JP2016207264A - Fuel battery and fuel battery system - Google Patents

Fuel battery and fuel battery system Download PDF

Info

Publication number
JP2016207264A
JP2016207264A JP2015083057A JP2015083057A JP2016207264A JP 2016207264 A JP2016207264 A JP 2016207264A JP 2015083057 A JP2015083057 A JP 2015083057A JP 2015083057 A JP2015083057 A JP 2015083057A JP 2016207264 A JP2016207264 A JP 2016207264A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow path
fuel gas
fuel
separator
cell
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
JP2015083057A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
智宏 黒羽
Tomohiro Kuroba
智宏 黒羽
幸宗 可児
Yukimune Kani
幸宗 可児
岡市 敦雄
Atsuo Okaichi
敦雄 岡市
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.)
Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Original Assignee
Panasonic Intellectual Property Management 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 Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd filed Critical Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority to JP2015083057A priority Critical patent/JP2016207264A/en
Publication of JP2016207264A publication Critical patent/JP2016207264A/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

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel battery system capable of achieving high reliability.SOLUTION: A fuel cell includes a flat plate type cell configured by sandwiching electrolyte between a fuel electrode and an air electrode, a flat plate type first separator arranged on the fuel electrode side, and a flat plate arranged on the air electrode side. The first separator includes an inlet manifold to which fuel gas is supplied, an outlet manifold through which the fuel gas is discharged, a first flow path portion which is formed on a main surface on a side in contact with the fuel electrode and intercommunicates with the inlet manifold on one end side thereof and through which the fuel gas supplied from the inlet manifold flows, a gas merging portion for joining the fuel gas flowing through the first flow path portion, and a second flow path portion which is formed on the main surface, arranged in parallel to the first flow path portion and communicates with the outlet manifold at an end portion thereof on the same side as the one end portion of the first flow path portion through which the fuel gas joined at the gas merging portion flows to the outlet manifold. The flow path cross-sectional area of the second flow path portion is smaller than the flow path cross-sectional area of the first flow path portion.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は燃料電池および燃料電池システムに関するものである。   The present invention relates to a fuel cell and a fuel cell system.

固体酸化物形燃料電池の電解質材料には、安定化ジルコニアに代表される酸化物イオン伝導体が広く用いられている。また、電解質材料として、例えばBaZrCeMO3-α(Mは金属)に代表される、プロトン伝導体を用いることも提案されている(特許文献1参照)。 Oxide ion conductors typified by stabilized zirconia are widely used as electrolyte materials for solid oxide fuel cells. As an electrolyte material, it has also been proposed to use a proton conductor represented by, for example, BaZrCeMO 3-α (M is a metal) (see Patent Document 1).

特開2001−307546JP 2001-307546 A 特開2007−207744JP2007-207744

本発明は、一例として、高い信頼性を得ることができる燃料電池を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide a fuel cell capable of obtaining high reliability as an example.

本発明の燃料電池の一態様(aspect)は、電解質を燃料極と空気極とで挟んで構成される平板形のセルと、前記セルを挟み込む、前記燃料極側に配された平板形の第一セパレータおよび前記空気極側に配された平板形の第二セパレータと、を備え、前記第一セパレータは、燃料ガスが供給される入口マニホールドと、前記燃料ガスが排出される出口マニホールドと、前記燃料極と接する側の主面に形成されており、一方側の端部で前記入口マニホールドと連通し、該入口マニホールドから供給された燃料ガスを流通させる第一流路部と、前記第一流路部を流通する前記燃料ガスを合流させるガス合流部と、前記主面に形成されており、前記第一流路部と並行に配置され、該第一流路部の一方側の端部と同じ側の端部で前記出口マニホールドと連通し、前記ガス合流部で合流させた前記燃料ガスを、該出口マニホールドに向けて流通させる第二流路部と、を有し、前記第二流路部の流路断面積は、前記第一流路部の流路断面積よりも小さくなる。   An aspect of the fuel cell according to the present invention includes a flat plate cell configured by sandwiching an electrolyte between a fuel electrode and an air electrode, and a flat plate-shaped cell disposed on the fuel electrode side that sandwiches the cell. A first separator and a flat plate-like second separator disposed on the air electrode side, the first separator including an inlet manifold to which fuel gas is supplied, an outlet manifold from which the fuel gas is discharged, and A first flow passage portion formed on a main surface in contact with the fuel electrode, communicated with the inlet manifold at one end portion thereof, and circulates the fuel gas supplied from the inlet manifold; and the first flow passage portion A gas merging portion for merging the fuel gas flowing through the main surface and an end on the same side as an end on one side of the first flow passage portion, arranged in parallel with the first flow passage portion At the exit Manihoe And a second flow path section for flowing the fuel gas merged at the gas merge section toward the outlet manifold, and the flow path cross-sectional area of the second flow path section is: It becomes smaller than the channel cross-sectional area of the first channel part.

本発明の一態様に係る燃料電池によれば、高い信頼性を得ることができるという効果を奏する。   According to the fuel cell of one embodiment of the present invention, there is an effect that high reliability can be obtained.

図1は、本発明の実施の形態に係る燃料電池の概略構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a fuel cell according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1に示す燃料電池が備える第一セパレータの概略構成を示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of a first separator provided in the fuel cell shown in FIG. 図3は、本発明の実施形態の変形例1に係る燃料電池が備える第一セパレータの概略構成を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a schematic configuration of the first separator provided in the fuel cell according to Modification 1 of the embodiment of the present invention. 図4は、本発明の実施形態の変形例2に係る燃料電池が備える第一セパレータの概略構成を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing a schematic configuration of the first separator provided in the fuel cell according to Modification 2 of the embodiment of the present invention. 図5は、本発明の実施形態の変形例1に係る燃料電池が備える第一セパレータを、一面に複数枚、配置した概略構成の一例を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing an example of a schematic configuration in which a plurality of first separators provided in a fuel cell according to Modification 1 of the embodiment of the present invention are arranged on one surface. 図6は、本発明の実施形態の変形例1または変形例2に係る燃料電池100を含む燃料電池システムの一例を概略的に示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view schematically showing an example of a fuel cell system including the fuel cell 100 according to Modification 1 or Modification 2 of the embodiment of the present invention.

(本発明の一形態を得るに至った経緯)
本発明者らは、燃料電池のセルに関して鋭意検討を行った。その結果、以下の知見を得た。
(Background to obtaining one embodiment of the present invention)
The inventors of the present invention have made extensive studies on fuel cell. As a result, the following knowledge was obtained.

例えば、固体酸化物形燃料電池の電解質材料に広く用いられている、安定化ジルコニア等の酸化物イオン伝導体は、低温になるほどイオン導電率が下がる。このため、酸化物イオン伝導体を電解質材料に用いた固体酸化物形燃料電池は、700℃以上の動作温度を必要としている。   For example, oxide ion conductors such as stabilized zirconia, which are widely used as electrolyte materials for solid oxide fuel cells, have a lower ionic conductivity as the temperature decreases. For this reason, a solid oxide fuel cell using an oxide ion conductor as an electrolyte material requires an operating temperature of 700 ° C. or higher.

ところで、動作温度が高くなるほど、構造部材に使用する金属材料に高価な特殊耐熱金属が必要となる。また、固体酸化物形燃料電池の起動停止の際には、熱膨張差が大きくなるためクラックが生じ易くなる。このため、固体酸化物形燃料電池を含む燃料電池システム全体のコストが高くなったり、信頼性が低下したりするといった課題を有していた。そのため、固体酸化物形燃料電池の動作温度の低温化は、固体酸化物形燃料電池を含む燃料電池システムの実用化において大きな目標の一つとなっている。   By the way, the higher the operating temperature, the more expensive special heat-resistant metal is required for the metal material used for the structural member. In addition, when the solid oxide fuel cell is started and stopped, the difference in thermal expansion increases, so that cracks are likely to occur. For this reason, there existed a subject that the cost of the whole fuel cell system containing a solid oxide form fuel cell became high, or reliability fell. Therefore, lowering the operating temperature of solid oxide fuel cells is one of the major goals in the practical application of fuel cell systems including solid oxide fuel cells.

固体酸化物形燃料電池の動作温度の低温化を図るためには、電解質の薄膜化、または電解質材料そのものの変更のいずれかが考えられる。例えば、上述した特許文献1では、電解質材料として、例えばBaZrCeMO3-α(Mは金属)に代表される、プロトン伝導体を用いることで動作温度を下げることを提案している。 In order to lower the operating temperature of the solid oxide fuel cell, either the thinning of the electrolyte or the change of the electrolyte material itself can be considered. For example, Patent Document 1 described above proposes to lower the operating temperature by using a proton conductor typified by, for example, BaZrCeMO 3-α (M is a metal) as the electrolyte material.

ところで、固体酸化物形燃料電池においてプロトン伝導体を電解質に用いた場合、燃料極側に供給された燃料ガス中の水素は、プロトン伝導体中を伝導し、空気極側で酸素と反応し、水を生成する。このため、燃料極と空気極との間における電気化学反応が進行するにしたがって、供給された燃料ガスの体積が減少していくこととなる。特に、発電効率向上のため燃料利用率を高めれば高めるほど、固体酸化物形燃料電池における燃料ガスの流通路である燃料ガス流路の下流側と、その上流側とでは燃料ガスの体積差が大きくなる。換言すると、下流側の燃料ガス流路を流通する燃料ガスの流量は、上流側の燃料ガス流路を流通する燃料ガスの流量よりも小さくなる。   By the way, when a proton conductor is used as an electrolyte in a solid oxide fuel cell, hydrogen in the fuel gas supplied to the fuel electrode side conducts in the proton conductor and reacts with oxygen on the air electrode side, Produce water. For this reason, as the electrochemical reaction between the fuel electrode and the air electrode proceeds, the volume of the supplied fuel gas decreases. In particular, the higher the fuel utilization rate is to improve the power generation efficiency, the greater the difference in volume of fuel gas between the downstream side of the fuel gas passage, which is the fuel gas passage in the solid oxide fuel cell, and the upstream side. growing. In other words, the flow rate of the fuel gas flowing through the downstream fuel gas flow channel is smaller than the flow rate of the fuel gas flowing through the upstream fuel gas flow channel.

ここで、燃料ガスの流量を「Q」とし、燃料ガス流路の流路断面積を「A」とし、燃料ガスの流速を「V」とした場合、以下の数式(1)の関係が成り立つ。つまり、燃料ガスの流量は燃料ガスの流速に比例する。   Here, when the flow rate of the fuel gas is “Q”, the cross-sectional area of the fuel gas flow channel is “A”, and the flow velocity of the fuel gas is “V”, the following equation (1) holds. . That is, the flow rate of the fuel gas is proportional to the flow rate of the fuel gas.

[数1] Q=A・V ・・・(1)
このため、燃料ガス流路を流通する燃料ガスの流量が小さくなると燃料ガスの流速も低下する。つまり、燃料ガス流路における上流側よりも下流側の方が燃料ガスの流速が低下する。このように燃料ガスの流速が低下すると、燃料極に供給される燃料ガスの単位時間あたりの供給量が小さくなるため、燃料ガス流路の上流側と下流側との間において、発電効率のばらつきが大きくなり、その結果、セルの反応面内における電流分布のばらつきが増大する。
[Formula 1] Q = A · V (1)
For this reason, when the flow rate of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path decreases, the flow rate of the fuel gas also decreases. That is, the flow rate of the fuel gas is lower on the downstream side than on the upstream side in the fuel gas flow path. When the flow rate of the fuel gas is reduced in this way, the supply amount of the fuel gas supplied to the fuel electrode per unit time is reduced, so that the power generation efficiency varies between the upstream side and the downstream side of the fuel gas flow path. As a result, variation in current distribution in the reaction surface of the cell increases.

ここで、セルの反応面内では、発電効率が高い部位の方が低い部位よりも、発電に伴い生じる熱によって温度が高くなっている。そのため、セルの反応面内で発電効率にばらつきが生じるということは、セルの反応面内において温度分布にばらつきが生じるということになる。   Here, in the reaction surface of the cell, the temperature is higher due to the heat generated by the power generation than the part where the power generation efficiency is higher than the part where the power generation efficiency is lower. Therefore, variation in power generation efficiency within the reaction surface of the cell means variation in temperature distribution within the reaction surface of the cell.

そこで、セルの反応面内における温度分布のばらつきを低減させるためには、燃料ガス流路を流通する燃料ガスの流速の均一性を図る必要がある。例えば、特許文献2では、燃料ガスの流速の均一性を改善させるように工夫した燃料ガス流路(通流領域)が形成された、高分子電解質形燃料電池用セパレータが提案されている。特許文献2に開示されたセパレータには、サーペンタイン状に形成された燃料ガス(反応ガス)の通流領域において、上流側に位置する通流領域の流路溝の溝数を下流側に位置する通流領域の流路溝の溝数よりも多くすることで、燃料ガス(反応ガス)の流速の均一性を図っている。   Therefore, in order to reduce the variation in the temperature distribution in the reaction surface of the cell, it is necessary to make the flow velocity of the fuel gas flowing through the fuel gas flow path uniform. For example, Patent Document 2 proposes a polymer electrolyte fuel cell separator in which a fuel gas channel (flow region) devised to improve the uniformity of the flow rate of fuel gas is formed. In the separator disclosed in Patent Document 2, in the flow region of the fuel gas (reactive gas) formed in a serpentine shape, the number of channel grooves in the flow region located on the upstream side is positioned on the downstream side. The uniformity of the flow velocity of the fuel gas (reactive gas) is achieved by increasing the number of flow channels in the flow area.

しかしながら、本発明者らは、特許文献2に開示されたセパレータのように、燃料ガスの流速の均一性を改善させるだけでは、セルの反応面内における温度分布のばらつきを十分に低減させることができないことを見出した。   However, as in the separator disclosed in Patent Document 2, the present inventors can sufficiently reduce the variation in temperature distribution in the reaction surface of the cell only by improving the uniformity of the fuel gas flow velocity. I found it impossible.

特に固体酸化物形燃料電池では、セルの反応面内において温度分布にばらつきが生じると、セルにおいて熱膨張による内部応力が発生し、クラック、または割れの原因となるため、燃料電池の信頼性にとって大きな問題となる。   In particular, in solid oxide fuel cells, if the temperature distribution varies within the reaction surface of the cell, internal stress due to thermal expansion occurs in the cell, causing cracks or cracks. It becomes a big problem.

そこで、本発明者らは、セル内を流通する燃料ガスの流速の均一性を高めるとともに、セルの反応面内の温度分布のばらつきを小さくすることができる燃料電池について鋭意検討した。その結果、以下の知見に至った。   Therefore, the present inventors diligently studied a fuel cell that can improve the uniformity of the flow velocity of the fuel gas flowing through the cell and reduce the variation in temperature distribution in the reaction surface of the cell. As a result, the following knowledge was reached.

すなわち、本発明者らは、燃料ガス流路が形成された燃料電池用セパレータ(インターコネクタ)において、燃料ガスの流速の均一性を高めることと、燃料ガスの入口と出口との物理的な距離を近づけることとを両立させることで、セルの反応面内の温度分布のばらつきを低減できる点を見出し、本発明に至った。そして、本発明では具体的には以下に示す態様を提供する。   That is, the present inventors have improved the uniformity of the fuel gas flow velocity and the physical distance between the fuel gas inlet and outlet in the fuel cell separator (interconnector) in which the fuel gas flow path is formed. It has been found that the variation in temperature distribution in the reaction surface of the cell can be reduced by making both of the two approaches close to each other, and the present invention has been achieved. The present invention specifically provides the following modes.

本発明の第1の態様に係る燃料電池は、電解質を燃料極と空気極とで挟んで構成される平板形のセルと、前記セルを挟み込む、前記燃料極側に配された平板形の第一セパレータおよび前記空気極側に配された平板形の第二セパレータと、を備え、前記第一セパレータは、燃料ガスが供給される入口マニホールドと、前記燃料ガスが排出される出口マニホールドと、前記燃料極と接する側の主面に形成されており、一方側の端部で前記入口マニホールドと連通し、該入口マニホールドから供給された燃料ガスを流通させる第一流路部と、前記第一流路部を流通する前記燃料ガスを合流させるガス合流部と、前記主面に形成されており、前記第一流路部と並行に配置され、該第一流路部の一方側の端部と同じ側の端部で前記出口マニホールドと連通し、前記ガス合流部で合流させた前記燃料ガスを、該出口マニホールドに向けて流通させる第二流路部と、を有し、前記第二流路部の流路断面積は、前記第一流路部の流路断面積よりも小さくなる。   A fuel cell according to a first aspect of the present invention includes a flat plate cell configured by sandwiching an electrolyte between a fuel electrode and an air electrode, and a flat plate type first electrode disposed on the fuel electrode side that sandwiches the cell. A first separator and a flat plate-like second separator disposed on the air electrode side, the first separator including an inlet manifold to which fuel gas is supplied, an outlet manifold from which the fuel gas is discharged, and A first flow passage portion formed on a main surface in contact with the fuel electrode, communicated with the inlet manifold at one end portion thereof, and circulates the fuel gas supplied from the inlet manifold; and the first flow passage portion A gas merging portion for merging the fuel gas flowing through the main surface and an end on the same side as an end on one side of the first flow passage portion, arranged in parallel with the first flow passage portion Connected to the outlet manifold. And a second flow path section for flowing the fuel gas merged at the gas merge section toward the outlet manifold, and the flow path cross-sectional area of the second flow path section is the first flow path It becomes smaller than the flow path cross-sectional area of the path portion.

上記構成によると、平板形の第一セパレータの、セルの燃料極と接する側の主面に、第一流路部、ガス合流部、および第二流路部が形成されている。このため、第一流路部、ガス合流部、および第二流路部を流通する燃料ガスを利用してセルで発電を行うことができる。   According to the said structure, the 1st flow-path part, the gas confluence | merging part, and the 2nd flow-path part are formed in the main surface of the side which contacts the fuel electrode of a cell of the flat plate-shaped 1st separator. For this reason, it is possible to generate power in the cell using the fuel gas flowing through the first flow path part, the gas confluence part, and the second flow path part.

また、第一セパレータでは、第二流路部の流路断面積が第一流路部の流路断面積よりも小さくなるため、第一流路部を流通して流速が低下した燃料ガスは、ガス合流部から第二流路部に流入することで流速を増すことができる。このため、第一セパレータは、第一流路部および第二流路部に渡って流通する燃料ガスの流速の均一性を高めることができる。それゆえ、この第一セパレータを備えた燃料電池は、入口マニホールド近傍のセルの温度と出口マニホールド近傍のセルの温度との温度差を低減させることができる。   In the first separator, the flow passage cross-sectional area of the second flow passage portion is smaller than the flow passage cross-sectional area of the first flow passage portion. The flow velocity can be increased by flowing into the second flow path portion from the merge portion. For this reason, the 1st separator can improve the uniformity of the flow velocity of the fuel gas which circulates over the 1st channel part and the 2nd channel part. Therefore, the fuel cell including the first separator can reduce the temperature difference between the temperature of the cell near the inlet manifold and the temperature of the cell near the outlet manifold.

また、第一流路部と第二流路部とを並行に配置し、両者の同じ側の端部に入口マニホールドと出口マニホールドとがそれぞれ設けられている。ここで、セルにおいて、燃料ガスの流量が多い入口マニホールド近傍の領域が発電に伴い生じる発熱量が最も大きくなる。逆に、燃料ガスの流量が最も小さくなる出口マニホールド近傍の領域が発電に伴い生じる発熱量が最も小さくなる。このため、セルにおいて最も発熱量が大きい領域と最も小さい領域とが、並行に配置された第一流量部および第二流量部それぞれの同じ側の端部に配置されることになる。また、第一流路部では入口マニホールドからガス合流部に向かってセルの発熱量が徐々に小さくなっていくが、第二流路部は第一流路部とは逆の方向に流れ、ガス合流部から出口マニホールドに向かってセルの発熱量が徐々に小さくなっていく。このため、セルにおける温度分布のばらつきを低減させることができ、それによってセルにクラックまたは割れが生じることを防止することができる。   Further, the first flow path part and the second flow path part are arranged in parallel, and an inlet manifold and an outlet manifold are respectively provided at the end portions on the same side. Here, in the cell, a region near the inlet manifold where the flow rate of the fuel gas is large generates the largest amount of heat generated by power generation. Conversely, in the region near the outlet manifold where the flow rate of the fuel gas is the smallest, the amount of heat generated by power generation is the smallest. For this reason, the area | region with the largest calorific value and the smallest area | region in a cell are arrange | positioned at the edge part of the same side of each 1st flow volume part and 2nd flow volume part arrange | positioned in parallel. In the first flow path portion, the amount of heat generated by the cells gradually decreases from the inlet manifold toward the gas merge section, but the second flow path section flows in the opposite direction to the first flow path section, and the gas merge section The amount of heat generated by the cells gradually decreases from the outlet toward the outlet manifold. For this reason, variation in temperature distribution in the cell can be reduced, thereby preventing the cell from being cracked or cracked.

したがって、本発明の第一の態様に係る燃料電池は、高い信頼性を得ることができるという効果を奏する。   Therefore, the fuel cell according to the first aspect of the present invention has an effect that high reliability can be obtained.

本発明の第2の態様に係る燃料電池は、上記した第1の態様において、前記第一流路部および前記第二流路部は、流路断面積が等しくかつ直線形状となる複数の、燃料ガスを流通させる燃料ガス流路から構成されており、前記第一流路部は、前記第二流路部よりも前記燃料ガス流路の本数が多くなるように構成されていてもよい。   The fuel cell according to a second aspect of the present invention is the fuel cell according to the first aspect described above, wherein the first flow path portion and the second flow path portion are a plurality of fuels having equal flow path cross-sectional areas and linear shapes. The first gas flow path portion may be configured such that the number of the fuel gas flow channels is larger than that of the second flow path portion.

上記構成によると第一セパレータでは、第一流路部と第二流路部とは同じ直線形状でかつ同じ流路断面積となる複数の燃料ガス流路から構成されている。このため、第一セパレータの設計および作製が容易となる。   According to the said structure, in the 1st separator, the 1st flow path part and the 2nd flow path part are comprised from the several fuel gas flow path used as the same linear shape and the same flow-path cross-sectional area. This facilitates the design and production of the first separator.

また、本発明の第3の態様に係る燃料電池は、上記した第1または第2の態様において、前記電解質は、固体酸化物からなるプロトン伝導体であってもよい。   In the fuel cell according to the third aspect of the present invention, in the first or second aspect described above, the electrolyte may be a proton conductor made of a solid oxide.

また、本発明の第4の態様に係る燃料電池は、上記した第1から第2の態様のいずれか1つの態様において、前記セルおよび前記第一セパレータは矩形であって、前記第一セパレータの前記主面における一辺側に、複数の前記入口マニホールドと、前記出口マニホールドとが設けられ、該一辺側と対向する辺側に前記ガス合流部が設けられていてもよい。   The fuel cell according to a fourth aspect of the present invention is the fuel cell according to any one of the first to second aspects described above, wherein the cell and the first separator are rectangular, A plurality of the inlet manifolds and the outlet manifolds may be provided on one side of the main surface, and the gas junction may be provided on a side opposite to the one side.

なお、ここで矩形とは、角が90度となる四辺形だけではなく、角を落とし曲線となった形状、または角部分をカットした形状なども含み、主として四辺から形成されるものを意味する。   Here, the rectangle means not only a quadrilateral whose angle is 90 degrees, but also a shape formed by dropping a corner or a shape where a corner portion is cut, and is mainly formed from four sides. .

また、本発明の第5の態様に係る燃料電池は、上記した第4の態様において、前記第一セパレータの前記主面における一辺側において、前記一辺の両端部側それぞれに前記入口マニホールドが設けられ、前記一辺の両端部側それぞれに設けられた前記入口マニホールド間における中央部分であり、該入口マニホールドによって挟み込まれる位置に前記出口マニホールドが設けられていてもよい。   The fuel cell according to a fifth aspect of the present invention is the fuel cell according to the fourth aspect described above, wherein the inlet manifold is provided on each side of the main surface of the first separator on each side of the main surface. The outlet manifold may be provided in a central portion between the inlet manifolds provided on both end sides of the one side, and sandwiched by the inlet manifolds.

上記した構成によると、セルの発熱量が大きくなる入口マニホールドの近傍領域部分を一辺の両端部側に配置させ、その中央部分には発熱量が小さくなる出口マニホールドの近傍領域部分を配置させることができる。このため、セルにおける温度分布のばらつきを抑制することができる。   According to the above configuration, the area near the inlet manifold where the calorific value of the cell is large can be arranged on both ends of one side, and the area near the outlet manifold where the calorific value is small can be arranged at the center. it can. For this reason, the dispersion | variation in the temperature distribution in a cell can be suppressed.

また、本発明の第6の態様に係る燃料電池システムは、第4または第5の態様に係る燃料電池が備える前記セル、前記第一セパレータ、および前記第二セパレータを積層させて形成したセルスタックと、複数の前記入口マニホールドに燃料ガスを導入させるガス導入管と、を備え、前記ガス導入管は、供給された前記燃料ガスを複数の前記入口マニホールドそれぞれに等配分するための複数の分岐管を有する。   A fuel cell system according to a sixth aspect of the present invention is a cell stack formed by laminating the cell, the first separator, and the second separator provided in the fuel cell according to the fourth or fifth aspect. And a plurality of branch pipes for equally distributing the supplied fuel gas to each of the plurality of inlet manifolds. Have

上記構成によると、セルスタックの内部で燃料ガスを等配分するように分岐させた構造よりも単純な構造で燃料ガスの分配を行うことができる。   According to the above configuration, the fuel gas can be distributed with a simpler structure than the structure in which the fuel gas is branched so as to be equally distributed inside the cell stack.

以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図を通じて同一または対応する構成部材には同一の参照符号を付して、その説明については省略する場合がある。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following description, the same or corresponding components are denoted by the same reference symbols throughout the drawings, and the description thereof may be omitted.

[実施の形態]
(燃料電池の構成)
本発明の実施の形態に係る燃料電池100の構成について図1を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態に係る燃料電池100の概略構成を示す斜視図である。なお、実施の形態に係る燃料電池として、プロトン伝導型固体酸化物形燃料電池を例示する。
[Embodiment]
(Configuration of fuel cell)
A configuration of a fuel cell 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a fuel cell 100 according to an embodiment of the present invention. In addition, a proton conduction type solid oxide fuel cell is illustrated as a fuel cell which concerns on embodiment.

図1に示すように、燃料電池100は、セル1と、セパレータ2(第一セパレータ2aおよび第二セパレータ2b)と、を備える。セル1は、電解質10を燃料極11と空気極12とで挟んで構成された矩形の平板形セルである。電解質10の材料としては、例えば、プロトン伝導性を示す酸化物材料が挙げられる。この酸化物材料としては、バリウム、ジルコニウム、セリウムなどからなる酸化物が例示できる(例えば、3価の金属元素をドープしたジルコン酸バリウム(BaZrO)など)。セル1は、第一セパレータ2aと第二セパレータ2bとで挟み込まれている。なお、セパレータ2を、説明の便宜上、第一セパレータ2aおよび第二セパレータ2bそれぞれに区別しているが、特に区別する必要がないときは単にセパレータ2と称する。 As shown in FIG. 1, the fuel cell 100 includes a cell 1 and a separator 2 (a first separator 2a and a second separator 2b). The cell 1 is a rectangular flat plate cell in which an electrolyte 10 is sandwiched between a fuel electrode 11 and an air electrode 12. Examples of the material of the electrolyte 10 include an oxide material exhibiting proton conductivity. Examples of the oxide material include oxides made of barium, zirconium, cerium, and the like (for example, barium zirconate doped with a trivalent metal element (BaZrO 3 )). The cell 1 is sandwiched between the first separator 2a and the second separator 2b. For convenience of explanation, the separator 2 is distinguished from the first separator 2a and the second separator 2b. However, the separator 2 is simply referred to as the separator 2 when it is not necessary to distinguish between them.

セパレータ2は、燃料極11と空気極12との間を電気的に接続し、かつ燃料ガスと空気とが混ざり合うことを防止するものである。第一セパレータ2aは、セル1の燃料極11側に配され、第二セパレータ2bはセル1の空気極12側に配されており、第一セパレータ2aおよび第二セパレータ2bは、矩形の平板形状をしている。セパレータ2を構成する主要な材料としては、例えば、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、チタン酸ストロンチウムなどが例示できる。なお、セパレータ2を構成する材料として、アルミナ、ジルコニア、マグネシアなど電気的に絶縁された材料を用いる場合、セル1と他のセルとの間をつなぎ合わせ、発生した電力を集める導体が必要となる。そこで、例えば、セパレータ2に穴をあけ、電気的に導電率の高い金属などの材料から構成された導体をその穴に充填する構成としてもよい。   The separator 2 electrically connects the fuel electrode 11 and the air electrode 12 and prevents the fuel gas and air from being mixed. The first separator 2a is disposed on the fuel electrode 11 side of the cell 1, the second separator 2b is disposed on the air electrode 12 side of the cell 1, and the first separator 2a and the second separator 2b are rectangular flat plate shapes. I am doing. Examples of main materials constituting the separator 2 include alumina, zirconia, magnesia, and strontium titanate. Note that when an electrically insulated material such as alumina, zirconia, or magnesia is used as a material constituting the separator 2, a conductor that connects the cell 1 and another cell and collects the generated power is required. . Therefore, for example, a hole may be formed in the separator 2 and a conductor made of a material such as a metal having high electrical conductivity may be filled in the hole.

また、第一セパレータ2aの燃料極11と接する側の主面には、燃料ガスが流通するための燃料ガス流路3が形成されており、第二セパレータ2bの空気極12と接する側の主面には、空気が流通するための空気流路4が形成されている。   In addition, a fuel gas flow path 3 through which fuel gas flows is formed on the main surface of the first separator 2a on the side in contact with the fuel electrode 11, and the main surface on the side in contact with the air electrode 12 of the second separator 2b. An air flow path 4 through which air flows is formed on the surface.

図1では特に図示していないが、第一セパレータ2aの燃料ガス流路3が形成されている主面とは反対側となる主面には、燃料ガス流路3と交差する方向に延伸した空気流路4が、一方、第二セパレータ2bの空気流路4が形成されている主面とは反対側となる主面には、空気流路4と交差する方向に延伸した燃料ガス流路3が形成される。そして、燃料電池100では、セル1とセパレータ2とを交互に積み重ね、電気的に直列に接続し、セルスタック40(後述の図6参照)を形成することができる。また、図1では特に図示していないが、本実施の形態に係る燃料電池100は、セル1およびセパレータ2の例えば周辺部等に燃料ガスまたは空気が供給される、入口マニホールド21(後述の図2参照)と、燃料ガスまたは空気が排出される、出口マニホールド22(後述の図2参照)が設けられた、いわゆる内部マニホールド形の燃料電池である。   Although not particularly shown in FIG. 1, the main surface of the first separator 2 a opposite to the main surface on which the fuel gas channel 3 is formed is extended in a direction intersecting the fuel gas channel 3. On the other hand, on the main surface opposite to the main surface on which the air flow path 4 of the second separator 2b is formed, the fuel gas flow path extending in a direction intersecting the air flow path 4 3 is formed. In the fuel cell 100, the cells 1 and the separators 2 can be alternately stacked and electrically connected in series to form a cell stack 40 (see FIG. 6 described later). Although not particularly shown in FIG. 1, the fuel cell 100 according to the present embodiment includes an inlet manifold 21 (described later) in which fuel gas or air is supplied to, for example, the periphery of the cell 1 and the separator 2. 2), and a so-called internal manifold type fuel cell provided with an outlet manifold 22 (see FIG. 2 described later) from which fuel gas or air is discharged.

本実施の形態に係る燃料電池100は、第一セパレータ2aの構造に特徴がある。特には、第一セパレータ2aの燃料極11と接する側の主面における燃料ガス流路3の配置構造に特徴がある。そこで、以下において第一セパレータ2aの構造について図2を参照して説明する。なお、第二セパレータ2bの空気極12と接する側の主面に形成された空気流路4の配置構造ついては従来から知られているセパレータと同様な配置構造となるため説明は省略する。   The fuel cell 100 according to the present embodiment is characterized by the structure of the first separator 2a. In particular, the arrangement structure of the fuel gas passage 3 on the main surface of the first separator 2a on the side in contact with the fuel electrode 11 is characteristic. Therefore, the structure of the first separator 2a will be described below with reference to FIG. The arrangement structure of the air flow path 4 formed on the main surface of the second separator 2b on the side in contact with the air electrode 12 is the same as that of a conventionally known separator, and thus the description thereof is omitted.

(第一セパレータの構造)
図2は、図1に示す燃料電池100が備える第一セパレータ2aの概略構成を示す平面図である。図2では、第一セパレータ2aの、燃料極11と接する側の主面を図示している。なお、図2における左右方向を横方向と称し、上下方向を縦方向と称するものとする。
(Structure of the first separator)
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the first separator 2a included in the fuel cell 100 shown in FIG. 2, the main surface of the first separator 2a on the side in contact with the fuel electrode 11 is illustrated. Note that the left-right direction in FIG. 2 is referred to as a horizontal direction, and the up-down direction is referred to as a vertical direction.

第一セパレータ2aは、図2に示すように、入口マニホールド21と、出口マニホールド22と、第一流路部23aと、ガス合流部24と、第二流路部23bとを有する。   As illustrated in FIG. 2, the first separator 2 a includes an inlet manifold 21, an outlet manifold 22, a first flow path portion 23 a, a gas merging portion 24, and a second flow path portion 23 b.

入口マニホールド21は、燃料ガスが供給される貫通孔であり、出口マニホールド22は、燃料が排出される貫通孔である。本実施の形態に係る第一セパレータ2aは、矩形で平板形状をしており、第一セパレータ2aの燃料極11と接する側の主面における一辺側に、入口マニホールド21および出口マニホールド22が設けられている。つまり、図2における第一セパレータ2aの左辺側に、入口マニホールド21および出口マニホールド22が縦方向に並んで設けられている。   The inlet manifold 21 is a through hole through which fuel gas is supplied, and the outlet manifold 22 is a through hole through which fuel is discharged. The first separator 2a according to the present embodiment is rectangular and has a flat plate shape, and an inlet manifold 21 and an outlet manifold 22 are provided on one side of the main surface of the first separator 2a that is in contact with the fuel electrode 11. ing. That is, the inlet manifold 21 and the outlet manifold 22 are provided in the vertical direction on the left side of the first separator 2a in FIG.

第一流路部23aは、図2に示すように、第一セパレータ2aの燃料極11と接する側の主面に形成された流路部であって、一方側の端部で入口マニホールド21と連通し、入口マニホールド21から供給された燃料ガスを流通させる。また、第一流路部23aは、他方側の端部でガス合流部24と連通しており、燃料ガスをガス合流部24に導く。実施の形態に係る第一セパレータ2aが有する第一流路部23aは、それぞれ流路断面積が略等しく、かつ略直線形状の10本の燃料ガス流路3から構成されている。そして、10本の燃料ガス流路3から構成された第一流路部23aが入口マニホールド21からガス合流部24まで横方向に延伸している。   As shown in FIG. 2, the first flow passage portion 23a is a flow passage portion formed on the main surface of the first separator 2a on the side in contact with the fuel electrode 11, and communicates with the inlet manifold 21 at one end portion. Then, the fuel gas supplied from the inlet manifold 21 is circulated. The first flow path portion 23 a communicates with the gas merging portion 24 at the other end, and guides the fuel gas to the gas merging portion 24. The first flow path portion 23a of the first separator 2a according to the embodiment is composed of ten fuel gas flow paths 3 each having a substantially equal cross-sectional area and substantially linear shape. A first flow path portion 23 a composed of ten fuel gas flow paths 3 extends in the lateral direction from the inlet manifold 21 to the gas junction 24.

ガス合流部24は、第一流路部23aを流通する燃料ガスを合流させる貫通孔である。ガス合流部24は、第一セパレータ2aの燃料極11と接する側の主面において、入口マニホールド21および出口マニホールド22が設けられる一辺側と対向する辺側(図2における第一セパレータ2aの右辺側)に設けられている。第一流路部23aの各燃料ガス流路3を流通した燃料ガスは、このガス合流部24において合流させられ、第二流路部23bへと導かれる。   The gas joining part 24 is a through hole that joins the fuel gas flowing through the first flow path part 23a. The gas merging portion 24 is located on the main surface of the first separator 2a on the side in contact with the fuel electrode 11 and on the side facing the one side where the inlet manifold 21 and the outlet manifold 22 are provided (the right side of the first separator 2a in FIG. 2). ). The fuel gas that has flowed through each fuel gas flow path 3 of the first flow path portion 23a is merged in the gas merging section 24 and is guided to the second flow path section 23b.

第二流路部23bは、図2に示すように、第一セパレータ2aの燃料極11と接する側の主面に形成された流路部であって、第一流路部23aと並行に配置されている。そして、第二流路部23bは、第一流路部23aの一方側の端部と同じ側の端部で出口マニホールド22と連通している。また、第二流路部23bは、出口マニホールド22と連通する側の端部とは反対側となる端部でガス合流部24と連通している。そして、第二流路部23bは、ガス合流部24で合流させた燃料ガスを出口マニホールド22に向けて流通させる。より具体的には、第二流路部23bは、それぞれ流路断面積が略等しく、かつ略直線形状の5本の燃料ガス流路3から構成されている。そして、5本の燃料ガス流路3から構成された第二流路部23bが、ガス合流部24から出口マニホールド22まで横方向に延伸している。なお、第一流路部23aを構成する燃料ガス流路3と第二流路部23bを構成する燃料ガス流路3とも互いに流路断面積が略等しくなっている。   As shown in FIG. 2, the second flow path portion 23b is a flow path portion formed on the main surface of the first separator 2a on the side in contact with the fuel electrode 11, and is arranged in parallel with the first flow path portion 23a. ing. The second flow path portion 23b communicates with the outlet manifold 22 at the end portion on the same side as the one end portion of the first flow path portion 23a. Further, the second flow path portion 23 b communicates with the gas merging portion 24 at an end portion opposite to an end portion on the side communicating with the outlet manifold 22. The second flow path portion 23 b causes the fuel gas merged at the gas merge portion 24 to flow toward the outlet manifold 22. More specifically, the second flow path portion 23b is composed of five fuel gas flow paths 3 each having a substantially equal cross-sectional area and substantially linear shape. A second flow path portion 23 b constituted by five fuel gas flow paths 3 extends laterally from the gas junction 24 to the outlet manifold 22. In addition, the fuel gas flow path 3 constituting the first flow path portion 23a and the fuel gas flow path 3 constituting the second flow path portion 23b are substantially equal to each other in cross-sectional area.

上記した構成を有する第一セパレータ2aにおいて、入口マニホールド21から供給された燃料ガスは、第一流路部23aの燃料ガス流路3を流通し、ガス合流部24に至る。そして、第一流路部23aの燃料ガス流路3を流通した燃料ガスは、ガス合流部24で合流し、ガス合流部24から折り返す方向に第二流路部23bの燃料ガス流路3を流通する。そして、第二流路部23bの燃料ガス流路3を流通した燃料ガスは、出口マニホールド22から排出される。このように、第一流路部23aを流通する燃料ガスの流れる方向と、第二流路部23bを流通する燃料ガスの流れる方向とは、互いに反対となる、いわゆる対抗流となっている。   In the first separator 2 a having the above-described configuration, the fuel gas supplied from the inlet manifold 21 flows through the fuel gas passage 3 of the first passage portion 23 a and reaches the gas junction portion 24. And the fuel gas which distribute | circulated the fuel gas flow path 3 of the 1st flow path part 23a merges in the gas confluence | merging part 24, and distribute | circulates the fuel gas flow path 3 of the 2nd flow path part 23b in the direction turned back from the gas confluence | merging part 24 To do. Then, the fuel gas that has flowed through the fuel gas flow path 3 of the second flow path portion 23 b is discharged from the outlet manifold 22. Thus, the flow direction of the fuel gas flowing through the first flow path portion 23a and the flow direction of the fuel gas flowing through the second flow path portion 23b are so-called counterflows that are opposite to each other.

以上のように、第一流路部23aは、10本の燃料ガス流路3から構成され、第二流路部23bは、5本の燃料ガス流路3から構成されている。このため、5本の燃料ガス流路3の流路断面積を足し合わせて求めることができる第二流路部23bの流路断面積は、10本の燃料ガス流路3の流路断面積を足し合わせて求めることができる第一流路部23aの流路断面積の半分となる。すなわち、第一セパレータ2aでは、入口マニホールド21近傍の第一流路部23aの流路断面積に対し、出口マニホールド22近傍の第二流路部23bの流路断面積が半分となる。   As described above, the first flow path portion 23 a is composed of ten fuel gas flow paths 3, and the second flow path portion 23 b is composed of five fuel gas flow paths 3. For this reason, the cross-sectional area of the second flow path portion 23b that can be obtained by adding the cross-sectional areas of the five fuel gas flow paths 3 is the cross-sectional area of the ten fuel gas flow paths 3. Is half of the channel cross-sectional area of the first channel part 23a that can be obtained by adding together. That is, in the first separator 2 a, the flow passage cross-sectional area of the second flow passage portion 23 b near the outlet manifold 22 is halved with respect to the flow passage cross-sectional area of the first flow passage portion 23 a near the inlet manifold 21.

ところで、入口マニホールド21近傍では、燃料ガス流路3を流通する燃料ガス中の水素濃度は高くなっている。このため、セル1において発電に伴って消費される水素ガスが、遅滞することなく供給されることとなる。それゆえ、燃料ガス中の水素濃度が高くなっている領域では、セル1での発電量が大きくなり、それに伴って発熱量も大きくなる。一方、燃料ガス中の水素濃度が低下すると発電量が小さくなり、それに伴って発熱量が小さくなる。したがって、第一流路部23aでは、入口マニホールド21近傍では、セル1の温度が上昇するが、燃料ガスがガス合流部24に向かうにつれ、燃料ガス中の水素濃度が徐々に低下するため、発電量および発熱量がともに低下していく。また、水素が発電で消費されることにより燃料ガスの体積が小さくなり、燃料ガスの流速も低下していく。   Incidentally, in the vicinity of the inlet manifold 21, the hydrogen concentration in the fuel gas flowing through the fuel gas flow path 3 is high. For this reason, the hydrogen gas consumed by the power generation in the cell 1 is supplied without delay. Therefore, in the region where the hydrogen concentration in the fuel gas is high, the power generation amount in the cell 1 is large, and the heat generation amount is accordingly increased. On the other hand, when the hydrogen concentration in the fuel gas decreases, the amount of power generation decreases, and the heat generation amount decreases accordingly. Therefore, in the first flow path portion 23a, the temperature of the cell 1 increases in the vicinity of the inlet manifold 21, but the hydrogen concentration in the fuel gas gradually decreases as the fuel gas moves toward the gas merging portion 24. And the calorific value both decreases. Further, when hydrogen is consumed in power generation, the volume of the fuel gas is reduced, and the flow rate of the fuel gas is also reduced.

入口マニホールド21から第一流路部23aを通って流れてきた燃料ガスは、ガス合流部24で合流したのち、第二流路部23bへと導かれる。図2に示すように第二流路部23bは第一流路部23aよりも燃料ガス流路3の本数が少ない。このため、5本の燃料ガス流路3の合計で示される第二流路部23bの流路断面積は、10本の燃料ガス流路3の合計で示される第一流路部23aの流路断面積よりも小さくなる。それゆえ、ガス合流部24から第二流路部23bに導かれた燃料ガスは、再び流速を増すことができる。   The fuel gas that has flowed from the inlet manifold 21 through the first flow path portion 23a merges at the gas merge section 24, and is then guided to the second flow path portion 23b. As shown in FIG. 2, the second flow path portion 23b has fewer fuel gas flow paths 3 than the first flow path portion 23a. For this reason, the flow path cross-sectional area of the second flow path portion 23 b indicated by the total of the five fuel gas flow paths 3 is the flow path of the first flow path portion 23 a indicated by the total of the ten fuel gas flow paths 3. It becomes smaller than the cross-sectional area. Therefore, the fuel gas guided from the gas merging portion 24 to the second flow path portion 23b can increase the flow velocity again.

このように、本実施の形態に係る第一セパレータ2aでは、入口マニホールド21への供給時の流速よりも低下した流速でガス合流部24に流入してきた燃料ガスが、第一流路部23aよりも流路断面積の小さい第二流路部23bを流通することで再び流速を増すことができる。このため、第一流路部23aおよび第二流路部23b全体にわたって燃料ガスの流速の均一性を高めることができる。それ故、燃料ガス中の水素が発電により消費され、徐々に燃料ガスの流速が低下する従来のセパレータと比較して、燃料ガス流路3中における単位面積当たり、ならびに単位時間当たりに通過する燃料ガスの流量を増加させることができる。それゆえ、第二流路部23bの下流側においてもセル1の発電量および発電に伴い生じる熱の発熱量低下を抑制できる。   Thus, in the 1st separator 2a which concerns on this Embodiment, the fuel gas which flowed in into the gas confluence | merging part 24 with the flow velocity reduced rather than the flow velocity at the time of supply to the inlet manifold 21 is rather than the 1st flow path part 23a. The flow velocity can be increased again by flowing through the second flow path portion 23b having a small flow path cross-sectional area. For this reason, the uniformity of the flow velocity of the fuel gas can be enhanced over the entire first flow path portion 23a and the second flow path portion 23b. Therefore, as compared with the conventional separator in which the hydrogen in the fuel gas is consumed by power generation and the flow rate of the fuel gas gradually decreases, the fuel that passes per unit area in the fuel gas flow path 3 and per unit time. The gas flow rate can be increased. Therefore, it is possible to suppress the power generation amount of the cell 1 and a decrease in the heat generation amount of the heat generated due to the power generation also on the downstream side of the second flow path portion 23b.

さらに、入口マニホールド21と出口マニホールド22とが、第一セパレータ2aの燃料極11側における主面の同一辺状に位置する構成である。つまり、セル1において最も発電量および発熱量が大きくなる位置の近傍にある入口マニホールド21と、セル1において最も発電量および発熱量が小さくなる位置の近傍にある出口マニホールド22とが、第一セパレータ2aの主面の同一辺状に隣接して設けられている。さらにセル1の反応面内における発熱量は、入口マニホールド21からガス合流部24(図2における紙面の左から右)に向って徐々に低下する関係にある。また、セル1の反応面内の発熱量は、ガス合流部24から出口マニホールド22(図2における紙面の右から左)に向かってさらに徐々に低下する関係にある。このように、セル1の反応面内において、発熱量が高い位置と低い位置とを隣接させることができるため、セル1の温度分布のばらつきを抑制することができる。   Further, the inlet manifold 21 and the outlet manifold 22 are configured to be located on the same side of the main surface on the fuel electrode 11 side of the first separator 2a. That is, the inlet separator 21 in the vicinity of the position where the power generation amount and the heat generation amount are the largest in the cell 1 and the outlet manifold 22 in the vicinity of the position where the power generation amount and the heat generation amount are the smallest in the cell 1 are the first separator. It is provided adjacent to the same side of the main surface of 2a. Further, the amount of heat generated in the reaction surface of the cell 1 is gradually reduced from the inlet manifold 21 toward the gas junction 24 (from the left to the right in FIG. 2). Further, the amount of heat generated in the reaction surface of the cell 1 has a relationship of further gradually decreasing from the gas junction 24 toward the outlet manifold 22 (from the right to the left in FIG. 2). Thus, since the position where the calorific value is high and the position where the calorific value is low can be adjacent to each other in the reaction surface of the cell 1, variations in the temperature distribution of the cell 1 can be suppressed.

したがって、本実施の形態に係る燃料電池100では、セル1の反応面内における温度分布のばらつきを低減させることができ、セル1にクラックまたは割れが生じることを防止することができる。よって、燃料電池100は、高い信頼性を得ることができる。   Therefore, in fuel cell 100 according to the present embodiment, variation in temperature distribution in the reaction surface of cell 1 can be reduced, and cracking or cracking in cell 1 can be prevented. Therefore, the fuel cell 100 can obtain high reliability.

なお、本実施の形態に係る第一セパレータ2aでは、第一流路部23aが10本の燃料ガス流路3から構成され、第二流路部23bが5本の燃料ガス流路から構成されていたが、第一流路部23aおよび第二流路部23bそれぞれが有する燃料ガス流路3の本数はこれに限定されるものではない。また、第一流路部23aおよび第二流路部23bそれぞれが有する燃料ガス流路3の流路断面積はすべて略等しいものであったがこれに限定されるものではない。例えば、第一セパレータ2aは、第一流路部23aおよび第二流路部23bは共に同じ本数の燃料ガス流路3を備えるが、第一流路部23aが有する燃料ガス流路3の方が、第二流路部23bが有する燃料ガス流路3よりも流路断面積が大きくなる構成としてもよい。   In the first separator 2a according to the present embodiment, the first flow path portion 23a is composed of ten fuel gas flow paths 3, and the second flow path portion 23b is composed of five fuel gas flow paths. However, the number of the fuel gas flow paths 3 included in each of the first flow path portion 23a and the second flow path portion 23b is not limited to this. Moreover, although the flow-path cross-sectional area of the fuel gas flow path 3 which each of the 1st flow-path part 23a and the 2nd flow-path part 23b has was substantially equal, it is not limited to this. For example, in the first separator 2a, both the first flow path portion 23a and the second flow path portion 23b include the same number of fuel gas flow paths 3, but the fuel gas flow path 3 included in the first flow path portion 23a is more It is good also as a structure where a flow-path cross-sectional area becomes larger than the fuel gas flow path 3 which the 2nd flow-path part 23b has.

少なくとも、第二流路部23bが有する燃料ガス流路3の流路断面積の合計が、第一流路部23aが有する燃料ガス流路3の流路断面積の合計よりも小さくなる関係となるように適宜、燃料ガス流路3の本数およびその流路断面積を設定する。特には、第一流路部23aおよび第二流路部23bに渡って燃料ガスの流速がより均一となるように、燃料ガス流路3の本数およびその流路断面積を適宜、設定することが有利である。   At least the total of the cross-sectional areas of the fuel gas flow paths 3 included in the second flow path section 23b is smaller than the total of the cross-sectional areas of the fuel gas flow paths 3 included in the first flow path section 23a. As described above, the number of fuel gas flow paths 3 and the cross-sectional area of the flow paths are set as appropriate. In particular, the number of fuel gas passages 3 and the cross-sectional area of the fuel gas passages 3 can be appropriately set so that the flow rate of the fuel gas is more uniform across the first passage portion 23a and the second passage portion 23b. It is advantageous.

ただし、実際のものづくりの観点においては、第一流路部23aおよび第二流路部23bそれぞれを構成する燃料ガス流路3の流路断面積を全て同一としておいた方が、第一セパレータ2aの設計および作製が容易となる。このため、第一流路部23aおよび第二流路部23bそれぞれを構成する燃料ガス流路3の流路断面積を同一とし、第一流路部23aを構成する燃料ガス流路3の本数と、第二流路部23bを構成する燃料ガス流路3の本数とを異ならせた構成の方が、設計および作製において有利となる。   However, from the viewpoint of actual manufacturing, it is preferable that the cross-sectional areas of the fuel gas flow paths 3 constituting the first flow path portion 23a and the second flow path portion 23b are all the same for the first separator 2a. Design and fabrication are easy. For this reason, the flow passage cross-sectional areas of the fuel gas flow passages 3 constituting the first flow passage portion 23a and the second flow passage portion 23b are the same, and the number of the fuel gas flow passages 3 constituting the first flow passage portion 23a, The configuration in which the number of the fuel gas flow paths 3 constituting the second flow path portion 23b is different is advantageous in designing and manufacturing.

(変形例1)
次に、図3を参照して、本発明の実施形態の変形例1に係る燃料電池100が備える第一セパレータ2aについて説明する。図3は、本発明の実施形態の変形例1に係る燃料電池100が備える第一セパレータ2aの概略構成を示す平面図である。図3では、第一セパレータ2aの、燃料極11と接する側の主面を図示している。
(Modification 1)
Next, with reference to FIG. 3, the 1st separator 2a with which the fuel cell 100 which concerns on the modification 1 of embodiment of this invention is provided is demonstrated. FIG. 3 is a plan view showing a schematic configuration of the first separator 2a included in the fuel cell 100 according to Modification 1 of the embodiment of the present invention. 3, the main surface of the first separator 2a on the side in contact with the fuel electrode 11 is illustrated.

変形例1に係る第一セパレータ2aは、入口マニホールド21が2つ設けられている点で図2に示す本実施の形態に係る第一セパレータ2aと異なる。そして、2つの入口マニホールド21a、21bそれぞれから供給された燃料ガスが第一流路部23a1,23a2を流通し、ガス合流部24で合流させられ、第二流路部23bへと導かれる点でも異なる。それ以外の点は変形例1に係る燃料電池100が備える第一セパレータ2aは、実施の形態に係る燃料電池100が備える第一セパレータ2aと同じであるため、同様の部材には同じ符号を付し、その説明は省略する。   The first separator 2a according to Modification 1 is different from the first separator 2a according to the present embodiment shown in FIG. 2 in that two inlet manifolds 21 are provided. The fuel gas supplied from each of the two inlet manifolds 21a and 21b flows through the first flow path portions 23a1 and 23a2, is merged at the gas merge section 24, and is led to the second flow path section 23b. . Since the 1st separator 2a with which the fuel cell 100 which concerns on the modification 1 is provided other than that is the same as the 1st separator 2a with which the fuel cell 100 which concerns on embodiment is provided, the same code | symbol is attached | subjected to the same member. The description is omitted.

図3に示すように、変形例1に係る第一セパレータ2aでは、燃料極11と接する側の主面における一辺側に、複数(図3の例では2つ)の入口マニホールド21a,21bと、出口マニホールド22とが設けられている。また、この一辺側と対向する辺側にガス合流部24が設けられている。   As shown in FIG. 3, in the first separator 2 a according to the first modification, a plurality of (two in the example of FIG. 3) inlet manifolds 21 a and 21 b are provided on one side of the main surface in contact with the fuel electrode 11. An outlet manifold 22 is provided. Moreover, the gas confluence | merging part 24 is provided in the side opposite to this one side.

より具体的には、第一セパレータ2aの燃料極11と接する側の主面における一辺側において、該一辺の中央部に出口マニホールド22が設けられている。またこの一辺の各端部側であって、出口マニホールド22を挟み込む位置に、入口マニホールド21a,21bが、それぞれ設けられている。この配置関係によって、セル1の発熱量が大きい入口マニホールド21a,21bの近傍領域部分を一辺の両端部に配置させ、その中央部分には発熱量が小さい出口マニホールド22の近傍領域部分を配置させることができる。このため、セル1における温度分布のばらつきを抑制することができる。   More specifically, on one side of the main surface of the first separator 2a that is in contact with the fuel electrode 11, an outlet manifold 22 is provided at the center of the one side. In addition, inlet manifolds 21a and 21b are respectively provided at positions where the outlet manifold 22 is sandwiched on each end side of the one side. Due to this arrangement relationship, the vicinity region portions of the inlet manifolds 21a and 21b where the heat generation amount of the cell 1 is large are disposed at both ends of one side, and the vicinity region portion of the outlet manifold 22 where the heat generation amount is small is disposed at the center portion. Can do. For this reason, variation in temperature distribution in the cell 1 can be suppressed.

また、それぞれ流路断面積が略等しく、かつ略直線形状の5本の燃料ガス流路3から構成された第一流路部23a1,23a2が各入口マニホールド21a,21bそれぞれからガス合流部24まで延伸している。つまり、入口マニホールド21a,21bからガス合流部24までは、合計10本の燃料ガス流路3によってつながっている。   In addition, first flow path portions 23a1 and 23a2 each composed of five fuel gas flow paths 3 having substantially the same cross-sectional area and substantially linear shapes extend from the respective inlet manifolds 21a and 21b to the gas junction 24. doing. That is, a total of ten fuel gas passages 3 are connected from the inlet manifolds 21 a and 21 b to the gas junction 24.

一方、それぞれ流路断面積が略等しく、かつ略直線形状の5本の燃料ガス流路3から構成された第二流路部23bが、第一流路部23aと並行に配置され、ガス合流部24から出口マニホールド22まで延伸している。つまり、ガス合流部24から出口マニホールド22までは、合計5本の燃料ガス流路3によってつながっている。   On the other hand, a second flow path portion 23b composed of five fuel gas flow paths 3 each having substantially the same cross-sectional area and substantially linear shape is disposed in parallel with the first flow path portion 23a, and a gas merging portion. 24 to the outlet manifold 22. That is, a total of five fuel gas passages 3 are connected from the gas junction 24 to the outlet manifold 22.

このような第一セパレータ2aの構成において、2箇所の入口マニホールド21a、21bから第一流路部23aを通って流れてきた燃料ガスは、ガス合流部24で合流した後、第二流路部23bへと導かれる。そして、燃料ガスは、この第二流路部23bを流通し、出口マニホールド22から排出される。   In such a configuration of the first separator 2a, the fuel gas flowing from the two inlet manifolds 21a and 21b through the first flow path portion 23a merges at the gas merge section 24, and then the second flow path section 23b. Led to. Then, the fuel gas flows through the second flow path portion 23 b and is discharged from the outlet manifold 22.

ところで、第一流路部23aおよび第二流路部23bそれぞれを構成する燃料ガス流路3はともに同じ流路断面積を有する流路である。そして、図3に示すように、第二流路部23bは第一流路部23aよりも燃料ガス流路3の本数が少ない。このため、5本の燃料ガス流路3の合計で示される第二流路部23bの流路断面積は、10本の燃料ガス流路3の合計で示される第一流路部23aの流路断面積よりも小さくなる。つまり、変形例1に係る第一セパレータ2aでは、入口マニホールド21a,21b近傍の流路断面積に対し、出口マニホールド22近傍の流路断面積が半分となっている。   By the way, the fuel gas flow path 3 which comprises each of the 1st flow path part 23a and the 2nd flow path part 23b is a flow path which has the same flow-path cross-sectional area. As shown in FIG. 3, the second flow path portion 23b has fewer fuel gas flow paths 3 than the first flow path portion 23a. For this reason, the flow path cross-sectional area of the second flow path portion 23 b indicated by the total of the five fuel gas flow paths 3 is the flow path of the first flow path portion 23 a indicated by the total of the ten fuel gas flow paths 3. It becomes smaller than the cross-sectional area. That is, in the 1st separator 2a which concerns on the modification 1, the flow-path cross-sectional area of the outlet manifold 22 vicinity is half with respect to the flow-path cross-sectional area of the inlet manifolds 21a and 21b vicinity.

それゆえ、ガス合流部24から第二流路部23bに導かれた燃料ガスは、再び流速を増すことができ、第一流路部23aおよび第二流路部23bに渡って、燃料ガスの流速の均一化を高めることができる。このため、第二流路部23bの下流側におけるセル1の発電量および発熱量の低下を抑制できる。   Therefore, the fuel gas guided from the gas merging portion 24 to the second flow path portion 23b can increase the flow velocity again, and the fuel gas flow velocity across the first flow path portion 23a and the second flow path portion 23b. Can be made uniform. For this reason, the fall of the electric power generation amount and the emitted-heat amount of the cell 1 in the downstream of the 2nd flow-path part 23b can be suppressed.

さらにまた、2箇所ある入口マニホールド21a,21bと出口マニホールド22とが、第一セパレータ2aの燃料極11と接する側の主面における同一辺側(図3の例では左辺側)に設けられている。そして、出口マニホールド22を挟み込むように、入口マニホールド21aと入口マニホールド21bとが縦方向に配置されている。このように、セル1では、発電量および発熱量がより小さくなる領域を中央に配置し、その領域を、発電量および発熱量がより大きくなる領域によって挟み込むようになっている。   Furthermore, the two inlet manifolds 21a and 21b and the outlet manifold 22 are provided on the same side (on the left side in the example of FIG. 3) of the main surface of the first separator 2a on the side in contact with the fuel electrode 11. . An inlet manifold 21a and an inlet manifold 21b are arranged in the vertical direction so as to sandwich the outlet manifold 22. Thus, in the cell 1, the region where the power generation amount and the heat generation amount are smaller is arranged in the center, and the region is sandwiched between the regions where the power generation amount and the heat generation amount are larger.

また、第一セパレータ2aでは、燃料極11と接する側の主面において、第二流路部23bを中央に配置し、それを2つの第一流路部23a1,23a2それぞれによって縦方向に挟み込むように配置されている。そして、セル1の反応面内における発熱量は、入口マニホールド21a,21bそれぞれからガス合流部24(図3における紙面の左から右)に向かって徐々に低下する。また、ガス合流部24から出口マニホールド22(図3における紙面の右から左)に向かってさらに低下する。このように、セル1の反応面内において、発熱量が高い位置と低い位置とを隣接して配置させるため、セル1の温度分布のばらつきを抑制することができる。   Further, in the first separator 2a, the second flow path portion 23b is arranged in the center on the main surface in contact with the fuel electrode 11, and is sandwiched in the vertical direction by the two first flow path portions 23a1 and 23a2. Has been placed. Then, the amount of heat generated in the reaction surface of the cell 1 gradually decreases from each of the inlet manifolds 21a and 21b toward the gas merging portion 24 (from the left to the right in FIG. 3). Further, it further decreases from the gas junction 24 toward the outlet manifold 22 (from the right to the left in FIG. 3). Thus, since the position where the calorific value is high and the position where the heat generation amount is low are arranged adjacent to each other in the reaction surface of the cell 1, variations in the temperature distribution of the cell 1 can be suppressed.

したがって、本実施の形態の変形例1に係る燃料電池100では、セル1の反応面内における温度分布のばらつきを低減させることができるため、セル1のクラックまたは割れが生じることを防止することができる。よって、燃料電池100は、高い信頼性を得ることができる。   Therefore, in the fuel cell 100 according to the first modification of the present embodiment, the variation in the temperature distribution in the reaction surface of the cell 1 can be reduced, and therefore the occurrence of cracks or cracks in the cell 1 can be prevented. it can. Therefore, the fuel cell 100 can obtain high reliability.

なお、本実施の形態の変形例1に係る第一セパレータ2aでは、第一流路部23a1,23a2は、合わせて10本の燃料ガス流路3から構成され、第二流路部23bが5本の燃料ガス流路から構成されていたが、第一流路部23a1,23a2、および第二流路部23bそれぞれが有する燃料ガス流路3の本数はこれに限定されるものではない。また、第一流路部23a1,23a2および第二流路部23bそれぞれが有する燃料ガス流路3の流路断面積はすべて略等しいものであったがこれに限定されるものではない。例えば、第一セパレータ2aは、第一流路部23a1,23a2それぞれで合わせた燃料ガス流路3の本数と、第二流路部23bの有する燃料ガス流路3の本数とを共に同じ本数とし、第一流路部23a1,23a2が有する各燃料ガス流路3の方が、第二流路部23bが有する各燃料ガス流路3よりも流路断面積が大きくなる構成としてもよい。   In the first separator 2a according to the first modification of the present embodiment, the first flow path portions 23a1 and 23a2 are configured by a total of 10 fuel gas flow paths 3, and the second flow path portions 23b are 5 lines. However, the number of the fuel gas flow paths 3 included in each of the first flow path portions 23a1 and 23a2 and the second flow path portion 23b is not limited to this. Moreover, although the flow-path cross-sectional area of the fuel gas flow path 3 which each of the 1st flow-path part 23a1, 23a2 and the 2nd flow-path part 23b has was substantially equal, it is not limited to this. For example, in the first separator 2a, the number of the fuel gas flow paths 3 combined in each of the first flow path portions 23a1 and 23a2 and the number of the fuel gas flow paths 3 included in the second flow path portion 23b are both equal. The fuel gas flow paths 3 included in the first flow path portions 23a1 and 23a2 may be configured to have a flow path cross-sectional area larger than that of the fuel gas flow paths 3 included in the second flow path portion 23b.

少なくとも、第二流路部23bが有する燃料ガス流路3の流路断面積の合計が、第一流路部23a1,23a2それぞれが有する燃料ガス流路3の流路断面積の合計よりも小さくなる関係となるように適宜、燃料ガス流路3の本数およびその流路断面積を設定する。特には、第一流路部23a1,23a2および第二流路部23bに渡って燃料ガスの流速がより均一となるように、燃料ガス流路3の本数およびその流路断面積を適宜、設定することが有利である。   At least the total of the cross-sectional areas of the fuel gas flow paths 3 included in the second flow path portion 23b is smaller than the total of the cross-sectional areas of the fuel gas flow paths 3 included in the first flow path portions 23a1 and 23a2. The number of fuel gas flow paths 3 and the cross-sectional area of the flow paths are set as appropriate so that the relationship is established. In particular, the number of fuel gas flow paths 3 and the cross-sectional area of the flow paths are appropriately set so that the flow rate of the fuel gas is more uniform across the first flow path portions 23a1, 23a2 and the second flow path portion 23b. It is advantageous.

ただし、実際のものづくりの観点においては、第一流路部23a1,23a2、および第二流路部23bそれぞれを構成する燃料ガス流路3の流路断面積を同一としておいた方が、第一セパレータ2aの設計および作製が容易となる。このため、第一流路部23a1,23a2、および第二流路部23bそれぞれを構成する燃料ガス流路3の流路断面積を同一とし、第一流路部23a1,23a2を構成する燃料ガス流路3の本数と、第二流路部23bを構成する燃料ガス流路3の本数とを異ならせた構成の方が、設計および作製において有利となる。   However, from the viewpoint of actual manufacturing, it is preferable that the first gas separators 23a1 and 23a2 and the second gas flow path part 23b have the same flow path cross-sectional area of the fuel gas flow path 3 as the first separator. 2a can be easily designed and manufactured. For this reason, the fuel gas flow paths constituting the first flow path portions 23a1 and 23a2 are made the same in the cross sectional areas of the fuel gas flow paths 3 constituting the first flow path portions 23a1 and 23a2 and the second flow path portions 23b, respectively. 3 and the number of fuel gas flow paths 3 constituting the second flow path portion 23b are more advantageous in designing and manufacturing.

(変形例2)
次に、図4を参照して、本発明の実施形態の変形例2に係る燃料電池100が備える第一セパレータ2aについて説明する。図4は、本発明の実施形態の変形例2に係る燃料電池100が備える第一セパレータ2aの概略構成を示す平面図である。図4では、第一セパレータ2aの、燃料極11と接する側の主面を図示している。
(Modification 2)
Next, with reference to FIG. 4, the 1st separator 2a with which the fuel cell 100 which concerns on the modification 2 of embodiment of this invention is provided is demonstrated. FIG. 4 is a plan view showing a schematic configuration of the first separator 2a included in the fuel cell 100 according to Modification 2 of the embodiment of the present invention. 4, the main surface of the first separator 2a on the side in contact with the fuel electrode 11 is illustrated.

図4に示すように、変形例2に係る第一セパレータ2aは、横方向における中央部分を縦方向に延びる軸に対して線対称となるように、上述した変形例1に係る第一セパレータ2aを配し、入口マニホールド21a,21bを共用させた構成となっている。   As shown in FIG. 4, the first separator 2 a according to the second modification example has the first separator 2 a according to the first modification example described above so that the central portion in the horizontal direction is line-symmetric with respect to the axis extending in the vertical direction. The inlet manifolds 21a and 21b are shared.

すなわち、変形例2に係る第一セパレータ2aは、2つの入口マニホールド21a、21bと、その間に挟み込まれるように配置される出口マニホールド22と、2つのガス合流部24a,24bと、4つの第一流路部23a1,23a2,23a3,23a4と、2つの第二流路部23b1,23b2とを備えてなる構成である。変形例2に係る第一セパレータ2aでは、第一流路部23a1,23a2,23a3,23a4、ガス合流部24a,24b、ならびに第二流路部23b1,23b2それぞれの個数が変形例1に係る第一セパレータ2aと異なるが、備える個数が異なる点を除けば同じであるため、各部の説明は省略する。   That is, the first separator 2a according to the modified example 2 includes two inlet manifolds 21a and 21b, an outlet manifold 22 disposed so as to be sandwiched therebetween, two gas merging portions 24a and 24b, and four first flow streams. It is the structure provided with path part 23a1, 23a2, 23a3, 23a4 and two 2nd flow-path part 23b1, 23b2. In the first separator 2a according to the modified example 2, the number of each of the first flow path parts 23a1, 23a2, 23a3, 23a4, the gas merging parts 24a, 24b, and the second flow path parts 23b1, 23b2 is the first according to the modified example 1. Although different from the separator 2a, the description is omitted because it is the same except that the number of separators is different.

図4において、横方向における中央部分に、2つの入口マニホールド21a,21bが出口マニホールド22を挟み込むように、縦方向に配置されている。また、ガス合流部24aが、図4に示す第一セパレータ2aの左辺側に設けられ、ガス合流部24bが図4に示す第一セパレータ2aの右辺側にそれぞれ設けられている。   In FIG. 4, two inlet manifolds 21 a and 21 b are arranged in the vertical direction so as to sandwich the outlet manifold 22 in the central portion in the horizontal direction. Moreover, the gas confluence | merging part 24a is provided in the left side of the 1st separator 2a shown in FIG. 4, and the gas confluence | merging part 24b is each provided in the right side of the 1st separator 2a shown in FIG.

また、入口マニホールド21aから図4における左方向にガス合流部24aに向かって第一流路部23a1が延伸し、図4における右方向にガス合流部24bに向かって第一流路部23a2が延伸している。同様に、入口マニホールド21bから図4における左方向にガス合流部24aに向かって第一流路部23a3が延伸し、右方向にガス合流部24bに向かって第一流路部23a4が延伸している。   Further, the first flow path portion 23a1 extends from the inlet manifold 21a in the left direction in FIG. 4 toward the gas merge portion 24a, and the first flow path portion 23a2 extends in the right direction in FIG. 4 toward the gas merge portion 24b. Yes. Similarly, the first flow path portion 23a3 extends from the inlet manifold 21b toward the gas merge portion 24a in the left direction in FIG. 4, and the first flow path portion 23a4 extends in the right direction toward the gas merge portion 24b.

第一流路部23a1,23a2,23a3,23a4それぞれは、流路断面積が略等しく、かつ略直線形状の5本の燃料ガス流路3から構成されている。そして、5本の燃料ガス流路3から構成された第一流路部23a1,23a2,23a3,23a4は、その一方の端部で上記したように入口マニホールド21a,21bと連通し、その反対側の端部でガス合流部24a,24bと連通する。   Each of the first flow path portions 23a1, 23a2, 23a3, and 23a4 is composed of five fuel gas flow paths 3 having substantially the same cross-sectional area and substantially linear shapes. The first flow path portions 23a1, 23a2, 23a3, and 23a4 configured by the five fuel gas flow paths 3 communicate with the inlet manifolds 21a and 21b as described above at one end thereof, and on the opposite side. The end portion communicates with the gas merging portions 24a and 24b.

ガス合流部24aは、第一流路部23a1,23a3それぞれと連通するとともに、第二流路部23b1と連通している。また、ガス合流部24bは、第一流路部23a2,23a4それぞれと連通するとともに、第二流路部23b2と連通している。   The gas joining part 24a communicates with the first flow path parts 23a1 and 23a3 and also communicates with the second flow path part 23b1. Further, the gas junction 24b communicates with the first flow path portions 23a2 and 23a4 and also communicates with the second flow path portion 23b2.

ガス合流部24aから出口マニホールド22に向かって横方向でかつ第一流路部23a1,23a3と並行に第二流路部23b1が延伸している。また、ガス合流部24bから出口マニホールド22に向かって横方向でかつ第一流路部23a2,23a4と並行に第二流路部23b2が延伸している。   A second flow path portion 23b1 extends in the lateral direction from the gas confluence portion 24a toward the outlet manifold 22 and in parallel with the first flow path portions 23a1 and 23a3. Further, the second flow path portion 23b2 extends in the lateral direction from the gas confluence portion 24b toward the outlet manifold 22 and in parallel with the first flow path portions 23a2 and 23a4.

第二流路部23b1,23b2それぞれは、流路断面積が略等しく、かつ略直線形状の5本の燃料ガス流路3から構成されている。そして、5本の燃料ガス流路3から構成される第二流路部23b1は、第一流路部23a1,23a3それぞれが、入口マニホールド21a,21bと連通する一方側と同じ側の端部で、出口マニホールド22と連通している。同様に、5本の燃料ガス流路3から構成される第二流路部23b2は、第一流路部23a2,23a4それぞれが、入口マニホールド21a,21bと連通する一方側と同じ側の端部で、出口マニホールド22と連通している。   Each of the second flow path portions 23b1 and 23b2 is composed of five fuel gas flow paths 3 having substantially the same cross-sectional area and substantially linear shapes. And the second flow path part 23b1 composed of the five fuel gas flow paths 3 has the first flow path parts 23a1 and 23a3 at the ends on the same side as the one side communicating with the inlet manifolds 21a and 21b. It communicates with the outlet manifold 22. Similarly, the second flow path portion 23b2 composed of the five fuel gas flow paths 3 has the first flow path portions 23a2 and 23a4 at the end portions on the same side as one side communicating with the inlet manifolds 21a and 21b. , Communicated with the outlet manifold 22.

なお、第一流路部23a1,23a2,23a3,23a4それぞれを構成する燃料ガス流路3と、第二流路部23b1,23b2それぞれを構成する燃料ガス流路3は同じ流路断面積を有している。   The fuel gas channel 3 constituting each of the first channel parts 23a1, 23a2, 23a3 and 23a4 and the fuel gas channel 3 constituting each of the second channel parts 23b1, 23b2 have the same channel cross-sectional area. ing.

上記した構成において、入口マニホールド21aから供給された燃料ガスは、第一流路部23a1および第一流路部23a2それぞれに分かれて流れる。第一流路部23a1を流通した燃料ガスは、ガス合流部24aで合流され第二流路部23b1に導かれる。一方、第一流路部23a2を流通した燃料ガスは、ガス合流部24bで合流され第二流路部23b2に導かれる。また、入口マニホールド21bから供給された燃料ガスは、第一流路部23a3および第一流路部23a4それぞれに分かれて流れる。第一流路部23a3を流通した燃料ガスは、ガス合流部24aで合流され第二流路部23b1に導かれる。一方、第一流路部23a4を流通した燃料ガスは、ガス合流部24bで合流され第二流路部23b2に導かれる。   In the configuration described above, the fuel gas supplied from the inlet manifold 21a flows separately into the first flow path portion 23a1 and the first flow path portion 23a2. The fuel gas that has flowed through the first flow path portion 23a1 is merged at the gas merge portion 24a and is guided to the second flow path portion 23b1. On the other hand, the fuel gas that has flowed through the first flow path portion 23a2 is merged at the gas merge section 24b and guided to the second flow path portion 23b2. Further, the fuel gas supplied from the inlet manifold 21b flows separately into the first flow path portion 23a3 and the first flow path portion 23a4. The fuel gas that has flowed through the first flow path portion 23a3 merges at the gas merge section 24a and is guided to the second flow path portion 23b1. On the other hand, the fuel gas that has flowed through the first flow path portion 23a4 is merged at the gas merge section 24b and guided to the second flow path portion 23b2.

変形例2に係る第一セパレータ2aは、上記したように、合計10本の燃料ガス流路3から構成される第一流路部23a1,23a3を流通した燃料ガスが、5本の燃料ガス流路3から構成される第二流路部23b1を流通する。また合計10本の燃料ガス流路3から構成される第一流路部23a2,23a4を流通した燃料ガスが、5本の燃料ガス流路3から構成される第二流路部23b2を流通する。   As described above, the first separator 2a according to the modified example 2 has five fuel gas passages through which the fuel gas that has flowed through the first passage portions 23a1 and 23a3 composed of the ten fuel gas passages 3 in total. 3 circulates through the second flow path portion 23b1. Further, the fuel gas that has flowed through the first flow path portions 23 a 2 and 23 a 4 constituted by a total of 10 fuel gas flow paths 3 flows through the second flow path portion 23 b 2 constituted by five fuel gas flow paths 3.

つまり、変形例2に係る第一セパレータ2aでは、入口マニホールド21a,21b近傍の流路断面積に対し、出口マニホールド22近傍の流路断面積が半分となっている。   That is, in the first separator 2a according to the modified example 2, the flow path cross-sectional area in the vicinity of the outlet manifold 22 is halved relative to the flow path cross-sectional area in the vicinity of the inlet manifolds 21a and 21b.

それゆえ、ガス合流部24から第二流路部23bに導かれた燃料ガスは、再び流速を増すことができ、第一流路部23aおよび第二流路部23bに渡って、燃料ガスの流速の均一化を高めることができる。このため、第二流路部23bの下流側においてもセル1の発電量および発熱量の低下を抑制できる。   Therefore, the fuel gas guided from the gas merging portion 24 to the second flow path portion 23b can increase the flow velocity again, and the fuel gas flow velocity across the first flow path portion 23a and the second flow path portion 23b. Can be made uniform. For this reason, the fall of the electric power generation amount and the emitted-heat amount of the cell 1 can be suppressed also in the downstream of the 2nd flow-path part 23b.

さらにまた、2箇所ある入口マニホールド21a,21bと出口マニホールド22とが、第一セパレータ2aの上記した主面の横方向における略中央部に位置している。そして、出口マニホールド22を挟み込む位置に、入口マニホールド21aと入口マニホールド21bとが縦方向に設けられている。このように、セル1では、発電量および発熱量がより小さくなる領域を中央に配置し、その領域を、発電量および発熱量がより大きくなる領域によって挟み込むようになっている。   Furthermore, the two inlet manifolds 21a and 21b and the outlet manifold 22 are located at a substantially central portion in the lateral direction of the main surface of the first separator 2a. And the inlet manifold 21a and the inlet manifold 21b are provided in the vertical direction in the position which pinches | interposes the outlet manifold 22. As shown in FIG. Thus, in the cell 1, the region where the power generation amount and the heat generation amount are smaller is arranged in the center, and the region is sandwiched between the regions where the power generation amount and the heat generation amount are larger.

また、変形例2に係る第一セパレータ2aでは燃料極11と接する側の主面において、第二流路部23b1を中央に配置し、それを第一流路部23a1と第一流路部23a3とによって縦方向に挟み込むように配置されている。また第二流路部23b2を第一流路部23a2と第一流路部23a4とによって縦方向に挟み込むように配置されている。   Moreover, in the 1st separator 2a which concerns on the modification 2, the 2nd flow-path part 23b1 is arrange | positioned in the center in the main surface on the side which contact | connects the fuel electrode 11, and it is comprised by the 1st flow-path part 23a1 and the 1st flow-path part 23a3. It is arranged so as to be sandwiched in the vertical direction. Further, the second flow path portion 23b2 is disposed so as to be sandwiched between the first flow path portion 23a2 and the first flow path portion 23a4 in the vertical direction.

この構成により、セル1の反応面内において、発熱量が高い位置と低い位置とが隣接させることができるため、セル1の温度分布のばらつきを抑制することができる。   With this configuration, the position where the heat generation amount is high and the position where the heat generation amount is low can be adjacent to each other in the reaction surface of the cell 1, so that variation in the temperature distribution of the cell 1 can be suppressed.

したがって、本実施の形態の変形例2に係る燃料電池100では、セル1の反応面内における温度分布のばらつきを低減させることができるため、セル1のクラックまたは割れが生じることを防止することができる。よって、燃料電池100は、高い信頼性を得ることができる。   Therefore, in the fuel cell 100 according to the second modification of the present embodiment, the variation in the temperature distribution in the reaction surface of the cell 1 can be reduced, so that it is possible to prevent the cell 1 from being cracked or cracked. it can. Therefore, the fuel cell 100 can obtain high reliability.

なお、本実施の形態の変形例2に係る第一セパレータ2aでは、第一流路部23a1,23a2,23a3,23a4は、合わせて20本の燃料ガス流路3から構成され、第二流路部23b1,23b2が合わせて10本の燃料ガス流路3から構成されていたが、第一流路部23a1,23a2,23a3,23a4、および第二流路部23b1,23b2それぞれが有する燃料ガス流路3の本数はこれに限定されるものではない。また、第一流路部23a1,23a2,23a3,23a4、および第二流路部23b1,23b2それぞれが有する燃料ガス流路3の流路断面積はすべて略等しいものであったがこれに限定されるものではない。   In the first separator 2a according to the second modification of the present embodiment, the first flow path portions 23a1, 23a2, 23a3, and 23a4 are composed of a total of 20 fuel gas flow paths 3, and the second flow path portion. 23b1 and 23b2 are composed of 10 fuel gas passages 3 in total, but the fuel gas passages 3 included in the first passage portions 23a1, 23a2, 23a3 and 23a4 and the second passage portions 23b1 and 23b2 respectively. The number of is not limited to this. In addition, the first gas flow path portions 23a1, 23a2, 23a3, 23a4, and the second flow path portions 23b1, 23b2 respectively have substantially the same cross-sectional area of the fuel gas flow path 3, but the present invention is limited to this. It is not a thing.

例えば、第一セパレータ2aは、第一流路部23a1,23a3それぞれを足し合わせた燃料ガス流路3の本数と、第二流路部23b1が有する燃料ガス流路3の本数とを共に同じ本数とし、第一流路部23a1,23a3が有する各燃料ガス流路3の方が、第二流路部23b1が有する燃料ガス流路3よりも流路断面積が大きくなる構成としてもよい。   For example, in the first separator 2a, the number of fuel gas passages 3 obtained by adding the first passage portions 23a1 and 23a3 and the number of fuel gas passages 3 included in the second passage portion 23b1 are both the same. The fuel gas flow paths 3 included in the first flow path portions 23a1 and 23a3 may be configured to have a flow path cross-sectional area larger than that of the fuel gas flow path 3 included in the second flow path portion 23b1.

同様に、第一セパレータ2aは、第一流路部23a2,23a4それぞれを足し合わせた燃料ガス流路3の本数と、第二流路部23b2が有する燃料ガス流路3の本数とを共に同じ本数とし、第一流路部23a2,23a4が有する各燃料ガス流路3の方が、第二流路部23b2が有する燃料ガス流路3よりも流路断面積が大きくなる構成としてもよい。   Similarly, the first separator 2a has the same number of both the number of the fuel gas flow paths 3 obtained by adding the first flow path portions 23a2 and 23a4 and the number of the fuel gas flow paths 3 included in the second flow path portions 23b2. In addition, the fuel gas flow paths 3 included in the first flow path portions 23a2 and 23a4 may be configured to have a flow path cross-sectional area larger than that of the fuel gas flow path 3 included in the second flow path portion 23b2.

すなわち、少なくとも、第二流路部23b1が有する燃料ガス流路3の流路断面積の合計が、第一流路部23a1,23a3それぞれが有する燃料ガス流路3の流路断面積の合計よりも小さくなる関係となるように適宜、燃料ガス流路3の本数およびその流路断面積が設定される。また、第二流路部23b2が有する燃料ガス流路3の流路断面積の合計が、第一流路部23a2,23a4それぞれが有する燃料ガス流路3の流路断面積の合計よりも小さくなる関係となるように適宜、燃料ガス流路3の本数およびその流路断面積が設定される。   That is, at least the total of the cross-sectional areas of the fuel gas flow paths 3 included in the second flow path portion 23b1 is greater than the total of the cross-sectional areas of the fuel gas flow paths 3 included in the first flow path portions 23a1 and 23a3. The number of the fuel gas flow paths 3 and the cross-sectional area of the flow paths are appropriately set so that the relationship becomes smaller. Further, the sum of the cross-sectional areas of the fuel gas flow paths 3 included in the second flow path portion 23b2 is smaller than the total of the cross-sectional areas of the fuel gas flow paths 3 included in the first flow path portions 23a2 and 23a4. The number of the fuel gas flow paths 3 and the cross-sectional area of the flow paths are set as appropriate so that the relationship is established.

特には、第一流路部23a1〜23a4および第二流路部23b1,23b2すべてに渡って燃料ガスの流速がより均一となるように、燃料ガス流路3の本数およびその流路断面積を適宜、設定することが有利である。   In particular, the number of the fuel gas flow paths 3 and the cross-sectional area of the flow paths are appropriately set so that the flow rate of the fuel gas is more uniform over the first flow path portions 23a1 to 23a4 and the second flow path portions 23b1 and 23b2. , It is advantageous to set.

ただし、実際のものづくりの観点においては、第一流路部23a1〜23a4、および第二流路部23b1,23b2それぞれを構成する燃料ガス流路3の流路断面積を同一としておいた方が、第一セパレータ2aの設計および作製が容易となる。このため、第一流路部23a1〜23a4、および第二流路部23b1,23b2それぞれを構成する燃料ガス流路3の流路断面積を同一とし、それぞれが有する燃料ガス流路3の本数を異ならせた構成の方が、設計および作製において有利となる。   However, in terms of actual manufacturing, it is more preferable that the cross-sectional areas of the fuel gas flow paths 3 constituting the first flow path portions 23a1 to 23a4 and the second flow path portions 23b1 and 23b2 are the same. One separator 2a can be easily designed and manufactured. For this reason, the flow passage cross-sectional areas of the fuel gas flow passages 3 constituting the first flow passage portions 23a1 to 23a4 and the second flow passage portions 23b1 and 23b2 are made the same, and the number of the fuel gas flow passages 3 included in each is different. This configuration is advantageous in designing and manufacturing.

ところで、セルは熱歪等で割れやすいため、一般的に大面積とすることができない。そこで、大面積のセルを構成する場合は、本実施の形態に係る燃料電池100が備えるセル1、変形例1に係る燃料電池100が備えるセル1、または変形例2に係る燃料電池が備えるセル1を複数枚用意し、一面に並べて配置する構成としてもよい。このように構成する場合、セル1に合わせて設けられている第一セパレータ2aも同様に複数枚用意し、一面に並べて配置する構成としてもよい。   By the way, since a cell is easily cracked due to thermal strain or the like, it cannot generally have a large area. Therefore, when configuring a large-area cell, the cell 1 included in the fuel cell 100 according to the present embodiment, the cell 1 included in the fuel cell 100 according to Modification 1, or the cell included in the fuel cell according to Modification 2. A plurality of 1 may be prepared and arranged side by side on one surface. When comprised in this way, it is good also as a structure which prepares several 1st separator 2a provided according to the cell 1 similarly, and arranges it in one surface.

より具体的には、図5に示すように、例えば、変形例1に係る燃料電池100が備える第一セパレータ2aを、横方向に2枚、縦方向に2枚配置する構成としてもよい。図5は、本発明の実施形態の変形例1に係る燃料電池100が備える第一セパレータ2aを、一面に複数枚、配置した概略構成の一例を示す平面図である。図5では、第一セパレータ2aの、燃料極11と接する側の主面を図示している。   More specifically, as illustrated in FIG. 5, for example, the first separator 2 a included in the fuel cell 100 according to Modification 1 may be configured to be arranged in two in the horizontal direction and two in the vertical direction. FIG. 5 is a plan view showing an example of a schematic configuration in which a plurality of first separators 2 a provided in the fuel cell 100 according to the first modification of the embodiment of the present invention are arranged on one surface. 5, the main surface of the first separator 2a on the side in contact with the fuel electrode 11 is illustrated.

なお、図5では、変形例1に係る第一セパレータ2aを、一面に複数枚、配置する構成について例示したが、実施の形態に係る第一セパレータ2aまたは変形例2に係る第一セパレータ2aを一面に複数枚、配置した構成としてもよい。   In addition, in FIG. 5, although illustrated about the structure which arrange | positions the 1st separator 2a which concerns on the modification 1 on the 1st surface, the 1st separator 2a which concerns on embodiment, or the 1st separator 2a which concerns on the modification 2 is shown. A configuration may be adopted in which a plurality of sheets are arranged on one surface.

以上のように実施の形態に係る第一セパレータ2a、変形例1に係る第一セパレータ2a、あるいは変形例2に係る第一セパレータ2aの構造は、発電による燃料ガスの消費に伴って該燃料ガスの体積が減少する場合に効果を発揮する。このことから、プロトンを伝導する電解質を有したセルを備える燃料電池において有効である。   As described above, the structure of the first separator 2a according to the embodiment, the first separator 2a according to the first modification, or the first separator 2a according to the second modification has the fuel gas consumption as the fuel gas is consumed by power generation. This is effective when the volume of the material decreases. This is effective in a fuel cell including a cell having an electrolyte that conducts protons.

また、実施の形態に係る第一セパレータ2a、変形例1に係る第一セパレータ2a、あるいは変形例2に係る第一セパレータ2aは、セル1における温度分布のばらつきを抑制することができる。このため、実施の形態に係る第一セパレータ2a、変形例1に係る第一セパレータ2a、あるいは変形例2に係る第一セパレータ2aは、セルにおいて温度分布にばらつきが生じると、熱膨張による内部応力が発生し、クラックまたは割れが発生する可能性のある固体酸化物形燃料電池において優れた効果を発揮する。特に、プロトン伝導体の電解質を用いた、固体酸化物形燃料電池において、最も大きな効果を発揮することができる。   Moreover, the first separator 2a according to the embodiment, the first separator 2a according to the first modification example, or the first separator 2a according to the second modification example can suppress variations in temperature distribution in the cell 1. For this reason, the first separator 2a according to the embodiment, the first separator 2a according to the first modification example, or the first separator 2a according to the second modification example has an internal stress due to thermal expansion when the temperature distribution varies in the cell. This produces an excellent effect in a solid oxide fuel cell in which cracks or cracks may occur. In particular, the greatest effect can be achieved in a solid oxide fuel cell using an electrolyte of a proton conductor.

また、セル1と、変形例1に係る第一セパレータ2aまたは変形例2に係る第一セパレータ2aと、第二セパレータ2bとを積層させて形成したセルスタック40を用いて、燃料電池システムを組んでもよい。例えば、このような燃料電池システムを組む場合、図6に示すように燃料電池システムは、燃料ガス流路3に燃料ガスを導入させるガス導入管30と、空気流路4に空気を導入させる空気導入管31とを備える構成としてもよい。図6は、本発明の実施形態の変形例1または変形例2に係る燃料電池100を含む燃料電池システムの一例を概略的に示す斜視図である。   Further, a fuel cell system is assembled by using the cell stack 40 formed by laminating the cell 1, the first separator 2a according to the first modified example or the first separator 2a according to the second modified example, and the second separator 2b. But you can. For example, when such a fuel cell system is assembled, as shown in FIG. 6, the fuel cell system includes a gas introduction pipe 30 that introduces fuel gas into the fuel gas passage 3 and air that introduces air into the air passage 4. It is good also as a structure provided with the introduction pipe | tube 31. FIG. FIG. 6 is a perspective view schematically showing an example of a fuel cell system including the fuel cell 100 according to Modification 1 or Modification 2 of the embodiment of the present invention.

燃料電池システムでは、ガス導入管30は、図6に示すように、供給された燃料ガスを、セルスタック40の外部で、入口マニホールド21a,21bそれぞれに等配分するための複数の分岐管30a,30bを有した構成とすることができる。このように構成する場合、セルスタック40の内部で燃料ガスを等配分するように分岐させた構造よりも単純な構造で燃料ガスの分配を行うことができる点で有利である。   In the fuel cell system, as shown in FIG. 6, the gas introduction pipe 30 includes a plurality of branch pipes 30 a for equally distributing the supplied fuel gas to the inlet manifolds 21 a and 21 b outside the cell stack 40. It can be set as the structure with 30b. Such a configuration is advantageous in that the fuel gas can be distributed with a simpler structure than the structure in which the fuel gas is equally distributed in the cell stack 40.

上記説明から、当業者にとっては、本発明の多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明を実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなく、その構造及び/又は機能の詳細を実質的に変更できる。   From the foregoing description, many modifications and other embodiments of the present invention are obvious to one skilled in the art. Accordingly, the foregoing description should be construed as illustrative only and is provided for the purpose of teaching those skilled in the art the best mode of carrying out the invention. The details of the structure and / or function may be substantially changed without departing from the spirit of the invention.

本発明に係る燃料電池は、燃料ガス流速の均一性を高めるとともに、入口マニホールドと出口マニホールドとの物理的な距離を近づけることで、セルにおける温度分布のばらつきを抑制し、セルの割れを防止することができる。このため、セルにおける温度分布のばらつきに起因してセルが割れてしまうような燃料電池に広く適用できる。   The fuel cell according to the present invention improves the uniformity of the fuel gas flow rate, and suppresses the variation in temperature distribution in the cell and prevents the cell from cracking by reducing the physical distance between the inlet manifold and the outlet manifold. be able to. Therefore, the present invention can be widely applied to fuel cells in which cells are cracked due to variations in temperature distribution in the cells.

1 セル
2 セパレータ
2a 第一セパレータ
2b 第二セパレータ
3 燃料ガス流路
4 空気流路
10 電解質
11 燃料極
12 空気極
21 入口マニホールド
21a 入口マニホールド
21b 入口マニホールド
22 出口マニホールド
23a 第一流路部
23a1 第一流路部
23a2 第一流路部
23a3 第一流路部
23a4 第一流路部
23b 第二流路部
23b1 第二流路部
23b2 第二流路部
24 ガス合流部
24a ガス合流部
24b ガス合流部
30 ガス導入管
30a 分岐管
30b 分岐管
40 セルスタック
100 燃料電池
1 cell 2 separator 2a first separator 2b second separator 3 fuel gas flow path 4 air flow path 10 electrolyte 11 fuel electrode 12 air electrode 21 inlet manifold 21a inlet manifold 21b inlet manifold 22 outlet manifold 23a first flow path portion 23a1 first flow path Part 23a2 first flow path part 23a3 first flow path part 23a4 first flow path part 23b second flow path part 23b1 second flow path part 23b2 second flow path part 24 gas merging part 24a gas merging part 24b gas merging part 30 gas introduction pipe 30a Branch pipe 30b Branch pipe 40 Cell stack 100 Fuel cell

Claims (6)

電解質を燃料極と空気極とで挟んで構成される平板形のセルと、
前記セルを挟み込む、前記燃料極側に配された平板形の第一セパレータおよび前記空気極側に配された平板形の第二セパレータと、を備え、
前記第一セパレータは、
燃料ガスが供給される入口マニホールドと、
前記燃料ガスが排出される出口マニホールドと、
前記燃料極と接する側の主面に形成されており、一方側の端部で前記入口マニホールドと連通し、該入口マニホールドから供給された燃料ガスを流通させる第一流路部と、
前記第一流路部を流通する前記燃料ガスを合流させるガス合流部と、
前記主面に形成されており、前記第一流路部と並行に配置され、該第一流路部の一方側の端部と同じ側の端部で前記出口マニホールドと連通し、前記ガス合流部で合流させた前記燃料ガスを、該出口マニホールドに向けて流通させる第二流路部と、を有し、
前記第二流路部の流路断面積は、前記第一流路部の流路断面積よりも小さくなる、燃料電池。
A flat cell composed of an electrolyte sandwiched between a fuel electrode and an air electrode;
A flat plate-shaped first separator disposed on the fuel electrode side and a flat plate-shaped second separator disposed on the air electrode side, sandwiching the cell,
The first separator is
An inlet manifold to which fuel gas is supplied;
An outlet manifold through which the fuel gas is discharged;
A first flow path portion that is formed on a main surface in contact with the fuel electrode, communicates with the inlet manifold at an end portion on one side, and circulates fuel gas supplied from the inlet manifold;
A gas merging section for merging the fuel gas flowing through the first flow path section;
Formed on the main surface, arranged in parallel with the first flow path portion, communicated with the outlet manifold at an end portion on the same side as the one end portion of the first flow path portion, and at the gas confluence portion A second flow path portion for flowing the merged fuel gas toward the outlet manifold,
The fuel cell, wherein a cross-sectional area of the second flow path portion is smaller than a cross-sectional area of the first flow path portion.
前記第一流路部および前記第二流路部は、流路断面積が等しくかつ直線形状となる複数の、燃料ガスを流通させる燃料ガス流路から構成されており、
前記第一流路部は、前記第二流路部よりも前記燃料ガス流路の本数が多い請求項1に記載の燃料電池。
The first flow path part and the second flow path part are composed of a plurality of fuel gas flow paths through which fuel gas flows, the flow path cross-sectional areas being equal and linear.
2. The fuel cell according to claim 1, wherein the first flow path section has a larger number of the fuel gas flow paths than the second flow path section.
前記電解質は、固体酸化物からなるプロトン伝導体である請求項1または2に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the electrolyte is a proton conductor made of a solid oxide. 前記セルおよび前記第一セパレータは矩形であって、
前記第一セパレータの前記主面における一辺側に、複数の前記入口マニホールドと、前記出口マニホールドとが設けられ、該一辺側と対向する辺側に前記ガス合流部が設けられている、請求項1から3のいずれか1項に記載の燃料電池。
The cell and the first separator are rectangular,
2. The plurality of inlet manifolds and the outlet manifold are provided on one side of the main surface of the first separator, and the gas merging portion is provided on a side opposite to the one side. 4. The fuel cell according to any one of items 1 to 3.
前記第一セパレータの前記主面における一辺側において、
前記一辺の両端部側それぞれに前記入口マニホールドが設けられ、
前記一辺の両端部側それぞれに設けられた前記入口マニホールド間における中央部分であり、該入口マニホールドによって挟み込まれる位置に前記出口マニホールドが設けられている、請求項4に記載の燃料電池。
On one side of the main surface of the first separator,
The inlet manifold is provided on each of both ends of the one side,
The fuel cell according to claim 4, wherein the outlet manifold is provided at a position that is a central portion between the inlet manifolds provided on both ends of the one side and is sandwiched by the inlet manifold.
請求項4または5に記載の燃料電池が備える前記セル、前記第一セパレータ、および前記第二セパレータを積層させて形成したセルスタックと、
複数の前記入口マニホールドに燃料ガスを導入させるガス導入管と、を備え、
前記ガス導入管は、供給された前記燃料ガスを複数の前記入口マニホールドそれぞれに等配分するための複数の分岐管を有する燃料電池システム。
A cell stack formed by laminating the cell, the first separator, and the second separator included in the fuel cell according to claim 4 or 5,
A gas introduction pipe for introducing fuel gas into the plurality of inlet manifolds,
The gas introduction pipe is a fuel cell system having a plurality of branch pipes for equally distributing the supplied fuel gas to the plurality of inlet manifolds.
JP2015083057A 2015-04-15 2015-04-15 Fuel battery and fuel battery system Pending JP2016207264A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015083057A JP2016207264A (en) 2015-04-15 2015-04-15 Fuel battery and fuel battery system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015083057A JP2016207264A (en) 2015-04-15 2015-04-15 Fuel battery and fuel battery system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016207264A true JP2016207264A (en) 2016-12-08

Family

ID=57490035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015083057A Pending JP2016207264A (en) 2015-04-15 2015-04-15 Fuel battery and fuel battery system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2016207264A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019116839A1 (en) * 2017-12-13 2019-06-20 日本碍子株式会社 Fuel cell and cell stack device
JP2020191207A (en) * 2019-05-21 2020-11-26 株式会社チノー Electrochemical cell evaluation holder
JP7335788B2 (en) 2019-11-15 2023-08-30 東京瓦斯株式会社 fuel cell system

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019116839A1 (en) * 2017-12-13 2019-06-20 日本碍子株式会社 Fuel cell and cell stack device
JP2019106361A (en) * 2017-12-13 2019-06-27 日本碍子株式会社 Fuel cell and cell stack device
US11362344B2 (en) 2017-12-13 2022-06-14 Ngk Insulators, Ltd. Fuel cell and cell stack device
JP2020191207A (en) * 2019-05-21 2020-11-26 株式会社チノー Electrochemical cell evaluation holder
JP7270459B2 (en) 2019-05-21 2023-05-10 株式会社チノー Holder for electrochemical cell evaluation
JP7335788B2 (en) 2019-11-15 2023-08-30 東京瓦斯株式会社 fuel cell system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20110274999A1 (en) Fuel cell stack
JP6360794B2 (en) Fuel cell
CN107251300B (en) Flat-plate type fuel cell
US10141583B2 (en) Bipolar plate and fuel cell comprising a bipolar plate of this type
US10026975B2 (en) Fuel cell
US11476472B2 (en) Separator plate for an electrochemical system
KR101710230B1 (en) Fuel cell
CN107408717B (en) Flat-plate type fuel cell
JP2016207264A (en) Fuel battery and fuel battery system
JP2012190746A (en) Fuel cell stack and fuel cell
US9166244B2 (en) Fuel cell
US8691471B2 (en) Polymer electrolyte fuel cell and fuel cell stack comprising the same
JP6228984B2 (en) Fuel cell
KR101040107B1 (en) A separating plate of solid oxide fuel cell stack
KR101636613B1 (en) Separator for Fuel Cell and High Temperature Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell Having the Same
JP5204932B1 (en) POLYMER ELECTROLYTE FUEL CELL AND FUEL CELL SYSTEM INCLUDING THE SAME
JP5358473B2 (en) Fuel cell structure and separator plate for use in this structure
JP5665900B2 (en) Fuel cell separator
JP6512749B2 (en) Fuel cell
JP2013187005A (en) Solid oxide fuel cell and fuel cell unit
JP2011243291A (en) Fuel cell stack, fuel cell system with the same, and operational method of fuel cell system
JP2011124185A (en) Polymer electrolyte fuel cell and fuel cell stack with the same