JP2015026505A

JP2015026505A - Fuel battery

Info

Publication number: JP2015026505A
Application number: JP2013155180A
Authority: JP
Inventors: 豪士加藤; Takeshi Kato; 正樹鎌倉; Masaki Kamakura
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2015-02-05

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel battery in which internal temperature difference is reduced.SOLUTION: A fuel battery 3 includes a membrane electrode junction body 13 and a separator 14 disposed to face the membrane electrode junction body 13. In the separator 14, a first flow path formation region A11 in which a first flow path 37 where liquid fuel supplied to the membrane electrode junction body 13 flows is formed and a second flow path formation region A12 in which a second flow path 38 is formed, are formed independently from each other, on a surface which the membrane electrode junction body 13 faces.

Description

本発明は、車両などに搭載される燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell mounted on a vehicle or the like.

従来、車両などに搭載される燃料電池として、メタノール、ジメチルエーテル、ヒドラジンなどの液体燃料を使用する固体高分子形の燃料電池が知られている。 Conventionally, a polymer electrolyte fuel cell using a liquid fuel such as methanol, dimethyl ether, hydrazine or the like is known as a fuel cell mounted on a vehicle or the like.

例えば、膜／電極接合体と、膜／電極接合体を挟むように配置されるセパレータとを備えるアニオン交換形の固体高分子形燃料電池において、膜／電極接合体のアノードに対向するセパレータに燃料流路を形成し、カソードに対向するセパレータに空気流路を形成することが知られている（例えば、下記特許文献１参照。）。 For example, in an anion exchange type solid polymer fuel cell comprising a membrane / electrode assembly and a separator disposed so as to sandwich the membrane / electrode assembly, fuel is supplied to the separator facing the anode of the membrane / electrode assembly. It is known that a flow path is formed and an air flow path is formed in a separator facing the cathode (for example, see Patent Document 1 below).

特開２０１１−２１６３４４号公報JP 2011-216344 A

しかるに、特許文献１に記載の燃料電池では、セパレータは、燃料が導入される導入凹部と、燃料を排出する排出凹部とを１つずつ有しており、すべての燃料流路は、一端が導入凹部に接続され、他端が排出凹部に接続されている。すなわち、燃料流路は、１つの導入凹部から１つの排出凹部へ燃料を流通させる１系統のみ形成されている。 However, in the fuel cell described in Patent Document 1, the separator has one introduction recess for introducing fuel and one discharge recess for discharging fuel, and one end of each fuel channel is introduced. Connected to the recess, the other end is connected to the discharge recess. That is, the fuel flow path is formed with only one system for distributing fuel from one introduction recess to one discharge recess.

そのため、燃料流路を長く形成することができ、アノードに対して効率よく燃料を供給することができる一方、長い燃料流路を通過する間に、発電反応における反応熱で燃料が加熱されるので、燃料流路の上流部分に対応する部分と下流部分に対応する部分とで燃料電池内での温度差が拡大し、発電効率が低下する場合がある。 Therefore, the fuel flow path can be formed long and fuel can be efficiently supplied to the anode, while the fuel is heated by the reaction heat in the power generation reaction while passing through the long fuel flow path. In some cases, the temperature difference in the fuel cell increases between the portion corresponding to the upstream portion of the fuel flow path and the portion corresponding to the downstream portion, and the power generation efficiency decreases.

そこで、本発明の目的は、内部の温度差を低減でき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 the temperature difference inside.

上記目的を達成するため、本発明の燃料電池は、膜電極接合体と、前記膜電極接合体に対向配置されるセパレータとを備え、前記セパレータは、前記膜電極接合体に対向される表面において、前記膜電極接合体に供給される燃料を流すための液体流路が形成される複数の流路形成領域を備え、前記複数の流路形成領域のそれぞれは、互いに独立して形成されていることを特徴としている。 In order to achieve the above object, a fuel cell of the present invention comprises a membrane electrode assembly and a separator disposed to face the membrane electrode assembly, and the separator is disposed on a surface facing the membrane electrode assembly. And a plurality of flow path forming regions in which liquid flow paths for flowing the fuel supplied to the membrane electrode assembly are formed, and each of the plurality of flow path forming regions is formed independently of each other. It is characterized by that.

このような構成によれば、独立して個別に形成される複数の流路形成領域のそれぞれに流路が形成されている。 According to such a structure, the flow path is formed in each of the plurality of flow path forming regions formed independently.

そのため、同じサイズのセパレータ同士を比べた場合に、１系統の流路を形成した場合よりも短い流路を複数系統形成することができる。 Therefore, when separators of the same size are compared with each other, a plurality of channels can be formed with shorter channels than when one channel is formed.

その結果、流路の上流部分に対応する部分と下流部分に対応する部分とで温度差が拡大することを抑制でき、燃料電池内部の温度差を低減できる。 As a result, it is possible to suppress an increase in temperature difference between the portion corresponding to the upstream portion of the flow path and the portion corresponding to the downstream portion, and the temperature difference inside the fuel cell can be reduced.

また、本発明の燃料電池では、前記複数の流路形成領域は、第１の流路形成領域と、前記第１の流路形成領域に隣接する第２の流路形成領域とを含み、前記セパレータは、前記第１の流路形成領域に形成される流路に液体燃料を流入させる第１流入口と、前記第１の流路形成領域に形成される流路から液体燃料を流出させる第１流出口と、前記第２の流路形成領域に形成される流路に液体燃料を流入させる第２流入口と、前記第２の流路形成領域に形成される流路から液体燃料を流出させる第２流出口とを備え、前記第１流入口から第１流出口へ向かう方向は、前記第２流入口から前記第２流出口へ向かう方向と反対の方向であることが好適である。 In the fuel cell of the present invention, the plurality of flow path forming areas include a first flow path forming area and a second flow path forming area adjacent to the first flow path forming area, The separator includes a first inlet that allows liquid fuel to flow into a flow path formed in the first flow path forming area, and a first flow that causes liquid fuel to flow out from the flow path formed in the first flow path forming area. 1 outflow port, a second inflow port for allowing liquid fuel to flow into a flow path formed in the second flow path forming region, and a liquid fuel flowing out from the flow channel formed in the second flow path forming region It is preferable that the direction from the first inlet to the first outlet is opposite to the direction from the second inlet to the second outlet.

このような構成によれば、第１流路形成領域と第２流路形成領域とにおいて、流路の上流部分と下流部分とを互いに反対側に配置することができる。 According to such a configuration, the upstream portion and the downstream portion of the flow path can be arranged on the opposite sides in the first flow path forming area and the second flow path forming area.

そのため、第１流路形成領域において生じた温度差と、第２流路形成領域において生じた温度差とを、互いに緩和することができる。 Therefore, the temperature difference generated in the first flow path formation region and the temperature difference generated in the second flow path formation region can be alleviated.

その結果、燃料電池内部の温度差をより低減できる。 As a result, the temperature difference inside the fuel cell can be further reduced.

本発明によれば、燃料電池内部の温度差を低減できる。 According to the present invention, the temperature difference inside the fuel cell can be reduced.

図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池を搭載した電動車両の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle equipped with a fuel cell as one embodiment of the present invention. 図２は、図１に示す燃料電池の斜め上から見た分解斜視図を示す。FIG. 2 shows an exploded perspective view of the fuel cell shown in FIG. 図３は、図２に示すセパレータを示し、図３Ａは、アノード側表面の平面図であり、図３Ｂは、カソード側表面の平面図である。3 shows the separator shown in FIG. 2, FIG. 3A is a plan view of the anode side surface, and FIG. 3B is a plan view of the cathode side surface. 図４は、図２に示す燃料電池のＡ−Ａ断面図である。4 is a cross-sectional view taken along line AA of the fuel cell shown in FIG.

１．電動車両の全体構成
図１は、本発明の一実施形態としての燃料電池を搭載した電動車両の概略構成図である。 1. 1 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle equipped with a fuel cell as one embodiment of the present invention.

図１に示すように、電動車両１は、燃料電池を動力源とする車両である。電動車両１は、燃料電池システム２を搭載している。 As shown in FIG. 1, the electric vehicle 1 is a vehicle that uses a fuel cell as a power source. The electric vehicle 1 is equipped with a fuel cell system 2.

燃料電池システム２は、燃料電池３と、燃料給排部４と、空気給排部５と、制御部６と、動力部７とを備えている。
（１）燃料電池
燃料電池３は、液体燃料が直接供給されるアニオン交換形燃料電池である。燃料電池３は、電動車両１の中央下側に配置されている。
（２）燃料給排部
燃料給排部４は、電動車両１において燃料電池３の後側に配置されている。燃料給排部４は、燃料タンク２１と、燃料供給ライン２３と、燃料還流ライン２４と、排気ライン２５とを備えている。 The fuel cell system 2 includes a fuel cell 3, a fuel supply / exhaust unit 4, an air supply / exhaust unit 5, a control unit 6, and a power unit 7.
(1) Fuel cell The fuel cell 3 is an anion exchange type fuel cell to which liquid fuel is directly supplied. The fuel cell 3 is disposed on the lower center side of the electric vehicle 1.
(2) Fuel Supply / Discharge Unit The fuel supply / discharge unit 4 is disposed on the rear side of the fuel cell 3 in the electric vehicle 1. The fuel supply / discharge unit 4 includes a fuel tank 21, a fuel supply line 23, a fuel recirculation line 24, and an exhaust line 25.

燃料タンク２１は、燃料成分を含む液体燃料を貯蔵する。 The fuel tank 21 stores liquid fuel containing fuel components.

燃料成分としては、例えば、ヒドラジン（ＮＨ_２ＮＨ_２）、水加ヒドラジン（ＮＨ_２ＮＨ_２・Ｈ_２Ｏ）、炭酸ヒドラジン（（ＮＨ_２ＮＨ_２）_２ＣＯ_２）、塩酸ヒドラジン（ＮＨ_２ＮＨ_２・ＨＣｌ）、硫酸ヒドラジン（ＮＨ_２ＮＨ_２・Ｈ_２ＳＯ_４）、モノメチルヒドラジン（ＣＨ_３ＮＨＮＨ_２）、ジメチルヒドラジン（（ＣＨ_３）_２ＮＮＨ_２、ＣＨ_３ＮＨＮＨＣＨ_３）、カルボンヒドラジド（（ＮＨＮＨ_２）_２ＣＯ）などのヒドラジン類が挙げられる。これらの燃料成分は、単独または２種類以上組み合わせて用いることができる。これらの燃料成分のうち、好ましくは、炭素を含まない化合物、すなわち、ヒドラジン、水加ヒドラジン、硫酸ヒドラジンなどが挙げられる。ヒドラジン、水加ヒドラジン、硫酸ヒドラジンなどは、ＣＯおよびＣＯ_２の生成がなく、触媒の被毒が生じないことから、耐久性の向上を図ることができ、実質的なゼロエミッションを実現することができる。 Examples of the fuel component include hydrazine (NH ₂ NH ₂ ), hydrazine hydrate (NH ₂ NH ₂ .H ₂ O), hydrazine carbonate ((NH ₂ NH ₂ ) ₂ CO ₂ ), and hydrazine hydrochloride (NH ₂ NH _2). HCl), hydrazine sulfate (NH ₂ NH ₂ .H ₂ SO ₄ ), monomethyl hydrazine (CH ₃ NHNH ₂ ), dimethyl hydrazine ((CH ₃ ) ₂ NNH ₂ , CH ₃ NHNHCH ₃ ), carboxylic hydrazide ((NHNH ₂ ) ₂ CO) include hydrazines such as is. These fuel components can be used alone or in combination of two or more. Among these fuel components, preferably, a compound not containing carbon, that is, hydrazine, hydrazine hydrate, hydrazine sulfate and the like can be mentioned. Hydrazine, hydrated hydrazine, hydrazine sulfate, etc. do not generate CO and CO ₂ and do not cause poisoning of the catalyst. Therefore, durability can be improved and substantially zero emission can be realized. it can.

燃料タンク２１内の液体燃料の温度は、例えば、８０℃以下、好ましくは、６０℃以下、例えば、０℃以上である。 The temperature of the liquid fuel in the fuel tank 21 is, for example, 80 ° C. or less, preferably 60 ° C. or less, for example, 0 ° C. or more.

燃料供給ライン２３は、燃料タンク２１から燃料電池３へ液体燃料を供給するための配管である。燃料供給ライン２３の供給方向上流端は、燃料タンク２１の下端部に接続されている。燃料供給ライン２３の供給方向下流端は、分岐されて、燃料電池３の第１供給部８１（後述、図２参照）および第２供給部８３（後述、図２参照）のそれぞれに接続されている。燃料供給ライン２３は、ポンプ２６を備えている。 The fuel supply line 23 is a pipe for supplying liquid fuel from the fuel tank 21 to the fuel cell 3. The supply direction upstream end of the fuel supply line 23 is connected to the lower end of the fuel tank 21. The downstream end of the fuel supply line 23 in the supply direction is branched and connected to each of a first supply unit 81 (described later, see FIG. 2) and a second supply unit 83 (described later, see FIG. 2) of the fuel cell 3. Yes. The fuel supply line 23 includes a pump 26.

ポンプ２６は、燃料供給ライン２３の途中に介在されている。ポンプ２６としては、例えば、ロータリーポンプ、ギヤポンプなどの回転式ポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどの往復式ポンプなど、公知の送液ポンプが挙げられる。ポンプ２６は、燃料タンク２１内の液体燃料を燃料電池３に供給する。ポンプ２６は、ＥＣＵ５１（後述）に電気的に接続されている。 The pump 26 is interposed in the middle of the fuel supply line 23. Examples of the pump 26 include known liquid feed pumps such as rotary pumps such as rotary pumps and gear pumps, and reciprocating pumps such as piston pumps and diaphragm pumps. The pump 26 supplies the liquid fuel in the fuel tank 21 to the fuel cell 3. The pump 26 is electrically connected to an ECU 51 (described later).

燃料還流ライン２４は、燃料電池３から燃料タンク２１へ液体燃料を還流するための配管である。燃料還流ライン２４の還流方向上流端は、分岐されて、燃料電池３の第１排出部８２（後述、図２参照）および第２排出部８４（後述、図２参照）のそれぞれに接続されている。燃料還流ライン２４の還流方向下流端は、燃料タンク２１の上端部に接続されている。燃料還流ライン２４は、気液分離器２７を備えている。 The fuel return line 24 is a pipe for returning liquid fuel from the fuel cell 3 to the fuel tank 21. The upstream end in the return direction of the fuel return line 24 is branched and connected to each of a first discharge part 82 (described later, see FIG. 2) and a second discharge part 84 (described later, see FIG. 2) of the fuel cell 3. Yes. The downstream end of the fuel return line 24 in the return direction is connected to the upper end of the fuel tank 21. The fuel return line 24 includes a gas-liquid separator 27.

気液分離器２７は、燃料還流ライン２４の途中に介在されている。気液分離器２７は、液体燃料とガス（気体）とを分離する。 The gas-liquid separator 27 is interposed in the middle of the fuel recirculation line 24. The gas-liquid separator 27 separates liquid fuel and gas (gas).

排気ライン２５は、気液分離器２７で分離されたガスを電動車両１から外へ排気するための配管である。排気ライン２５の排気方向上流端は、気液分離器２７に接続されている。排気ライン２５の排気方向下流端は、大気開放されている。なお、排気ライン２５の途中には、ガスを無害化および無臭化するための図示しない浄化装置が介在されている。
（３）空気給排部
空気給排部５は、空気供給ライン４１と、空気排出ライン４２とを備えている。 The exhaust line 25 is a pipe for exhausting the gas separated by the gas-liquid separator 27 from the electric vehicle 1 to the outside. The upstream end of the exhaust line 25 in the exhaust direction is connected to the gas-liquid separator 27. The downstream end of the exhaust line 25 in the exhaust direction is open to the atmosphere. In the middle of the exhaust line 25, a purification device (not shown) for detoxifying and debromating the gas is interposed.
(3) Air Supply / Discharge Unit The air supply / discharge unit 5 includes an air supply line 41 and an air discharge line 42.

空気供給ライン４１は、電動車両１の外から燃料電池３へ空気を供給するための配管である。空気供給ライン４１の供給方向上流端は、大気開放されている。空気供給ライン４１の供給方向下流端は、燃料電池３の空気供給部８５（後述、図２参照）に接続されている。空気供給ライン４１は、ポンプ４３を備えている。 The air supply line 41 is a pipe for supplying air from the outside of the electric vehicle 1 to the fuel cell 3. The upstream end of the air supply line 41 in the supply direction is open to the atmosphere. The downstream end of the air supply line 41 in the supply direction is connected to an air supply unit 85 (see FIG. 2 described later) of the fuel cell 3. The air supply line 41 includes a pump 43.

ポンプ４３は、空気供給ライン４１の途中に介在されている。ポンプ４３としては、例えば、エアコンプレッサなどの公知の送気ポンプが挙げられる。 The pump 43 is interposed in the air supply line 41. Examples of the pump 43 include a known air supply pump such as an air compressor.

空気排出ライン４２は、燃料電池３から電動車両１の外へ空気を排出するための配管である。空気排出ライン４２の排出方向上流端は、燃料電池３の空気排出部８６（後述、図２参照）に接続されている。空気排出ライン４２の排出方向下流端は、大気開放されている。
（４）制御部
制御部６は、ＥＣＵ５１を備えている。 The air discharge line 42 is a pipe for discharging air from the fuel cell 3 to the outside of the electric vehicle 1. The upstream end of the air discharge line 42 in the discharge direction is connected to an air discharge portion 86 (see FIG. 2 described later) of the fuel cell 3. The downstream end of the air discharge line 42 in the discharge direction is open to the atmosphere.
(4) Control Unit The control unit 6 includes an ECU 51.

ＥＣＵ５１は、電動車両１における電気的な制御を実行するコントロールユニット（すなわち、ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータから構成されている。
（５）動力部
動力部７は、電動車両１の前端部において、いわゆるエンジンルーム内に配置されている。動力部７は、モータ５２と、バッテリー５３とを備えている。 The ECU 51 is a control unit (i.e., Electronic Control Unit) that executes electrical control in the electric vehicle 1, and includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
(5) Power unit The power unit 7 is disposed in a so-called engine room at the front end of the electric vehicle 1. The power unit 7 includes a motor 52 and a battery 53.

モータ５２は、燃料電池３に電気的に接続されている。モータ５２は、燃料電池３から出力される電気エネルギーを電動車両１の駆動力として機械エネルギーに変換する。モータ５２としては、例えば、三相誘導電動機、三相同期電動機などの公知の三相電動機などが挙げられる。 The motor 52 is electrically connected to the fuel cell 3. The motor 52 converts electrical energy output from the fuel cell 3 into mechanical energy as the driving force of the electric vehicle 1. Examples of the motor 52 include known three-phase motors such as a three-phase induction motor and a three-phase synchronous motor.

バッテリー５３は、燃料電池３とモータ５２との間の配線に電気的に接続されている。バッテリー５３としては、例えば、ニッケル水素電池や、リチウムイオン電池などの公知の二次電池などが挙げられる。
２．燃料電池の詳細
図２は、図１に示す燃料電池の斜め上から見た分解斜視図を示す。図３は、図２に示すセパレータを示す。図４は、図２に示す燃料電池のＡ−Ａ断面図である。 The battery 53 is electrically connected to the wiring between the fuel cell 3 and the motor 52. Examples of the battery 53 include a known secondary battery such as a nickel metal hydride battery or a lithium ion battery.
2. Details of Fuel Cell FIG. 2 is an exploded perspective view of the fuel cell shown in FIG. FIG. 3 shows the separator shown in FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA of the fuel cell shown in FIG.

燃料電池３は、図２に示すように、セルスタック１０と、１対のエンドプレート１２とを備えている。 As shown in FIG. 2, the fuel cell 3 includes a cell stack 10 and a pair of end plates 12.

セルスタック１０は、図２および図４に示すように、複数の膜電極接合体１３と、複数のセパレータ１４とが交互に積層されることにより構成されている。以下の説明において、複数の膜電極接合体１３と複数のセパレータ１４との積層方向（図２の紙面手前奥方向）を、積層方向と記載する。 As shown in FIGS. 2 and 4, the cell stack 10 is configured by alternately laminating a plurality of membrane electrode assemblies 13 and a plurality of separators 14. In the following description, the stacking direction of the plurality of membrane electrode assemblies 13 and the plurality of separators 14 (the front and back direction in FIG. 2) is referred to as the stacking direction.

各膜電極接合体１３は、略矩形平板形状に形成されており、電解質膜１６と、アノード電極１７と、カソード電極１８とを備えている。 Each membrane electrode assembly 13 is formed in a substantially rectangular flat plate shape, and includes an electrolyte membrane 16, an anode electrode 17, and a cathode electrode 18.

電解質膜１６は、アニオン交換形の高分子電解質膜から形成されている。 The electrolyte membrane 16 is formed of an anion exchange type polymer electrolyte membrane.

アノード電極１７は、電解質膜１６の積層方向一方側（図２の紙面奥側）の表面に、薄層として積層されている。アノード電極１７は、例えば、触媒を担持した触媒担体により形成されている。なお、アノード電極１７は、触媒担体を用いずに、触媒から、直接形成することもできる。 The anode electrode 17 is laminated as a thin layer on the surface of the electrolyte membrane 16 on one side in the laminating direction (the back side in FIG. 2). The anode electrode 17 is formed of, for example, a catalyst carrier that supports a catalyst. The anode electrode 17 can also be formed directly from a catalyst without using a catalyst carrier.

カソード電極１８は、電解質膜１６の積層方向他方側（図２の紙面手前側）の表面に、薄層として積層されている。カソード電極１８は、例えば、触媒を担持した触媒担体により形成されている。なお、カソード電極１８は、触媒担体を用いずに、触媒から、直接形成することもできる。 The cathode electrode 18 is laminated as a thin layer on the surface of the electrolyte membrane 16 on the other side in the lamination direction (front side in FIG. 2). The cathode electrode 18 is formed of, for example, a catalyst carrier that supports a catalyst. The cathode electrode 18 can also be formed directly from a catalyst without using a catalyst carrier.

各セパレータ１４は、ガス不透過性の導電性材料から略平板形状に形成されている。各セパレータ１４には、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、燃料流路形成領域Ａ１と、空気流路形成領域Ａ２とが区画されている。 Each separator 14 is formed in a substantially flat plate shape from a gas-impermeable conductive material. As shown in FIGS. 3A and 3B, each separator 14 has a fuel flow path forming area A1 and an air flow path forming area A2.

燃料流路形成領域Ａ１は、図３Ａに示すように、セパレータ１４の積層方向他方面の中央に配置されている。燃料流路形成領域Ａ１は、セパレータ１４の積層方向他方面から積層方向一方へ凹むように、膜電極接合体１３とほぼ同じ大きさの略矩形状に形成されている。燃料流路形成領域Ａ１には、仕切リブ６１と、複数の第１整流リブ６２と、複数の第２整流リブ６３と、第１供給口６５と、第１排出口６６と、第２供給口６７と、第２排出口６８とが形成されている。 As shown in FIG. 3A, the fuel flow path formation region A1 is disposed at the center of the other surface in the stacking direction of the separator 14. The fuel flow path forming region A1 is formed in a substantially rectangular shape having substantially the same size as the membrane electrode assembly 13 so as to be recessed from the other surface in the stacking direction of the separator 14 to one side in the stacking direction. In the fuel flow path forming region A1, the partition rib 61, the plurality of first rectifying ribs 62, the plurality of second rectifying ribs 63, the first supply port 65, the first discharge port 66, and the second supply port 67 and a second outlet 68 are formed.

仕切リブ６１は、燃料流路形成領域Ａ１の幅方向（上下方向および積層方向の両方と直交する方向、具体的には、図３Ａの紙面左右方向。）の中央に配置されている。仕切リブ６１は、燃料流路形成領域Ａ１の底面（積層方向他方面）から積層方向他方側へ向かって突出し、上下方向に延びている。仕切リブ６１の上下方向両端部は、燃料流路形成領域Ａ１の上下方向内周縁に連続している。仕切リブ６１は、燃料流路形成領域Ａ１を幅方向に２つに分割している。仕切リブ６１よりも幅方向一方側（図３Ａの紙面右側）の燃料流路形成領域Ａ１が第１流路形成領域Ａ１１である。仕切リブ６１よりも幅方向他方側（図３Ａの紙面左側）の燃料流路形成領域Ａ１が第２流路形成領域Ａ１２である。第１流路形成領域Ａ１１と第２流路形成領域Ａ１２とは、仕切リブ６１を介して非連続に形成されている。すなわち、第１流路形成領域Ａ１１および第２流路形成領域Ａ１２のそれぞれは、互いに独立して個別に形成されている。 The partition rib 61 is disposed in the center of the width direction of the fuel flow path forming region A1 (a direction orthogonal to both the vertical direction and the stacking direction, specifically, the horizontal direction in FIG. 3A). The partition rib 61 protrudes from the bottom surface (the other surface in the stacking direction) of the fuel flow path forming region A1 toward the other side in the stacking direction, and extends in the vertical direction. Both ends in the vertical direction of the partition rib 61 are continuous with the inner peripheral edge in the vertical direction of the fuel flow path forming region A1. The partition rib 61 divides the fuel flow path formation region A1 into two in the width direction. The fuel flow path forming region A1 on the one side in the width direction from the partitioning rib 61 (the right side in FIG. 3A) is the first flow path forming region A11. The fuel flow path formation region A1 on the other side in the width direction than the partition rib 61 (the left side in FIG. 3A) is the second flow passage formation region A12. The first channel formation region A11 and the second channel formation region A12 are formed discontinuously via the partition rib 61. That is, each of the first flow path forming area A11 and the second flow path forming area A12 is formed independently of each other.

複数の第１整流リブ６２は、第１流路形成領域Ａ１１において、互いに間隔を隔てて並列配置されている。複数の第１整流リブ６２のそれぞれは、第１流路形成領域Ａ１１の底面から積層方向他方側へ突出し、第１流路形成領域Ａ１１のすべてにわたって、幅方向に折り返されながら、上下方向に延びる葛折り形状に形成されている。複数の第１整流リブ６２のそれぞれの間が、それぞれ、液体燃料を流すための第１流路３７である。 The plurality of first rectifying ribs 62 are arranged in parallel at intervals in the first flow path forming region A11. Each of the plurality of first rectifying ribs 62 protrudes from the bottom surface of the first flow path forming region A11 to the other side in the stacking direction, and extends in the vertical direction while being folded back in the width direction over the entire first flow path forming region A11. It is formed in a twisted shape. A space between each of the plurality of first rectifying ribs 62 is a first flow path 37 for flowing liquid fuel.

複数の第２整流リブ６３は、第２流路形成領域Ａ１２において、互いに間隔を隔てて並列配置されている。複数の第２整流リブ６３のそれぞれは、第２流路形成領域Ａ１２の底面から積層方向他方側へ突出し、第２流路形成領域Ａ１２のすべてにわたって、幅方向に折り返されながら、上下方向に延びる葛折り形状に形成されている。複数の第２整流リブ６３のそれぞれの間が、それぞれ、液体燃料を流すための第２流路３８である。 The plurality of second rectification ribs 63 are arranged in parallel at intervals in the second flow path forming region A12. Each of the plurality of second rectifying ribs 63 protrudes from the bottom surface of the second flow path forming region A12 to the other side in the stacking direction, and extends in the vertical direction while being folded back in the width direction over the entire second flow path forming region A12. It is formed in a twisted shape. Between each of the plurality of second rectifying ribs 63 is a second flow path 38 for flowing the liquid fuel.

第１供給口６５は、第１流路形成領域Ａ１１の下端部の幅方向一端部において、複数の第１整流リブ６２の下側に配置されている。第１供給口６５は、第１流路形成領域Ａ１１の底面（積層方向他方面）から積層方向一方側へ凹み、幅方向に延びる略直線形状に形成されている。 The first supply port 65 is disposed below the first rectifying ribs 62 at one end in the width direction at the lower end of the first flow path forming region A11. The first supply port 65 is formed in a substantially linear shape that is recessed from the bottom surface (the other surface in the stacking direction) of the first flow path forming region A11 to the one side in the stacking direction and extends in the width direction.

第１排出口６６は、第１流路形成領域Ａ１１の上端部の幅方向一端部において、複数の第１整流リブ６２の上側に配置されている。第１排出口６６は、第１流路形成領域Ａ１１の底面（積層方向他方面）から積層方向一方側へ凹み、幅方向に延びる略直線形状に形成されている。 The first discharge port 66 is disposed above the plurality of first rectifying ribs 62 at one end in the width direction of the upper end portion of the first flow path forming region A11. The first discharge port 66 is formed in a substantially linear shape that is recessed from the bottom surface (the other surface in the stacking direction) of the first flow path forming region A11 to the one side in the stacking direction and extends in the width direction.

第２供給口６７は、第２流路形成領域Ａ１２の上端部の幅方向他端部において、複数の第２整流リブ６３の上側に配置されている。第２供給口６７は、第２流路形成領域Ａ１２の底面（積層方向他方面）から積層方向一方側へ凹み、幅方向に延びる略直線形状に形成されている。 The second supply port 67 is disposed on the upper side of the plurality of second rectifying ribs 63 at the other end in the width direction of the upper end portion of the second flow path forming region A12. The second supply port 67 is formed in a substantially linear shape that is recessed from the bottom surface (the other surface in the stacking direction) of the second flow path forming region A12 to the one side in the stacking direction and extends in the width direction.

第２排出口６８は、第２流路形成領域Ａ１２の下端部の幅方向他端部において、複数の第２整流リブ６３の下側に配置されている。第２排出口６８は、第２流路形成領域Ａ１２の底面（積層方向他方面）から積層方向一方側へ凹み、幅方向に延びる略直線形状に形成されている。 The second discharge port 68 is disposed below the plurality of second rectifying ribs 63 at the other end in the width direction of the lower end of the second flow path forming region A12. The second discharge port 68 is formed in a substantially linear shape that is recessed from the bottom surface (the other surface in the stacking direction) of the second flow path forming region A12 to the one side in the stacking direction and extends in the width direction.

空気流路形成領域Ａ２は、図３Ｂに示すように、セパレータ１４の積層方向一方面の中央に配置されている。空気流路形成領域Ａ２は、セパレータ１４の積層方向一方面から積層方向他方へ凹むように、膜電極接合体１３とほぼ同じ大きさの略矩形状に形成されている。空気流路形成領域Ａ２には、複数の整流リブ６４と、空気供給口６９と、空気排出口７０とが形成されている。 As shown in FIG. 3B, the air flow path forming region A2 is disposed at the center of one surface of the separator 14 in the stacking direction. The air flow path forming region A2 is formed in a substantially rectangular shape having substantially the same size as the membrane electrode assembly 13 so as to be recessed from one side in the stacking direction of the separator 14 to the other side in the stacking direction. A plurality of rectifying ribs 64, an air supply port 69, and an air discharge port 70 are formed in the air flow path forming region A2.

複数の整流リブ６４は、互いに左右方向に間隔を隔てて並列配置されている。複数の整流リブ６４のそれぞれは、空気流路形成領域Ａ２の底面（積層方向一方面）から積層方向一方側へ突出し、上下方向に沿って延びている。複数の整流リブ６４のそれぞれの間が、それぞれ、複数の空気流路３９である。 The plurality of rectifying ribs 64 are arranged in parallel at intervals in the left-right direction. Each of the plurality of rectifying ribs 64 protrudes from the bottom surface (one surface in the stacking direction) of the air flow path forming region A2 to one side in the stacking direction and extends along the vertical direction. Between each of the plurality of rectifying ribs 64 is a plurality of air flow paths 39.

空気供給口６９は、空気流路形成領域Ａ２の上端部の幅方向中央において、複数の整流リブ６４の上側に配置されている。空気供給口６９は、空気流路形成領域Ａ２の底面（積層方向一方面）から積層方向他方側へ凹み、幅方向に延びる略直線形状に形成されている。 The air supply port 69 is disposed above the plurality of rectifying ribs 64 in the center in the width direction of the upper end portion of the air flow path forming region A2. The air supply port 69 is formed in a substantially linear shape that is recessed from the bottom surface (one surface in the stacking direction) of the air flow path forming region A2 to the other side in the stacking direction and extends in the width direction.

空気排出口７０は、空気流路形成領域Ａ２の下端部の幅方向中央において、複数の整流リブ６４の下側に配置されている。空気排出口７０は、空気流路形成領域Ａ２の底面（積層方向一方面）から積層方向他方側へ凹み、幅方向に延びる略直線形状に形成されている。 The air discharge port 70 is disposed below the plurality of rectifying ribs 64 in the center in the width direction of the lower end portion of the air flow path forming region A2. The air discharge port 70 is formed in a substantially linear shape that is recessed from the bottom surface (one surface in the stacking direction) of the air flow path forming region A2 to the other side in the stacking direction and extends in the width direction.

また、各セパレータ１４には、第１流入口の一例としての第１供給路３１、第１流出口の一例としての第１排出路３２、第２流入口の一例としての第２供給路３３、第２流出口の一例としての第２排出路３４、空気供給路３５および空気排出路３６が形成されている。 Each separator 14 includes a first supply path 31 as an example of a first inlet, a first discharge path 32 as an example of a first outlet, a second supply path 33 as an example of a second inlet, A second discharge path 34, an air supply path 35, and an air discharge path 36 as an example of the second outlet are formed.

第１供給路３１は、第１流路３７に燃料を供給するための開口部であって、セパレータ１４の幅方向一端部の下端部に配置されている。第１供給路３１は、略矩形状に貫通形成されている。第１供給路３１は、図３Ａに破線で示すように、第１流路形成領域Ａ１１の第１供給口６５に連続している。 The first supply path 31 is an opening for supplying fuel to the first flow path 37, and is disposed at the lower end of one end in the width direction of the separator 14. The first supply path 31 is formed to penetrate in a substantially rectangular shape. As shown by a broken line in FIG. 3A, the first supply path 31 is continuous with the first supply port 65 of the first flow path formation region A11.

第１排出路３２は、第１流路３７から燃料を排出するための開口部であって、セパレータ１４の幅方向一端部の上端部に配置されている。すなわち、第１供給路３１から第１排出路３２へ向かう方向は、下側から上側へ向かう方向である。第１排出路３２は、略矩形状に貫通形成されている。第１排出路３２は、図３Ａに破線で示すように、第１流路形成領域Ａ１１の第１排出口６６に連続している。 The first discharge path 32 is an opening for discharging fuel from the first flow path 37, and is disposed at the upper end of one end in the width direction of the separator 14. That is, the direction from the first supply path 31 toward the first discharge path 32 is a direction from the lower side toward the upper side. The first discharge path 32 is formed to penetrate in a substantially rectangular shape. As shown by a broken line in FIG. 3A, the first discharge path 32 is continuous with the first discharge port 66 of the first flow path formation region A11.

第２供給路３３は、第２流路３８に燃料を供給するための開口部であって、セパレータ１４の幅方向他端部の上端部に配置されている。第２供給路３３は、略矩形状に貫通形成されている。第２供給路３３は、図３Ａに破線で示すように、第２流路形成領域Ａ１２の第２供給口６７に連続している。 The second supply path 33 is an opening for supplying fuel to the second flow path 38, and is disposed at the upper end of the other end in the width direction of the separator 14. The second supply path 33 is formed to penetrate in a substantially rectangular shape. The 2nd supply path 33 is following the 2nd supply port 67 of 2nd flow path formation area | region A12, as shown with a broken line in FIG. 3A.

第２排出路３４は、第２流路３８から燃料を排出するための開口部であって、セパレータ１４の幅方向他端部の下端部に配置されている。すなわち、第２供給路３３から第２排出路３４へ向かう方向は、上側から下側へ向かう方向であり、第１供給路３１から第１排出路３２へ向かう方向と反対の方向である。第２排出路３４は、略矩形状に貫通形成されている。第２排出路３４は、図３Ａに破線で示すように、第２流路形成領域Ａ１２の第２排出口６８に連続している。 The second discharge path 34 is an opening for discharging fuel from the second flow path 38 and is disposed at the lower end of the other end in the width direction of the separator 14. That is, the direction from the second supply path 33 to the second discharge path 34 is a direction from the upper side to the lower side, and is the direction opposite to the direction from the first supply path 31 to the first discharge path 32. The second discharge path 34 is formed to penetrate in a substantially rectangular shape. As shown by a broken line in FIG. 3A, the second discharge path 34 is continuous with the second discharge port 68 of the second flow path forming region A12.

空気供給路３５は、空気流路３９に空気を供給するための開口部であって、セパレータ１４の幅方向中央の上端部に配置されている。空気供給路３５は、略矩形状に貫通形成されている。空気供給路３５は、図３Ｂに破線で示すように、空気流路形成領域Ａ２の空気供給口６９に連続している。 The air supply path 35 is an opening for supplying air to the air flow path 39 and is disposed at the upper end of the separator 14 in the center in the width direction. The air supply path 35 is formed to penetrate in a substantially rectangular shape. The air supply path 35 is continuous with the air supply port 69 of the air flow path forming region A2, as indicated by a broken line in FIG. 3B.

空気排出路３６は、空気流路３９から空気を排出するための開口部であって、セパレータ１４の幅方向中央の下端部に配置されている。空気排出路３６は、略矩形状に貫通形成されている。空気排出路３６は、図３Ｂに破線で示すように、空気流路形成領域Ａ２の空気排出口７０に連続している。 The air discharge path 36 is an opening for discharging air from the air flow path 39, and is disposed at the lower end portion in the center in the width direction of the separator 14. The air discharge path 36 is formed to penetrate in a substantially rectangular shape. As shown by a broken line in FIG. 3B, the air discharge path 36 is continuous with the air discharge port 70 of the air flow path forming region A2.

そして、各セパレータ１４は、図４に示すように、各膜電極接合体１３を挟むように、各膜電極接合体１３の積層方向両側に対向配置されている。膜電極接合体１３の積層方向一方側に配置されたセパレータ１４において、第１流路３７および第２流路３８は、アノード電極１７に向かい合っている。膜電極接合体１３の積層方向他方側に配置されたセパレータ１４において、空気流路３９は、カソード電極１８に向かい合っている。なお、膜電極接合体１３とセパレータ１４との間には、図示しないガス拡散層が介在されている。 Then, as shown in FIG. 4, the separators 14 are arranged opposite to each other in the stacking direction of the membrane electrode assemblies 13 so as to sandwich the membrane electrode assemblies 13. In the separator 14 arranged on one side in the stacking direction of the membrane electrode assembly 13, the first flow path 37 and the second flow path 38 face the anode electrode 17. In the separator 14 disposed on the other side in the stacking direction of the membrane electrode assembly 13, the air flow path 39 faces the cathode electrode 18. A gas diffusion layer (not shown) is interposed between the membrane electrode assembly 13 and the separator 14.

各エンドプレート１２は、図２に示すように、セルスタック１０を挟むように、燃料電池３の積層方向両端部に配置されている。各エンドプレート１２は、絶縁性の樹脂などから略平板形状に形成されている。積層方向他方側のエンドプレート１２には、第１供給部８１と、第１排出部８２と、第２供給部８３と、第２排出部８４と、空気供給部８５と、空気排出部８６とを備えている。 As shown in FIG. 2, each end plate 12 is disposed at both ends of the fuel cell 3 in the stacking direction so as to sandwich the cell stack 10. Each end plate 12 is formed in a substantially flat plate shape from an insulating resin or the like. The end plate 12 on the other side in the stacking direction includes a first supply unit 81, a first discharge unit 82, a second supply unit 83, a second discharge unit 84, an air supply unit 85, and an air discharge unit 86. It has.

第１供給部８１は、エンドプレート１２の幅方向一端部の下端部に配置されている。第１供給部８１は、エンドプレート１２の積層方向他方面から積層方向他方側へ延びる略円筒形状に形成されている。第１供給部８１は、その積層方向一端部においてエンドプレート１２を積層方向に貫通し、各セパレータ１４の第１供給路３１に連通されている。 The first supply unit 81 is disposed at the lower end of one end in the width direction of the end plate 12. The first supply unit 81 is formed in a substantially cylindrical shape extending from the other surface in the stacking direction of the end plate 12 to the other side in the stacking direction. The first supply unit 81 penetrates the end plate 12 in the stacking direction at one end in the stacking direction and communicates with the first supply path 31 of each separator 14.

第１排出部８２は、エンドプレート１２の幅方向一端部の上端部に配置されている。第１排出部８２は、エンドプレート１２の積層方向他方面から積層方向他方側へ延びる略円筒形状に形成されている。第１排出部８２は、その積層方向一端部においてエンドプレート１２を積層方向に貫通し、各セパレータ１４の第１排出路３２に連通されている。 The first discharge portion 82 is disposed at the upper end portion of one end portion in the width direction of the end plate 12. The first discharge portion 82 is formed in a substantially cylindrical shape extending from the other surface in the stacking direction of the end plate 12 to the other side in the stacking direction. The first discharge part 82 penetrates the end plate 12 in the stacking direction at one end in the stacking direction, and communicates with the first discharge path 32 of each separator 14.

第２供給部８３は、エンドプレート１２の幅方向他端部の上端部に配置されている。第２供給部８３は、エンドプレート１２の積層方向他方面から積層方向他方側へ延びる略円筒形状に形成されている。第２供給部８３は、その積層方向一端部においてエンドプレート１２を積層方向に貫通し、各セパレータ１４の第２供給路３３に連通されている。 The second supply unit 83 is disposed at the upper end of the other end in the width direction of the end plate 12. The second supply part 83 is formed in a substantially cylindrical shape extending from the other surface in the stacking direction of the end plate 12 to the other side in the stacking direction. The second supply unit 83 penetrates the end plate 12 in the stacking direction at one end in the stacking direction and communicates with the second supply path 33 of each separator 14.

第２排出部８４は、エンドプレート１２の幅方向他端部の下端部に配置されている。第２排出部８４は、エンドプレート１２の積層方向他方面から積層方向他方側へ延びる略円筒形状に形成されている。第２排出部８４は、その積層方向一端部においてエンドプレート１２を積層方向に貫通し、各セパレータ１４の第２排出路３４に連通されている。 The second discharge portion 84 is disposed at the lower end of the other end in the width direction of the end plate 12. The second discharge portion 84 is formed in a substantially cylindrical shape extending from the other surface in the stacking direction of the end plate 12 to the other side in the stacking direction. The second discharge portion 84 penetrates the end plate 12 in the stacking direction at one end portion in the stacking direction, and communicates with the second discharge path 34 of each separator 14.

空気供給部８５は、エンドプレート１２の幅方向中央の上端部に配置されている。空気供給部８５は、エンドプレート１２の積層方向他方面から積層方向他方側へ延びる略円筒形状に形成されている。空気供給部８５は、その積層方向一端部においてエンドプレート１２を積層方向に貫通し、各セパレータ１４の空気供給路３５に連通されている。 The air supply unit 85 is disposed at the upper end of the center of the end plate 12 in the width direction. The air supply unit 85 is formed in a substantially cylindrical shape extending from the other surface in the stacking direction of the end plate 12 to the other side in the stacking direction. The air supply unit 85 penetrates the end plate 12 in the stacking direction at one end in the stacking direction, and communicates with the air supply path 35 of each separator 14.

空気排出部８６は、エンドプレート１２の幅方向中央の下端部に配置されている。空気排出部８６は、エンドプレート１２の積層方向他方面から積層方向他方側へ延びる略円筒形状に形成されている。空気排出部８６は、その積層方向一端部においてエンドプレート１２を積層方向に貫通し、各セパレータ１４の空気排出路３６に連通されている。
３．発電動作
次いで、燃料電池３の発電動作について説明する。 The air discharge portion 86 is disposed at the lower end portion in the center in the width direction of the end plate 12. The air discharge part 86 is formed in a substantially cylindrical shape that extends from the other surface in the stacking direction of the end plate 12 to the other side in the stacking direction. The air discharge part 86 penetrates the end plate 12 in the stacking direction at one end in the stacking direction, and communicates with the air discharge path 36 of each separator 14.
3. Power Generation Operation Next, the power generation operation of the fuel cell 3 will be described.

電動車両１が作動されると、図１に示すように、ＥＣＵ５１の制御により、燃料供給ライン２３のポンプ２６、および、空気供給ライン４１のポンプ４３が駆動される。 When the electric vehicle 1 is operated, the pump 26 of the fuel supply line 23 and the pump 43 of the air supply line 41 are driven by the control of the ECU 51 as shown in FIG.

燃料供給ライン２３のポンプ２６が駆動すると、燃料タンク２１内の液体燃料は、燃料供給ライン２３を介して燃料電池３の第１供給部８１（図２参照）および第２供給部８３（図２参照）に供給される。 When the pump 26 of the fuel supply line 23 is driven, the liquid fuel in the fuel tank 21 is supplied via the fuel supply line 23 to the first supply unit 81 (see FIG. 2) and the second supply unit 83 (see FIG. 2) of the fuel cell 3. ).

第１供給部８１に供給された液体燃料は、図３および図４に示すように、第１供給路３１内を積層方向一方側へ流れるとともに、第１供給口６５から第１流路形成領域Ａ１１内に流入し、アノード電極１７の積層方向一方面と接触しながら第１流路３７内を下側から上側へ流れて、第１排出口６６および第１排出路３２を順次介して第１排出部８２（図２参照）から燃料還流ライン２４（図１参照）へ排出される。 As shown in FIGS. 3 and 4, the liquid fuel supplied to the first supply unit 81 flows in the first supply path 31 to one side in the stacking direction, and from the first supply port 65 to the first flow path formation region. A1 flows into A11, flows in the first flow path 37 from the lower side to the upper side in contact with one side in the stacking direction of the anode electrode 17, and passes through the first discharge port 66 and the first discharge path 32 in order. The fuel is discharged from the discharge portion 82 (see FIG. 2) to the fuel return line 24 (see FIG. 1).

また、第２供給部８３に供給された液体燃料は、第２供給路３３内を積層方向一方側へ流れるとともに、第２供給口６７から第２流路形成領域Ａ１２内に流入し、アノード電極１７の積層方向一方面と接触しながら第２流路３８内を上側から下側へ流れて、第２排出口６８および第２排出路３４を順次介して第２排出部８４（図２参照）から燃料還流ライン２４（図１参照）へ排出される。 Further, the liquid fuel supplied to the second supply unit 83 flows in the second supply path 33 to one side in the stacking direction, and also flows into the second flow path formation region A12 from the second supply port 67, and the anode electrode 17 flows in the second flow path 38 from the upper side to the lower side while being in contact with one surface in the stacking direction, and sequentially passes through the second discharge port 68 and the second discharge path 34 to be the second discharge portion 84 (see FIG. 2). To the fuel recirculation line 24 (see FIG. 1).

また、図１に示すように、空気供給ライン４１のポンプ４３が駆動すると、電動車両１の外部から空気が取り込まれ、空気供給ライン４１を介して燃料電池３の空気供給部８５（図２参照）に供給される。 Further, as shown in FIG. 1, when the pump 43 of the air supply line 41 is driven, air is taken in from the outside of the electric vehicle 1, and the air supply unit 85 of the fuel cell 3 (see FIG. 2) via the air supply line 41. ).

空気供給部８５に供給された空気は、図３および図４に示すように、空気供給路３５内を積層方向一方側へ流れるとともに、空気供給口６９から空気流路形成領域Ａ２内に流入し、カソード電極１８の積層方向他方面と接触しながら空気流路３９内を上側から下側へ流れて、空気排出口７０および空気排出路３６を順次介して空気排出部８６から空気排出ライン４２（図１参照）へ排出される。 As shown in FIGS. 3 and 4, the air supplied to the air supply unit 85 flows in the air supply path 35 to one side in the stacking direction, and flows into the air flow path formation region A2 from the air supply port 69. Then, the air flows in the air flow path 39 from the upper side to the lower side while being in contact with the other surface in the stacking direction of the cathode electrode 18, and the air exhaust line 42 ( (See FIG. 1).

すると、燃料電池３では、燃料成分が、例えば、ヒドラジンである場合には、下記反応式（１）〜（３）で表される反応が生じ、発電が行なわれる。
（１）Ｎ_２Ｈ_４＋４ＯＨ⁻→Ｎ_２＋４Ｈ_２Ｏ＋４ｅ⁻ （アノード電極１７での反応）
（２）Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ＋４ｅ⁻→４ＯＨ⁻ （カソード電極１８での反応）
（３）Ｎ_２Ｈ_４＋Ｏ_２→Ｎ_２＋２Ｈ_２Ｏ（燃料電池３全体での反応）
これらの反応により、ヒドラジン（Ｎ_２Ｈ_４）が消費されるとともに、水（Ｈ_２Ｏ）および窒素ガス（Ｎ_２）が生成され、起電力（４ｅ⁻）が発生される。発生した起電力は、セルスタック１０から取り出され、図示しないインバータにより三相交流電力に変換された後、モータ５２に供給され、電動車両１の車輪を駆動させる機械エネルギーに変換される。なお、機械エネルギーに変換されなかった余剰の電力は、バッテリー５３に蓄電される。 Then, in the fuel cell 3, when the fuel component is, for example, hydrazine, reactions represented by the following reaction formulas (1) to (3) occur, and power generation is performed.
(1) N ₂ H ₄ + 4OH ⁻ → N ₂ + 4H ₂ O + 4e ⁻ (reaction at the anode electrode 17)
(2) O ₂ + 2H ₂ O + 4e ⁻ → 4OH ⁻ (reaction at the cathode electrode 18)
(3) N ₂ H ₄ + O ₂ → N ₂ + 2H ₂ O (reaction in the entire fuel cell 3)
By these reactions, hydrazine (N ₂ H ₄ ) is consumed, water (H ₂ O) and nitrogen gas (N ₂ ) are generated, and an electromotive force (4e ⁻ ) is generated. The generated electromotive force is taken out from the cell stack 10, converted into three-phase AC power by an inverter (not shown), supplied to the motor 52, and converted into mechanical energy for driving the wheels of the electric vehicle 1. The surplus power that has not been converted into mechanical energy is stored in the battery 53.

このとき、第１流路３７および第２流路３８を流れる液体燃料は、上記反応式（１）〜（３）の反応における反応熱により加熱される。具体的には、燃料供給ライン２３から第１流路３７および第２流路３８に供給される液体燃料の温度と、第１流路３７および第２流路３８から燃料還流ライン２４に排出される液体燃料の温度との温度差は、例えば、１０℃以下、好ましくは、５℃以下であり、例えば、１℃以上である。 At this time, the liquid fuel flowing through the first flow path 37 and the second flow path 38 is heated by reaction heat in the reactions of the reaction formulas (1) to (3). Specifically, the temperature of the liquid fuel supplied from the fuel supply line 23 to the first flow path 37 and the second flow path 38 and the first flow path 37 and the second flow path 38 are discharged to the fuel return line 24. The temperature difference from the temperature of the liquid fuel is, for example, 10 ° C. or less, preferably 5 ° C. or less, for example, 1 ° C. or more.

すると、セルスタック１０は、液体燃料の流れ方向における下流側において、液体燃料の流れ方向における上流側よりも加熱される。具体的には、セルスタック１０は、第１排出部８２および第２排出部８４の近傍において、第１供給部８１および第２供給部８３の近傍よりも加熱される。 Then, the cell stack 10 is heated more downstream in the liquid fuel flow direction than in the upstream direction in the liquid fuel flow direction. Specifically, the cell stack 10 is heated in the vicinity of the first discharge unit 82 and the second discharge unit 84 than in the vicinity of the first supply unit 81 and the second supply unit 83.

また、燃料排出口１２Ｂから燃料還流ライン２４に排出された液体燃料は、気液分離器２７において、ガス（上記式（１）の反応において生成する窒素ガス（Ｎ_２）や、副生するアンモニア（ＮＨ_３）など）と分離されて、燃料タンク２１に還流される。 Further, the liquid fuel discharged from the fuel discharge port 12B to the fuel recirculation line 24 is converted into gas (nitrogen gas (N ₂ ) generated in the reaction of the above formula (1) and by-product ammonia in the gas-liquid separator 27. (NH ₃ ) and the like, and is returned to the fuel tank 21.

なお、燃料タンク２１内の液体燃料は、上記反応式（１）〜（３）の反応における反応熱により加熱された液体燃料が還流されることにより加熱されるが、燃料タンク２１内の液体燃料は、その温度が上記した上限値を超過しないように、図示しないラジエータなどの冷却装置により冷却されている。
４．作用効果
この燃料電池３によれば、図３Ａに示すように、第１流路形成領域Ａ１１および第２流路形成領域Ａ１２がそれぞれ独立して個別に形成されており、第１流路形成領域Ａ１１に第１流路３７が形成されるとともに、第２流路形成領域Ａ１２に第２流路３８が形成されている。 The liquid fuel in the fuel tank 21 is heated when the liquid fuel heated by the reaction heat in the reactions of the above reaction formulas (1) to (3) is recirculated, but the liquid fuel in the fuel tank 21 is heated. Is cooled by a cooling device such as a radiator (not shown) so that the temperature does not exceed the above upper limit value.
4). Operational Effect According to this fuel cell 3, as shown in FIG. 3A, the first flow path forming area A11 and the second flow path forming area A12 are independently formed separately. A first flow path 37 is formed in A11, and a second flow path 38 is formed in the second flow path formation region A12.

そのため、第１流路３７および第２流路３８を、同じサイズのセパレータに１系統の流路を形成した場合よりも短い２つの独立した個別の系統の流路として形成することができる。 Therefore, the first flow path 37 and the second flow path 38 can be formed as two independent individual flow paths that are shorter than the case where one flow path is formed in the same size separator.

これにより、第１流路３７および第２流路３８のそれぞれを流れる液体燃料は、同じサイズのセパレータに形成される１系統の流路内を流れる場合よりも、発電反応の反応熱の影響を受けにくく、加熱されにくい。 As a result, the liquid fuel flowing through each of the first flow path 37 and the second flow path 38 is less affected by the reaction heat of the power generation reaction than when flowing in one flow path formed in the same size separator. It is hard to receive and is hard to be heated.

その結果、第１流路３７および第２流路３８の上流部分に対応する部分と下流部分に対応する部分とで温度差が拡大することを抑制でき、燃料電池３内部の温度差を低減できる。 As a result, it is possible to suppress an increase in temperature difference between the portion corresponding to the upstream portion of the first flow path 37 and the second flow path 38 and the portion corresponding to the downstream portion, and the temperature difference inside the fuel cell 3 can be reduced. .

これにより、所定の温度以下に冷却された液体燃料が燃料タンク２１から燃料電池３に供給されると、供給された液体燃料によって、燃料電池３を均一に冷却することができる。 Thereby, when the liquid fuel cooled to a predetermined temperature or less is supplied from the fuel tank 21 to the fuel cell 3, the fuel cell 3 can be uniformly cooled by the supplied liquid fuel.

そのため、燃料電池３を冷却する構成、具体的には、燃料電池３に冷却水を流す経路や、冷却水を循環させる循環システム（ポンプ、配管など）を別途設けることなく、燃料電池３を冷却することができ、燃料電池３を小型化することができる。 Therefore, the fuel cell 3 is cooled without providing a configuration for cooling the fuel cell 3, specifically, a route for flowing the cooling water to the fuel cell 3 and a circulation system (pump, piping, etc.) for circulating the cooling water. The fuel cell 3 can be reduced in size.

また、この燃料電池によれば、図３Ａに示すように、第１流路形成領域Ａ１１において、第１流路３７の上流側端部を下側に配置し、第１流路３７の下流側端部を上側に配置している。一方、第２流路形成領域Ａ１２において、第２流路３８の上流側端部を上側に配置し、第２流路３８の下流側端部を下側に配置している。 In addition, according to this fuel cell, as shown in FIG. 3A, in the first flow path formation region A11, the upstream end of the first flow path 37 is disposed on the lower side, and the downstream side of the first flow path 37 The end is arranged on the upper side. On the other hand, in the second flow path formation region A12, the upstream end of the second flow path 38 is disposed on the upper side, and the downstream end of the second flow path 38 is disposed on the lower side.

これにより、第１流路３７内における液体燃料と、第２流路３８内における液体燃料とを反対方向に流す、すなわち、向流させることができる。 Thereby, the liquid fuel in the 1st flow path 37 and the liquid fuel in the 2nd flow path 38 can be made to flow in the opposite direction, ie, it can be made to flow countercurrently.

そのため、第１流路形成領域Ａ１１の上端部と下端部との温度差と、第２流路形成領域Ａ１２の上端部と下端部との温度差とを、互いに緩和することができる。 Therefore, the temperature difference between the upper end portion and the lower end portion of the first flow path formation region A11 and the temperature difference between the upper end portion and the lower end portion of the second flow path formation region A12 can be alleviated.

その結果、燃料電池３内部の温度差をより低減できる。
５．変形例
上記した実施形態では、第１流路形成領域Ａ１１と第２流路形成領域Ａ１２との２つの流路形成領域を設けたが、流路形成領域の個数は特に限定されず、例えば、３つ設けることもできる。 As a result, the temperature difference inside the fuel cell 3 can be further reduced.
5. Modified Example In the above-described embodiment, the two flow path forming areas, the first flow path forming area A11 and the second flow path forming area A12, are provided, but the number of flow path forming areas is not particularly limited. Three can also be provided.

また、上記した実施形態では、第１流路形成領域Ａ１１と第２流路形成領域Ａ１２とを左右に並べて配置し、第１流路形成領域Ａ１１において液体燃料を下側から上側へ流し、第２流路形成領域Ａ１２において液体燃料を上側から下側へ流しているが、液体燃料を流す方向は特に限定されず、例えば、第１流路形成領域Ａ１１と第２流路形成領域Ａ１２とを上下に並べて配置し、第１流路形成領域Ａ１１において液体燃料を幅方向一方から幅方向他方へ流し、第２流路形成領域Ａ１２において液体燃料を幅方向他方から幅方向一方へ流すこともできる。 Further, in the above-described embodiment, the first flow path forming area A11 and the second flow path forming area A12 are arranged side by side and the liquid fuel is flowed from the lower side to the upper side in the first flow path forming area A11. The liquid fuel is allowed to flow from the upper side to the lower side in the two flow path forming area A12, but the direction in which the liquid fuel flows is not particularly limited. For example, the first flow path forming area A11 and the second flow path forming area A12 It is also possible to arrange the liquid fuel so that the liquid fuel flows from one side in the width direction to the other side in the first flow path formation region A11 and the liquid fuel flows from the other side in the width direction to the other side in the second flow path formation region A12. .

３燃料電池
１３膜電極接合体
１４セパレータ
３１第１供給路
３２第１排出路
３３第２供給路
３４第２排出路
３７第１流路
３８第２流路
Ａ１１第１流路形成領域
Ａ１２第２流路形成領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Fuel cell 13 Membrane electrode assembly 14 Separator 31 1st supply path 32 1st discharge path 33 2nd supply path 34 2nd discharge path 37 1st flow path 38 2nd flow path A11 1st flow path formation area A12 2nd Channel formation area

Claims

A membrane electrode assembly;
A separator disposed opposite to the membrane electrode assembly,
The separator includes a plurality of flow path forming regions in which a flow path for flowing liquid fuel supplied to the membrane electrode assembly is formed on a surface facing the membrane electrode assembly.
Each of the plurality of flow path forming regions is formed independently of each other.

The plurality of flow path forming areas include a first flow path forming area and a second flow path forming area adjacent to the first flow path forming area,
The separator is
A first inlet for allowing liquid fuel to flow into a flow path formed in the first flow path forming region;
A first outlet for allowing liquid fuel to flow out of a flow path formed in the first flow path forming region;
A second inlet for allowing liquid fuel to flow into a flow path formed in the second flow path forming region;
A second outlet for allowing liquid fuel to flow out of the flow path formed in the second flow path forming region,
2. The fuel cell according to claim 1, wherein a direction from the first inlet to the first outlet is opposite to a direction from the second inlet to the second outlet. 3.