JP2016048627A - Fuel battery - Google Patents

Fuel battery Download PDF

Info

Publication number
JP2016048627A
JP2016048627A JP2014172906A JP2014172906A JP2016048627A JP 2016048627 A JP2016048627 A JP 2016048627A JP 2014172906 A JP2014172906 A JP 2014172906A JP 2014172906 A JP2014172906 A JP 2014172906A JP 2016048627 A JP2016048627 A JP 2016048627A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
separator
electrolyte membrane
electrode structure
film
communication hole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2014172906A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
秀忠 小嶋
Hidetada Kojima
秀忠 小嶋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2014172906A priority Critical patent/JP2016048627A/en
Publication of JP2016048627A publication Critical patent/JP2016048627A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simply and satisfactorily form and economically manufacture a separator.SOLUTION: A fuel battery 10 comprises: power generation units 12 each having a first separator 14, a first frame-attached electrolyte film-electrode structure 16a, a second separator 18, a second frame-attached electrolyte film-electrode structure 16b, and a third separator 20. The first frame-attached electrolyte film-electrode structure 16a has an outer peripheral edge with which a first resin frame member 60a and a first film member 62a are integrally molded. The first separator 14 includes a first film coating layer 46 composed of an insulative film on a face abutting against the first film member 62a.SELECTED DRAWING: Figure 2

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.

特開2009−104922号公報JP 2009-104922 A

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.

本発明の実施形態に係る燃料電池を構成する発電ユニットの要部分解斜視説明図である。It is a principal part disassembled perspective explanatory drawing of the electric power generation unit which comprises the fuel cell concerning embodiment of this invention. 前記発電ユニットの、図1中、II−II線断面説明図である。FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view taken along the line II-II in FIG. 1 of the power generation unit. 前記発電ユニットの、図1中、III−III線断面説明図である。FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view taken along line III-III in FIG. 1 of the power generation unit. 前記発電ユニットの、図1中、IV−IV線断面説明図である。FIG. 4 is a cross-sectional explanatory view taken along line IV-IV in FIG. 1 of the power generation unit. 前記発電ユニットの、図1中、V−V線断面説明図である。FIG. 5 is a cross-sectional explanatory view taken along line VV in FIG. 1 of the power generation unit. 前記発電ユニットを構成する第1セパレータの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the 1st separator which comprises the said electric power generation unit. 前記発電ユニットを構成する第2セパレータの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the 2nd separator which comprises the said electric power generation unit. 前記発電ユニットを構成する第3セパレータの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the 3rd separator which comprises the said electric power generation unit. 前記発電ユニットを構成する第1枠付き電解質膜・電極構造体の一方の面の説明図である。It is explanatory drawing of one surface of the electrolyte membrane and electrode structure with a 1st frame which comprises the said electric power generation unit. 前記第1枠付き電解質膜・電極構造体の他方の面の説明図である。It is explanatory drawing of the other surface of the said electrolyte membrane and electrode structure with a 1st frame. 前記発電ユニットを構成する第2枠付き電解質膜・電極構造体の一方の面の説明図である。It is explanatory drawing of one surface of the electrolyte membrane and electrode structure with a 2nd frame which comprises the said electric power generation unit. 前記第2枠付き電解質膜・電極構造体の他方の面の説明図である。It is explanatory drawing of the other surface of the electrolyte membrane and electrode structure with a said 2nd frame.

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 fuel cell 10 according to the embodiment of the present invention includes a power generation unit 12. The plurality of power generation units 12 are stacked on each other along the horizontal direction (arrow A direction) or the vertical direction (arrow C direction), thereby constituting, for example, a fuel cell stack mounted on a fuel cell electric vehicle.

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 power generation unit 12 includes a first separator 14, a first framed electrolyte membrane / electrode structure 16 a, a second separator 18, a second framed electrolyte membrane / electrode structure 16 b, and a third separator 20.

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 1st separator 14, the 2nd separator 18, and the 3rd separator 20 are comprised by the horizontally long metal plate which gave the surface treatment for anticorrosion to the metal surface, for example, a steel plate, a stainless steel plate, an aluminum plate, a plated steel plate. Is done. The first separator 14, the second separator 18, and the third separator 20 have a rectangular planar shape, and are formed into a concavo-convex shape by pressing a metal thin plate into a wave shape. The first separator 14, the second separator 18, and the third separator 20 may be carbon separators instead of metal separators.

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 power generation unit 12, there is an oxidant gas inlet communication hole 22a and a fuel gas outlet communication hole 24b communicating with each other in the arrow A direction. Provided. The oxidant gas inlet communication hole 22a supplies an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas, while the fuel gas outlet communication hole 24b discharges a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas.

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 power generation unit 12 in the long side direction (arrow B direction) communicates with each other in the arrow A direction, and discharges the fuel gas inlet communication hole 24a for supplying fuel gas and the oxidant gas. For this purpose, an oxidant gas outlet communication hole 22b is provided.

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 inlet communication hole 22a side at both ends in the short side direction (arrow C direction) of the power generation unit 12 and supply the cooling medium in communication with each other in the arrow A direction. A communication hole 26a is provided. A pair of upper and lower cooling medium outlet communication holes 26b for discharging the cooling medium is provided near both ends of the power generation unit 12 in the short side direction (arrow C direction) close to the fuel gas inlet communication hole 24a side.

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 surface 14a of the first separator 14 facing the electrolyte membrane / electrode structure 16a with the first frame communicates with the oxidant gas inlet communication hole 22a and the oxidant gas outlet communication hole 22b. A monooxidant gas flow path 28 is formed. The first oxidant gas channel 28 has a plurality of wave-like channel grooves (may be linear channel grooves) 28 a extending in the direction of arrow B.

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 inlet connection grooves 30a are formed in the vicinity of the oxidant gas inlet communication hole 22a. A plurality of outlet connection grooves 30b are formed in the vicinity of the oxidizing gas outlet communication hole 22b.

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 medium flow path 32 that connects the pair of upper and lower cooling medium inlet communication holes 26 a and the pair of upper and lower cooling medium outlet communication holes 26 b is formed on the surface 14 b of the first separator 14. Is done. In the cooling medium flow path 32, the back surface of the first separator 14 in which the first oxidant gas flow path 28 is formed overlaps the back surface of the third separator 20 in which a second fuel gas flow path 42 described later is formed. Formed.

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 gas flow path 34 that connects the fuel gas inlet communication hole 24a and the fuel gas outlet communication hole 24b is formed on the surface 18a of the second separator 18 facing the electrolyte membrane / electrode structure 16a with the first frame. The The first fuel gas channel 34 has a plurality of wave-like channel grooves (or linear channel grooves) 34 a extending in the direction of arrow B.

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 supply holes 36a are formed in the vicinity of the fuel gas inlet communication hole 24a. A plurality of discharge holes 36b are formed in the vicinity of the fuel gas outlet communication hole 24b.

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 inlet communication hole 22a and the oxidant gas outlet communication hole 22b communicate with the surface 18b of the second separator 18 facing the electrolyte membrane / electrode structure 16b with the second frame. A dioxidant gas flow path 38 is formed. The second oxidizing gas channel 38 has a plurality of wave-shaped channel grooves (or linear channel grooves) 38 a extending in the direction of arrow B.

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 inlet connection grooves 40a are formed in the vicinity of the oxidant gas inlet communication hole 22a. A plurality of outlet connection grooves 40b are formed in the vicinity of the oxidant gas outlet communication hole 22b.

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 inlet communication hole 24a and the fuel gas outlet communication hole 24b is formed on the surface 20a of the third separator 20 facing the electrolyte membrane / electrode structure 16b with the second frame. A flow path 42 is formed. The second fuel gas passage 42 has a plurality of wave-like passage grooves (may be straight passage grooves) 42 a extending in the direction of arrow B.

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 supply holes 44a are formed in the vicinity of the fuel gas inlet communication hole 24a. A plurality of discharge hole portions 44b are formed in the vicinity of the fuel gas outlet communication hole 24b. The supply hole 44a is offset inward (power generation surface side) from the supply hole 36a along the stacking direction, and the discharge hole 44b is inward of the discharge hole 36b along the stacking direction. It is offset.

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 film covering layer 46 is integrally formed on the surfaces 14 a and 14 b of the first separator 14 around the outer peripheral edge of the first separator 14. A second film coating layer 48 is integrally formed on the surfaces 18 a and 18 b of the second separator 18 around the outer peripheral edge of the second separator 18. A third film coating layer 50 is integrally formed on the surface 20 a of the third separator 20 around the outer peripheral edge of the third separator 20.

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 film coating layer 46, the 2nd film coating layer 48, and the 3rd film coating layer 50 are comprised by integrating the insulating film which has uniform thickness along a separator surface.

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 seal member 52 is provided on the surface 20 b of the third separator 20 without providing the third film coating layer 50 (or with the third film coating layer 50 provided). Integrated. The seal member 52 circulates around the cooling medium inlet communication hole 26a, the cooling medium outlet communication hole 26b, and the cooling medium flow path 32 to communicate these. The seal member 52 has a flat seal portion 52f extending with a uniform thickness along the surface 20b, and the inner seal portion 52a and the outer seal portion 52b bulge integrally from the flat seal portion 52f. It is formed.

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 member 52, for example, EPDM, NBR, fluorine rubber, silicone rubber, fluorosilicone rubber, butyl rubber, natural rubber, styrene rubber, chloroprene or acrylic rubber or other sealing material, cushioning material, packing material, etc. The sealing material which has is used.

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 / electrode structure 16a and the second framed electrolyte membrane / electrode structure 16b are, for example, solids in which a perfluorosulfonic acid thin film is impregnated with water. A polymer electrolyte membrane (cation exchange membrane) 54 is provided. The solid polymer electrolyte membrane 54 is sandwiched between a cathode electrode 56 and an anode electrode 58 to constitute an electrolyte membrane / electrode structure 59.

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 cathode electrode 56 constitutes a so-called step MEA having a plane dimension smaller than that of the anode electrode 58 and the solid polymer electrolyte membrane 54. The anode electrode 58 may have a plane size smaller than the plane size of the cathode electrode 56 and the solid polymer electrolyte membrane 54.

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 cathode electrode 56 and the anode electrode 58 are formed by uniformly applying a gas diffusion layer (not shown) made of carbon paper or the like and porous carbon particles carrying a platinum alloy on the surface thereof to the surface of the gas diffusion layer. And an electrode catalyst layer (not shown) to be formed. The electrode catalyst layers are formed on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 54.

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 / electrode structure 16 a is located outside the terminal portion of the cathode electrode 56, and the first resin is disposed on the outer peripheral edge of the solid polymer electrolyte membrane 54. A frame member 60a is provided. The first resin frame member 60a includes, for example, PPS (polyphenylene sulfide), PPA (polyphthalamide), PEN (polyethylene naphthalate), PES (polyethersulfone), LCP (liquid crystal polymer), PVDF (polyvinylidene fluoride). ), Silicone rubber, fluorine rubber or EPDM (ethylene propylene rubber).

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 first film member 62a is bonded to the outer peripheral edge 60ae of the first resin frame member 60a via an adhesive layer 63a. The first film member 62a is made of the same material as the first resin frame member 60a, for example. A first resin frame member 60a and a first film member 62a are sequentially provided on the outer periphery of the electrolyte membrane / electrode structure 59 toward the outside.

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 resin frame member 60a is formed in a thin shape over a predetermined width dimension (a dimension inward from the outer peripheral end). The inner peripheral edge 62ae of the first film member 62a is formed in a thin shape over a predetermined width dimension (a dimension inward from the inner peripheral edge). An adhesive layer 63a is formed by applying an adhesive in a frame shape to an overlapping portion between the outer peripheral edge portion 60ae of the first resin frame member 60a and the inner peripheral edge portion 62ae of the first film member 62a.

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 / electrode structure 16 b is located outside the terminal portion of the cathode electrode 56, and the second resin is placed on the outer peripheral edge of the solid polymer electrolyte membrane 54. A frame member 60b is provided. The second resin frame member 60b is configured in the same manner as the first resin frame member 60a.

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 second film member 62b is joined to the outer peripheral edge 60be of the second resin frame member 60b via an adhesive layer 63b. The second film member 62b is made of the same material as the second resin frame member 60b, for example. An adhesive layer 63b is formed by applying an adhesive in a frame shape to an overlapping portion between the outer peripheral edge portion 60be of the second resin frame member 60b and the inner peripheral edge portion 62be of the second film member 62b.

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 inlet buffer portion 66a having a plurality of embossed portions 64a is provided in the vicinity of the oxidizing gas inlet communication hole 22a on the surface of the first resin frame member 60a on the cathode electrode 56 side. It is done. A plurality of line-shaped guide passages 68a are provided between the inlet buffer portion 66a and the first oxidant gas flow path 28. In the vicinity of the oxidant gas outlet communication hole 22b, an outlet buffer part 66b having a plurality of embossed parts 64b is provided. A plurality of line-shaped guide passages 68b are provided between the outlet buffer portion 66b and the first oxidant gas flow path 28.

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 film coating layer 46 provided on the surface 14a of the first separator 14 and the first film provided on the electrolyte membrane / electrode structure 16a with the first frame. The member 62a is joined (adhered or heat welded) to each other. Between the first film covering layer 46 and the first film member 62a, the oxidant gas inlet communication hole 22a, the oxidant gas outlet communication hole 22b, and the first oxidant gas flow path 28 are circulated and communicate with each other. .

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 inlet buffer portion 72a having a plurality of embossed portions 70a is provided in the vicinity of the fuel gas inlet communication hole 24a on the surface of the first resin frame member 60a on the anode electrode 58 side. . A plurality of line-shaped guide passages 74 a are provided between the inlet buffer portion 72 a and the first fuel gas flow path 34. In the vicinity of the fuel gas outlet communication hole 24b, an outlet buffer portion 72b having a plurality of embossed portions 70b is provided. A plurality of line-shaped guide passages 74 b are provided between the outlet buffer portion 72 b and the first fuel gas flow path 34.

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 film coating layer 48 provided on the surface 18a of the second separator 18 and the first film provided on the electrolyte membrane / electrode structure 16a with the first frame. The member 62a is joined (adhered or heat welded) to each other. Between the second film coating layer 48 and the first film member 62a, the fuel gas inlet communication hole 24a, the fuel gas outlet communication hole 24b, and the first fuel gas flow path 34 are circulated and communicate with each other.

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 inlet buffer portion 78a having a plurality of embossed portions 76a is provided in the vicinity of the oxidant gas inlet communication hole 22a on the surface of the second resin frame member 60b on the cathode electrode 56 side. It is done. A plurality of line-shaped guide passages 80a are provided between the inlet buffer portion 78a and the second oxidant gas flow path 38. In the vicinity of the oxidant gas outlet communication hole 22b, an outlet buffer part 78b having a plurality of embossed parts 76b is provided. A plurality of line-shaped guide passages 80b are provided between the outlet buffer portion 78b and the second oxidant gas flow path 38.

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 film covering layer 48 provided on the surface 18b of the second separator 18, and the second film member 62b provided on the second framed electrolyte membrane / electrode structure 16b, Are joined (adhered or heat welded) to each other. Between the second film coating layer 48 and the second film member 62b, the oxidant gas inlet communication hole 22a, the oxidant gas outlet communication hole 22b, and the second oxidant gas flow path 38 circulate, and these communicate with each other. .

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 inlet buffer portion 84a having a plurality of embossed portions 82a is provided in the vicinity of the fuel gas inlet communication hole 24a on the surface of the second resin frame member 60b on the anode electrode 58 side. . A plurality of line-shaped guide passages 86a are provided between the inlet buffer portion 84a and the second fuel gas passage 42. An outlet buffer portion 84b having a plurality of embossed portions 82b is provided in the vicinity of the fuel gas outlet communication hole 24b. A plurality of line-shaped guide passages 86b are provided between the outlet buffer portion 84b and the second fuel gas passage 42.

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 film coating layer 50 provided on the surface 20a of the third separator 20 and the second film provided on the electrolyte membrane / electrode structure 16b with the second frame. The member 62b is joined (adhered or heat welded) to each other. Between the third film covering layer 50 and the second film member 62b, the fuel gas inlet communication hole 24a, the fuel gas outlet communication hole 24b, and the second fuel gas flow path 42 are circulated and communicate with each other.

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 power generation units 12 are stacked on each other, a cooling medium flow path 32 is provided between the first separator 14 constituting one power generation unit 12 and the third separator 20 constituting the other power generation unit 12. It is formed.

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.

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 inlet communication hole 22a, and a fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied to the fuel gas inlet communication hole 24a. Supplied. Further, a cooling medium such as pure water, ethylene glycol, or oil is supplied to the pair of upper and lower cooling medium inlet communication holes 26a.

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 inlet communication hole 22a through the inlet buffer portion 66a and the line-shaped guide passage 68a to the first oxidant gas flow of the first separator 14. Supplied to the path 28. The remaining oxidant gas is introduced from the oxidant gas inlet communication hole 22a into the second oxidant gas flow path 38 of the second separator 18 through the inlet buffer portion 78a and the line-shaped guide passage 80a.

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 gas flow path 28, and reaches the cathode electrode 56 of the electrolyte membrane / electrode structure 16 a with the first frame. Supplied. The remaining oxidant gas moves in the direction of arrow B along the second oxidant gas flow path 38 and is supplied to the cathode electrode 56 of the electrolyte membrane / electrode structure 16b with the second frame.

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 inlet communication hole 24a through the supply hole 36a of the second separator 18 to the inlet buffer 72a. The fuel gas is supplied to the first fuel gas flow path 34 of the second separator 18 through the inlet buffer portion 72a and the line-shaped guide passage 74a.

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 inlet communication hole 24a to the inlet buffer part 84a through the supply hole part 44a of the third separator 20. The fuel gas is supplied to the second fuel gas flow path 42 of the third separator 20 through the inlet buffer portion 84a and the line-shaped guide passage 86a.

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 gas flow path 34 and is supplied to the anode electrode 58 of the electrolyte membrane / electrode structure 16 a with the first frame. The remaining fuel gas moves in the direction of arrow B along the second fuel gas channel 42 and is supplied to the anode electrode 58 of the electrolyte membrane / electrode structure 16b with the second frame.

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 / electrode structure 16a with the first frame and the electrolyte membrane / electrode structure 16b with the second frame, the oxidant gas supplied to each cathode electrode 56 and the fuel gas supplied to each anode electrode 58 Is consumed by an electrochemical reaction in the electrode catalyst layer to generate electricity.

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 cathode electrodes 56 of the first framed electrolyte membrane / electrode structure 16a and the second framed electrolyte membrane / electrode structure 16b is shown in FIGS. Then, the gas is discharged from the line-shaped guide passages 68b and 80b through the outlet buffer portions 66b and 78b to the oxidant gas outlet communication hole 22b.

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 anode electrode 58 of the electrolyte membrane / electrode structure 16a with the first frame and the electrolyte membrane / electrode structure 16b with the second frame, as shown in FIGS. It is introduced into the outlet buffer portions 72b and 84b from the guide passages 74b and 86b. As shown in FIG. 1, the fuel gas is discharged to the fuel gas outlet communication hole 24b through the discharge holes 36b and 44b.

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 inlet communication holes 26a is introduced into the cooling medium flow path 32 as shown in FIG. The cooling medium once flows in the direction of arrow C and then moves in the direction of arrow B to cool the first framed electrolyte membrane / electrode structure 16a and the second framed electrolyte membrane / electrode structure 16b. To do. This cooling medium moves outward in the direction of arrow C, and is then discharged into a pair of upper and lower cooling medium outlet communication holes 26b.

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 / electrode structure 16a with the first frame, the first resin frame member 60a is integrated with the outer periphery of the step MEA, and the first resin frame member 60a A first film member 62a is bonded to the outer peripheral edge 60ae.

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 resin frame member 60a includes an inlet buffer 66a, which is a reaction gas passage, between the oxidant gas inlet communication hole 22a and the first oxidant gas flow path 28. A line-shaped guide passage 68a is provided. On the other hand, between the oxidant gas outlet communication hole 22 b and the first oxidant gas flow path 28, an outlet buffer part 66 b that is a reaction gas passage part and a line-shaped guide path 68 b are provided.

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 first separator 14 need only be provided with the first film coating layer 46 while performing the minimum processing (press processing) including the first oxidant gas flow path 28. Therefore, the manufacturing operation of the first separator 14 is simplified at a stroke, and the first separator 14 can be manufactured easily and satisfactorily.

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 second separator 18. On the other hand, in the third separator 20, the sealing member 52 is integrally formed on the surface 20 b with minimum processing. Thereby, the manufacturing cost of the whole fuel cell 10 is reduced, and the effect that the fuel cell 10 can be manufactured economically is obtained.

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 first separator 14 includes a first film covering layer 46 that is in direct contact with at least the first film member 62 a of the electrolyte membrane / electrode structure 16 a with the first frame. On the other hand, the second separator 18 directly contacts the first film member 62a of the electrolyte membrane / electrode structure 16a with the first frame and the second film member 62b of the electrolyte membrane / electrode structure 16b with the second frame. The second film covering layer 48 is provided. For this reason, it is possible to reliably suppress the leakage of the fuel gas and the oxidant gas with a simple configuration.

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 SYMBOLS 10 ... Fuel cell 12 ... Power generation unit 14, 18, 20 ... Separator 16a, 16b ... Electrolyte membrane electrode assembly 22a with frame ... Oxidant gas inlet communication hole 22b ... Oxidant gas outlet communication hole 24a ... Fuel gas inlet communication hole 24b ... Fuel gas outlet communication hole 26a ... Cooling medium inlet communication hole 26b ... Cooling medium outlet communication hole 28, 38 ... Oxidant gas flow path 32 ... Cooling medium flow path 34, 42 ... Fuel gas flow path 46, 48, 50 ... Film covering layer 52 ... Sealing member 54 ... Solid polymer electrolyte membrane 56 ... Cathode electrode 58 ... Anode electrode 59 ... Electrolyte membrane / electrode structure 60a, 60b ... Resin frame members 62a, 62b ... Film members 63a, 63b ... Adhesive layer 66a, 72a, 78a, 84a ... Inlet buffer portions 66b, 72b, 78b, 84b ... Outlet buffer portions 68a, 68b, 74a, 7 4b, 80a, 80b, 86a, 86b ... Line-shaped guide passage

Claims (2)

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であって、
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.
請求項1記載の燃料電池において、互いに隣接する前記セパレータ間には、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とともに、
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.
JP2014172906A 2014-08-27 2014-08-27 Fuel battery Pending JP2016048627A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014172906A JP2016048627A (en) 2014-08-27 2014-08-27 Fuel battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014172906A JP2016048627A (en) 2014-08-27 2014-08-27 Fuel battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016048627A true JP2016048627A (en) 2016-04-07

Family

ID=55649425

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014172906A Pending JP2016048627A (en) 2014-08-27 2014-08-27 Fuel battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016048627A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5778044B2 (en) Electrolyte membrane / electrode structure with resin frame for fuel cells
JP6308575B2 (en) Fuel cell
JP6053649B2 (en) Fuel cell
JP5918037B2 (en) Fuel cell
JP2015050137A (en) Electrolyte membrane-electrode structure with resin frame for fuel cell
JP6125903B2 (en) Fuel cell
JP6104103B2 (en) Fuel cell
JP2017147101A (en) Fuel battery
JP2013157093A (en) Fuel cell
JP6170868B2 (en) Fuel cell
JP6177212B2 (en) Fuel cell
JP6194186B2 (en) Fuel cell
JP2017016758A (en) Fuel cell
JP6150528B2 (en) Fuel cell stack
JP5830403B2 (en) Electrolyte membrane / electrode structure for fuel cells
JP6208650B2 (en) Fuel cell
JP2016048627A (en) Fuel battery
JP6174524B2 (en) Fuel cell
JP2011165570A (en) Fuel cell
JP2016110915A (en) Fuel cell
JP2016035846A (en) Fuel cell stack
JP6090799B2 (en) Electrolyte membrane / electrode structure with resin frame for fuel cells
JP6132819B2 (en) Fuel cell
JP2016091936A (en) Method for manufacturing resin frame-attached electrolyte membrane-electrode structure for fuel battery
JP6033198B2 (en) Fuel cell