JP2016048627A - Fuel battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電解質膜の両側に電極を設けた電解質膜・電極構造体の外周に、外方に向かって樹脂枠部材とフィルム部材とが、順次、設けられる枠付き電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層される燃料電池に関する。 The present invention provides a framed electrolyte membrane / electrode structure in which a resin frame member and a film member are sequentially provided on the outer periphery of an electrolyte membrane / electrode structure in which electrodes are provided on both sides of the electrolyte membrane. The present invention relates to a fuel cell in which separators are stacked.
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を有している。固体高分子電解質膜の一方の側にアノード電極が、前記固体高分子電解質膜の他方の側にカソード電極が、それぞれ配設された電解質膜・電極構造体(MEA)を設けている。電解質膜・電極構造体は、セパレータ間に挟持されることにより、発電セル(単位セル)が構成されている。燃料電池は、通常、数十〜数百の発電セルが積層されて、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。 For example, a solid polymer fuel cell has a solid polymer electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane. An electrolyte membrane / electrode structure (MEA) in which an anode electrode is provided on one side of the solid polymer electrolyte membrane and a cathode electrode is provided on the other side of the solid polymer electrolyte membrane is provided. The electrolyte membrane / electrode structure is sandwiched between separators to constitute a power generation cell (unit cell). A fuel cell is usually used as an in-vehicle fuel cell stack in which several tens to several hundreds of power generation cells are stacked.
燃料電池では、電解質膜・電極構造体の外周部にシール部材が一体化される構成を採用する場合がある。燃料ガスや酸化剤ガスの漏れ、又はこれらのクロスリークを抑制することが可能になるからである。 A fuel cell may employ a configuration in which a seal member is integrated with the outer periphery of an electrolyte membrane / electrode structure. This is because it becomes possible to suppress leakage of fuel gas and oxidant gas, or cross-leakage of these.
例えば、特許文献1に開示されている燃料電池では、電解質膜・電極構造体の外周部にシール部材が設けられるとともに、前記シール部材には、リップ部が設けられている。このリップ部は、セパレータの表面に密着している。 For example, in the fuel cell disclosed in Patent Document 1, a seal member is provided on the outer peripheral portion of the electrolyte membrane / electrode structure, and a lip portion is provided on the seal member. This lip portion is in close contact with the surface of the separator.
ところで、上記の特許文献1では、セパレータに反応ガス流路を形成するために、前記セパレータを3枚のプレートにより構成している。このため、セパレータの構造が複雑化するとともに、プレート数が増加して経済的ではないという問題がある。 By the way, in said patent document 1, in order to form a reaction gas flow path in a separator, the said separator is comprised with three plates. For this reason, there is a problem that the structure of the separator becomes complicated and the number of plates increases, which is not economical.
本発明は、この種の問題を解決するものであり、セパレータを簡単且つ良好に構成するとともに、経済的に製造す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 an object of the present invention is to provide a fuel cell that can easily and satisfactorily constitute a separator and can be manufactured economically.
本発明に係る燃料電池は、電解質膜の両側に電極を設けた電解質膜・電極構造体の外周に、外方に向かって樹脂枠部材とフィルム部材とが、順次、設けられる枠付き電解質膜・電極構造体と、セパレータとが積層されている。そして、セパレータは、少なくともフィルム部材との当接面に絶縁性フィルムによるフィルム被覆層を備えている。 The fuel cell according to the present invention includes a framed electrolyte membrane, in which a resin frame member and a film member are sequentially provided on the outer periphery of an electrolyte membrane / electrode structure in which electrodes are provided on both sides of the electrolyte membrane. The electrode structure and the separator are stacked. And the separator is equipped with the film coating layer by an insulating film at least in the contact surface with a film member.
また、この燃料電池では、互いに隣接するセパレータ間には、冷却媒体をセパレータ面に沿って流通させる冷却媒体流路が形成されることが好ましい。その際、冷却媒体流路を構成する一方のセパレータには、前記冷却媒体流路を構成する他方のセパレータに設けられたフィルム被覆層に直接接触するシール部材が一体化されることが好ましい。 Further, in this fuel cell, it is preferable that a cooling medium flow path for allowing the cooling medium to flow along the separator surface is formed between adjacent separators. In that case, it is preferable that the one separator which comprises a cooling-medium flow path is integrated with the sealing member which contacts the film coating layer provided in the other separator which comprises the said cooling-medium flow path.
本発明によれば、電解質膜・電極構造体に一体化された樹脂枠部材には、反応ガスを反応ガス流路に流通させるための反応ガス通路部を形成することができる。このため、セパレータには、反応ガス流路を含む最低限の加工を施すとともに、フィルム被覆層を設けるだけでよい。従って、セパレータの製造作業が一挙に簡素化し、前記セパレータを簡単且つ良好に製造することが可能になる。これにより、燃料電池全体の製造コストが削減され、前記燃料電池を経済的に製造することができる。 According to the present invention, a reaction gas passage portion for allowing a reaction gas to flow through the reaction gas channel can be formed in the resin frame member integrated with the electrolyte membrane / electrode structure. For this reason, the separator only needs to be provided with a film coating layer while performing minimum processing including the reaction gas flow path. Therefore, the manufacturing process of the separator is simplified at once, and the separator can be manufactured easily and satisfactorily. Thereby, the manufacturing cost of the whole fuel cell is reduced, and the fuel cell can be manufactured economically.
図1〜図5に示すように、本発明の実施形態に係る燃料電池10は、発電ユニット12を備える。複数の発電ユニット12は、水平方向(矢印A方向)又は鉛直方向(矢印C方向)に沿って互いに積層されることにより、例えば、燃料電池電気自動車に搭載される燃料電池スタックを構成する。
As shown in FIGS. 1 to 5, the
発電ユニット12は、第1セパレータ14、第1枠付き電解質膜・電極構造体16a、第2セパレータ18、第2枠付き電解質膜・電極構造体16b及び第3セパレータ20を有する。
The
第1セパレータ14、第2セパレータ18及び第3セパレータ20は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した横長形状の金属板により構成される。第1セパレータ14、第2セパレータ18及び第3セパレータ20は、平面が矩形状を有するとともに、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状に成形される。なお、第1セパレータ14、第2セパレータ18及び第3セパレータ20は、金属セパレータに代えて、カーボンセパレータ等を使用してもよい。
The
図1に示すように、発電ユニット12の長辺方向(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、酸化剤ガス入口連通孔22a及び燃料ガス出口連通孔24bが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔22aは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する一方、燃料ガス出口連通孔24bは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出する。
As shown in FIG. 1, at one edge of the long side direction (arrow B direction) of the
発電ユニット12の長辺方向(矢印B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入口連通孔24a、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔22bが設けられる。
The other end edge of the
発電ユニット12の短辺方向(矢印C方向)の両端縁部には、酸化剤ガス入口連通孔22a側に近接し、矢印A方向に互いに連通して冷却媒体を供給する上下一対の冷却媒体入口連通孔26aが設けられる。発電ユニット12の短辺方向(矢印C方向)の両端縁部には、燃料ガス入口連通孔24a側に近接し、冷却媒体を排出する上下一対の冷却媒体出口連通孔26bが設けられる。
A pair of upper and lower cooling medium inlets that are close to the oxidant gas
図6に示すように、第1セパレータ14の第1枠付き電解質膜・電極構造体16aに向かう面14aには、酸化剤ガス入口連通孔22aと酸化剤ガス出口連通孔22bとに連通する第1酸化剤ガス流路28が形成される。第1酸化剤ガス流路28は、矢印B方向に延在する複数本の波状流路溝(直線状流路溝でもよい)28aを有する。
As shown in FIG. 6, the
酸化剤ガス入口連通孔22aの近傍に位置して、複数本の入口連結溝30aが形成される。酸化剤ガス出口連通孔22bの近傍に位置して、複数本の出口連結溝30bが形成される。
A plurality of
図1に示すように、第1セパレータ14の面14bには、上下一対の冷却媒体入口連通孔26aと上下一対の冷却媒体出口連通孔26bとを連通する冷却媒体流路32の一部が形成される。冷却媒体流路32は、第1酸化剤ガス流路28が形成される第1セパレータ14の裏面と、後述する第2燃料ガス流路42が形成される第3セパレータ20の裏面と、が重なり合って形成される。
As shown in FIG. 1, a part of the cooling
第2セパレータ18の第1枠付き電解質膜・電極構造体16aに向かう面18aには、燃料ガス入口連通孔24aと燃料ガス出口連通孔24bとを連通する第1燃料ガス流路34が形成される。第1燃料ガス流路34は、矢印B方向に延在する複数の波状流路溝(直線状流路溝でもよい)34aを有する。
A first fuel
燃料ガス入口連通孔24aの近傍に位置して、複数の供給孔部36aが形成される。燃料ガス出口連通孔24bの近傍に位置して、複数の排出孔部36bが形成される。
A plurality of
図7に示すように、第2セパレータ18の第2枠付き電解質膜・電極構造体16bに向かう面18bには、酸化剤ガス入口連通孔22aと酸化剤ガス出口連通孔22bとを連通する第2酸化剤ガス流路38が形成される。第2酸化剤ガス流路38は、矢印B方向に延在する複数の波状流路溝(直線状流路溝でもよい)38aを有する。
As shown in FIG. 7, the oxidant gas
酸化剤ガス入口連通孔22aの近傍に位置して、複数本の入口連結溝40aが形成される。酸化剤ガス出口連通孔22bの近傍に位置して、複数本の出口連結溝40bが形成される。
A plurality of
図1に示すように、第3セパレータ20の第2枠付き電解質膜・電極構造体16bに向かう面20aには、燃料ガス入口連通孔24aと燃料ガス出口連通孔24bに連通する第2燃料ガス流路42が形成される。第2燃料ガス流路42は、矢印B方向に延在する複数の波状流路溝(直線状流路溝でもよい)42aを有する。
As shown in FIG. 1, the second fuel gas communicating with the fuel gas
燃料ガス入口連通孔24aの近傍に位置して、複数の供給孔部44aが形成される。燃料ガス出口連通孔24bの近傍に位置して、複数の排出孔部44bが形成される。供給孔部44aは、積層方向に沿って供給孔部36aよりも内方(発電面側)にオフセットするとともに、排出孔部44bは、前記積層方向に沿って排出孔部36bよりも内方にオフセットしている。
A plurality of
図2〜図5に示すように、第1セパレータ14の面14a、14bには、この第1セパレータ14の外周端縁部を周回して第1フィルム被覆層46が一体成形される。第2セパレータ18の面18a、18bには、この第2セパレータ18の外周端縁部を周回して第2フィルム被覆層48が一体成形される。第3セパレータ20の面20aには、この第3セパレータ20の外周端縁部を周回して第3フィルム被覆層50が一体成形される。
As shown in FIGS. 2 to 5, the first
第1フィルム被覆層46、第2フィルム被覆層48及び第3フィルム被覆層50は、セパレータ面に沿って均一な厚さを有する絶縁性フィルムを一体化して構成される。
The 1st
図2及び図8に示すように、第3セパレータ20の面20bには、第3フィルム被覆層50を設けることなく(又は、第3フィルム被覆層50を設けた状態で)、シール部材52が一体化される。シール部材52は、冷却媒体入口連通孔26a及び冷却媒体出口連通孔26bと冷却媒体流路32とを周回してこれらを連通させる。シール部材52は、面20bに沿って均一な厚さを有して延在する平面シール部52fを有し、前記平面シール部52fから内側シール部52aと外側シール部52bとが一体に膨出形成される。
As shown in FIGS. 2 and 8, the
シール部材52としては、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等の弾性を有するシール材が用いられる。
As the sealing
図2〜図5に示すように、第1枠付き電解質膜・電極構造体16a及び第2枠付き電解質膜・電極構造体16b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(陽イオン交換膜)54を備える。固体高分子電解質膜54は、カソード電極56及びアノード電極58により挟持されて電解質膜・電極構造体59を構成する。
As shown in FIGS. 2 to 5, the first framed electrolyte membrane /
カソード電極56は、アノード電極58及び固体高分子電解質膜54の平面寸法よりも小さな平面寸法を有する、所謂、段差MEAを構成する。なお、アノード電極58は、カソード電極56及び固体高分子電解質膜54の平面寸法よりも小さな平面寸法を有してもよい。
The
カソード電極56及びアノード電極58は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層(図示せず)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の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層(図示せず)とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜54の両面に形成される。
The
図1〜図5に示すように、第1枠付き電解質膜・電極構造体16aは、カソード電極56の終端部外方に位置して、固体高分子電解質膜54の外周縁部に第1樹脂枠部材60aが設けられる。第1樹脂枠部材60aは、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PPA(ポリフタルアミド)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PES(ポリエーテルサルフォン)、LCP(リキッドクリスタルポリマー)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、シリコーンゴム、フッ素ゴム又はEPDM(エチレンプロピレンゴム)等で構成される。
As shown in FIGS. 1 to 5, the first framed electrolyte membrane /
図2に示すように、第1樹脂枠部材60aの外周縁部60aeには、額縁平板形状の第1フィルム部材62aが接着剤層63aを介して接合される。第1フィルム部材62aは、例えば、第1樹脂枠部材60aと同一の材料で構成される。電解質膜・電極構造体59の外周に、外方に向かって第1樹脂枠部材60aと第1フィルム部材62aとが、順次、設けられる。
As shown in FIG. 2, a frame-shaped
第1樹脂枠部材60aの外周縁部60aeは、所定の幅寸法(外周端部から内方に向かう寸法)に亘って薄肉状に形成される。第1フィルム部材62aの内周縁部62aeは、所定の幅寸法(内周端部から内方に向かう寸法)に亘って薄肉状に形成される。第1樹脂枠部材60aの外周縁部60aeと第1フィルム部材62aの内周縁部62aeとの重なり部位に、額縁形状に接着剤が塗布されて接着剤層63aが形成される。
The outer peripheral edge 60ae of the first
図1〜図5に示すように、第2枠付き電解質膜・電極構造体16bは、カソード電極56の終端部外方に位置して、固体高分子電解質膜54の外周縁部に第2樹脂枠部材60bが設けられる。第2樹脂枠部材60bは、第1樹脂枠部材60aと同様に構成される。
As shown in FIGS. 1 to 5, the second membrane-attached electrolyte membrane /
図2に示すように、第2樹脂枠部材60bの外周縁部60beには、額縁平板形状の第2フィルム部材62bが接着剤層63bを介して接合される。第2フィルム部材62bは、例えば、第2樹脂枠部材60bと同一の材料で構成される。第2樹脂枠部材60bの外周縁部60beと第2フィルム部材62bの内周縁部62beとの重なり部位に、額縁形状に接着剤が塗布されて接着剤層63bが形成される。
As shown in FIG. 2, a frame-shaped
図1及び図9に示すように、第1樹脂枠部材60aのカソード電極56側の面には、酸化剤ガス入口連通孔22aの近傍に複数個のエンボス部64aを有する入口バッファ部66aが設けられる。入口バッファ部66aと第1酸化剤ガス流路28との間には、複数本のライン状ガイド通路68aが設けられる。酸化剤ガス出口連通孔22bの近傍には、複数個のエンボス部64bを有する出口バッファ部66bが設けられる。出口バッファ部66bと第1酸化剤ガス流路28との間には、複数本のライン状ガイド通路68bが設けられる。
As shown in FIGS. 1 and 9, an
図2、図6及び図9に示すように、第1セパレータ14の面14aに設けられた第1フィルム被覆層46と、第1枠付き電解質膜・電極構造体16aに設けられた第1フィルム部材62aとが互いに接合(接着又は加熱溶着)される。第1フィルム被覆層46と第1フィルム部材62aとの間では、酸化剤ガス入口連通孔22a及び酸化剤ガス出口連通孔22bと第1酸化剤ガス流路28とが周回され、これらが連通する。
As shown in FIGS. 2, 6 and 9, the first
図2及び図10に示すように、第1樹脂枠部材60aのアノード電極58側の面には、燃料ガス入口連通孔24aの近傍に複数個のエンボス部70aを有する入口バッファ部72aが設けられる。入口バッファ部72aと第1燃料ガス流路34との間には、複数本のライン状ガイド通路74aが設けられる。燃料ガス出口連通孔24bの近傍には、複数個のエンボス部70bを有する出口バッファ部72bが設けられる。出口バッファ部72bと第1燃料ガス流路34との間には、複数本のライン状ガイド通路74bが設けられる。
As shown in FIGS. 2 and 10, an
図1、図2及び図10に示すように、第2セパレータ18の面18aに設けられた第2フィルム被覆層48と、第1枠付き電解質膜・電極構造体16aに設けられた第1フィルム部材62aとが互いに接合(接着又は加熱溶着)される。第2フィルム被覆層48と第1フィルム部材62aとの間では、燃料ガス入口連通孔24a及び燃料ガス出口連通孔24bと第1燃料ガス流路34とが周回され、これらが連通する。
As shown in FIGS. 1, 2 and 10, the second
図1及び図11に示すように、第2樹脂枠部材60bのカソード電極56側の面には、酸化剤ガス入口連通孔22aの近傍に複数個のエンボス部76aを有する入口バッファ部78aが設けられる。入口バッファ部78aと第2酸化剤ガス流路38との間には、複数本のライン状ガイド通路80aが設けられる。酸化剤ガス出口連通孔22bの近傍には、複数個のエンボス部76bを有する出口バッファ部78bが設けられる。出口バッファ部78bと第2酸化剤ガス流路38との間には、複数本のライン状ガイド通路80bが設けられる。
As shown in FIGS. 1 and 11, an
図2及び図11に示すように、第2セパレータ18の面18bに設けられた第2フィルム被覆層48と、第2枠付き電解質膜・電極構造体16bに設けられた第2フィルム部材62bとが互いに接合(接着又は加熱溶着)される。第2フィルム被覆層48と第2フィルム部材62bとの間では、酸化剤ガス入口連通孔22a及び酸化剤ガス出口連通孔22bと第2酸化剤ガス流路38とが周回され、これらが連通する。
As shown in FIGS. 2 and 11, the second
図2及び図12に示すように、第2樹脂枠部材60bのアノード電極58側の面には、燃料ガス入口連通孔24aの近傍に複数個のエンボス部82aを有する入口バッファ部84aが設けられる。入口バッファ部84aと第2燃料ガス流路42との間には、複数本のライン状ガイド通路86aが設けられる。燃料ガス出口連通孔24bの近傍には、複数個のエンボス部82bを有する出口バッファ部84bが設けられる。出口バッファ部84bと第2燃料ガス流路42との間には、複数本のライン状ガイド通路86bが設けられる。
As shown in FIGS. 2 and 12, an
図1、図2及び図12に示すように、第3セパレータ20の面20aに設けられた第3フィルム被覆層50と、第2枠付き電解質膜・電極構造体16bに設けられた第2フィルム部材62bとが互いに接合(接着又は加熱溶着)される。第3フィルム被覆層50と第2フィルム部材62bとの間では、燃料ガス入口連通孔24a及び燃料ガス出口連通孔24bと第2燃料ガス流路42とが周回され、これらが連通する。
As shown in FIGS. 1, 2 and 12, the third
発電ユニット12同士が互いに積層されることにより、一方の発電ユニット12を構成する第1セパレータ14と、他方の発電ユニット12を構成する第3セパレータ20との間には、冷却媒体流路32が形成される。
When the
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
先ず、図1に示すように、酸化剤ガス入口連通孔22aには、酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔24aには、水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、上下一対の冷却媒体入口連通孔26aには、純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
First, as shown in FIG. 1, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas
このため、酸化剤ガスは、図1及び図4に示すように、酸化剤ガス入口連通孔22aから入口バッファ部66a及びライン状ガイド通路68aを通って第1セパレータ14の第1酸化剤ガス流路28に供給される。残余の酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔22aから入口バッファ部78a及びライン状ガイド通路80aを通って第2セパレータ18の第2酸化剤ガス流路38に導入される。
For this reason, as shown in FIGS. 1 and 4, the oxidant gas flows from the oxidant gas
酸化剤ガスは、図1に示すように、第1酸化剤ガス流路28に沿って矢印B方向(水平方向)に移動し、第1枠付き電解質膜・電極構造体16aのカソード電極56に供給される。残余の酸化剤ガスは、第2酸化剤ガス流路38に沿って矢印B方向に移動し、第2枠付き電解質膜・電極構造体16bのカソード電極56に供給される。
As shown in FIG. 1, the oxidant gas moves in the direction of arrow B (horizontal direction) along the first oxidant
一方、燃料ガスは、図3に示すように、燃料ガス入口連通孔24aから第2セパレータ18の供給孔部36aを通って入口バッファ部72aに供給される。燃料ガスは、入口バッファ部72a及びライン状ガイド通路74aを通って第2セパレータ18の第1燃料ガス流路34に供給される。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the fuel gas is supplied from the fuel gas
残余の燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔24aから第3セパレータ20の供給孔部44aを通って入口バッファ部84aに供給される。燃料ガスは、入口バッファ部84a及びライン状ガイド通路86aを通って第3セパレータ20の第2燃料ガス流路42に供給される。
The remaining fuel gas is supplied from the fuel gas
燃料ガスは、図1に示すように、第1燃料ガス流路34に沿って矢印B方向に移動し、第1枠付き電解質膜・電極構造体16aのアノード電極58に供給される。残余の燃料ガスは、第2燃料ガス流路42に沿って矢印B方向に移動し、第2枠付き電解質膜・電極構造体16bのアノード電極58に供給される。
As shown in FIG. 1, the fuel gas moves in the direction of arrow B along the first fuel
従って、第1枠付き電解質膜・電極構造体16a及び第2枠付き電解質膜・電極構造体16bでは、各カソード電極56に供給される酸化剤ガスと、各アノード電極58に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
Accordingly, in the electrolyte membrane /
次いで、第1枠付き電解質膜・電極構造体16a及び第2枠付き電解質膜・電極構造体16bの各カソード電極56に供給されて消費された酸化剤ガスは、図9及び図11に示すように、ライン状ガイド通路68b、80bから出口バッファ部66b、78bを通って酸化剤ガス出口連通孔22bに排出される。
Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the
第1枠付き電解質膜・電極構造体16a及び第2枠付き電解質膜・電極構造体16bのアノード電極58に供給されて消費された燃料ガスは、図10及び図12に示すように、ライン状ガイド通路74b、86bから出口バッファ部72b、84bに導入される。図1に示すように、燃料ガスは、排出孔部36b、44bを通って燃料ガス出口連通孔24bに排出される。
The fuel gas consumed by being supplied to the
一方、上下一対の冷却媒体入口連通孔26aに供給された冷却媒体は、図1に示すように、冷却媒体流路32に導入される。冷却媒体は、一旦、矢印C方向内方に沿って流動した後、矢印B方向に移動して第1枠付き電解質膜・電極構造体16a及び第2枠付き電解質膜・電極構造体16bを冷却する。この冷却媒体は、矢印C方向外方に移動した後、上下一対の冷却媒体出口連通孔26bに排出される。
On the other hand, the cooling medium supplied to the pair of upper and lower cooling medium
この場合、本実施形態では、例えば、第1枠付き電解質膜・電極構造体16aは、段差MEAの外周部に第1樹脂枠部材60aが一体化されるとともに、前記第1樹脂枠部材60aの外周縁部60aeには、第1フィルム部材62aが接着されている。
In this case, in the present embodiment, for example, in the electrolyte membrane /
そして、図9に示すように、第1樹脂枠部材60aには、酸化剤ガス入口連通孔22aと第1酸化剤ガス流路28との間に、反応ガス通路部である入口バッファ部66a及びライン状ガイド通路68aが設けられている。一方、酸化剤ガス出口連通孔22bと第1酸化剤ガス流路28との間に、反応ガス通路部である出口バッファ部66b及びライン状ガイド通路68bが設けられている。
As shown in FIG. 9, the first
このため、第1セパレータ14には、第1酸化剤ガス流路28を含む最低限の加工(プレス加工)を施すとともに、第1フィルム被覆層46を設けるだけでよい。従って、第1セパレータ14の製造作業が一挙に簡素化し、前記第1セパレータ14を簡単且つ良好に製造することが可能になる。
For this reason, the
第2セパレータ18においても、同様である一方、第3セパレータ20では、最低限の加工を施し且つ面20bにシール部材52が一体成形されている。これより、燃料電池10全体の製造コストが削減され、前記燃料電池10を経済的に製造することができるという効果が得られる。
The same applies to the
さらに、図2に示すように、第1セパレータ14は、少なくとも第1枠付き電解質膜・電極構造体16aの第1フィルム部材62aに、直接、接触する第1フィルム被覆層46を備えている。一方、第2セパレータ18は、第1枠付き電解質膜・電極構造体16aの第1フィルム部材62aと、第2枠付き電解質膜・電極構造体16bの第2フィルム部材62bとに、直接、接触する第2フィルム被覆層48を備えている。このため、簡単な構成で、燃料ガス及び酸化剤ガスの漏れを確実に抑制することが可能になる。
Further, as shown in FIG. 2, the
10…燃料電池 12…発電ユニット
14、18、20…セパレータ
16a、16b…枠付き電解質膜・電極構造体
22a…酸化剤ガス入口連通孔 22b…酸化剤ガス出口連通孔
24a…燃料ガス入口連通孔 24b…燃料ガス出口連通孔
26a…冷却媒体入口連通孔 26b…冷却媒体出口連通孔
28、38…酸化剤ガス流路 32…冷却媒体流路
34、42…燃料ガス流路 46、48、50…フィルム被覆層
52…シール部材 54…固体高分子電解質膜
56…カソード電極 58…アノード電極
59…電解質膜・電極構造体 60a、60b…樹脂枠部材
62a、62b…フィルム部材 63a、63b…接着剤層
66a、72a、78a、84a…入口バッファ部
66b、72b、78b、84b…出口バッファ部
68a、68b、74a、74b、80a、80b、86a、86b…ライン状ガイド通路
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記セパレータは、少なくとも前記フィルム部材との当接面に絶縁性フィルムによるフィルム被覆層を備えることを特徴とする燃料電池。 On the outer periphery of the electrolyte membrane / electrode structure in which electrodes are provided on both sides of the electrolyte membrane, a resin frame member and a film member are sequentially provided on the outer periphery, and the electrolyte membrane / electrode structure with frame and the separator are sequentially provided. A stacked fuel cell,
The fuel cell according to claim 1, wherein the separator includes a film coating layer made of an insulating film on at least a contact surface with the film member.
前記冷却媒体流路を構成する一方のセパレータには、前記冷却媒体流路を構成する他方のセパレータに設けられた前記フィルム被覆層に直接接触するシール部材が一体化されることを特徴とする燃料電池。 2. The fuel cell according to claim 1, wherein a cooling medium flow path for flowing the cooling medium along the separator surface is formed between the separators adjacent to each other.
A fuel is characterized in that one separator constituting the cooling medium flow path is integrated with a seal member that directly contacts the film coating layer provided on the other separator constituting the cooling medium flow path. battery.
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