JP2013211097A - Fuel cell - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell that improves distribution of a cooling medium and diffusion of reactant gas with a simple and economical configuration.SOLUTION: A fuel cell 10 has a cathode metal separator 14 and an anode metal separator 16 that sandwich a membrane electrode assembly 12 therebetween. A resin frame member 46 that makes up the membrane electrode assembly 12 is provided with inlet-side oxidant gas guide sections 48a that connect an oxidant gas passage 26 and an oxidant gas supply communication hole 20a. In the cathode metal separator 14, cooling medium inlet guide sections 30a are formed that connect ends of a cooling medium passage 28 and a cooling medium supply communication hole 22a. The inlet-side oxidant gas guide sections 48a and recesses on a reverse side of the cooling medium inlet guide sections 30a intersect with each other and face each other.

Description

本発明は、固体高分子電解質膜の両側に一対の電極が設けられる電解質膜・電極構造体と金属セパレータとが積層される燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell in which an electrolyte membrane / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of a solid polymer electrolyte membrane and a metal separator are laminated.

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜の両側に、それぞれアノード電極及びカソード電極を設けた電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）を、一対のセパレータによって挟持した発電セルを構成している。燃料電池は、通常、複数の発電セルが積層されて燃料電池スタックを構成するとともに、定置用の他、燃料電池車両に組み込まれることにより、車載用燃料電池システムとして使用されている。   For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) provided with an anode electrode and a cathode electrode on both sides of a solid polymer electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane is formed by a pair of separators. The sandwiched power generation cell is configured. A fuel cell is usually used as an in-vehicle fuel cell system by stacking a plurality of power generation cells to form a fuel cell stack and incorporating it into a fuel cell vehicle in addition to a stationary one.

上記の燃料電池では、積層されている各発電セルのアノード電極及びカソード電極に、それぞれ反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスを供給するため、所謂、内部マニホールドを構成する場合が多い。この内部マニホールドは、発電セルの積層方向に貫通して設けられる反応ガス連通孔（反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔）及び冷却媒体連通孔（冷却媒体入口連通孔及び冷却媒体出口連通孔）を備えている。そして、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路には、反応ガス連通孔が連通する一方、電極面方向に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体流路には、冷却媒体連通孔が連通している。   In the fuel cell described above, a so-called internal manifold is often configured to supply a fuel gas and an oxidant gas, which are reaction gases, to the anode electrode and the cathode electrode of each of the stacked power generation cells. The internal manifold includes a reaction gas communication hole (reaction gas inlet communication hole and reaction gas outlet communication hole) and a cooling medium communication hole (cooling medium inlet communication hole and cooling medium outlet communication hole) provided to penetrate in the stacking direction of the power generation cells. ). The reaction gas flow path for supplying the reaction gas along the electrode surface communicates with the reaction gas communication hole, while the cooling medium flow hole for flowing the cooling medium along the electrode surface direction has the cooling medium communication hole. Are communicating.

この場合、反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔は、開口面積が比較的小さい。従って、反応ガス流路における反応ガスの流れを円滑に行うため、反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔の近傍には、前記反応ガスを分散させる流配構造が必要になっている。   In this case, the reaction gas inlet communication hole and the reaction gas outlet communication hole have a relatively small opening area. Therefore, in order to smoothly flow the reaction gas in the reaction gas channel, a flow distribution structure for dispersing the reaction gas is required in the vicinity of the reaction gas inlet communication hole and the reaction gas outlet communication hole.

例えば、特許文献１に開示されているセパレータでは、図７に示すように、凹条部１と凸条部２を交互に形成した凹凸形状を有した、２枚の金属板を貼り合わせることにより形成されるとともに、少なくともセパレータ外周縁部を樹脂部３で形成した、金属樹脂一体型のセパレータとされている。   For example, in the separator disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG. 7, by bonding together two metal plates having a concavo-convex shape in which concave ridges 1 and ridges 2 are alternately formed. In addition to being formed, it is a metal resin integrated separator in which at least the outer peripheral edge of the separator is formed of the resin portion 3.

アノード側に接して配置される凹条部１は、燃料ガスを流通させる燃料ガス流路４ａを形成する一方、カソード側に接して配置される凹条部１は、酸化剤ガスを流通させる酸化剤ガス流路４ｂを形成している。そして、凸条部２、２で囲まれた空間部は、冷媒である冷却水を流通させる冷媒流路４ｃを形成している。   The concave stripe portion 1 arranged in contact with the anode side forms a fuel gas flow path 4a through which fuel gas flows, while the concave stripe portion 1 arranged in contact with the cathode side oxidizes through which oxidant gas flows. The agent gas flow path 4b is formed. And the space part enclosed by the protruding item | line parts 2 and 2 forms the refrigerant | coolant flow path 4c which distribute | circulates the cooling water which is a refrigerant | coolant.

セパレータには、燃料ガス導入用マニホールド５ａ、冷媒導入用マニホールド５ｂ及び酸化剤ガス導入用マニホールド５ｃが設けられている。セパレータのアノード側には、燃料ガス導入用マニホールド５ａから燃料ガス流路４ａへ燃料ガスを流通させるための燃料ガスディフューザ流路６が形成されている。   The separator is provided with a fuel gas introduction manifold 5a, a refrigerant introduction manifold 5b, and an oxidant gas introduction manifold 5c. On the anode side of the separator, a fuel gas diffuser flow path 6 is formed for flowing fuel gas from the fuel gas introduction manifold 5a to the fuel gas flow path 4a.

燃料ガスディフューザ流路６には、燃料ガス流路４ａに燃料ガスを分散させて流通させるための燃料ガスディフューザリブ７が形成されている。燃料ガスディフューザリブ７は、樹脂によって形成されており、全ての燃料ガス流路４ａに均等に燃料ガスが行き渡るように、リブ長さを異にした複数個を斜めに配置させている。   A fuel gas diffuser rib 7 is formed in the fuel gas diffuser channel 6 to disperse and distribute the fuel gas in the fuel gas channel 4a. The fuel gas diffuser ribs 7 are made of resin, and a plurality of ribs having different rib lengths are arranged obliquely so that the fuel gas is evenly distributed to all the fuel gas flow paths 4a.

セパレータには、冷媒導入用マニホールド５ｂから冷媒流路４ｃへ冷却水を流通させるための冷媒ディフューザ流路８が形成されている。冷媒ディフューザ流路８は、２枚の金属板を貼り合わせて形成された空間部に設けられている。   The separator is formed with a refrigerant diffuser flow path 8 for circulating cooling water from the refrigerant introduction manifold 5b to the refrigerant flow path 4c. The refrigerant diffuser flow path 8 is provided in a space formed by bonding two metal plates.

冷媒ディフューザ流路８には、冷媒流路４ｃに冷却水を分散させて流通させるための冷媒ディフューザリブ９が複数形成されている。冷媒ディフューザリブ９は、冷媒ディフューザ流路８側へ突出する突条部を２枚の金属板にそれぞれ形成し、その突条部同士を接触させることで形成している。   The refrigerant diffuser flow path 8 is formed with a plurality of refrigerant diffuser ribs 9 for dispersing and circulating the cooling water in the refrigerant flow path 4c. The refrigerant diffuser rib 9 is formed by forming protrusions projecting toward the refrigerant diffuser flow path 8 on two metal plates and bringing the protrusions into contact with each other.

特開２００６−１４７２５５号公報JP 2006-147255 A

上記の特許文献１では、金属板にリブを設けるため、燃料ガスディフューザリブ７は、樹脂によって形成される一方、冷媒ディフューザリブ９は、２枚の金属板にそれぞれ形成された突条部同士を接触させることで形成している。このため、リブの形成作業及び構成が繁雑化するとともに、製造コストが高騰するという問題がある。   In the above-mentioned Patent Document 1, in order to provide a rib on the metal plate, the fuel gas diffuser rib 7 is formed of resin, while the refrigerant diffuser rib 9 has protrusions formed on the two metal plates, respectively. It is formed by contacting. For this reason, there is a problem that the rib forming operation and configuration become complicated and the manufacturing cost increases.

本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単且つ経済的な構成で、冷却媒体の配流性を向上させるとともに、反応ガスの拡散性を向上させることが可能な燃料電池を提供することを目的とする。   The present invention solves this type of problem, and provides a fuel cell capable of improving the flowability of a cooling medium and improving the diffusibility of a reaction gas with a simple and economical configuration. For the purpose.

本発明は、固体高分子電解質膜の両側に一対の電極が設けられる電解質膜・電極構造体と金属セパレータとが積層されるとともに、電極面に沿って反応ガスを流通させる反応ガス流路と、電極面方向に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体流路と、前記金属セパレータの積層方向に前記反応ガスを流通させる反応ガス連通孔と、前記積層方向に前記冷却媒体を流通させる冷却媒体連通孔とが設けられる燃料電池に関するものである。   The present invention comprises an electrolyte membrane / electrode structure in which a pair of electrodes are provided on both sides of a solid polymer electrolyte membrane and a metal separator, and a reaction gas flow path for allowing a reaction gas to flow along the electrode surface; A cooling medium flow path for flowing a cooling medium along the electrode surface direction; a reaction gas communication hole for flowing the reaction gas in the stacking direction of the metal separator; and a cooling medium communication hole for flowing the cooling medium in the stacking direction. The present invention relates to a fuel cell.

この燃料電池では、電解質膜・電極構造体には、反応ガス流路の端部と反応ガス連通孔とを繋ぐ反応ガスガイド部が設けられる一方、金属セパレータには、一方の面に前記反応ガス流路が形成され、他方の面に冷却媒体流路が形成されている。   In this fuel cell, the electrolyte membrane / electrode structure is provided with a reaction gas guide portion that connects the end portion of the reaction gas flow path and the reaction gas communication hole, while the metal separator has the reaction gas on one side. A flow path is formed, and a cooling medium flow path is formed on the other surface.

そして、他方の面には、冷却媒体流路の端部と冷却媒体連通孔とを繋ぐ冷却媒体ガイド部が前記他方の面に凸形状に形成され、前記冷却媒体ガイド部の裏面側の凹形状と反応ガスガイド部とは、互いに交差して対向している。   A cooling medium guide portion that connects the end of the cooling medium flow path and the cooling medium communication hole is formed on the other surface in a convex shape on the other surface, and a concave shape on the back side of the cooling medium guide portion. And the reactive gas guide part are opposed to each other.

また、この燃料電池では、反応ガス流路は、金属セパレータを波形状に成形することにより、一方の面側に凸形状を有し、且つ、他方の面側に凹形状を有し、冷却媒体ガイド部の凸形状は、前記反応ガス流路の前記凸形状に連続して設けられることが好ましい。   Further, in this fuel cell, the reaction gas flow path has a convex shape on one surface side and a concave shape on the other surface side by forming the metal separator into a wave shape, and the cooling medium. It is preferable that the convex shape of the guide portion is provided continuously with the convex shape of the reaction gas channel.

本発明では、金属セパレータの他方の面に、冷却媒体流路と冷却媒体連通孔とを繋ぐ冷却媒体ガイド部が形成されている。このため、冷却媒体用バッファ部の形状を保持するとともに、簡単且つ経済的な構成で、冷却媒体の配流性が良好に向上する。   In the present invention, the cooling medium guide portion that connects the cooling medium flow path and the cooling medium communication hole is formed on the other surface of the metal separator. For this reason, while maintaining the shape of the cooling medium buffer portion, the flow distribution of the cooling medium is favorably improved with a simple and economical configuration.

しかも、反応ガス流路側では、冷却媒体ガイド部の裏面側の凹形状と反応ガスガイド部とが、互いに交差して対向している。従って、反応ガス用バッファ部では、簡単且つ経済的な構成で、反応ガスの拡散性が良好に向上する。   In addition, on the reaction gas flow path side, the concave shape on the back surface side of the cooling medium guide portion and the reaction gas guide portion cross each other and face each other. Therefore, in the reaction gas buffer unit, the diffusibility of the reaction gas is improved satisfactorily with a simple and economical configuration.

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池の分解斜視説明図である。1 is an exploded perspective view of a fuel cell according to a first embodiment of the present invention. 前記燃料電池の、図１中、ＩＩ−ＩＩ線断面図である。It is the II-II sectional view taken on the line of the said fuel cell in FIG. 前記燃料電池の、図１中、ＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。It is the III-III sectional view taken on the line of the said fuel cell in FIG. 前記燃料電池を構成するカソード側金属セパレータの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the cathode side metal separator which comprises the said fuel cell. 前記燃料電池を構成するアノード側金属セパレータの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the anode side metal separator which comprises the said fuel cell. 前記燃料電池を構成する電解質膜・電極構造体の正面説明図である。It is front explanatory drawing of the electrolyte membrane and electrode structure which comprises the said fuel cell. 特許文献１に開示されたセパレータの説明図である。It is explanatory drawing of the separator disclosed by patent document 1. FIG.

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池１０は、電解質膜・電極構造体（ＭＥＡ）１２と、前記電解質膜・電極構造体１２を挟持するカソード側金属セパレータ１４及びアノード側金属セパレータ１６とを備える。燃料電池１０は、例えば、矢印Ａ方向に複数積層されて車載用燃料電池スタックを構成する。   As shown in FIGS. 1 and 2, a fuel cell 10 according to an embodiment of the present invention includes an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) 12 and a cathode-side metal separator 14 that sandwiches the electrolyte membrane / electrode structure 12. And an anode side metal separator 16. For example, a plurality of fuel cells 10 are stacked in the direction of arrow A to form an in-vehicle fuel cell stack.

カソード側金属セパレータ１４及びアノード側金属セパレータ１６は、薄板状の金属プレートを、それぞれ波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状を有する（図２及び図３参照）。   The cathode side metal separator 14 and the anode side metal separator 16 each have a concavo-convex shape by pressing a thin metal plate into a corrugated shape (see FIGS. 2 and 3).

燃料電池１０の長辺方向（図１中、矢印Ｂ方向）の一端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔（反応ガス連通孔）２０ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔２２ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔（反応ガス連通孔）２４ｂが設けられる。   An oxidant gas supply for supplying an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas, to one end edge of the long side direction (the arrow B direction in FIG. 1) of the fuel cell 10 in communication with the arrow A direction. A communication hole (reaction gas communication hole) 20a, a cooling medium supply communication hole 22a for supplying a cooling medium, and a fuel gas discharge communication hole (reaction gas communication hole) 24b for discharging a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas. Is provided.

燃料電池１０の長辺方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔（反応ガス連通孔）２４ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔２２ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔（反応ガス連通孔）２０ｂが設けられる。   A fuel gas supply communication hole (reaction gas communication hole) 24a for supplying fuel gas to the other end edge of the long side direction of the fuel cell 10 in the direction of arrow A and for discharging the cooling medium. The cooling medium discharge communication hole 22b and the oxidant gas discharge communication hole (reaction gas communication hole) 20b for discharging the oxidant gas are provided.

図４に示すように、カソード側金属セパレータ１４の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１４ａには、酸化剤ガス供給連通孔２０ａと酸化剤ガス排出連通孔２０ｂとを連通する酸化剤ガス流路２６が形成される。酸化剤ガス流路２６は、例えば、矢印Ｂ方向に交互に延在する複数本の凸部（凸形状）２６ａと凹部（凹形状）２６ｂとにより形成される。   As shown in FIG. 4, on the surface 14a of the cathode-side metal separator 14 facing the electrolyte membrane / electrode structure 12, an oxidant gas flow communicating the oxidant gas supply communication hole 20a and the oxidant gas discharge communication hole 20b. A path 26 is formed. The oxidant gas flow channel 26 is formed by, for example, a plurality of convex portions (convex shapes) 26a and concave portions (concave shapes) 26b that alternately extend in the direction of arrow B.

図２に示すように、凸部２６ａは、セパレータ基準面Ｓａから酸化剤ガス流路２６側に凸状を有する一方、凹部２６ｂは、前記セパレータ基準面Ｓａから前記酸化剤ガス流路２６とは反対側に凸状を有する。   As shown in FIG. 2, the convex portion 26 a has a convex shape from the separator reference surface Sa to the oxidant gas flow channel 26 side, while the concave portion 26 b is separated from the separator reference surface Sa to the oxidant gas flow channel 26. Convex on the opposite side.

図４に示すように、面１４ａには、酸化剤ガス流路２６の入口側端部及び出口側端部に連結され、後述する冷却媒体ガイド部の裏面形状（凹形状）が形成される。この裏面形状は、バッファ部を構成する。   As shown in FIG. 4, the back surface shape (concave shape) of the cooling medium guide portion described later is formed on the surface 14 a, which is connected to the inlet side end portion and the outlet side end portion of the oxidant gas flow path 26. This back surface shape constitutes a buffer part.

図１に示すように、カソード側金属セパレータ１４の面１４ｂには、冷却媒体供給連通孔２２ａと冷却媒体排出連通孔２２ｂとを連通する冷却媒体流路２８が形成される。冷却媒体流路２８は、例えば、矢印Ｂ方向に交互に延在する複数本の凸部（凸形状）２８ａと凹部（凹形状）２８ｂとにより形成される。   As shown in FIG. 1, a cooling medium flow path 28 that connects the cooling medium supply communication hole 22a and the cooling medium discharge communication hole 22b is formed on the surface 14b of the cathode-side metal separator 14. The cooling medium flow path 28 is formed by, for example, a plurality of convex portions (convex shapes) 28a and concave portions (concave shapes) 28b that alternately extend in the direction of arrow B.

凸部２８ａは、凹部２６ｂの裏面形状であり、凹部２８ｂは、凸部２６ａの裏面形状である。図２に示すように、凸部２８ａは、セパレータ基準面Ｓａから冷却媒体流路２８側に凸状を有する一方、凹部２８ｂは、前記セパレータ基準面Ｓａから前記冷却媒体流路２８とは反対側に凸状を有する。   The convex portion 28a has a back surface shape of the concave portion 26b, and the concave portion 28b has a back surface shape of the convex portion 26a. As shown in FIG. 2, the convex portion 28a has a convex shape from the separator reference surface Sa toward the cooling medium flow path 28, while the concave portion 28b is opposite to the cooling medium flow path 28 from the separator reference surface Sa. Has a convex shape.

面１４ｂには、図４に示すように、冷却媒体流路２８の入口側端部と冷却媒体供給連通孔２２ａとを連通する冷却媒体入口ガイド部３０ａと、前記冷却媒体流路２８の出口側端部と冷却媒体排出連通孔２２ｂとを連通する冷却媒体出口ガイド部３０ｂとが形成される。   As shown in FIG. 4, the surface 14 b includes a cooling medium inlet guide portion 30 a that connects the inlet side end of the cooling medium passage 28 and the cooling medium supply communication hole 22 a, and an outlet side of the cooling medium passage 28. A cooling medium outlet guide portion 30b that communicates the end portion with the cooling medium discharge communication hole 22b is formed.

冷却媒体入口ガイド部３０ａは、冷却媒体流路２８を構成する任意の凸部２８ａの入口側端部に連続し且つ同一の高さを有して形成される（図１及び図３参照）。冷却媒体入口ガイド部３０ａは、セパレータ基準面Ｓａから冷却媒体流路２８側に凸状を有するとともに、屈曲乃至湾曲する直線状に形成される。   The cooling medium inlet guide portion 30a is formed so as to be continuous with and at the same height as the inlet side end portion of an arbitrary convex portion 28a constituting the cooling medium flow path 28 (see FIGS. 1 and 3). The cooling medium inlet guide portion 30a has a convex shape from the separator reference surface Sa toward the cooling medium flow path 28, and is formed in a linear shape that is bent or curved.

冷却媒体出口ガイド部３０ｂは、冷却媒体流路２８を構成する任意の凸部２８ａの出口側端部に連続し且つ同一の高さを有して形成される。冷却媒体入口ガイド部３０ａは、冷却媒体用入口バッファ部を構成する一方、冷却媒体出口ガイド部３０ｂは、冷却媒体用出口バッファ部を構成する。   The cooling medium outlet guide part 30b is formed to be continuous with the outlet side end of the arbitrary convex part 28a constituting the cooling medium flow path 28 and to have the same height. The cooling medium inlet guide part 30a constitutes a cooling medium inlet buffer part, while the cooling medium outlet guide part 30b constitutes a cooling medium outlet buffer part.

図１に示すように、アノード側金属セパレータ１６の電解質膜・電極構造体１２に向かう面１６ａには、燃料ガス供給連通孔２４ａと燃料ガス排出連通孔２４ｂとを連通する燃料ガス流路３２が形成される。燃料ガス流路３２は、例えば、矢印Ｂ方向に交互に延在する複数本の凸部（凸形状）３２ａと凹部（凹形状）３２ｂとにより形成される。   As shown in FIG. 1, on the surface 16a of the anode side metal separator 16 facing the electrolyte membrane / electrode structure 12, there is a fuel gas flow path 32 that connects the fuel gas supply communication hole 24a and the fuel gas discharge communication hole 24b. It is formed. The fuel gas channel 32 is formed by, for example, a plurality of convex portions (convex shapes) 32 a and concave portions (concave shapes) 32 b that alternately extend in the direction of arrow B.

図２に示すように、凸部３２ａは、セパレータ基準面Ｓａから燃料ガス流路３２側に凸状を有する一方、凹部３２ｂは、前記セパレータ基準面Ｓａから前記燃料ガス流路３２とは反対側に凸状を有する。   As shown in FIG. 2, the convex portion 32a has a convex shape from the separator reference surface Sa to the fuel gas flow channel 32 side, while the concave portion 32b is opposite to the fuel gas flow channel 32 from the separator reference surface Sa. Has a convex shape.

図１に示すように、面１６ａには、燃料ガス流路３２の入口側端部及び出口側端部に連結され、後述する冷却媒体ガイド部の裏面形状（凹形状）が形成される。この裏面形状は、バッファ部を構成する。   As shown in FIG. 1, a back surface shape (concave shape) of a cooling medium guide portion to be described later is formed on the surface 16 a, which is connected to the inlet side end portion and the outlet side end portion of the fuel gas flow path 32. This back surface shape constitutes a buffer part.

図５に示すように、アノード側金属セパレータ１６の面１６ｂには、冷却媒体供給連通孔２２ａと冷却媒体排出連通孔２２ｂとを連通する冷却媒体流路２８が形成される。冷却媒体流路２８は、例えば、矢印Ｂ方向に交互に延在する複数本の凸部（凸形状）２８ｃと凹部（凹形状）２８ｄとにより形成される。   As shown in FIG. 5, a cooling medium flow path 28 that connects the cooling medium supply communication hole 22a and the cooling medium discharge communication hole 22b is formed on the surface 16b of the anode side metal separator 16. The cooling medium flow path 28 is formed by, for example, a plurality of convex portions (convex shapes) 28c and concave portions (concave shapes) 28d that alternately extend in the direction of arrow B.

凸部２８ｃは、凹部３２ｂの裏面形状であり、凹部２８ｄは、凸部３２ａの裏面形状である。図２に示すように、凸部２８ｃは、セパレータ基準面Ｓａから冷却媒体流路２８側に凸状を有する一方、凹部２８ｄは、前記セパレータ基準面Ｓａから前記冷却媒体流路２８とは反対側に凸状を有する。   The convex portion 28c has a back surface shape of the concave portion 32b, and the concave portion 28d has a back surface shape of the convex portion 32a. As shown in FIG. 2, the convex portion 28 c has a convex shape from the separator reference surface Sa toward the cooling medium flow path 28, while the concave portion 28 d is opposite to the cooling medium flow path 28 from the separator reference surface Sa. Has a convex shape.

面１６ｂには、冷却媒体流路２８の入口側端部と冷却媒体供給連通孔２２ａとを連通する冷却媒体入口ガイド部３４ａと、前記冷却媒体流路２８の出口側端部と冷却媒体排出連通孔２２ｂとを連通する冷却媒体出口ガイド部３４ｂとが形成される。   The surface 16b has a cooling medium inlet guide part 34a communicating the inlet side end of the cooling medium flow path 28 and the cooling medium supply communication hole 22a, and an outlet side end of the cooling medium flow path 28 and the cooling medium discharge communication. A cooling medium outlet guide portion 34b communicating with the hole 22b is formed.

冷却媒体入口ガイド部３４ａは、冷却媒体流路２８を構成する任意の凸部２８ａの入口側端部に連続し且つ同一の高さを有して形成される（図１及び図３参照）。冷却媒体入口ガイド部３４ａは、セパレータ基準面Ｓａから冷却媒体流路２８側に凸状を有するとともに、屈曲乃至湾曲する直線状に形成される。   The cooling medium inlet guide portion 34a is formed so as to be continuous with and at the same height as the inlet side end portion of an arbitrary convex portion 28a constituting the cooling medium flow path 28 (see FIGS. 1 and 3). The cooling medium inlet guide portion 34a has a convex shape from the separator reference surface Sa toward the cooling medium flow path 28, and is formed in a linear shape that is bent or curved.

冷却媒体出口ガイド部３４ｂは、冷却媒体流路２８を構成する任意の凸部２８ａの出口側端部に連続し且つ同一の高さを有して形成される。冷却媒体入口ガイド部３４ａは、冷却媒体用入口バッファ部を構成する一方、冷却媒体出口ガイド部３４ｂは、冷却媒体用出口バッファ部を構成する。冷却媒体入口ガイド部３０ａ、３４ａ同士が当接するとともに、冷却媒体出口ガイド部３０ｂ、３４ｂ同士が当接する。   The cooling medium outlet guide part 34 b is formed to be continuous with and have the same height at the outlet side end of any convex part 28 a constituting the cooling medium flow path 28. The cooling medium inlet guide part 34a constitutes a cooling medium inlet buffer part, while the cooling medium outlet guide part 34b constitutes a cooling medium outlet buffer part. The cooling medium inlet guide portions 30a and 34a abut against each other, and the cooling medium outlet guide portions 30b and 34b abut against each other.

カソード側金属セパレータ１４の面１４ａ、１４ｂには、このカソード側金属セパレータ１４の外周端部を周回して第１シール部材３６が一体成形される。アノード側金属セパレータ１６の面１６ａ、１６ｂには、このアノード側金属セパレータ１６の外周端部を周回して第２シール部材３８が一体成形される。   A first seal member 36 is integrally formed on the surfaces 14 a and 14 b of the cathode side metal separator 14 around the outer peripheral end of the cathode side metal separator 14. A second seal member 38 is integrally formed on the surfaces 16 a and 16 b of the anode side metal separator 16 around the outer peripheral end of the anode side metal separator 16.

第１シール部材３６及び第２シール部材３８は、例えば、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン、又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材を使用する。   The first seal member 36 and the second seal member 38 are, for example, EPDM, NBR, fluororubber, silicone rubber, fluorosilicone rubber, butyl rubber, natural rubber, styrene rubber, chloroplane, or acrylic rubber, or a cushion material. Or use packing material.

図２に示すように、電解質膜・電極構造体１２は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜４０と、前記固体高分子電解質膜４０を挟持するカソード電極４２及びアノード電極４４とを備える。固体高分子電解質膜４０は、カソード電極４２及びアノード電極４４と同一の表面積（平面寸法）に設定される。   As shown in FIG. 2, the electrolyte membrane / electrode structure 12 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 40 in which a perfluorosulfonic acid thin film is impregnated with water, and a cathode electrode sandwiching the solid polymer electrolyte membrane 40 42 and an anode electrode 44. The solid polymer electrolyte membrane 40 is set to have the same surface area (planar dimension) as the cathode electrode 42 and the anode electrode 44.

図２に示すように、カソード電極４２及びアノード電極４４は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層４２ａ、４４ａと、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層４２ａ、４４ａの表面に一様に塗布された電極触媒層４２ｂ、４４ｂとを有する。電極触媒層４２ｂ、４４ｂは、固体高分子電解質膜４０の両面に形成される。   As shown in FIG. 2, the cathode electrode 42 and the anode electrode 44 are composed of gas diffusion layers 42a and 44a made of carbon paper or the like, and porous carbon particles carrying a platinum alloy on the surface of the gas diffusion layers 42a and 44a. And electrode catalyst layers 42b and 44b uniformly applied to the surface. The electrode catalyst layers 42 b and 44 b are formed on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 40.

固体高分子電解質膜４０は、カソード電極４２及びアノード電極４４と同一の表面積、又はこれらよりも大きな表面積に設定される。固体高分子電解質膜４０の外周端縁部には、樹脂製の樹脂枠部材（額縁部）４６が、例えば、射出成形等により一体成形される。樹脂材としては、例えば、汎用プラスチックの他、エンジニアリングプラスチックやスーパーエンジニアリングプラスチック等が採用される。   The solid polymer electrolyte membrane 40 is set to have the same surface area as the cathode electrode 42 and the anode electrode 44 or a surface area larger than these. A resin-made resin frame member (frame portion) 46 is integrally formed on the outer peripheral edge of the solid polymer electrolyte membrane 40 by, for example, injection molding. As the resin material, for example, engineering plastics, super engineering plastics, etc. are adopted in addition to general-purpose plastics.

樹脂枠部材４６には、酸化剤ガス供給連通孔２０ａ、燃料ガス供給連通孔２４ａ、冷却媒体供給連通孔２２ａ、酸化剤ガス排出連通孔２０ｂ、燃料ガス排出連通孔２４ｂ及び冷却媒体排出連通孔２２ｂが形成される。   The resin frame member 46 includes an oxidant gas supply communication hole 20a, a fuel gas supply communication hole 24a, a cooling medium supply communication hole 22a, an oxidant gas discharge communication hole 20b, a fuel gas discharge communication hole 24b, and a cooling medium discharge communication hole 22b. Is formed.

樹脂枠部材４６のカソード電極４２を設ける面４６ａには、図１に示すように、酸化剤ガス供給連通孔２０ａと酸化剤ガス流路２６とを繋ぐ複数本の入口側酸化剤ガスガイド部４８ａと、酸化剤ガス排出連通孔２０ｂと前記酸化剤ガス流路２６とを繋ぐ複数本の出口側酸化剤ガスガイド部４８ｂとが設けられる。入口側酸化剤ガスガイド部４８ａ間には、複数のエンボス部５０ａが設けられるとともに、出口側酸化剤ガスガイド部４８ｂ間には、複数のエンボス部５０ｂが設けられる。   On the surface 46a of the resin frame member 46 on which the cathode electrode 42 is provided, as shown in FIG. 1, a plurality of inlet side oxidant gas guide portions 48a connecting the oxidant gas supply communication holes 20a and the oxidant gas flow path 26 are provided. And a plurality of outlet side oxidant gas guide portions 48b that connect the oxidant gas discharge communication hole 20b and the oxidant gas flow path 26 are provided. A plurality of embossed portions 50a are provided between the inlet side oxidant gas guide portions 48a, and a plurality of embossed portions 50b are provided between the outlet side oxidant gas guide portions 48b.

入口側酸化剤ガスガイド部４８ａ及び出口側酸化剤ガスガイド部４８ｂは、屈曲部乃至湾曲部を有する直線状である。入口側酸化剤ガスガイド部４８ａは、カソード側金属セパレータ１４の冷却媒体入口ガイド部３０ａの裏面側の凹形状が対面するとともに、前記入口側酸化剤ガスガイド部４８ａと前記凹形状とは、互いに異なる形状を有しており、互いに交差して対向する。   The inlet-side oxidant gas guide part 48a and the outlet-side oxidant gas guide part 48b are linear with a bent part or a curved part. The inlet side oxidant gas guide portion 48a faces the concave shape on the back side of the cooling medium inlet guide portion 30a of the cathode side metal separator 14, and the inlet side oxidant gas guide portion 48a and the concave shape are They have different shapes and cross each other and face each other.

出口側酸化剤ガスガイド部４８ｂは、カソード側金属セパレータ１４の冷却媒体出口ガイド部３０ｂの裏面側の凹形状と対面するとともに、前記出口側酸化剤ガスガイド部４８ｂと前記凹形状とは、互いに異なる形状を有しており、互いに交差して対向する。   The outlet side oxidant gas guide portion 48b faces the concave shape on the back side of the cooling medium outlet guide portion 30b of the cathode side metal separator 14, and the outlet side oxidant gas guide portion 48b and the concave shape are mutually connected. They have different shapes and cross each other and face each other.

樹脂枠部材４６のアノード電極４４を設ける面４６ｂには、図６に示すように、燃料ガス供給連通孔２４ａと燃料ガス流路３２とを繋ぐ複数本の入口側燃料ガスガイド部５２ａと、燃料ガス排出連通孔２４ｂと前記燃料ガス流路３２とを繋ぐ複数本の出口側燃料ガスガイド部５２ｂとが設けられる。入口側燃料ガスガイド部５２ａ間には、複数のエンボス部５４ａが設けられるとともに、出口側燃料ガスガイド部５２ｂ間には、複数のエンボス部５４ｂが設けられる。   On the surface 46b of the resin frame member 46 on which the anode electrode 44 is provided, as shown in FIG. 6, a plurality of inlet side fuel gas guide portions 52a connecting the fuel gas supply communication holes 24a and the fuel gas flow paths 32, and the fuel A plurality of outlet-side fuel gas guide portions 52b that connect the gas discharge communication holes 24b and the fuel gas flow path 32 are provided. A plurality of embossed portions 54a are provided between the inlet side fuel gas guide portions 52a, and a plurality of embossed portions 54b are provided between the outlet side fuel gas guide portions 52b.

入口側燃料ガスガイド部５２ａ及び出口側燃料ガスガイド部５２ｂは、屈曲部乃至湾曲部を有する直線状である。入口側燃料ガスガイド部５２ａは、アノード側金属セパレータ１６の冷却媒体出口ガイド部３４ｂの裏面側の凹形状と対面するとともに、前記入口側燃料ガスガイド部５２ａと前記凹形状とは、互いに異なる形状を有しており、互いに交差して対向する。   The inlet side fuel gas guide part 52a and the outlet side fuel gas guide part 52b are linear with a bent part or a curved part. The inlet side fuel gas guide portion 52a faces the concave shape on the back side of the cooling medium outlet guide portion 34b of the anode side metal separator 16, and the inlet side fuel gas guide portion 52a and the concave shape are different from each other. And cross and face each other.

出口側燃料ガスガイド部５２ｂは、アノード側金属セパレータ１６の冷却媒体入口ガイド部３４ａの裏面側の凹形状が対面するとともに、前記出口側燃料ガスガイド部５２ｂと前記凹形状とは、互いに異なる形状を有しており、互いに交差して対向する。   The outlet side fuel gas guide portion 52b faces the concave shape on the back side of the cooling medium inlet guide portion 34a of the anode side metal separator 16, and the outlet side fuel gas guide portion 52b and the concave shape are different from each other. And cross and face each other.

このように構成される燃料電池１０の動作について、以下に説明する。   The operation of the fuel cell 10 configured as described above will be described below.

図１に示すように、燃料電池１０内では、酸化剤ガス供給連通孔２０ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス供給連通孔２４ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体供給連通孔２２ａには、純水やエチレングリコール等の冷却媒体が供給される。このため、燃料電池１０内では、酸化剤ガス、燃料ガス及び冷却媒体が、それぞれ矢印Ａ方向に供給される。   As shown in FIG. 1, in the fuel cell 10, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas supply communication hole 20a, and a fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied to the fuel gas supply communication hole 24a. Supplied. Further, a coolant such as pure water or ethylene glycol is supplied to the coolant supply passage 22a. For this reason, in the fuel cell 10, the oxidant gas, the fuel gas, and the cooling medium are respectively supplied in the direction of arrow A.

酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔２０ａから電解質膜・電極構造体１２を構成する樹脂枠部材４６に形成された入口側酸化剤ガスガイド部４８ａ及びエンボス部５０ａの案内作用下に、酸化剤ガス流路２６に導入され、電解質膜・電極構造体１２のカソード電極４２に沿って移動する。   The oxidant gas is oxidized under the guiding action of the inlet side oxidant gas guide portion 48a and the embossed portion 50a formed in the resin frame member 46 constituting the electrolyte membrane / electrode structure 12 from the oxidant gas supply communication hole 20a. It is introduced into the agent gas flow path 26 and moves along the cathode electrode 42 of the electrolyte membrane / electrode structure 12.

その際、本実施形態では、図１、図３及び図４に示すように、入口側酸化剤ガスガイド部４８ａは、カソード側金属セパレータ１４の冷却媒体入口ガイド部３０ａの裏面側の凹形状とは異なる形状を有し、互いに交差して対向している。このため、酸化剤ガスの拡散性が向上し、前記酸化剤ガスを酸化剤ガス流路２６の幅方向に沿って均一且つ円滑に供給することができる。   At this time, in this embodiment, as shown in FIGS. 1, 3, and 4, the inlet side oxidant gas guide portion 48a has a concave shape on the back surface side of the cooling medium inlet guide portion 30a of the cathode side metal separator 14. Have different shapes and cross each other and face each other. Therefore, the diffusibility of the oxidant gas is improved, and the oxidant gas can be supplied uniformly and smoothly along the width direction of the oxidant gas flow path 26.

一方、燃料ガスは、図１に示すように、燃料ガス供給連通孔２４ａから電解質膜・電極構造体１２を構成する樹脂枠部材４６に形成された入口側燃料ガスガイド部５２ａ及びエンボス部５４ａの案内作用下に、燃料ガス流路３２に導入され、電解質膜・電極構造体１２のアノード電極４４に沿って移動する。   On the other hand, as shown in FIG. 1, the fuel gas passes through the fuel gas supply communication hole 24a and is formed in the resin frame member 46 constituting the electrolyte membrane / electrode structure 12 through the inlet side fuel gas guide portion 52a and the embossed portion 54a. Under the guiding action, it is introduced into the fuel gas flow path 32 and moves along the anode electrode 44 of the electrolyte membrane / electrode structure 12.

その際、本実施形態では、図１及び図６に示すように、入口側燃料ガスガイド部５２ａは、アノード側金属セパレータ１６の冷却媒体出口ガイド部３４ｂの裏面側の凹形状とは異なる形状を有し、互いに交差して対向している。従って、燃料ガスの拡散性が向上し、前記燃料ガスを燃料ガス流路３２の幅方向に沿って均一且つ円滑に供給することが可能になる。   At this time, in this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 6, the inlet-side fuel gas guide portion 52 a has a shape different from the concave shape on the back surface side of the cooling medium outlet guide portion 34 b of the anode-side metal separator 16. And cross each other and face each other. Accordingly, the diffusibility of the fuel gas is improved, and the fuel gas can be supplied uniformly and smoothly along the width direction of the fuel gas passage 32.

これにより、各電解質膜・電極構造体１２では、カソード電極４２に供給される酸化剤ガスと、アノード電極４４に供給される燃料ガスとが、電極触媒層４２ｂ、４４ｂ内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。   Thereby, in each electrolyte membrane / electrode structure 12, the oxidant gas supplied to the cathode electrode 42 and the fuel gas supplied to the anode electrode 44 are consumed by the electrochemical reaction in the electrode catalyst layers 42b and 44b. And power generation is performed.

次いで、カソード電極４２に供給されて消費された酸化剤ガスは、出口側酸化剤ガスガイド部４８ｂ及びエンボス部５０ｂの案内作用下に、酸化剤ガス排出連通孔２０ｂに排出されて、矢印Ａ方向に流動する。   Next, the oxidant gas supplied and consumed to the cathode electrode 42 is discharged to the oxidant gas discharge communication hole 20b under the guiding action of the outlet side oxidant gas guide part 48b and the embossed part 50b, and is in the direction of arrow A. To flow.

同様に、アノード電極４４に供給されて消費された燃料ガスは、図１及び図６に示すように、出口側燃料ガスガイド部５２ｂ及びエンボス部５４ｂの案内作用下に、燃料ガス排出連通孔２４ｂに排出されて、矢印Ａ方向に流動する。   Similarly, as shown in FIGS. 1 and 6, the fuel gas supplied to the anode electrode 44 and consumed is guided by the outlet side fuel gas guide portion 52b and the embossed portion 54b, and then the fuel gas discharge communication hole 24b. To flow in the direction of arrow A.

また、冷却媒体は、冷却媒体供給連通孔２２ａから冷却媒体入口ガイド部３０ａ、３４ａの案内作用下に、カソード側金属セパレータ１４及びアノード側金属セパレータ１６間の冷却媒体流路２８に導入される。冷却媒体は、矢印Ｂ方向に沿って流動して電解質膜・電極構造体１２を冷却した後、冷却媒体出口ガイド部３０ｂ、３４ｂの案内作用下に、冷却媒体排出連通孔２２ｂを移動して燃料電池１０から排出される。   The cooling medium is introduced into the cooling medium flow path 28 between the cathode side metal separator 14 and the anode side metal separator 16 from the cooling medium supply communication hole 22a under the guiding action of the cooling medium inlet guide portions 30a and 34a. The cooling medium flows in the direction of arrow B to cool the electrolyte membrane / electrode structure 12 and then moves through the cooling medium discharge communication hole 22b under the guiding action of the cooling medium outlet guide portions 30b and 34b to move the fuel. The battery 10 is discharged.

この場合、本実施形態では、図１に示すように、カソード側金属セパレータ１４の面１４ｂには、冷却媒体流路２８の入口側端部と冷却媒体供給連通孔２２ａとを連通する冷却媒体入口ガイド部３０ａと、前記冷却媒体流路２８の出口側端部と冷却媒体排出連通孔２２ｂとを連通する冷却媒体出口ガイド部３０ｂとが形成されている。   In this case, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, the cooling medium inlet that connects the inlet side end of the cooling medium flow path 28 and the cooling medium supply communication hole 22 a to the surface 14 b of the cathode side metal separator 14. A guide part 30a and a cooling medium outlet guide part 30b communicating with the outlet side end part of the cooling medium flow path 28 and the cooling medium discharge communication hole 22b are formed.

同様に、図５に示すように、アノード側金属セパレータ１６の面１６ｂには、冷却媒体流路２８の入口側端部と冷却媒体供給連通孔２２ａとを連通する冷却媒体入口ガイド部３４ａと、前記冷却媒体流路２８の出口側端部と冷却媒体排出連通孔２２ｂとを連通する冷却媒体出口ガイド部３４ｂとが形成されている。   Similarly, as shown in FIG. 5, on the surface 16 b of the anode side metal separator 16, a cooling medium inlet guide portion 34 a that connects the inlet side end portion of the cooling medium flow path 28 and the cooling medium supply communication hole 22 a, A cooling medium outlet guide portion 34b that connects the outlet side end of the cooling medium flow path 28 and the cooling medium discharge communication hole 22b is formed.

そして、冷却媒体入口ガイド部３０ａ、３４ａ同士、及び冷却媒体出口ガイド部３０ｂ、３４ｂ同士が当接してガイド流路部を形成している。このため、冷却媒体用バッファ部の形状を保持するとともに、簡単且つ経済的な構成で、冷却媒体の配流性が良好に向上するという効果が得られる。   The cooling medium inlet guide portions 30a and 34a and the cooling medium outlet guide portions 30b and 34b are in contact with each other to form a guide channel portion. For this reason, while maintaining the shape of the cooling medium buffer portion, it is possible to obtain an effect that the flow distribution of the cooling medium is favorably improved with a simple and economical configuration.

なお、本実施形態では、電解質膜・電極構造体１２が樹脂枠部材４６を備えるとともに、前記樹脂枠部材４６には、入口側酸化剤ガスガイド部４８ａ、出口側酸化剤ガスガイド部４８ｂ、入口側燃料ガスガイド部５２ａ及び出口側燃料ガスガイド部５２ｂが形成されている。これに代えて、樹脂枠部材４６を用いることがなく、ガス拡散層４２ａ、４４ａに、入口側酸化剤ガスガイド部４８ａ、出口側酸化剤ガスガイド部４８ｂ、入口側燃料ガスガイド部５２ａ及び出口側燃料ガスガイド部５２ｂを選択的に形成してもよい。   In the present embodiment, the electrolyte membrane / electrode structure 12 includes the resin frame member 46, and the resin frame member 46 includes an inlet side oxidant gas guide portion 48 a, an outlet side oxidant gas guide portion 48 b, an inlet port. A side fuel gas guide portion 52a and an outlet side fuel gas guide portion 52b are formed. Instead, the resin frame member 46 is not used, and the gas diffusion layers 42a and 44a are provided with an inlet side oxidant gas guide portion 48a, an outlet side oxidant gas guide portion 48b, an inlet side fuel gas guide portion 52a, and an outlet. The side fuel gas guide portion 52b may be selectively formed.

１０…燃料電池 １２…電解質膜・電極構造体
１４、１６…金属セパレータ ２０ａ…酸化剤ガス供給連通孔
２０ｂ…酸化剤ガス排出連通孔 ２２ａ…冷却媒体供給連通孔
２２ｂ…冷却媒体排出連通孔 ２４ａ…燃料ガス供給連通孔
２４ｂ…燃料ガス排出連通孔 ２６…酸化剤ガス流路
２６ａ、２８ａ、２８ｃ、３２ａ…凸部
２６ｂ、２８ｂ、２８ｄ、３２ｂ…凹部
２８…冷却媒体流路 ３０ａ、３４ａ…冷却媒体入口ガイド部
３０ｂ、３４ｂ…冷却媒体出口ガイド部
３２…燃料ガス流路 ３６、３８…シール部材
４０…固体高分子電解質膜 ４２…カソード電極
４４…アノード電極 ４６…樹脂枠部材
４８ａ…入口側酸化剤ガスガイド部 ４８ｂ…出口側酸化剤ガスガイド部
５２ａ…入口側燃料ガスガイド部 ５２ｂ…出口側燃料ガスガイド部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell 12 ... Electrolyte membrane electrode assembly 14, 16 ... Metal separator 20a ... Oxidant gas supply communication hole 20b ... Oxidant gas discharge communication hole 22a ... Cooling medium supply communication hole 22b ... Cooling medium discharge communication hole 24a ... Fuel gas supply communication hole 24b ... Fuel gas discharge communication hole 26 ... Oxidant gas flow paths 26a, 28a, 28c, 32a ... Projections 26b, 28b, 28d, 32b ... Recesses 28 ... Cooling medium flow paths 30a, 34a ... Cooling medium Inlet guide parts 30b, 34b ... Cooling medium outlet guide part 32 ... Fuel gas flow path 36, 38 ... Seal member 40 ... Solid polymer electrolyte membrane 42 ... Cathode electrode 44 ... Anode electrode 46 ... Resin frame member 48a ... Inlet side oxidant Gas guide part 48b ... Outlet side oxidant gas guide part 52a ... Inlet side fuel gas guide part 52b ... Outlet side fuel gas guide part

Claims (2)

固体高分子電解質膜の両側に一対の電極が設けられる電解質膜・電極構造体と金属セパレータとが積層されるとともに、電極面に沿って反応ガスを流通させる反応ガス流路と、電極面方向に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体流路と、前記金属セパレータの積層方向に前記反応ガスを流通させる反応ガス連通孔と、前記積層方向に前記冷却媒体を流通させる冷却媒体連通孔とが設けられる燃料電池であって、
前記電解質膜・電極構造体には、前記反応ガス流路の端部と前記反応ガス連通孔とを繋ぐ反応ガスガイド部が設けられる一方、
前記金属セパレータには、一方の面に前記反応ガス流路が形成され、他方の面に前記冷却媒体流路が形成されるとともに、
前記他方の面には、前記冷却媒体流路の端部と前記冷却媒体連通孔とを繋ぐ冷却媒体ガイド部が該他方の面に凸形状に形成され、
前記冷却媒体ガイド部の裏面側の凹形状と前記反応ガスガイド部とは、互いに交差して対向することを特徴とする燃料電池。 An electrolyte membrane / electrode structure in which a pair of electrodes are provided on both sides of a solid polymer electrolyte membrane and a metal separator are laminated, a reaction gas flow path for allowing a reaction gas to flow along the electrode surface, and an electrode surface direction A cooling medium flow path through which the cooling medium flows, a reaction gas communication hole through which the reaction gas flows in the stacking direction of the metal separator, and a cooling medium communication hole through which the cooling medium flows in the stacking direction are provided. A fuel cell,
While the electrolyte membrane / electrode structure is provided with a reaction gas guide portion that connects an end portion of the reaction gas flow path and the reaction gas communication hole,
In the metal separator, the reactive gas flow path is formed on one surface, the cooling medium flow path is formed on the other surface, and
On the other surface, a cooling medium guide portion connecting the end of the cooling medium flow path and the cooling medium communication hole is formed in a convex shape on the other surface,
The fuel cell, wherein the concave shape on the back side of the cooling medium guide part and the reactive gas guide part cross each other and face each other. 請求項１記載の燃料電池において、前記反応ガス流路は、前記金属セパレータを波形状に成形することにより、前記一方の面側に凸形状を有し、且つ、前記他方の面側に凹形状を有し、
前記冷却媒体ガイド部の凸形状は、前記反応ガス流路の前記凸形状に連続して設けられることを特徴とする燃料電池。 2. The fuel cell according to claim 1, wherein the reactive gas flow path has a convex shape on the one surface side and a concave shape on the other surface side by forming the metal separator into a wave shape. Have
The convex shape of the cooling medium guide part is provided continuously with the convex shape of the reaction gas flow path.
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