JP2017079145A - 燃料電池セル - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態について、図1〜図11を参照して説明する。図1に示す燃料電池セル1は、発電装置として機能する燃料電池を構成する。燃料電池セル1、反応ガスである酸化剤ガスと燃料ガスとの電気化学反応により電気エネルギを出力する。本実施形態の燃料電池セル1は、固体高分子電解質型の燃料電池(PEFC)を構成する。
(カソード)2H++1/2O2+2e−→H2O ・・・(式2)
上述の式2で示すように、膜電極接合体10のカソード側では、電気化学反応により生成水が生ずる。この生成水の大半は、未反応の酸化剤ガスと共に酸化剤ガス流路30aを流れて、酸化剤ガス排出穴31bから排出される。
次に、第2実施形態について、図12〜図18を参照して説明する。本実施形態では、ガイド部33を凸部331ではなく、凹部332で構成している点が第1実施形態と相違している。
次に、第3実施形態について、図19〜図23を参照して説明する。本実施形態では、ガイド部33をガス拡散層15に設けた突起部333で構成している点が第1実施形態と相違している。
次に、第4実施形態について、図24〜図27を参照して説明する。本実施形態では、隣り合うガス流路の圧力を反応ガスの流れる位置によって異なる構成としている点が第1実施形態と相違している。なお、本実施形態では、第1実施形態のガイド部33が廃止されている。
次に、第5実施形態について、図28〜図31を参照して説明する。本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路30aの流路幅を同様とし、隣り合う酸化剤ガス流路30aの流路高さを変更している点が第4実施形態と相違している。
次に、第6実施形態について、図32〜図34を参照して説明する。本実施形態では、隣り合う酸化剤ガス流路30aの流路幅、流路高さを同様とし、隣り合う酸化剤ガス流路30aの側壁面322の表面粗さを変更している点が第4実施形態と相違している。
次に、第7実施形態について、図35〜図38を参照して説明する。本実施形態では、酸化剤ガス流路30aにガイド部33を設けると共に、隣り合う酸化剤ガス流路30aの圧力を酸化剤ガスの流れる位置によって異なる構成としている点が上述の実施形態と相違している。
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述の実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、以下のように種々変形可能である。
11 電解質膜
12 アノード触媒層(アノード)
13 カソード触媒層(カソード)
14、15 ガス拡散層
20、30 セパレータ
30a 酸化剤ガス流路
32 隔壁部
33 ガイド部
Claims (15)
- 反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により電気エネルギを出力する燃料電池セルであって、
電解質膜(11)の一面にアノード(12)、他面にカソード(13)が接合された接合体の前記アノードの外側および前記カソードの外側それぞれにガス拡散層(14、15)が配置された膜電極接合体(10)と、
前記ガス拡散層を介して前記膜電極接合体を狭持すると共に、前記ガス拡散層と共に前記反応ガスが流れる複数のガス流路(20a、30a)を形成する一対のセパレータ(20、30)と、を備え、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータ(30)には、前記複数のガス流路における入口側から出口側に至る前記反応ガスの流れが並列となるように前記複数のガス流路を仕切る隔壁部(32)が設けられており、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記ガス流路には、前記隔壁部に対向する前記ガス拡散層に前記反応ガスを導くガイド部(33)が設けられている燃料電池セル。 - 前記ガイド部は、前記隔壁部に形成され、前記隔壁部の壁面に沿って流れる前記反応ガスの流れ方向を前記ガス拡散層へ向かう方向に転向させる少なくとも1つの凸部(331)を有している請求項1に記載の燃料電池セル。
- 前記凸部は、前記ガス流路の延在方向に対して交差すると共に、前記反応ガス流れ下流側に向かうに伴って前記ガス拡散層側に近づく傾斜部(331a)を有する請求項2に記載の燃料電池セル。
- 前記ガイド部は、前記隔壁部に形成され、前記隔壁部の壁面に沿って流れる前記反応ガスの流れ方向を前記ガス拡散層へ向かう方向に転向させる少なくとも1つの凹部(332)を有している請求項1ないし3のいずれか1つに記載の燃料電池セル。
- 前記凹部は、前記ガス流路の延在方向に対して交差すると共に、前記反応ガス流れ下流側に向かうに伴って前記ガス拡散層側に近づく傾斜部(332a)を有する請求項4に記載の燃料電池セル。
- 前記ガイド部は、前記ガス拡散層における前記ガス流路に対向する部位に形成され、前記ガス拡散層における前記ガス流路に対向する部位に沿って流れる前記反応ガスの流れ方向を前記ガス拡散層における前記隔壁部に対向する部位へ向かう方向に転向させる少なくとも1つの突起部(333)を有している請求項1ないし5のいずれか1つに記載の燃料電池セル。
- 前記突起部は、前記ガス流路の延在方向に対して交差するように設けられている請求項6に記載の燃料電池セル。
- 反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により電気エネルギを出力する燃料電池セルであって、
電解質膜(11)の一面にアノード(12)、他面にカソード(13)が接合された接合体の前記アノードの外側および前記カソードの外側それぞれにガス拡散層(14、15)が配置された膜電極接合体(10)と、
前記ガス拡散層を介して前記膜電極接合体を狭持すると共に、前記ガス拡散層と共に前記反応ガスが流れる複数のガス流路(20a、30a)を形成する一対のセパレータ(20、30)と、を備え、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータ(30)には、前記複数のガス流路における入口側から出口側に至る前記反応ガスの流れが並列となるように前記複数のガス流路を仕切る隔壁部(32)が設けられており、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、隣り合う前記ガス流路の圧力が前記反応ガスの流れる位置によって異なるように構成されている燃料電池セル。 - 前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、隣り合う前記ガス流路の圧力が前記反応ガスの流れる位置によって異なるように、前記隣り合うガス流路の流路断面積が、前記反応ガスの流れる位置によって異なる大きさとなっている請求項8に記載の燃料電池セル。
- 隣り合う前記隔壁部の間における流路幅は、前記隣り合うガス流路の流路断面積が前記反応ガスの流れる位置によって異なる大きさとなるように、前記反応ガスの流れる位置によって異なる幅に設定されている請求項9に記載の燃料電池セル。
- 前記ガス拡散層の厚みは、前記隣り合うガス流路の流路断面積が前記反応ガスの流れる位置によって異なる大きさとなるように、前記反応ガスの流れる位置によって異なる厚みに設定されている請求項9または10に記載の燃料電池セル。
- 前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、前記反応ガスの流れ方向において前記流路断面積が異なるように構成されている請求項9ないし11のいずれか1つに記載の燃料電池セル。
- 前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、隣り合う前記ガス流路の圧力が前記反応ガスの流れる位置によって異なるように、前記隔壁部の表面粗さが前記反応ガスの流れる位置によって異なっている請求項8ないし12のいずれか1つに記載の燃料電池セル。
- 前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記複数のガス流路は、前記反応ガスの流れ方向において前記隔壁部の表面粗さが異なるように構成されている請求項13に記載の燃料電池セル。
- 反応ガスである燃料ガスおよび酸化剤ガスの電気化学反応により電気エネルギを出力する燃料電池セルであって、
電解質膜(11)の一面にアノード(12)、他面にカソード(13)が接合された接合体の前記アノードの外側および前記カソードの外側それぞれにガス拡散層(14、15)が配置された膜電極接合体(10)と、
前記ガス拡散層を介して前記膜電極接合体を狭持すると共に、前記ガス拡散層と共に前記反応ガスが流れる複数のガス流路を形成する一対のセパレータ(20、30)と、を備え、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータには、前記複数のガス流路における入口側から出口側に至る前記反応ガスの流れが並列となるように前記複数のガス流路を仕切る隔壁部(32)が設けられており、
前記一対のセパレータのうち、少なくとも一方のセパレータに形成された前記ガス流路は、前記隔壁部に対向する前記ガス拡散層に前記反応ガスを導くガイド部(33)が設けられ、且つ、隣り合う前記ガス流路の圧力が前記反応ガスの流れる位置によって異なるように構成されている燃料電池セル。
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