JP2018055790A - 燃料電池、燃料電池のガス流路構造、及び燃料電池用セパレータ - Google Patents
燃料電池、燃料電池のガス流路構造、及び燃料電池用セパレータ Download PDFInfo
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Abstract
Description
図1及び図2に示すように、第1実施形態に係る燃料電池スタックSは、積層方向Xに積層された複数の燃料電池セル1と、一対の集電プレート2と、一対の絶縁プレート3と、一対のエンドプレート4と、4本のテンションロッド5とを備えている。
上記実施形態では、ガス排出流路62の流路幅W1をガス供給流路52の流路幅W2より小さくすることで、ガス排出流路62の流路断面積をガス供給流路52の流路断面積より小さくしたが、流路断面積の設定方法はこれに限定されない。流路の幅以外の寸法や断面形状をガス排出流路62とガス供給流路52とで異ならせることで、両流路の流路断面積を異ならせてもよい。例えば、図6に示すように、流路(溝)の幅をガス排出流路62とガス供給流路52とで同じ幅Wに統一しつつ、ガス排出流路62の流路(溝)の深さD1をガス供給流路52流路(溝)の深さD2より小さくなるように設定してもよい。
また、図7に示すように、ガス排出流路62の断面形状を、ガス供給流路52の矩形断面と同じ最大幅W及び最大深さDを有する台形としてもよい。なお、両流路の断面形状は、特に限定されず、図示は省略するが、矩形及び台形以外の多角形状、半円状、半楕円状、半長円状等であってもよい。
上記実施形態及び変形例では、ガス排出流路62の流路断面積をガス供給流路52の流路断面積より小さくすることで、ガス排出流路62の流路抵抗をガス供給流路52の流路抵抗より小さくしたが、流路抵抗の設定方法はこれに限定されない。流路の内壁面の形状や表面粗さをガス排出流路62とガス供給流路52とで異ならせることで、両流路の流路抵抗を異ならせてもよい。例えば、ガス供給流路52の内壁を滑らかな表面(不図示)にしつつ、図8に示すように、ガス排出流路62の内壁に凹凸を設けることで、両流路の流路抵抗を異ならせてもよい。
さらに、各流路の上流端52a,62aから下流端52b,62bまでの流路長さを異ならせることで、両流路の流路抵抗を異ならせてもよい。具体的には、例えば、図9に示すように、ガス供給流路52を上流端52aから下流端52bまで主流れ方向FDに沿って直線状に延在させる一方で、ガス排出流路62を上流端62aと下流端62bとの間で蛇行させてもよい。これにより、各ガス排出流路62の上流端62aから下流端62bまでの流路長さが、当該ガス排出流路62に隣接する各ガス供給流路52の上流端52aから下流端52bまでの流路長さより長くなる。
上記実施形態及び変形例に係るガス流路構造では、ガス供給流路52及びガス排出流路62の流路抵抗は、それぞれの上流端52a,62aから下流端52b,62bまで均等に設定されていた。すなわち、主流れ方向FDの単位長さあたりの各流路の流路抵抗は、主流れ方向FDにおいて一様に分布していた。しかしながら、流路抵抗の主流れ方向FDにおける分布は、これに限定されない。
上記第2実施形態では、ガス供給流路52及びガス排出流路62を、それぞれ上流部と下流部とに区分したが、区分数はこれに限定されない。例えば、ガス供給流路52及びガス排出流路62のそれぞれを、均等な流路長さを有するN個の要素に区分し、ガス排出流路62のn番目の要素の流路抵抗が、ガス供給流路52のn番目の要素の流路抵抗より大きくなるように設定してもよい。具体的には、例えば、ガス排出流路62のn番目の要素の流路断面積が、ガス供給流路52のn番目の要素の流路断面積より大きくなるようにすればよい。ここで、Nは、3以上の整数である。nは、各要素を上流側から数えたときの順番であり、1以上N以下の整数である。この場合においても、各ガス排出流路62の最小流路断面積(N個の各要素の流路断面積のうち最小値)は、そのガス排出流路62に隣接する各ガス供給流路52の最小流路断面積(N個の各要素の流路断面積のうち最小値)より小さくなっている。
上記実施形態及び変形例に係るガス流路構造では、セパレータ11,12のガス拡散層15に接触する面の略全域に対向櫛形流路が形成されていた。しかしながら、上記対向櫛形流路は、平行流路やサーペンタイン流路など他形式の流路と組み合わせるなどして、セパレータ11,12のガス拡散層15に接触する面の一部の領域に設けてもよい。
10 膜電極接合体
11,12 セパレータ
15 ガス拡散層
52 ガス供給流路
52a ガス供給流路の上流端
52b ガス供給流路の下流端
52A ガス供給流路の上流部
52B ガス供給流路の下流部
A1,B1 ガス供給口
62 ガス排出流路
62a ガス排出流路の上流端
62b ガス排出流路の下流端
62A ガス排出流路の上流部
62B ガス排出流路の下流部
A2,B2 ガス排出口
Claims (7)
- 膜電極接合体の少なくとも片側のガス拡散層の上に、
上流端がガス供給口に連通し、下流端が閉塞された複数のガス供給流路と、
上流端が閉塞され、下流端がガス排出口に連通した複数のガス排出流路とが互いに間隔をあけて交互に並設され、
各ガス供給流路の上流端は、当該ガス供給流路に隣接するガス排出流路の上流端近傍に位置し、
各ガス排出流路の下流端は、当該ガス排出流路に隣接するガス供給流路の下流端近傍に位置し、
各ガス排出流路の上流端から下流端までの流路抵抗は、当該ガス排出流路に隣接する各ガス供給流路の上流端から下流端までの流路抵抗より大きいことを特徴とする燃料電池のガス流路構造。 - 前記ガス供給流路を、当該ガス供給流路の上流端から下流端までの流路長さの1/2の流路長さを有する上流部と下流部とに区分けし、前記ガス排出流路を、当該ガス排出流路の上流端から下流端までの流路長さの1/2の流路長さを有する上流部と下流部とに区分けしたとき、
前記ガス排出流路の上流部の流路抵抗は、当該ガス排出流路に隣接する各ガス供給流路の上流部の流路抵抗より大きく、
前記ガス排出流路の下流部の流路抵抗は、当該ガス排出流路に隣接する各ガス供給流路の下流部の流路抵抗より大きいことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池のガス流路構造。 - 前記ガス供給流路を、当該ガス供給流路の上流端から下流端までの流路長さの1/3の流路長さを有する上流部と中流部と下流部とに区分けし、前記ガス排出流路を、当該ガス排出流路の上流端から下流端までの流路長さの1/3の流路長さを有する上流部と中流部と下流部とに区分けしたとき、
前記ガス排出流路の上流部の流路抵抗は、当該ガス排出流路に隣接する各ガス供給流路の上流部の流路抵抗より大きく、
前記ガス排出流路の中流部の流路抵抗は、当該ガス排出流路に隣接する各ガス供給流路の中流部の流路抵抗より大きく、
前記ガス排出流路の下流部の流路抵抗は、当該ガス排出流路に隣接する各ガス供給流路の下流部の流路抵抗より大きいことを特徴とする請求項1に記載の燃料電池のガス流路構造。 - 各ガス排出流路の最小流路断面積は、当該ガス排出流路に隣接する各ガス供給流路の最小流路断面積より小さいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の燃料電池のガス流路構造。
- 各ガス排出流路の上流端から下流端までの流路長さは、当該ガス排出流路に隣接する各ガス供給流路の上流端から下流端までの流路長さより長いことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の燃料電池のガス流路構造。
- 前記膜電極接合体と、
前記膜電極接合体を挟持するセパレータと、を備え、
前記膜電極接合体のガス拡散層と前記セパレータの前記ガス拡散層に接する面に形成された流路溝との間に画成されるガス流路の少なくとも一部に、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のガス流路構造を備えたことを特徴とする燃料電池。 - 膜電極接合体のガス拡散層に接する面に、
上流端がガス供給口に連通し、下流端が閉塞された複数のガス供給流路と、
上流端が閉塞され、下流端がガス排出口に連通した複数のガス排出流路とが互いに間隔をあけて交互に並設され、
各ガス供給流路の上流端は、当該ガス供給流路に隣接するガス排出流路の上流端近傍に位置し、
各ガス排出流路の下流端は、当該ガス排出流路に隣接するガス供給流路の下流端近傍に位置し、
各ガス排出流路の上流端から下流端までの流路抵抗は、当該ガス排出流路に隣接する各ガス供給流路の上流端から下流端までの流路抵抗より大きいことを特徴とするセパレータ。
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Citations (5)
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---|---|---|---|---|
JP2005174749A (ja) * | 2003-12-11 | 2005-06-30 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池 |
JP2010205622A (ja) * | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
JP2010251061A (ja) * | 2009-04-14 | 2010-11-04 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
JP2011014462A (ja) * | 2009-07-03 | 2011-01-20 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
JP2012064483A (ja) * | 2010-09-17 | 2012-03-29 | Toyota Motor Corp | 燃料電池のガス流路構造、燃料電池の流路構造、燃料電池用セパレータ、および、燃料電池の冷媒流量制御装置 |
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Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005174749A (ja) * | 2003-12-11 | 2005-06-30 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池 |
JP2010205622A (ja) * | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
JP2010251061A (ja) * | 2009-04-14 | 2010-11-04 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
JP2011014462A (ja) * | 2009-07-03 | 2011-01-20 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
JP2012064483A (ja) * | 2010-09-17 | 2012-03-29 | Toyota Motor Corp | 燃料電池のガス流路構造、燃料電池の流路構造、燃料電池用セパレータ、および、燃料電池の冷媒流量制御装置 |
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