JP2018041656A - Fuel battery - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、燃料電池に関する。 The present disclosure relates to fuel cells.
燃料電池は、電解質膜、触媒層を有する電極及びセパレータなどで単セルを構成し、単セルが複数積層されてスタックを形成する。燃料電池において、出力電圧は単セルの積層枚数によって決まり、出力電流は各単セルの反応面の面積によって決まる。
定置用燃料電池のように多数の機器を同時に使用せず、1個又は2個のモータのみに電力を供給する自動車用燃料電池では、電流値は配線の径や回路耐性に大きく影響するため、小さいほうが望ましい。一方、単セルの積層数が多い場合燃料電池の全長が長くなり、搭載スペースが大きくなる。
そこで、スタックを分割して配置すると、夫々にガス流路や配線設備が必要となり、搭載スペースの低減にはならない。
In a fuel cell, a single cell is composed of an electrolyte membrane, an electrode having a catalyst layer, a separator, and the like, and a plurality of single cells are stacked to form a stack. In a fuel cell, the output voltage is determined by the number of stacked single cells, and the output current is determined by the area of the reaction surface of each single cell.
In an automobile fuel cell that supplies power to only one or two motors without using many devices at the same time as a stationary fuel cell, the current value greatly affects the wire diameter and circuit resistance. Smaller is desirable. On the other hand, when the number of stacked single cells is large, the total length of the fuel cell becomes long and the mounting space becomes large.
Therefore, if the stack is divided and disposed, gas flow paths and wiring facilities are required for each, and the mounting space is not reduced.
特許文献1及び2には、絶縁部によってスタックに電気的に絶縁された複数の領域を形成することで、スタックを分割することなく出力電流値を小さくする手段が開示されている。
特許文献1及び2には、絶縁部によってスタックに電気的に絶縁された複数の領域を形成する場合に、特に、燃料電池の省スペース化及び構成の簡素化や反応効率の向上を図る手段は開示されていない。
In
幾つかの実施形態は、スタックが絶縁部によって電気的に絶縁された複数の領域に分割される燃料電池において、燃料電池の省スペース化及び構成の簡素化を可能にすることを目的とする。 Some embodiments have an object of enabling space saving and simplification of a configuration of a fuel cell in a fuel cell in which a stack is divided into a plurality of regions electrically insulated by an insulating portion.
(1)幾つかの実施形態に係る燃料電池は、電解質膜と、前記電解質膜の一方側に配置されるアノード電極及び他方側に配置されるカソード電極からなる膜電極接合体と、前記膜電極接合体の前記一方側にアノードガス流路が形成されるよう配置されるアノード側セパレータと、前記膜電極接合体の前記他方側にカソードガス流路が形成されるよう配置されるカソード側セパレータと、を有する単セルが複数積層されて構成されたスタックを備える燃料電池であって、前記スタックは、前記単セルの積層方向に沿って配置され、前記スタックに前記積層方向と交差する方向に沿って電気的に絶縁された複数の反応領域を形成する絶縁部を有し、前記アノード側セパレータ及び前記カソード側セパレータは、前記複数の反応領域に前記アノードガス流路を形成するための第1溝及び前記カソードガス流路を形成するための第2溝が形成され、前記アノード側セパレータ及び前記カソード側セパレータにおける前記絶縁部は、外周部に設けられた第1絶縁部と、前記反応領域を電気的に絶縁された複数の領域に分割する第2絶縁部とを有し、前記第1絶縁部に前記アノードガス流路及び前記カソードガス流路の入口又は出口の一方が設けられ、前記第2絶縁部に前記入口又は前記出口の他方が設けられる。 (1) A fuel cell according to some embodiments includes an electrolyte membrane, a membrane electrode assembly including an anode electrode disposed on one side of the electrolyte membrane and a cathode electrode disposed on the other side, and the membrane electrode An anode separator disposed so that an anode gas flow path is formed on the one side of the assembly, and a cathode separator disposed so that a cathode gas flow path is formed on the other side of the membrane electrode assembly; A fuel cell comprising a stack configured by stacking a plurality of single cells having the stack, the stack being disposed along the stacking direction of the single cells, and along the direction intersecting the stacking direction of the stack The anode-side separator and the cathode-side separator are connected to the anode in the plurality of reaction regions. A first groove for forming a gas flow path and a second groove for forming the cathode gas flow path are formed, and the insulating portion in the anode-side separator and the cathode-side separator is provided in an outer peripheral portion. A first insulating portion; and a second insulating portion that divides the reaction region into a plurality of electrically insulated regions. The first insulating portion has inlets for the anode gas channel and the cathode gas channel. Alternatively, one of the outlets is provided, and the other of the inlet and the outlet is provided in the second insulating portion.
上記(1)の構成によれば、スタックを絶縁部によって電気的に絶縁された複数の領域に分割することで、各領域のスタックの反応面積を低減し、出力電流値を低減できると共に、分割された領域を直列に接続することで、高出力電圧の仕様とすることができる。また、スタックを分割して配置する場合と比べて、ガス流路や配線設備が複雑とならず、省スペース化及び構成の簡素化を達成できる。
また、上記第1絶縁部及び上記第2絶縁部にアノードガス流路及びカソードガス流路の入口及び出口を設けることで、これらガス流路の形成によってスタックの反応領域の面積が低減しないため、反応効率を高く維持できる。
According to the configuration of (1) above, by dividing the stack into a plurality of regions electrically insulated by the insulating portion, the reaction area of the stack in each region can be reduced, and the output current value can be reduced. By connecting these regions in series, high output voltage specifications can be achieved. Further, compared with the case where the stack is divided and arranged, the gas flow path and the wiring facility are not complicated, and space saving and simplification of the configuration can be achieved.
In addition, by providing the inlet and the outlet of the anode gas channel and the cathode gas channel in the first insulating part and the second insulating part, the area of the reaction region of the stack is not reduced by forming these gas channels, High reaction efficiency can be maintained.
(2)一実施形態では、前記(1)の構成において、前記第2絶縁部に前記アノードガス流路及び前記カソードガス流路の前記入口が設けられ、前記第1絶縁部のうち、前記アノード側セパレータ及び前記カソード側セパレータの左右両端に形成された端側絶縁領域に前記アノードガス流路及び前記カソードガス流路の前記出口が設けられる。 (2) In one embodiment, in the configuration of (1), the second insulating part is provided with the inlet of the anode gas channel and the cathode gas channel, and the anode of the first insulating part is the anode. The outlets of the anode gas channel and the cathode gas channel are provided in end side insulating regions formed at the left and right ends of the side separator and the cathode side separator.
上記(2)の構成によれば、アノードガス流路及びカソードガス流路(以下、上記2つのガス流路を含む意味で「両ガス流路」とも言う。他の部材についても、アノード側とカソード側とに同じ役割をもつ2つの部材を有する場合、同様の意味で「両〜」とも言う。)の入口を上記第2絶縁部に設け、両ガス流路の出口を両セパレータの上記端側絶縁領域に設けることで、両セパレータと両電極との間に形成される両ガス流路を短縮できる。これによって、両ガス流路を流れる反応ガスの圧力損失を低減でき、反応効率を高く維持できると共に、生成水の排出性能を向上できる。 According to the configuration of (2) above, the anode gas flow channel and the cathode gas flow channel (hereinafter also referred to as “both gas flow channels” in the sense of including the above two gas flow channels. In the case of having two members having the same role on the cathode side, it is also referred to as “both” in the same meaning.) The inlet of the second insulating portion is provided, and the outlets of both gas flow paths are the ends of both separators. By providing in the side insulating region, both gas flow paths formed between both separators and both electrodes can be shortened. As a result, the pressure loss of the reaction gas flowing through both gas passages can be reduced, the reaction efficiency can be maintained high, and the discharge performance of the produced water can be improved.
(3)一実施形態では、前記(1)又は(2)の構成において、前記複数の反応領域は、前記第2絶縁部によって左右に電気的に絶縁され均等な反応面積を有する2つの反応領域で構成される。
上記(3)の構成によれば、スタックの反応領域を電気的に絶縁された左右2つの領域に分割することで、自動車に設けられる搭載スペースに合った大きさ及び形状とすることができる。また、上記2つの領域の反応面積を均等とすることで、両領域で発生する電流値が同等となるため、燃料電池の出力電流値の制御が容易になる。
(3) In one embodiment, in the configuration of (1) or (2), the plurality of reaction regions are two reaction regions that are electrically insulated left and right by the second insulating portion and have an equal reaction area. Consists of.
According to the configuration of (3) above, the reaction area of the stack can be divided into two electrically insulated left and right areas, so that the size and shape can be adapted to the mounting space provided in the automobile. In addition, by making the reaction areas of the two regions equal, the current values generated in both regions become equal, so the control of the output current value of the fuel cell is facilitated.
(4)一実施形態では、前記(2)又は(3)の構成において、前記端側絶縁領域に冷却水流路の入口及び出口が設けられる。
上記(4)の構成によれば、上記冷却水流路の入口及び出口が両セパレータの端側絶縁領域に設けられるので、冷却水流路の形成によってスタックの反応領域の面積が低減しないため、反応効率の低下を防止でき、反応効率を高く維持できる。
(4) In one embodiment, in the configuration of (2) or (3), an inlet and an outlet of the cooling water flow path are provided in the end-side insulating region.
According to the configuration of (4) above, since the inlet and outlet of the cooling water channel are provided in the end insulating regions of both separators, the formation of the cooling water channel does not reduce the area of the reaction region of the stack. The reaction efficiency can be kept high.
(5)一実施形態では、前記(1)〜(4)の何れかの構成において、前記第1絶縁部及び前記第2絶縁部は内周縁に嵌合溝を有する枠体で構成され、
前記反応領域は、表裏面に前記第1溝及び第2溝が形成されると共に、外周縁が前記嵌合溝に嵌合されて前記枠体に装着される板状体で構成される。
上記(5)の構成によれば、両セパレータの製造、加工及び単セルへの組付けが容易になる。
(5) In an embodiment, in any one of the configurations (1) to (4), the first insulating portion and the second insulating portion are configured by a frame body having a fitting groove on an inner periphery,
The reaction region is formed of a plate-like body having the first groove and the second groove formed on the front and back surfaces, and an outer peripheral edge fitted into the fitting groove and attached to the frame body.
According to the configuration of (5) above, both separators can be easily manufactured, processed, and assembled into a single cell.
(6)一実施形態では、前記(1)〜(5)の構成において、前記第1溝及び前記第2溝は矩形断面を有する。
上記(6)の構成によれば、第1溝及び第2溝が矩形断面を有することで、ガス拡散層のガス透過面積を増加でき、これによって、透過ガス量を増加できるため、反応効率を向上できる。
(6) In one embodiment, in the configurations of (1) to (5), the first groove and the second groove have a rectangular cross section.
According to the configuration of (6) above, since the first groove and the second groove have a rectangular cross section, the gas permeation area of the gas diffusion layer can be increased, whereby the amount of permeate gas can be increased. Can be improved.
幾つかの実施形態によれば、ガス流路や配線設備の増加を招くことなく、スタックが絶縁部によって電気的に絶縁された複数の領域に分割できる。従って、燃料電池の省スペース化及び構成の簡素化が可能になる。 According to some embodiments, the stack can be divided into a plurality of regions electrically insulated by the insulating portion without causing an increase in gas flow paths and wiring facilities. Therefore, it is possible to save the space and simplify the configuration of the fuel cell.
以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
Several embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. However, the dimensions, materials, shapes, and relative arrangements of the components described in these embodiments or shown in the drawings are not intended to limit the scope of the present invention, but are merely illustrative examples. Only.
For example, expressions expressing relative or absolute arrangements such as “in a certain direction”, “along a certain direction”, “parallel”, “orthogonal”, “center”, “concentric” or “coaxial” are strictly In addition to such an arrangement, it is also possible to represent a state of relative displacement with an angle or a distance such that tolerance or the same function can be obtained.
For example, an expression indicating that things such as “identical”, “equal”, and “homogeneous” are in an equal state not only represents an exactly equal state, but also has a tolerance or a difference that can provide the same function. It also represents the existing state.
For example, expressions representing shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes represent not only geometrically strict shapes such as quadrangular shapes and cylindrical shapes, but also irregularities and chamfers as long as the same effects can be obtained. A shape including a part or the like is also expressed.
On the other hand, the expressions “comprising”, “comprising”, “comprising”, “including”, or “having” one constituent element are not exclusive expressions for excluding the existence of other constituent elements.
幾つかの実施形態に係る燃料電池10は、図1に示すように、複数の単セル14が一方向に積層されたスタック12を備える。図示した実施形態では、スタック12の両側にエンドプレート50が設けられ、エンドプレート50には、反応ガスとして水素や空気を各単セル14に供給する燃料ガス管52及び空気管54と、冷却水をスタック12に供給する冷却水管56が設けられる。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、単セル14は、電解質膜16及び電解質膜16の一方側に配置されるアノード電極18及び他方側に配置されるカソード電極20からなる膜電極接合体21と、アノード電極18の外側(一方側)に配置されるアノード側セパレータ22と、カソード電極20の外側(他方側)に配置されるカソード側セパレータ24と、を重ね合わせて構成される。
一実施形態では、単セル当り0.5〜1.0Vの発電が行われ、スタック全体で数百Vの発電が行われる。
As shown in FIG. 2, the
In one embodiment, power generation of 0.5 to 1.0 V per unit cell is performed, and power generation of several hundred V is performed in the entire stack.
スタック12は、単セル14の積層方向(図1中の矢印a方向)に沿って配置される絶縁部30(30a、30b,30c,30d,30e)を有する。スタック12は絶縁部30によって上記積層方向と交差する方向に沿って複数の領域R1及びR2に分割され、複数の領域R1及びR2は、夫々電気的に絶縁された複数の反応領域17a及び17bを形成する。アノード電極18の反応領域において水素イオンが発生し、アノード電極18からカソード電極20に向けて水素イオンの透過が行われる。
The
図3は、一実施形態に係るアノード側セパレータ22及びアノード電極18を示す。図4、は一実施形態に係るカソード電極20及びカソード側セパレータ24を示す。図5は、アノード側セパレータ22又はカソード側セパレータ24として用いられるセパレータの一実施形態を示す。
図3に示すように、アノード電極18とアノード側セパレータ22との間に、アノードガス流路26が形成され、図4に示すように、カソード電極20とカソード側セパレータ24との間にカソードガス流路28が形成される。
FIG. 3 shows an
As shown in FIG. 3, an anode
図3及び図5に示すように、アノード側セパレータ22は、絶縁部30によって分割された複数の領域R1及びR2の夫々に形成される反応領域17a及び17bにアノードガス流路26を形成するための第1溝32が形成される。
図4及び図5に示すように、カソード側セパレータ24は、複数の領域R1及びR2の夫々の反応領域17a及び17bにカソードガス流路28を形成するための第2溝34が形成される。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
As shown in FIGS. 4 and 5, the
両セパレータ22及び24において、図1に示す絶縁部30(30d、30e)は、模式的に図示されたものであり、正確には、図5に示すように、両セパレータの外周部に設けられた第1絶縁部36と、反応領域を電気的に絶縁された複数の反応領域17a及び17bに分割する第2絶縁部38とを有する。第1絶縁部36にアノードガス流路26及びカソードガス流路28の入口40,42又は出口44(44a、44b)及び46(46a、46b)の一方が設けられ、第2絶縁部38に該入口又は該出口の他方が設けられる。
In both
上記構成によれば、スタック12の反応領域を絶縁部30によって電気的に絶縁された複数の反応領域17a及び17bに分割することで、各反応領域の反応面積を低減し、これによって、出力電流値を低減できる。また、分割された複数の反応領域を直列に接続することで、高出力電圧の仕様を実現できる。また、スタック12を分割して配置する場合と比べて、ガス流路や配線設備が複雑とならず、燃料電池10の省スペース化及び構成の簡素化を達成できる。
また、第1絶縁部36及び第2絶縁部38にアノードガス流路26及びカソードガス流路28の入口40、42及び出口44、46を設けることで、これらガス流路の形成によって反応領域17a及び17bの反応面積が低減しないため、反応効率を高く維持できる。
According to the above configuration, the reaction area of the
Further, by providing the first insulating
一実施形態では、アノード電極18及びカソード電極20は、電解質膜16側に配置され夫々の電極における反応を促進させるための触媒層と、反応ガスが透過可能な性質を有するガス拡散層とで構成される。
また、上記ガス拡散層は、例えば炭素繊維を材料としてプレス成型などの方法で製造される。また、両セパレータ22及び24は、通常加工な容易な金属製のセパレータが用いられるため、溝加工が容易である。
In one embodiment, the
Moreover, the said gas diffusion layer is manufactured by methods, such as press molding, using carbon fiber as a material, for example. Further, since both the
一実施形態では、図5に示すように、第2絶縁部38にアノードガス流路26の入口40及びカソードガス流路28の入口42が設けられる。そして、第1絶縁部36のうち、両セパレータ22及び24の左右両端に形成された端側絶縁領域48a及び48bにアノードガス流路26出口44(44a、44b)及びカソードガス流路28の出口46(46a、46b)が設けられる。
In one embodiment, as shown in FIG. 5, the second insulating
上記構成によれば、両ガス流路26及び28の入口40及び42を端側絶縁領域48a及び48bの中間位置に設けられた第2絶縁部38に設け、両ガス流路の出口を両セパレータ22及び24の端側絶縁領域48a及び48bに設けることで、両セパレータ22及び24と両電極18及び20との間に形成される両ガス流路26及び28を短縮できる。これによって、両ガス流路26及び28を流れる反応ガスの圧力損失を低減でき、反応効率を向上できると共に、生成水の排出性能を向上できる。
According to the above configuration, the
一実施形態では、図5に示すように、第1溝32及び第2溝34は横方向に沿って延在するため、第2絶縁部38に設けられた入口40及び42から端側絶縁領域48a及び48bに設けられた出口44及び46に容易に反応ガスを導くことができ、圧力損失をさらに低減できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 5, since the
一実施形態では、図5に示すように、複数の反応領域17a及び17bは、第2絶縁部38によって左右に電気的に絶縁され均等な反応面積を有する2つの反応領域で構成される。
上記構成によれば、スタック12の反応領域を電気的に絶縁された左右2つの領域に分割することで、自動車に設けられる搭載スペースに合った大きさ及び形状とすることができる。また、2つの反応領域17a及び17bの反応面積を均等とすることで、両領域で発生する電流値が同等となるため、燃料電池10の出力電流値の制御が容易になる。
In one embodiment, as shown in FIG. 5, the plurality of
According to the said structure, it can be set as the magnitude | size and shape suitable for the mounting space provided in a motor vehicle by dividing | segmenting the reaction area | region of the
一実施形態では、図5に示すように、両セパレータ22及び24の端側絶縁領域48a及び48bに冷却水流路の入口60a、60b及び出口62a、62bが設けられる。
上記構成によれば、冷却水流路の入口60a、60b及び出口62a、62bが両セパレータ22及び24の端側絶縁領域48a及び48bに設けられるので、冷却水流路の形成によってスタック12の反応領域17a及び17bの面積が低減しないため、反応効率の低下を防止でき、反応効率を高く維持できる。
In one embodiment, as shown in FIG. 5, the end
According to the above configuration, the
一実施形態では、図6に示すように、第1絶縁部36及び第2絶縁部38は内周縁に嵌合溝64を有する枠体66で構成され、反応領域17a及び17bは、表裏面に第1溝32及び第2溝34が形成されると共に、外周縁が嵌合溝64に嵌合されて枠体66に装着される板状体67で構成される。
上記構成によれば、両セパレータ22及び24の製造、加工及び単セル14への組付けが容易になる。
一実施形態では、枠体66への板状体67の装着方法として、枠体66が厚さ方向に2つ割りの分割板で形成され、これら2つ割りの分割板で板状体67を両側から挟んだ状態で接着固定する。
In one embodiment, as shown in FIG. 6, the first insulating
According to the said structure, manufacture of both the
In one embodiment, as a method of attaching the plate-
一実施形態では、図5に示すように、両セパレータ22及び24に用いられるセパレータは、表裏面にアノードガス流路26及びカソードガス流路28を形成可能に成形される。即ち、裏面(紙面に対して奥側の面)には、アノードガス流路26の入口40及び出口44(44a、44b)と第1溝32との間の第1絶縁部36及び第2絶縁部38の面に、他の面に対して段差68を有して凹んだ流路が形成され、アノードガスは入口40からこの凹み流路及び第1溝32を通って出口44(44a、44b)に流入する。
アノード側セパレータ22として用いられる場合、裏面では、他の流路の入口及び出口の周囲には堰72が形成され、アノード側セパレータ22とアノード電極18との間に、アノードガス以外の流体が流入しないようになっている。
In one embodiment, as shown in FIG. 5, the separators used for both
When used as the
同様に、カソード側セパレータ24の表面(紙面に対して手前側の面)には、カソードガス流路28の入口42及び出口46(46a、46b)と第2溝34との間に、他の面に対して段差70を有して凹んだ流路が形成され、カソードガスは、入口42からこの凹み流路及び第2溝34を通って出口46(46a、46b)に流入する。
カソード側セパレータ24として用いられる場合、表面では、他の流路の入口及び出口の周囲には堰72が形成され、カソード側セパレータ24とカソード電極20との間に、カソードガス以外の流体が流入しないようになっている。
このように、板状のセパレータ板の表裏面に第1溝32,第2溝34、段差68、70及び堰72を加工するという簡単な加工で、アノードガス流路26及びカソードガス流路28を形成でき、そのため、両ガス流路を形成するための配管を必要としない。
Similarly, on the surface of the cathode-side separator 24 (the surface on the front side with respect to the paper surface), there are other gaps between the
When used as the cathode-
In this way, the
一実施形態では、図7に示すように、反応領域17a及び17bに形成された第1溝32及び第2溝34は矩形断面を有する。上記構成によれば、第1溝32及び第2溝34が矩形断面を有することで、平坦な形状の電極と比べて反応面積が側壁74の分だけ増加する。
これによって、アノード電極18及びカソード電極20のガス透過面積を増加でき、透過ガス量を増加できるため、反応効率を向上できる。
図7では、アノードガスGaが側壁74を通過する状態を示している。
In one embodiment, as shown in FIG. 7, the
As a result, the gas permeation areas of the
FIG. 7 shows a state where the anode gas Ga passes through the side wall 74.
図1〜図5に示す実施形態では、絶縁部30によってスタック12の反応領域17a及び17bを左右に2分割しているが、別な実施形態では、反応領域を3分割以上に分割するようにしてもよい。
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 5, the
幾つかの実施形態によれば、スタックが絶縁部によって電気的に絶縁された複数の領域に分割される燃料電池において、燃料電池の省スペース化及び構成の簡素化が可能になる。従って、燃料電池の小型化が可能になり、かつ形状を例えば自動車の搭載スペースに容易に合わせることができる。 According to some embodiments, in the fuel cell in which the stack is divided into a plurality of regions electrically insulated by the insulating portion, it is possible to save the space and simplify the configuration of the fuel cell. Therefore, the fuel cell can be reduced in size, and the shape can be easily adjusted to, for example, the mounting space of an automobile.
10 燃料電池
12 スタック
14 単セル
16 電解質膜
17a、17b 反応領域
18 アノード電極
20 カソード電極
21 膜電極接合体
22 アノード側セパレータ
24 カソード側セパレータ
26 アノードガス流路
28 カソードガス流路
30(30a、30b、30c、30d、30e) 絶縁部
32、34 溝
36 第1絶縁部
38 第2絶縁部
40、42、60a、60b 入口
44(44a、44b)、46(46a、46b)、62a、62b 出口
48a、48b 端側絶縁領域
50 エンドプレート
52 燃料ガス管
54 空気管
56 冷却水管
64 嵌合溝
66 枠体
67 板状体
68、70 段差
72 堰
74 側壁
Ga アノードガス
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電解質膜の一方側に配置されるアノード電極及び他方側に配置されるカソード電極からなる膜電極接合体と、
前記膜電極接合体の前記一方側にアノードガス流路が形成されるよう配置されるアノード側セパレータと、
前記膜電極接合体の前記他方側にカソードガス流路が形成されるよう配置されるカソード側セパレータと、
を有する単セルが複数積層されて構成されたスタックを備える燃料電池であって、
前記スタックは、前記単セルの積層方向に沿って配置され、前記スタックに前記積層方向と交差する方向に沿って電気的に絶縁された複数の反応領域を形成する絶縁部を有し、
前記アノード側セパレータ及び前記カソード側セパレータは、前記複数の反応領域に前記アノードガス流路を形成するための第1溝及び前記カソードガス流路を形成するための第2溝が形成され、
前記アノード側セパレータ及び前記カソード側セパレータにおける前記絶縁部は、外周部に設けられた第1絶縁部と、前記反応領域を電気的に絶縁された複数の領域に分割する第2絶縁部とを有し、
前記第1絶縁部に前記アノードガス流路及び前記カソードガス流路の入口又は出口の一方が設けられ、前記第2絶縁部に前記入口又は前記出口の他方が設けられることを特徴とする燃料電池。 An electrolyte membrane;
A membrane electrode assembly comprising an anode electrode disposed on one side of the electrolyte membrane and a cathode electrode disposed on the other side;
An anode side separator disposed so that an anode gas flow path is formed on the one side of the membrane electrode assembly;
A cathode side separator disposed so that a cathode gas flow path is formed on the other side of the membrane electrode assembly;
A fuel cell comprising a stack formed by stacking a plurality of single cells having
The stack has an insulating part that is arranged along a stacking direction of the single cells and forms a plurality of reaction regions electrically insulated along a direction intersecting the stacking direction in the stack.
The anode-side separator and the cathode-side separator are formed with a first groove for forming the anode gas flow path and a second groove for forming the cathode gas flow path in the plurality of reaction regions,
The insulating portions in the anode-side separator and the cathode-side separator have a first insulating portion provided on an outer peripheral portion and a second insulating portion that divides the reaction region into a plurality of electrically insulated regions. And
One of the inlet and the outlet of the anode gas channel and the cathode gas channel is provided in the first insulating portion, and the other of the inlet and the outlet is provided in the second insulating portion. .
前記第1絶縁部のうち、前記アノード側セパレータ及び前記カソード側セパレータの左右両端に形成された端側絶縁領域に前記アノードガス流路及び前記カソードガス流路の前記出口が設けられることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池。 The second insulating part is provided with the inlet of the anode gas channel and the cathode gas channel;
The outlet of the anode gas channel and the cathode gas channel is provided in end-side insulating regions formed at the left and right ends of the anode-side separator and the cathode-side separator in the first insulating part. The fuel cell according to claim 1.
前記反応領域は、表裏面に前記溝が形成されると共に、外周縁が前記嵌合溝に嵌合されて前記枠体に装着される板状体で構成されることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の燃料電池。 The first insulating portion and the second insulating portion are configured by a frame having a fitting groove on an inner peripheral edge,
2. The reaction region is configured by a plate-like body having the groove formed on the front and back surfaces and having an outer peripheral edge fitted into the fitting groove and attached to the frame body. The fuel cell according to any one of 1 to 4.
Priority Applications (1)
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JP2016175771A JP2018041656A (en) | 2016-09-08 | 2016-09-08 | Fuel battery |
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ID=61626251
Family Applications (1)
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JP2016175771A Pending JP2018041656A (en) | 2016-09-08 | 2016-09-08 | Fuel battery |
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-
2016
- 2016-09-08 JP JP2016175771A patent/JP2018041656A/en active Pending
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