction causing the anode catalyst layer 12 and the anode separator 15 to approach each other acts on the support portion 371.

支持部３８１は、第１実施形態の支持部１８１と同様に複数が並列的に伸びてリブ形状を形成する。しかし、支持部３８１は、図７のような、並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、中空のガス拡散用空間を形成する中空部３８３を有する点で第１実施形態の支持部１８１と相違する。同断面において見て、中空部３８３は円形形状の断面を有し、また、支持部３８１は隙間を隔てて向かい合う対をなす端部３８４を有する。   A plurality of support portions 381 extend in parallel as in the support portion 181 of the first embodiment to form a rib shape. However, the support portion 381 has a hollow portion 383 that forms a hollow gas diffusion space when viewed in a cross-section in a direction orthogonal to the direction extending in parallel as shown in FIG. This is different from the support portion 181. As seen in the cross section, the hollow portion 383 has a circular cross section, and the support portion 381 has a pair of end portions 384 facing each other with a gap therebetween.

酸化剤ガスは、支持部３８１と支持部３８１との間のガス拡散用空間を流れるとともに中空部３８３を流れる。支持部３８１は、金網を曲げることによって平面部１８０上に平面部１８０と一体的に形成されているため、酸化剤ガスは、金網の目を通じ、支持部３８１の間のガス拡散用空間と中空部３８３との間を移動できる。端部３８４同士は、カソード触媒層１３とカソードセパレータ１６とを接近させる方向の圧縮荷重が支持部３８１に作用することによって、接近する方向に変位する。   The oxidant gas flows through the gas diffusion space between the support portion 381 and the support portion 381 and flows through the hollow portion 383. Since the support portion 381 is formed integrally with the plane portion 180 on the plane portion 180 by bending the wire mesh, the oxidant gas passes through the mesh of the wire mesh to form a gas diffusion space between the support portion 381 and the hollow space. It can move between the parts 383. The end portions 384 are displaced in the approaching direction when a compressive load in a direction causing the cathode catalyst layer 13 and the cathode separator 16 to approach each other acts on the support portion 381.

本実施形態では、支持部３７１が中空部３７３を有し、このため燃料ガスが支持部３７１の間のガス拡散用空間に加えて中空部３７３を流れ、また、金網の目を通じてこれらの間を移動するので、燃料ガスのガス拡散性が優れる。また、支持部３８１が中空部３８３を有し、このため酸化剤ガスが支持部３８１の間のガス拡散用空間に加えて中空部３８３を流れ、また、金網の目を通じてこれらの間を移動するので、酸化剤ガスのガス拡散性が優れる。以上のように本実施形態では燃料ガス及び酸化剤ガスのガス拡散性が優れ、そのため、燃料ガスがアノード触媒層１２に達し易く、また酸化剤ガスがカソード触媒層１３に達し易いので、燃料電池３０は発電効率を向上できる。   In the present embodiment, the support portion 371 has a hollow portion 373, so that the fuel gas flows in the hollow portion 373 in addition to the gas diffusion space between the support portions 371, and between these through the mesh of the wire mesh. Since it moves, the gas diffusibility of the fuel gas is excellent. Further, the support part 381 has a hollow part 383, so that the oxidant gas flows in the hollow part 383 in addition to the gas diffusion space between the support parts 381, and moves between these through the mesh of the wire mesh. Therefore, the gas diffusibility of the oxidant gas is excellent. As described above, in this embodiment, the gas diffusibility of the fuel gas and the oxidant gas is excellent. Therefore, the fuel gas easily reaches the anode catalyst layer 12 and the oxidant gas easily reaches the cathode catalyst layer 13. 30 can improve the power generation efficiency.

端部３７４同士の間の隙間、又は端部３８４同士の間の隙間はできるだけ小さい方が好ましいが、例えばスプリングバックによって、本実施形態のように隙間が生じる場合がある。しかし、本実施形態では、端部３７４同士が接近するように変位し、また、端部３８４同士が接近するように変位するため、それらの間の隙間が狭まる。その結果、平面部１７０とアノード触媒層１２との非接触部分が減少し、また平面部１８０とカソード触媒層１３との非接触部分が減少するので、電気抵抗低減を図り得る。   The gap between the end portions 374 or the gap between the end portions 384 is preferably as small as possible. However, for example, a spring back may cause a gap as in the present embodiment. However, in this embodiment, the end portions 374 are displaced so as to approach each other, and the end portions 384 are displaced so as to approach each other, so that a gap between them is narrowed. As a result, the non-contact portion between the flat portion 170 and the anode catalyst layer 12 is reduced, and the non-contact portion between the flat portion 180 and the cathode catalyst layer 13 is reduced, so that electric resistance can be reduced.

また、本実施形態の燃料電池３０は、第１実施形態の燃料電池１０と共通する構成も有しており、従ってそれら共通する構成によって第１実施形態と同様の効果を奏する。   Further, the fuel cell 30 of the present embodiment also has a configuration that is common to the fuel cell 10 of the first embodiment, and accordingly, the same configuration as the first embodiment is achieved by the common configuration.

＜第４実施形態＞
図８に示すように、第４実施形態の燃料電池４０は、第１実施形態のアノード電極部材１７と異なる構成を備えるアノード電極部材４７を有する。また、第４実施形態の燃料電池４０は、第１実施形態のカソード電極部材１８と異なる構成を備えるカソード電極部材４８を有する。 <Fourth embodiment>
As shown in FIG. 8, the fuel cell 40 of the fourth embodiment has an anode electrode member 47 having a configuration different from that of the anode electrode member 17 of the first embodiment. Further, the fuel cell 40 of the fourth embodiment has a cathode electrode member 48 having a configuration different from that of the cathode electrode member 18 of the first embodiment.

アノード電極部材４７は、第１実施形態の支持部１７１と異なる構成を備える支持部４７１を有する。カソード電極部材４８は、第１実施形態の支持部１８１と異なる構成を備える支持部４８１を有する。支持部４７１、４８１以外については、第４実施形態は第１実施形態と略同様であるため、重複する説明を省略する。   The anode electrode member 47 includes a support portion 471 having a configuration different from that of the support portion 171 of the first embodiment. The cathode electrode member 48 includes a support portion 481 having a configuration different from that of the support portion 181 of the first embodiment. Except for the support portions 471 and 481, the fourth embodiment is substantially the same as the first embodiment, and thus a duplicate description is omitted.

支持部４７１は、第１実施形態の支持部１７１と同様に複数が並列的に伸びてリブ形状を形成する。しかし、支持部４７１は、図８のような、並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、中空のガス拡散用空間を形成する中空部４７３を有する点で第１実施形態の支持部１７１と相違する。同断面において見て、中空部４７３は略三角形形状の断面を有し、また、支持部４７１は隙間を隔てて向かい合う対をなす端部４７４を有する。   Similar to the support portion 171 of the first embodiment, a plurality of support portions 471 extend in parallel to form a rib shape. However, the support portion 471 has a hollow portion 473 that forms a hollow gas diffusion space when viewed in a cross-section in a direction orthogonal to the direction extending in parallel as shown in FIG. This is different from the support portion 171. As seen in the cross section, the hollow portion 473 has a substantially triangular cross section, and the support portion 471 has a pair of end portions 474 facing each other with a gap.

燃料ガスは、支持部４７１と支持部４７１との間のガス拡散用空間を流れるとともに中空部４７３を流れる。支持部４７１は、金網を曲げることによって平面部１７０上に平面部１７０と一体的に形成されているため、燃料ガスは、金網の目を通じ、支持部４７１の間のガス拡散用空間と中空部４７３との間を移動できる。端部４７４同士は、アノード触媒層１２とアノードセパレータ１５とを接近させる方向の圧縮荷重が支持部４７１に作用することによって、接近する方向に変位する。   The fuel gas flows in the space for gas diffusion between the support portion 471 and the support portion 471 and also flows in the hollow portion 473. Since the support part 471 is formed integrally with the flat part 170 on the flat part 170 by bending the wire mesh, the fuel gas passes through the mesh of the metal mesh and the space for gas diffusion between the support part 471 and the hollow part. 473. The end portions 474 are displaced in the approaching direction when a compressive load in a direction causing the anode catalyst layer 12 and the anode separator 15 to approach each other acts on the support portion 471.

支持部４８１は、第１実施形態の支持部１８１と同様に複数が並列的に伸びてリブ形状を形成する。しかし、支持部４８１は、図８のような、並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、中空のガス拡散用空間を形成する中空部４８３を有する点で第１実施形態の支持部１８１と相違する。同断面において見て、中空部４８３は略三角形形状の断面を有し、また、支持部４８１は隙間を隔てて向かい合う対をなす端部４８４を有する。   A plurality of support portions 481 extend in parallel as in the support portion 181 of the first embodiment to form a rib shape. However, the support portion 481 is the first embodiment in that it has a hollow portion 483 that forms a hollow gas diffusion space when viewed in a cross-section in a direction orthogonal to the direction extending in parallel as shown in FIG. This is different from the support portion 181. When viewed in the same cross section, the hollow portion 483 has a substantially triangular cross section, and the support portion 481 has a pair of end portions 484 facing each other with a gap therebetween.

酸化剤ガスは、支持部４８１と支持部４８１との間のガス拡散用空間を流れるとともに中空部４８３を流れる。支持部４８１は、金網を曲げることによって平面部１８０上に平面部１８０と一体的に形成されるため、酸化剤ガスは、金網の目を通じ、支持部４８１の間のガス拡散用空間と中空部４８３との間を移動できる。端部４８４同士は、カソード触媒層１３とカソードセパレータ１６とを接近させる方向の圧縮荷重が支持部４８１に作用することによって、接近する方向に変位する。   The oxidant gas flows through the gas diffusion space between the support portion 481 and the support portion 481 and flows through the hollow portion 483. Since the support part 481 is formed integrally with the flat part 180 on the flat part 180 by bending the wire mesh, the oxidant gas passes through the mesh of the metal mesh and the space for gas diffusion between the support part 481 and the hollow part. 483 can be moved. The end portions 484 are displaced in the approaching direction when a compressive load in a direction causing the cathode catalyst layer 13 and the cathode separator 16 to approach each other acts on the support portion 481.

本実施形態では、支持部４７１が中空部４７３を有し、このため燃料ガスが支持部４７１の間のガス拡散用空間に加えて中空部４７３を流れ、また、金網の目を通じてこれらの間を移動するので、燃料ガスのガス拡散性が優れる。また、支持部４８１が中空部４８３を有し、このため酸化剤ガスが支持部４８１の間のガス拡散用空間に加えて中空部４８３を流れ、また、金網の目を通じてこれらの間を移動するので、酸化剤ガスのガス拡散性が優れる。以上のように本実施形態では燃料ガス及び酸化剤ガスのガス拡散性が優れ、そのため、燃料ガスがアノード触媒層１２に達し易く、また酸化剤ガスがカソード触媒層１３に達し易いので、燃料電池４０は発電効率を向上できる。   In the present embodiment, the support part 471 has a hollow part 473, so that the fuel gas flows in the hollow part 473 in addition to the gas diffusion space between the support parts 471, and between these through a wire mesh. Since it moves, the gas diffusibility of the fuel gas is excellent. Further, the support portion 481 has a hollow portion 483, and therefore, the oxidant gas flows in the hollow portion 483 in addition to the gas diffusion space between the support portions 481, and moves between these through the mesh of the wire mesh. Therefore, the gas diffusibility of the oxidant gas is excellent. As described above, in this embodiment, the gas diffusibility of the fuel gas and the oxidant gas is excellent. Therefore, the fuel gas easily reaches the anode catalyst layer 12 and the oxidant gas easily reaches the cathode catalyst layer 13. 40 can improve the power generation efficiency.

端部４７４同士の間の隙間、又は端部４８４同士の間の隙間はできるだけ小さい方が好ましいが、例えばスプリングバックによって、本実施形態のように隙間が生じる場合がある。しかし、本実施形態では、端部４７４同士が接近するように変位し、また、端部４８４同士が接近するように変位するため、それらの間の隙間が狭まる。その結果、平面部１７０とアノード触媒層１２との非接触部分が減少し、また平面部１８０とカソード触媒層１３との非接触部分が減少するので、電気抵抗低減を図り得る。   The gap between the end portions 474 or the gap between the end portions 484 is preferably as small as possible. However, for example, a spring back may cause a gap as in the present embodiment. However, in the present embodiment, the end portions 474 are displaced so as to approach each other, and the end portions 484 are displaced so as to approach each other, so that a gap between them is narrowed. As a result, the non-contact portion between the flat portion 170 and the anode catalyst layer 12 is reduced, and the non-contact portion between the flat portion 180 and the cathode catalyst layer 13 is reduced, so that electric resistance can be reduced.

また、本実施形態の燃料電池４０は、第１実施形態の燃料電池１０と共通する構成も有しており、従ってそれら共通する構成によって第１実施形態と同様の効果を奏する。   Further, the fuel cell 40 of the present embodiment also has a configuration that is common to the fuel cell 10 of the first embodiment, and accordingly, the same configuration as the first embodiment is achieved by the common configuration.

＜第５実施形態＞
図９に示すように、第５実施形態の燃料電池５０は、第１実施形態のアノード電極部材１７と異なる構成を備えるアノード電極部材５７を有する。また、第５実施形態の燃料電池５０は、第１実施形態のカソード電極部材１８と異なる構成を備えるカソード電極部材５８を有する。 <Fifth Embodiment>
As shown in FIG. 9, the fuel cell 50 of the fifth embodiment has an anode electrode member 57 having a configuration different from that of the anode electrode member 17 of the first embodiment. Further, the fuel cell 50 of the fifth embodiment has a cathode electrode member 58 having a configuration different from that of the cathode electrode member 18 of the first embodiment.

アノード電極部材５７は、第１実施形態の支持部１７１と異なる構成を備える支持部５７１を有する。カソード電極部材５８は、第１実施形態の支持部１８１と異なる構成を備える支持部５８１を有する。支持部５７１、５８１以外については、第５実施形態は第１実施形態と同様であるため、重複する説明を省略する。   The anode electrode member 57 includes a support portion 571 having a configuration different from that of the support portion 171 of the first embodiment. The cathode electrode member 58 includes a support portion 581 having a configuration different from that of the support portion 181 of the first embodiment. Except for the support portions 571 and 581, the fifth embodiment is the same as the first embodiment, and a duplicate description is omitted.

支持部５７１は、第１実施形態の支持部１７１と同様に複数が並列的に伸びてリブ形状を形成する。しかし、支持部５７１は、図９のような、並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、中空のガス拡散用空間を形成する中空部５７３を有する点で第１実施形態の支持部１７１と相違する。同断面において見て、支持部５７１は、半円弧形状を有するオーバーラップ部５７２を有しており、また、中空部５７３の断面は、オーバーラップ部５７２によって半円形状に形成されている。オーバーラップ部５７２は、２層重なり合っている。   A plurality of support portions 571 extend in parallel as in the support portion 171 of the first embodiment to form a rib shape. However, the support portion 571 has a hollow portion 573 that forms a hollow gas diffusion space when viewed in a cross-section in a direction orthogonal to the direction extending in parallel as shown in FIG. This is different from the support portion 171. As seen in the cross section, the support portion 571 has an overlap portion 572 having a semicircular arc shape, and the cross section of the hollow portion 573 is formed in a semicircular shape by the overlap portion 572. The overlap part 572 overlaps two layers.

燃料ガスは、支持部５７１と支持部５７１との間のガス拡散用空間を流れるとともに中空部５７３を流れる。支持部５７１は、金網を曲げることによって平面部１７０上に平面部１７０と一体的に形成されているため、燃料ガスは、金網の目を通じ、支持部５７１の間のガス拡散用空間と中空部５７３との間を移動できる。   The fuel gas flows in the gas diffusion space between the support portion 571 and the support portion 571 and flows in the hollow portion 573. Since the support part 571 is formed integrally with the flat part 170 on the flat part 170 by bending the metal mesh, the fuel gas passes through the mesh of the metal mesh and the space for gas diffusion between the support part 571 and the hollow part. 573.

支持部５８１は、第１実施形態の支持部１８１と同様に複数が並列的に伸びてリブ形状を形成する。しかし、支持部５８１は、図９のような、並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、中空のガス拡散用空間を形成する中空部５８３を有する点で第１実施形態の支持部１８１と相違する。同断面において見て、支持部５８１は、半円弧形状を有するオーバーラップ部５８２を有しており、また、中空部５８３の断面は、オーバーラップ部５８２によって半円形状に形成されている。オーバーラップ部５８２は、２層重なり合っている。   A plurality of support portions 581 extend in parallel as in the support portion 181 of the first embodiment to form a rib shape. However, the support portion 581 is a first embodiment in that it has a hollow portion 583 that forms a hollow gas diffusion space when viewed in a cross section in a direction orthogonal to the direction extending in parallel as shown in FIG. This is different from the support portion 181. As seen in the cross section, the support portion 581 has an overlap portion 582 having a semicircular arc shape, and the cross section of the hollow portion 583 is formed in a semicircular shape by the overlap portion 582. The overlap part 582 overlaps two layers.

酸化剤ガスは、支持部５８１と支持部５８１との間のガス拡散用空間を流れるとともに中空部５８３を流れる。支持部５８１は、金網を曲げることによって、平面部１８０上に平面部１８０と一体的に形成されているため、酸化剤ガスは、金網の目を通じ、支持部５８１の間のガス拡散用空間と中空部５８３との間を移動できる。   The oxidant gas flows in the space for gas diffusion between the support portion 581 and the support portion 581 and flows in the hollow portion 583. Since the support portion 581 is formed integrally with the plane portion 180 on the plane portion 180 by bending the wire mesh, the oxidant gas passes through the mesh of the wire mesh and forms a gas diffusion space between the support portions 581. It can move between the hollow portion 583.

本実施形態では、支持部５７１が中空部５７３を有し、このため燃料ガスが支持部５７１の間のガス拡散用空間に加えて中空部５７３を流れ、また、金網の目を通じてこれらの間を移動するので、燃料ガスのガス拡散性が優れる。また、支持部５８１が中空部５８３を有し、このため酸化剤ガスが支持部５８１の間のガス拡散用空間に加えて中空部５８３を流れ、また、金網の目を通じてこれらの間を移動するので、酸化剤ガスのガス拡散性が優れる。以上のように本実施形態では燃料ガス及び酸化剤ガスのガス拡散性が優れ、そのため、燃料ガスがアノード触媒層１２に達し易く、また酸化剤ガスがカソード触媒層１３に達し易いので、燃料電池５０は発電効率を向上できる。   In the present embodiment, the support portion 571 has a hollow portion 573, so that the fuel gas flows through the hollow portion 573 in addition to the gas diffusion space between the support portions 571, and between these through the mesh of the wire mesh. Since it moves, the gas diffusibility of the fuel gas is excellent. Further, the support portion 581 has a hollow portion 583, so that the oxidant gas flows in the hollow portion 583 in addition to the gas diffusion space between the support portions 581, and also moves between these through the wire mesh. Therefore, the gas diffusibility of the oxidant gas is excellent. As described above, in this embodiment, the gas diffusibility of the fuel gas and the oxidant gas is excellent. Therefore, the fuel gas easily reaches the anode catalyst layer 12 and the oxidant gas easily reaches the cathode catalyst layer 13. 50 can improve the power generation efficiency.

また、支持部５７１が、金網が重なり合ったオーバーラップ部５７２を有するため、支持部５７１の機械的強度が優れる。従って圧縮荷重を増加でき、その結果、部材同士の接触抵抗が低減するため、発電効率を向上できる。また、支持部５８１が、金網が重なり合ったオーバーラップ部５８２を有するため、支持部５８１の機械的強度が優れる。従って圧縮荷重を増加でき、その結果、部材同士の接触抵抗が低減するため、発電効率を向上できる。また、支持部５７１及び支持部５８１の機械的強度が優れるので、圧縮荷重に抗してガス拡散用空間が維持され易い。   Moreover, since the support part 571 has the overlap part 572 with which the metal mesh overlapped, the mechanical strength of the support part 571 is excellent. Therefore, the compressive load can be increased, and as a result, the contact resistance between the members is reduced, so that power generation efficiency can be improved. Moreover, since the support part 581 has the overlap part 582 with which the metal mesh overlapped, the mechanical strength of the support part 581 is excellent. Therefore, the compressive load can be increased, and as a result, the contact resistance between the members is reduced, so that power generation efficiency can be improved. Further, since the mechanical strength of the support portion 571 and the support portion 581 is excellent, the gas diffusion space is easily maintained against the compressive load.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変できる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims.

例えば、支持部は上記実施形態に限定されず、図１０に示すような構成を有する支持部６７１、６８１であってもよい。この変形例の燃料電池６０は、第１実施形態と略同様であるが、アノード電極部材１７と異なる構成を備えるアノード電極部材６７を有し、また、カソード電極部材１８と異なる構成を備えるカソード電極部材６８を有する。   For example, the support portion is not limited to the above embodiment, and may be support portions 671 and 681 having a configuration as shown in FIG. The fuel cell 60 of this modification is substantially the same as that of the first embodiment, but includes an anode electrode member 67 having a configuration different from that of the anode electrode member 17 and a cathode electrode having a configuration different from that of the cathode electrode member 18. A member 68 is provided.

アノード電極部材６７は、支持部１７１と異なる構成を備える支持部６７１を有する点でアノード電極部材１７と相違する。カソード電極部材６８は、支持部１８１と異なる構成を備える支持部６８１を有する点でカソード電極部材１８と相違する。   The anode electrode member 67 is different from the anode electrode member 17 in that the anode electrode member 67 includes a support portion 671 having a different configuration from the support portion 171. The cathode electrode member 68 is different from the cathode electrode member 18 in that it includes a support portion 681 having a different configuration from the support portion 181.

支持部６７１は、図１０のような、支持部６７１が並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、金網が折り曲げられて形成された略Ｍ字状の断面形状を有する。支持部６７１では、４層のオーバーラップ部６７２が重なり合っている。オーバーラップ部６７２同士は、好ましくは互いに接する。支持部６７１は、金網を折り曲げることによって、平面部１７０上にこれと一体的に形成される。また、この変形例では、Ｍ字状に曲げられて支持部６７１を形成している金網の一部が、アノード触媒１２に接して平面部１７０の一部を構成している。   As shown in FIG. 10, the support portion 671 has a substantially M-shaped cross-sectional shape formed by bending a metal mesh when viewed in a cross section in a direction orthogonal to the direction in which the support portions 671 extend in parallel. In the support portion 671, four layers of overlap portions 672 overlap each other. The overlap portions 672 are preferably in contact with each other. The support portion 671 is formed integrally with the flat portion 170 by bending a wire mesh. Further, in this modification, a part of the wire mesh that is bent in an M shape to form the support portion 671 is in contact with the anode catalyst 12 and constitutes a part of the flat portion 170.

支持部６８１は、図１０のような、支持部６８１が並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、金網が折り曲げられて形成された略Ｍ字状の断面形状を有する。支持部６８１では、４層のオーバーラップ部６８２が重なり合っている。オーバーラップ部６８２同士は、好ましくは互いに接する。支持部６８１は、金網を折り曲げることによって、平面部１８０上にこれと一体的に形成される。また、この変形例では、Ｍ字状に曲げられて支持部６８１を形成している金網の一部が、カソード触媒１３に接して平面部１８０の一部を構成している。   The support part 681 has a substantially M-shaped cross-sectional shape formed by bending a metal mesh when viewed in a cross section perpendicular to the direction in which the support part 681 extends in parallel as shown in FIG. In the support portion 681, four layers of overlap portions 682 are overlapped. The overlap portions 682 are preferably in contact with each other. The support portion 681 is formed integrally with the flat portion 180 by bending the wire mesh. Further, in this modification, a part of the wire mesh that is bent in an M shape and forms the support portion 681 is in contact with the cathode catalyst 13 and constitutes a part of the flat portion 180.

燃料電池６０は、支持部６７１、６８１の構成が第１実施形態と異なるが、第１実施形態と同様、支持部６７１、６８１が平面部１７０、１８０上に形成され、また４層のオーバーラップ部６７１、６８２を有しており、従って第１実施形態と同様の効果を奏する。   The fuel cell 60 is different from the first embodiment in the configuration of the support portions 671 and 681, but as in the first embodiment, the support portions 671 and 681 are formed on the flat portions 170 and 180, and four layers overlap. Therefore, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.

上記実施形態及び変形例では導電性多孔質基材が金網であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、導電性多孔質基材は、パンチングメタル、エッチングメタル及びエキスパンドメタル等であってもよい。   In the said embodiment and modification, although an electroconductive porous base material is a wire mesh, this invention is not limited to this. For example, the conductive porous substrate may be a punching metal, an etching metal, an expanded metal, or the like.

また、例えば上記第１実施形態では、アノード触媒層１２とアノードセパレータ１５との間にアノード電極部材１７が配置され、且つカソード触媒層１３とカソードセパレータ１６との間にカソード電極部材１８が配置されるが、これに限定されない。すなわち、アノード電極部材１７及びカソード電極部材１８のうちの一方が、公知の電極部材であってもよい。また、このことは、第２実施形態〜第５実施形態及び変形例についても同様であり、上記各実施形態及び変形例のアノード電極部材及びカソード電極部材のうちの一方が、公知の電極部材であってもよい。   Further, for example, in the first embodiment, the anode electrode member 17 is disposed between the anode catalyst layer 12 and the anode separator 15, and the cathode electrode member 18 is disposed between the cathode catalyst layer 13 and the cathode separator 16. However, it is not limited to this. That is, one of the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 may be a known electrode member. This also applies to the second to fifth embodiments and the modified examples, and one of the anode electrode member and the cathode electrode member of each of the embodiments and modified examples is a known electrode member. There may be.

また、上記実施形態では、金網が曲げられることによってその金網から支持部と平面部とが一体的に形成されているが、本発明はこれに限定されない。つまり、支持部と平面部とが別々に形成され、その後、平面部上に支持部が固定される形態であってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although a metal mesh is bent, the support part and the plane part are integrally formed from the metal mesh, However, This invention is not limited to this. That is, the support part and the flat part may be formed separately, and then the support part may be fixed on the flat part.

また、オーバーラップ部は、４層より多く重なり合っていてもよい。また、中空部の形状は上記実施形状に限定されず、例えば６角形等の他の形状であってもよい。   Moreover, the overlap part may overlap more than four layers. Further, the shape of the hollow portion is not limited to the above-described embodiment shape, and may be another shape such as a hexagon, for example.

１０、２０、３０、４０、５０、６０ 燃料電池、
１１ 高分子電解質膜、
１２ アノード触媒層、
１３ カソード触媒層、
１４ 膜電極接合体、
１５ アノードセパレータ、
１６ カソードセパレータ、
１７、２７、３７、４７、５７、６７ アノード電極部材（電極部材）、
１８、２８、３８、４８、５８、６８ カソード電極部材（電極部材）、
１７０、１８０ 平面部、
１７１、２７１、３７１、４７１、５７１、６７１ 支持部、
１８１、２８１、３８１、４８１、５８１、６８１ 支持部、
１７２、２７２、５７２、６７２ オーバーラップ部、
１８２、２８２、５８２、６８２ オーバーラップ部、
３７３、３８３、４７３、４８３、５７３、５８３ 中空部、
３７４、３８４、４７４、４８４ 端部。 10, 20, 30, 40, 50, 60 Fuel cell,
11 Polymer electrolyte membrane,
12 anode catalyst layer,
13 cathode catalyst layer,
14 membrane electrode assembly,
15 anode separator,
16 cathode separator,
17, 27, 37, 47, 57, 67 Anode electrode member (electrode member),
18, 28, 38, 48, 58, 68 Cathode electrode member (electrode member),
170, 180 plane part,
171, 271, 371, 471, 571, 671 support,
181,281,381,481,581,681 support part,
172, 272, 572, 672 Overlap part,
182, 282, 582, 682 Overlap part,
373, 383, 473, 483, 573, 583 hollow part,
374, 384, 474, 484 ends.

Claims (9)

高分子電解質膜と、
前記高分子電解質膜の一方の側に配置されるカソード触媒層および導電性を有しかつガスを遮断するカソードセパレータと、
前記高分子電解質膜の他方の側に配置されるアノード触媒層および導電性を有しかつガスを遮断するアノードセパレータと、
前記カソード触媒層と前記カソードセパレータとの間、および前記アノード触媒層と前記アノードセパレータとの間の少なくとも一方に配置され、導電性多孔質基材からなる電極部材と、を有し、
前記電極部材は、前記触媒層に面接触する平面部と、前記平面部上に設けられ前記セパレータを支持してガス拡散用空間を形成する複数の支持部とを有し、前記複数の支持部が並列的に伸びるリブ形状を有してなる、燃料電池。 A polymer electrolyte membrane;
A cathode catalyst layer disposed on one side of the polymer electrolyte membrane and a cathode separator having conductivity and blocking gas;
An anode catalyst layer disposed on the other side of the polymer electrolyte membrane and an anode separator having conductivity and blocking gas;
An electrode member disposed between at least one of the cathode catalyst layer and the cathode separator and between the anode catalyst layer and the anode separator and made of a conductive porous substrate;
The electrode member includes a flat portion that is in surface contact with the catalyst layer, and a plurality of support portions that are provided on the flat portion and support the separator to form a gas diffusion space. A fuel cell having a rib shape extending in parallel. 前記電極部材は、前記平面部と前記支持部とが一体的に形成されている、請求項１に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the electrode member has the planar portion and the support portion formed integrally. 前記支持部は、前記導電性多孔質基材が重なり合ったオーバーラップ部を有する、請求項１または２に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the support portion has an overlap portion where the conductive porous base material overlaps. 前記オーバーラップ部は、前記支持部が並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、直線形状を有する、請求項３に記載の燃料電池   The fuel cell according to claim 3, wherein the overlap portion has a linear shape when viewed in a cross section in a direction orthogonal to a direction in which the support portion extends in parallel. 前記オーバーラップ部は、前記支持部が並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、半円弧形状を有する、請求項３に記載の燃料電池   The fuel cell according to claim 3, wherein the overlap portion has a semicircular arc shape when viewed in a cross section in a direction orthogonal to a direction in which the support portion extends in parallel. 前記支持部は、前記支持部が並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、中空のガス拡散用空間を形成する中空部を有する、請求項１〜請求項５のいずれか１つに記載の燃料電池。   The said support part has a hollow part which forms the hollow gas diffusion space seeing in the cross section of the direction orthogonal to the direction where the said support part is extended in parallel. The fuel cell according to one. 前記中空部は、断面が円形形状、多角形形状、または半円形状である、請求項７に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 7, wherein the hollow portion has a circular shape, a polygonal shape, or a semicircular shape in cross section. 前記支持部は、前記支持部が並列的に伸びる方向に対して直交する方向の断面において見て、隙間を隔てて向かい合う対をなす端部を有し、
前記触媒層と前記セパレータとを接近させる方向の圧縮荷重が前記支持部に作用することによって、前記端部同士が接近する方向に変位する、請求項１〜請求項７のいずれか１つに記載の燃料電池。 The support portion has a pair of end portions facing each other with a gap as seen in a cross section in a direction orthogonal to the direction in which the support portions extend in parallel.
The compressive load in a direction in which the catalyst layer and the separator are brought closer to each other acts on the support portion, and thereby the end portions are displaced in a direction in which the end portions approach each other. Fuel cell. 前記導電性多孔質基材は、金網からなる請求項１〜請求項８のいずれか１つに記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the conductive porous substrate is made of a wire mesh.
JP2012058640A 2012-03-15 2012-03-15 Fuel cell Active JP6029299B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012058640A JP6029299B2 (en) 2012-03-15 2012-03-15 Fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012058640A JP6029299B2 (en) 2012-03-15 2012-03-15 Fuel cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013191504A true JP2013191504A (en) 2013-09-26
JP6029299B2 JP6029299B2 (en) 2016-11-24

Family

ID=49391529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012058640A Active JP6029299B2 (en) 2012-03-15 2012-03-15 Fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6029299B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021026924A (en) * 2019-08-07 2021-02-22 マグネクス株式会社 Current collector made of uneven metal mesh

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002100372A (en) * 2000-09-22 2002-04-05 Japan Storage Battery Co Ltd Gas diffusion electrode for fuel cell and its manufacturing method
JP2002198072A (en) * 2000-12-26 2002-07-12 Mitsubishi Electric Corp Solid polymer fuel cell
JP2002530816A (en) * 1998-11-12 2002-09-17 コミツサリア タ レネルジー アトミーク Bipolar plate for fuel cell and fuel cell with such plate
JP2006253037A (en) * 2005-03-11 2006-09-21 Equos Research Co Ltd Separator unit and fuel cell stack
JP2008103142A (en) * 2006-10-18 2008-05-01 Daido Steel Co Ltd Gas diffusion layer for fuel cell, its manufacturing method, and polymer electrolyte fuel cell using it
WO2010061703A1 (en) * 2008-11-28 2010-06-03 日産自動車株式会社 Solid state polymer fuel cell

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002530816A (en) * 1998-11-12 2002-09-17 コミツサリア タ レネルジー アトミーク Bipolar plate for fuel cell and fuel cell with such plate
JP2002100372A (en) * 2000-09-22 2002-04-05 Japan Storage Battery Co Ltd Gas diffusion electrode for fuel cell and its manufacturing method
JP2002198072A (en) * 2000-12-26 2002-07-12 Mitsubishi Electric Corp Solid polymer fuel cell
JP2006253037A (en) * 2005-03-11 2006-09-21 Equos Research Co Ltd Separator unit and fuel cell stack
JP2008103142A (en) * 2006-10-18 2008-05-01 Daido Steel Co Ltd Gas diffusion layer for fuel cell, its manufacturing method, and polymer electrolyte fuel cell using it
WO2010061703A1 (en) * 2008-11-28 2010-06-03 日産自動車株式会社 Solid state polymer fuel cell

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021026924A (en) * 2019-08-07 2021-02-22 マグネクス株式会社 Current collector made of uneven metal mesh

Also Published As

Publication number Publication date
JP6029299B2 (en) 2016-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Baroutaji et al. Materials in PEM fuel cells
JP5337936B2 (en) Polymer electrolyte fuel cell
JP2006012832A (en) Electrode for fuel cell, membrane for fuel cell-electrode assembly including this, fuel cell, and manufacturing method of electrode for fuel cell
JP5907278B2 (en) Fuel cell
JP5500908B2 (en) Polymer electrolyte fuel cell
JP2006252967A (en) Solid polymer electrolyte membrane for fuel cell, and fuel cell using the same
JPWO2004075331A1 (en) Fuel cell and manufacturing method thereof
JP5893970B2 (en) Gas diffusion layer with flow path
JP6029299B2 (en) Fuel cell
JP6010938B2 (en) Fuel cell
JP5942501B2 (en) Fuel cell
JP5857817B2 (en) Fuel cell
JP5853782B2 (en) Fuel cell
JP7354928B2 (en) Gas diffusion layer for fuel cells
KR101492431B1 (en) Anode catalyst for fuel cell, method of manufacturing the same, anode including the same for fuel cell, assembly for fuel cell and fuel cell system comprising the same
JP5504615B2 (en) Polymer electrolyte fuel cell
JP2012059596A (en) Membrane electrode assembly, power generating body, fuel cell, and membrane electrode assembly manufacturing method and power generating body manufacturing method
JP5942502B2 (en) Fuel cell
JP2023173592A (en) fuel cell unit
JP5780414B2 (en) Fuel cell
JP2019160702A (en) Fuel battery cell
JP2019204652A (en) Catalyst layer for fuel cell and electrolyte membrane-electrode assembly
JP2009259527A (en) Method of manufacturing membrane-electrode assembly for fuel cell
JP2008108542A (en) Electrode, its manufacturing method, membrane electrode assembly, and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150226

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20151130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20151208

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160205

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160510

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160808

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20160810

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20160902

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160920

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20161018

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6029299

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150