JP2013247082A - 燃料電池用セパレータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明による燃料電池用セパレータは、GDLに挟持されたMEAに対向配置され、それが第1シール部材によって封止されて燃料電池の単セルが構成される。セパレータにおけるGDLに対面する部位(MEAに対向する部位)には、燃料ガス流路を画成するガス流路用溝部が所定間隔で形成されている。また、セパレータの外周縁部には、シール用溝部が形成されている。さらに、単セルにおいては、シール用溝部の溝底内面(シール面)が、ガス流路用溝部のガス流路基準面よりもMEA側に設定されている。そして、セパレータにおいては、第1シール部材が設けられるシール用溝部のアスペクト比が、ガス流路用溝部のアスペクト比よりも小さくされている。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の第1実施形態に係る燃料電池用セパレータを備える固体高分子型燃料電池の単セルの一例を示す概略断面図である。なお、かかる燃料電池の用途は特に制限されず、燃料電池自動車等の車両における車載発電システムや、船舶、航空機、電車、或いは歩行ロボット等のあらゆる移動体用の発電システム、さらには、建物(住宅、ビル等)用の発電設備として用いられる定置用発電システム等に適用可能なものである。
AR(s)<AR(g) …(1)
AR(s)=Hs1/Ws1 …(2)
AR(g)=Hg1/Wg1 …(3)
で表される関係を満たすように構成されている。
図2は、本発明の第2実施形態に係る燃料電池用セパレータを備える固体高分子型燃料電池の単セルの一例を示す概略断面図である。同図に示す単セル2は、セパレータ21,22に代えてそれぞれセパレータ23,24を備え、第2シール部材41に代えて第2シール部材44を有し、且つ、GDL32とセパレータ24との間に多孔体流路61を備えること以外は、図1に示す単セル1と同様に構成されたものである。
(t1a+t1b)/2>(t2a+t2b)/2 …(4)
で表される関係を満たすように形成されている。ここで、式中、t1aはシール用溝部23sの側壁の厚さを示し、t1bはシール用溝部23sの底壁の厚さを示し、t2aはガス流路用溝部23gの側壁の厚さを示し、t2bはガス流路用溝部23gの底壁(図示天壁)の厚さを示す。つまり、セパレータ23がメタルセパレータの場合、シール用溝部23sの平均厚さを、ガス流路用溝部23gの平均厚さよりも大きく(厚く)することができるので、第1シール部材51に印加される圧縮応力に対するセパレータ23の耐性を高めることができる。
図3は、本発明の第3実施形態に係る燃料電池用セパレータを備える固体高分子型燃料電池の単セルの一例を示す概略断面図である。同図に示す単セル3は、セパレータ22に代えてセパレータ26を備え、第2シール部材41に代えて第2シール部材46を有し、且つ、GDL32とセパレータ26との間に多孔体流路62を備えること以外は、図1に示す単セル1と同様の構成を有している。
t3>t4 …(5)
で表される関係が満たされている。式中、t3は、シール用溝部26sの溝深さを示し、t4は、多孔体流路62が設けられるセパレータ26とGDL32との間隔を示す。こうすることにより、単セル3の構造においても、第1シール部材52によるシール高さ(圧縮時の第1シール部材52の高さ)を大きく確保することができる。これにより、第1シール部材52に印加する圧縮荷重を過度に増大させることなく、第1シール部材52の圧縮量を大きくすることができ、その結果、シール性を向上させることができる。
10:MEA
10a:MEAの端部
20a:セパレータの外周縁部(周部)
21,22,23:セパレータ(燃料電池用セパレータ)
24,26:セパレータ
21g,22g,23g:ガス流路用溝部
21p,22p,23p:突起部
21s,22s,23s:シール用溝部
31:GDL
41,44,46:第2シール部材
51,52:第1シール部材(シール部材)
61,62:多孔体流路
Hs1:シール用溝部21sの溝深さ
Ws1:シール用溝部21sの開口幅
Hg1:シール用溝部21gの溝深さ
Wg1:シール用溝部21gの開口幅
Ss:シール用溝部の溝底内面のレベル
Sp:ガス流路の基準面のレベル
t1a:シール用溝部23sの側壁の厚さ
t1b:シール用溝部23sの底壁の厚さ
t2a:ガス流路用溝部23gの側壁の厚さ
t2b:ガス流路用溝部23gの底壁の厚さ
t3:シール用溝部の溝深さ
t4:セパレータとGDLとの間隔
Claims (1)
- 燃料電池における電解質膜及び該電解質膜を挟持する電極対を含む膜−電極接合体に対向配置される燃料電池用セパレータであって、
前記膜−電極接合体との間にガス流路を画成するガス流路用溝部と、
当該燃料電池用セパレータの周部にシール部材が設けられるシール用溝部と、
を有しており、
前記シール用溝部は、前記シール部材が当接するシール面としての溝底内面が、前記ガス流路の基準面よりも前記膜−電極接合体の内部方向に存置するように構成されており、
前記シール用溝部のアスペクト比が、前記ガス流路用溝部のアスペクト比よりも小さい、
燃料電池用セパレータ。
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JP2012122258A JP5729682B2 (ja) | 2012-05-29 | 2012-05-29 | 燃料電池用セパレータ |
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KR20150029657A (ko) * | 2012-06-05 | 2015-03-18 | 발라드 파워 시스템즈 인크. | 유용한 영역을 최대화하기 위해 선택된 치수들을 갖는 연료 전지 구성요소 |
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2012
- 2012-05-29 JP JP2012122258A patent/JP5729682B2/ja active Active
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KR101965473B1 (ko) | 2012-06-05 | 2019-08-13 | 아우디 아게 | 유용한 영역을 최대화하기 위해 선택된 치수들을 갖는 연료 전지 구성요소 |
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