JP2023149965A - Separator for fuel cell and power generation cell - Google Patents

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Abstract

To provide a separator for a fuel cell that is easy to manufacture.SOLUTION: A second separator 18 (separator for a fuel cell) of a power generation cell 10 includes a second separator body 72, and a porous member 74, and a groove-shaped oxidizing gas channel 76 is formed on the surface of the porous member 74 facing in the opposite direction from the second separator body 72. The oxidizing gas channel 76 has a plurality of branch portions 86 in which one linear channel 82 branches into two branch channels 84. The first angle θ1 formed by the two branch channels 84 branching from each of the plurality of branch portions 86 is smaller than 180°.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、燃料電池用セパレータ及び発電セルに関する。 The present invention relates to a fuel cell separator and a power generation cell.

発電セルは、電解質膜・電極構造体と、電解質膜・電極構造体の両側に配設された一組のセパレータとを備える。電解質膜・電極構造体は、電解質膜と、電解質膜の両側に配設された一対の電極とを有する。 The power generation cell includes an electrolyte membrane/electrode assembly and a set of separators disposed on both sides of the electrolyte membrane/electrode assembly. The electrolyte membrane/electrode assembly includes an electrolyte membrane and a pair of electrodes disposed on both sides of the electrolyte membrane.

例えば、特許文献1には、金属板状のセパレータ本体のうち電極に向かう面に凹状の反応ガス流路を形成し、反応ガス流路の底面に多孔質体からなる複数の突起を設けたセパレータ(燃料電池用セパレータ)が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a separator in which a concave reactive gas channel is formed on the surface facing the electrode of a separator body in the form of a metal plate, and a plurality of protrusions made of a porous material are provided on the bottom surface of the reactive gas channel. (Separator for fuel cells) is disclosed.

特開2010-129299号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-129299

上述した燃料電池用セパレータでは、セパレータ本体に複数の突起を取り付ける必要があるため、燃料電池用セパレータを容易に製造することができないおそれがある。 In the above-described fuel cell separator, it is necessary to attach a plurality of protrusions to the separator body, so there is a possibility that the fuel cell separator cannot be easily manufactured.

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。 The present invention aims to solve the above-mentioned problems.

本発明の一態様は、電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体に積層される燃料電池用セパレータであって、板状のセパレータ本体と、前記セパレータ本体のうち前記電極を向く面に設けられて反応ガスが流通可能な多孔質部材と、を備え、前記多孔質部材のうち前記セパレータ本体とは反対方向を向く面には、溝状の反応ガス流路が形成され、前記反応ガス流路は、1つの線状流路が2つの分岐流路に分岐する複数の分岐部を有し、前記複数の分岐部の各々から分岐する前記2つの分岐流路のなす角度は、180°よりも小さい、燃料電池用セパレータである。 One aspect of the present invention is a fuel cell separator that is stacked on an electrolyte membrane/electrode assembly in which electrodes are provided on both sides of an electrolyte membrane, the separator comprising a plate-shaped separator body, and the electrode of the separator body. a porous member provided on a surface facing the separator body through which a reaction gas can flow, and a groove-shaped reaction gas flow path is formed on a surface of the porous member facing opposite to the separator body. , the reaction gas flow path has a plurality of branch portions in which one linear flow path branches into two branch flow paths, and the angle formed by the two branch flow paths branching from each of the plurality of branch portions. is a fuel cell separator whose angle is smaller than 180°.

本発明の他の態様は、電解質膜と当該電解質膜の両側に配設された一対の電極とを有する電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体の両側に配設された一組のセパレータと、を備えた発電セルであって、前記一組のセパレータの片方は、上述した燃料電池用セパレータである、発電セルである。 Another aspect of the present invention is an electrolyte membrane/electrode assembly having an electrolyte membrane and a pair of electrodes disposed on both sides of the electrolyte membrane; The power generation cell includes a set of separators, one of which is the above-mentioned fuel cell separator.

本発明によれば、セパレータ本体に設けた多孔質部材に反応ガス流路を形成しているため、燃料電池用セパレータを簡単に製造できる。また、反応ガス流路は、1つの線状流路が2つの分岐流路に分岐する複数の分岐部を有する。そのため、線状流路を流通する反応ガスは、多孔質部材のうち2つの分岐流路の間に位置する壁部(分岐壁部)に当たることにより、2つの分岐流路に分かれて流れる。この時、反応ガスは、多孔質部材の一部である分岐壁部の内部を流通して電極に導かれる。よって、電極の全体に反応ガスを効率よく供給することができる。さらに、複数の分岐部の各々から分岐する2つの分岐流路のなす角度が180°よりも小さいため、分岐壁部による反応ガスの圧損を抑えることができる。従って、反応ガス流路に沿って反応ガスを下流に円滑に流通させることができる。 According to the present invention, since the reactive gas flow path is formed in the porous member provided in the separator body, it is possible to easily manufacture a fuel cell separator. Further, the reaction gas flow path has a plurality of branch portions in which one linear flow path branches into two branch flow paths. Therefore, the reaction gas flowing through the linear channel hits a wall portion (branch wall portion) located between the two branch channels of the porous member, and thereby flows into two branch channels. At this time, the reaction gas flows through the inside of the branch wall portion, which is a part of the porous member, and is guided to the electrode. Therefore, the reaction gas can be efficiently supplied to the entire electrode. Furthermore, since the angle formed by the two branch channels branching from each of the plurality of branch parts is smaller than 180°, pressure loss of the reaction gas due to the branch wall part can be suppressed. Therefore, the reaction gas can be smoothly distributed downstream along the reaction gas flow path.

図1は、本発明の一実施形態に係る発電セルを備えた燃料電池スタックの一部省略分解斜視図である。FIG. 1 is a partially omitted exploded perspective view of a fuel cell stack including a power generation cell according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1のII-II線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 図3は、図1の多孔質部材の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the porous member of FIG. 1.

図1に示すように、本発明の一実施形態に係る発電セル10は、その厚さ方向(矢印A方向)に複数積層されて燃料電池スタック12を形成する。燃料電池スタック12は、例えば、車載用燃料電池スタックとして燃料電池電気自動車(図示せず)に搭載される。なお、複数の発電セル10の積層方向は、水平方向及び重力方向のいずれでもよい。 As shown in FIG. 1, a plurality of power generation cells 10 according to an embodiment of the present invention are stacked in the thickness direction (direction of arrow A) to form a fuel cell stack 12. The fuel cell stack 12 is mounted, for example, on a fuel cell electric vehicle (not shown) as an on-vehicle fuel cell stack. Note that the direction in which the plurality of power generation cells 10 are stacked may be either the horizontal direction or the direction of gravity.

発電セル10は、横長の長方形状に形成されている。ただし、発電セル10は、縦長の長方形状に形成されてもよい。発電セル10は、MEA部材14(MEA:Membrane Electrode Assembly)、第1セパレータ16及び第2セパレータ18(燃料電池用セパレータ)を備える。MEA部材14は、MEA20(電解質膜・電極構造体)と樹脂枠部材22(樹脂枠部)とを有する。 The power generation cell 10 is formed in a horizontally long rectangular shape. However, the power generation cell 10 may be formed in a vertically long rectangular shape. The power generation cell 10 includes an MEA member 14 (MEA: Membrane Electrode Assembly), a first separator 16, and a second separator 18 (fuel cell separator). The MEA member 14 includes an MEA 20 (electrolyte membrane/electrode assembly) and a resin frame member 22 (resin frame portion).

第1セパレータ16は、MEA部材14の一方の面(矢印A1方向の面)に配設されている。第2セパレータ18は、MEA部材14の他方の面(矢印A2方向の面)に配設されている。第1セパレータ16及び第2セパレータ18は、矢印A方向からMEA部材14を挟持する。 The first separator 16 is disposed on one surface of the MEA member 14 (the surface in the direction of arrow A1). The second separator 18 is disposed on the other surface of the MEA member 14 (the surface in the direction of arrow A2). The first separator 16 and the second separator 18 sandwich the MEA member 14 from the direction of arrow A.

第1セパレータ16及び第2セパレータ18は、図示しない複数の接合ラインにより互いに接合されて接合セパレータ24を形成する。第1セパレータ16と第2セパレータ18とは、互いに重ねた状態で外周を溶接、ろう付け、かしめ等により一体に接合される。第1セパレータ16及び第2セパレータ18の詳細な構造の説明については後述する。 The first separator 16 and the second separator 18 are bonded to each other by a plurality of bonding lines (not shown) to form a bonded separator 24. The first separator 16 and the second separator 18 are joined together by welding, brazing, caulking, or the like at their outer peripheries while being stacked on top of each other. The detailed structure of the first separator 16 and the second separator 18 will be described later.

図2において、MEA20は、燃料ガス(一方の反応ガス)と酸化剤ガス(他方の反応ガス)との電気化学反応により発電する。MEA20は、電解質膜26、アノード電極28及びカソード電極30を含む。電解質膜26は、例えば、固体高分子電解質膜(陽イオン交換膜)である。固体高分子電解質膜は、例えば、水分を含んだパーフルオロスルホン酸の薄膜である。電解質膜26は、フッ素系電解質の他、HC(炭化水素)系電解質を使用することができる。電解質膜26は、アノード電極28及びカソード電極30に挟持される。 In FIG. 2, the MEA 20 generates electricity through an electrochemical reaction between a fuel gas (one reaction gas) and an oxidant gas (the other reaction gas). MEA 20 includes an electrolyte membrane 26, an anode electrode 28, and a cathode electrode 30. The electrolyte membrane 26 is, for example, a solid polymer electrolyte membrane (cation exchange membrane). The solid polymer electrolyte membrane is, for example, a thin film of perfluorosulfonic acid containing water. For the electrolyte membrane 26, an HC (hydrocarbon) electrolyte can be used in addition to a fluorine electrolyte. The electrolyte membrane 26 is sandwiched between an anode electrode 28 and a cathode electrode 30.

アノード電極28は、第1電極触媒層32と第1ガス拡散層34とを有する。第1電極触媒層32は、電解質膜26の一方の面26aに接合される。第1ガス拡散層34は、第1電極触媒層32に積層される。第1電極触媒層32は、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を含む。当該多孔質カーボン粒子は、イオン導電性高分子バインダと共に第1ガス拡散層34の表面に一様に塗布されている。 The anode electrode 28 has a first electrode catalyst layer 32 and a first gas diffusion layer 34 . The first electrode catalyst layer 32 is joined to one surface 26a of the electrolyte membrane 26. The first gas diffusion layer 34 is stacked on the first electrode catalyst layer 32. The first electrode catalyst layer 32 includes, for example, porous carbon particles on which a platinum alloy is supported. The porous carbon particles are uniformly applied to the surface of the first gas diffusion layer 34 together with an ion-conductive polymer binder.

カソード電極30は、第2電極触媒層36と第2ガス拡散層38とを有する。第2電極触媒層36は、電解質膜26の他方の面26bに接合される。第2ガス拡散層38は、第2電極触媒層36に積層される。第2電極触媒層36は、例えば、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を含む。当該多孔質カーボン粒子は、イオン導電性高分子バインダと共に第2ガス拡散層38の表面に一様に塗布されている。第1ガス拡散層34及び第2ガス拡散層38のそれぞれは、カーボンペーパ、カーボンクロス等からなる。 The cathode electrode 30 has a second electrode catalyst layer 36 and a second gas diffusion layer 38. The second electrode catalyst layer 36 is joined to the other surface 26b of the electrolyte membrane 26. The second gas diffusion layer 38 is laminated on the second electrode catalyst layer 36. The second electrode catalyst layer 36 includes, for example, porous carbon particles on which a platinum alloy is supported. The porous carbon particles are uniformly applied to the surface of the second gas diffusion layer 38 together with an ion-conductive polymer binder. Each of the first gas diffusion layer 34 and the second gas diffusion layer 38 is made of carbon paper, carbon cloth, or the like.

図1に示すように、樹脂枠部材22は、MEA20の外周部を囲む枠状シートである。樹脂枠部材22は、電気的絶縁性を有する。樹脂枠部材22の構成材料としては、例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、PPA(ポリフタルアミド)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PES(ポリエーテルサルフォン)、LCP(リキッドクリスタルポリマー)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、m-PPE(変性ポリフェニレンエーテル樹脂)、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)又は変性ポリオレフィン等が挙げられる。 As shown in FIG. 1, the resin frame member 22 is a frame-shaped sheet surrounding the outer periphery of the MEA 20. As shown in FIG. The resin frame member 22 has electrical insulation properties. Examples of the constituent materials of the resin frame member 22 include PPS (polyphenylene sulfide), PPA (polyphthalamide), PEN (polyethylene naphthalate), PES (polyether sulfone), LCP (liquid crystal polymer), and PVDF (polyfluorofluoride). Examples include vinylidene chloride), silicone resin, fluororesin, m-PPE (modified polyphenylene ether resin), PET (polyethylene terephthalate), PBT (polybutylene terephthalate), and modified polyolefin.

発電セル10の長辺方向の一端縁部(矢印B1方向の端縁部)には、酸化剤ガス供給連通孔40a、冷却媒体供給連通孔42a及び燃料ガス排出連通孔44bが設けられている。酸化剤ガス供給連通孔40a、冷却媒体供給連通孔42a及び燃料ガス排出連通孔44bは、発電セル10の短辺方向(矢印C方向)に配列して設けられている。 An oxidant gas supply communication hole 40a, a coolant supply communication hole 42a, and a fuel gas discharge communication hole 44b are provided at one end edge in the long side direction of the power generation cell 10 (the edge in the direction of arrow B1). The oxidant gas supply communication hole 40a, the coolant supply communication hole 42a, and the fuel gas discharge communication hole 44b are arranged in the short side direction (arrow C direction) of the power generation cell 10.

酸化剤ガス供給連通孔40aには、酸化剤ガス(例えば、酸素含有ガス)が矢印A2方向に向かって流通する。冷却媒体供給連通孔42aには、冷却媒体(例えば、純水、エチレングリコール、オイル等)が矢印A2方向に向かって流通する。燃料ガス排出連通孔44bには、燃料ガス(例えば、水素含有ガス)が矢印A1方向に向かって流通する。 Oxidizing gas (for example, oxygen-containing gas) flows through the oxidizing gas supply communication hole 40a in the direction of arrow A2. A cooling medium (for example, pure water, ethylene glycol, oil, etc.) flows through the cooling medium supply communication hole 42a in the direction of arrow A2. Fuel gas (for example, hydrogen-containing gas) flows through the fuel gas discharge communication hole 44b in the direction of arrow A1.

発電セル10の長辺方向の他端縁部(矢印B2方向の端縁部)には、燃料ガス供給連通孔44a、冷却媒体排出連通孔42b及び酸化剤ガス排出連通孔40bが設けられている。燃料ガス供給連通孔44a、冷却媒体排出連通孔42b、酸化剤ガス排出連通孔40bは、矢印C方向に配列して設けられている。 A fuel gas supply communication hole 44a, a coolant discharge communication hole 42b, and an oxidant gas discharge communication hole 40b are provided at the other edge in the long side direction of the power generation cell 10 (the edge in the direction of arrow B2). . The fuel gas supply communication hole 44a, the coolant discharge communication hole 42b, and the oxidant gas discharge communication hole 40b are arranged in the direction of arrow C.

燃料ガス供給連通孔44aには、燃料ガスが矢印A2方向に向かって流通する。冷却媒体排出連通孔42bには、冷却媒体(冷媒)が矢印A1方向に向かって流通する。酸化剤ガス排出連通孔40bには、酸化剤ガスが矢印A1方向に向かって流通する。 Fuel gas flows through the fuel gas supply communication hole 44a in the direction of arrow A2. A cooling medium (refrigerant) flows through the cooling medium discharge communication hole 42b in the direction of arrow A1. Oxidant gas flows through the oxidant gas discharge communication hole 40b in the direction of arrow A1.

上述した連通孔(酸化剤ガス供給連通孔40a等)の配置、形状及び大きさは、本実施形態に限定されるものではなく、要求される仕様に応じて、適宜設定すればよい。 The arrangement, shape, and size of the communication holes (oxidant gas supply communication hole 40a, etc.) described above are not limited to the present embodiment, and may be appropriately set according to the required specifications.

図1及び図2に示すように、第1セパレータ16は、板状の第1セパレータ本体46を備える。第1セパレータ本体46は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板又はアルミニウム板等の金属薄板である。第1セパレータ本体46は、表面に防食用の表面処理が施されてもよい。第1セパレータ本体46は、長方形状に形成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the first separator 16 includes a plate-shaped first separator body 46. As shown in FIGS. The first separator body 46 is, for example, a thin metal plate such as a steel plate, a stainless steel plate, or an aluminum plate. The first separator body 46 may be subjected to anti-corrosion surface treatment. The first separator body 46 is formed in a rectangular shape.

第1セパレータ本体46のMEA部材14に向かう面(以下、「表面46a」という)には、発電セル10の長辺方向(矢印B方向)に延在する燃料ガス流路48が設けられている。燃料ガス流路48は、燃料ガス供給連通孔44aと燃料ガス排出連通孔44bとに流体的に連通する。燃料ガス流路48は、アノード電極28に燃料ガスを供給する。 A fuel gas flow path 48 extending in the long side direction (direction of arrow B) of the power generation cell 10 is provided on the surface of the first separator body 46 facing the MEA member 14 (hereinafter referred to as "surface 46a"). . The fuel gas passage 48 fluidly communicates with the fuel gas supply communication hole 44a and the fuel gas discharge communication hole 44b. The fuel gas flow path 48 supplies fuel gas to the anode electrode 28.

燃料ガス流路48は、矢印B方向に延在する複数の流路突起50間に形成された複数の流路溝52を有する。つまり、燃料ガス流路48では、流路突起50と流路溝52とが流路幅方向(矢印C方向)に交互に配置されている。複数の流路突起50と複数の流路溝52は、プレス成形により、第1セパレータ本体46に一体的に設けられている。流路突起50及び流路溝52は、矢印B方向に直線状に延在している。ただし、流路突起50及び流路溝52は、矢印B方向に波状に延在してもよい。 The fuel gas passage 48 has a plurality of passage grooves 52 formed between a plurality of passage protrusions 50 extending in the direction of arrow B. That is, in the fuel gas flow path 48, the flow path protrusions 50 and the flow path grooves 52 are arranged alternately in the flow path width direction (arrow C direction). The plurality of channel protrusions 50 and the plurality of channel grooves 52 are integrally provided in the first separator main body 46 by press molding. The channel protrusion 50 and the channel groove 52 extend linearly in the direction of arrow B. However, the channel protrusion 50 and the channel groove 52 may extend in the direction of the arrow B in a wavy manner.

図1において、第1セパレータ本体46の表面46aには、反応ガス(酸化剤ガス若しくは燃料ガス)又は冷却媒体である流体の漏出を防止するための第1シール部62が設けられている。第1シール部62は、セパレータ厚さ方向(矢印A方向)から見て、直線状に延在している。ただし、第1シール部62は、セパレータ厚さ方向(積層方向)から見て、波状に延在してもよい。 In FIG. 1, a first seal portion 62 is provided on the surface 46a of the first separator body 46 to prevent leakage of a reactant gas (oxidant gas or fuel gas) or a fluid that is a cooling medium. The first seal portion 62 extends linearly when viewed from the separator thickness direction (arrow A direction). However, the first seal portion 62 may extend in a wavy shape when viewed from the separator thickness direction (stacking direction).

第1シール部62は、第1セパレータ本体46をプレス成形することにより横断面が台形状又は矩形状に形成されている。ただし、第1シール部62は、ゴムシールであってもよい。第1シール部62は、複数の第1連通孔シール部64と、第1流路シール部66とを有する。複数の第1連通孔シール部64は、複数の連通孔(酸化剤ガス供給連通孔40a等)を個別に囲む。第1流路シール部66は、第1セパレータ本体46の外周部に設けられている。 The first seal portion 62 is formed into a trapezoidal or rectangular cross section by press-molding the first separator body 46. However, the first seal portion 62 may be a rubber seal. The first seal portion 62 includes a plurality of first communication hole seal portions 64 and a first flow path seal portion 66 . The plurality of first communication hole seal parts 64 individually surround the plurality of communication holes (oxidizing gas supply communication hole 40a, etc.). The first flow path seal portion 66 is provided on the outer periphery of the first separator body 46 .

燃料ガス供給連通孔44aを囲む第1流路シール部66には、燃料ガスを燃料ガス供給連通孔44aから燃料ガス流路48に導くための第1供給ブリッジ68が設けられる。燃料ガス排出連通孔44bを囲む第1流路シール部66には、燃料ガス流路48を流通した燃料ガスを燃料ガス排出連通孔44bに導くための第1排出ブリッジ70が設けられる。 A first supply bridge 68 for guiding the fuel gas from the fuel gas supply communication hole 44a to the fuel gas flow path 48 is provided in the first flow path seal portion 66 surrounding the fuel gas supply communication hole 44a. A first exhaust bridge 70 for guiding the fuel gas flowing through the fuel gas passage 48 to the fuel gas exhaust passage 44b is provided in the first passage sealing portion 66 surrounding the fuel gas exhaust passage 44b.

第2セパレータ18は、板状の第2セパレータ本体72と多孔質部材74とを備える。第2セパレータ本体72は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板又はアルミニウム板等の金属薄板である。第2セパレータ本体72は、表面に防食用の表面処理が施されてもよい。第2セパレータ本体72は、長方形状に形成されている。 The second separator 18 includes a plate-shaped second separator main body 72 and a porous member 74. The second separator body 72 is, for example, a thin metal plate such as a steel plate, a stainless steel plate, or an aluminum plate. The second separator main body 72 may be subjected to anti-corrosion surface treatment. The second separator main body 72 is formed in a rectangular shape.

多孔質部材74は、第2セパレータ本体72のうちカソード電極30に向かう面(以下、「表面72a」という)に接合されている。多孔質部材74は、長方形状に形成されている。多孔質部材74は、金属材料により形成される。多孔質部材74は、3次元の網目構造を有する。多孔質部材74は、酸化剤ガスが流通可能である。 The porous member 74 is joined to the surface of the second separator body 72 facing the cathode electrode 30 (hereinafter referred to as "surface 72a"). The porous member 74 is formed in a rectangular shape. Porous member 74 is formed of a metal material. The porous member 74 has a three-dimensional network structure. Oxidizing gas can flow through the porous member 74.

多孔質部材74のカソード電極30を向く面74a(第1セパレータ本体46とは反対方向を向く面)には、酸化剤ガス流路76(反応ガス流路)が形成されている。酸化剤ガス流路76は、酸化剤ガス供給連通孔40aと酸化剤ガス排出連通孔40bとに流体的に連通する。酸化剤ガス流路76は、酸化剤ガスをカソード電極30に供給する。 An oxidizing gas flow path 76 (reactive gas flow path) is formed on a surface 74a of the porous member 74 facing the cathode electrode 30 (a surface facing in the opposite direction to the first separator body 46). The oxidant gas passage 76 fluidly communicates with the oxidant gas supply communication hole 40a and the oxidant gas discharge communication hole 40b. The oxidizing gas flow path 76 supplies oxidizing gas to the cathode electrode 30 .

酸化剤ガス流路76は、多孔質部材74の一端(矢印B1方向の端)から他端(矢印B2方向の端)まで延在している。図2において、酸化剤ガス流路76は、横断面が矩形状の溝である。酸化剤ガス流路76の溝底面76aは、多孔質部材74によって形成されている。換言すれば、酸化剤ガス流路76の溝深さは、多孔質部材74の厚さよりも浅い。酸化剤ガス流路76は、例えば、プレス成形により、多孔質部材74に一体に設けられる。 The oxidant gas flow path 76 extends from one end (end in the direction of arrow B1) to the other end (end in the direction of arrow B2) of the porous member 74. In FIG. 2, the oxidizing gas flow path 76 is a groove with a rectangular cross section. The groove bottom surface 76a of the oxidizing gas flow path 76 is formed by the porous member 74. In other words, the groove depth of the oxidizing gas flow path 76 is shallower than the thickness of the porous member 74. The oxidant gas flow path 76 is integrally provided in the porous member 74 by, for example, press molding.

図3に示すように、酸化剤ガス流路76は、多孔質部材74の厚さ方向からの平面視で(矢印A1方向から見て)、蜂の巣形状に形成されている。すなわち、酸化剤ガス流路76は、多孔質部材74の厚さ方向からの平面視で、六角形状に形成された複数の多角形流路部78が互いに接続して形成されている。 As shown in FIG. 3, the oxidant gas flow path 76 is formed in a honeycomb shape when viewed from above in the thickness direction of the porous member 74 (as viewed from the direction of arrow A1). That is, the oxidant gas flow path 76 is formed by connecting a plurality of hexagonal polygonal flow path portions 78 to each other when viewed from above in the thickness direction of the porous member 74.

換言すれば、多孔質部材74のうち多角形流路部78によって囲まれた部分は、多孔質部材74の厚さ方向からの平面視で、六角形状の多角形部80を形成する。多角形部80は、多角形流路部78の形状に対応した形状を有する。多角形部80は、カソード電極30に接触又は近接する(図2参照)。 In other words, the portion of the porous member 74 surrounded by the polygonal channel portion 78 forms a hexagonal polygonal portion 80 when viewed from above in the thickness direction of the porous member 74 . The polygonal section 80 has a shape corresponding to the shape of the polygonal flow path section 78. The polygonal portion 80 contacts or is close to the cathode electrode 30 (see FIG. 2).

本実施形態において、多角形流路部78は、正六角形状に形成されている。ただし、多角形流路部78は、正六角形状に限定されず、正六角形状以外の六角形状に形成されてもよい。また、多角形流路部78は、三角形状、四角形状、五角形状等の六角形状以外の多角形状に形成されてもよい。 In this embodiment, the polygonal flow path portion 78 is formed in a regular hexagonal shape. However, the polygonal flow path portion 78 is not limited to a regular hexagonal shape, and may be formed in a hexagonal shape other than a regular hexagonal shape. Further, the polygonal flow path section 78 may be formed in a polygonal shape other than a hexagonal shape, such as a triangular shape, a quadrangular shape, or a pentagonal shape.

酸化剤ガス流路76は、複数の線状流路82と、複数の分岐流路84と、複数の分岐部86と、複数の合流部88とを有する。各分岐部86は、1つの線状流路82から2つの分岐流路84に分岐する部分である。複数の分岐部86は、第1分岐部86aと第2分岐部86bとを有する。第1分岐部86aと第2分岐部86bとは、酸化剤ガス流路76における酸化剤ガスの流通方向(矢印B2方向)と直交する方向(矢印C方向)に間隔を空けて交互に並んでいる。なお、酸化剤ガスの流通方向とは、第2セパレータ本体72の一端から他端に向かう方向である。換言すれば、酸化剤ガスの流通方向とは、酸化剤ガス流路76の入口端から出口端に向かう方向である。 The oxidant gas flow path 76 includes a plurality of linear flow paths 82 , a plurality of branch flow paths 84 , a plurality of branch portions 86 , and a plurality of merging portions 88 . Each branch portion 86 is a portion where one linear channel 82 branches into two branch channels 84 . The plurality of branch parts 86 have a first branch part 86a and a second branch part 86b. The first branch portion 86a and the second branch portion 86b are arranged alternately at intervals in a direction (direction of arrow C) orthogonal to the flow direction of the oxidant gas in the oxidant gas flow path 76 (direction of arrow B2). There is. Note that the direction of flow of the oxidant gas is the direction from one end of the second separator body 72 to the other end. In other words, the flow direction of the oxidant gas is the direction from the inlet end to the outlet end of the oxidant gas flow path 76.

合流部88は、第1分岐部86aから分岐した2つの分岐流路84のうちの1つと第2分岐部86bから分岐した2つの分岐流路84のうちの1つとが当該第1分岐部86a及び当該第2分岐部86bよりも下流に位置する分岐部86の1つの線状流路82に合流する部分である。複数の分岐部86と複数の合流部88とは、酸化剤ガス流路76の下流に向かって、交互に配置されている。 In the merging section 88, one of the two branch channels 84 branched from the first branch section 86a and one of the two branch channels 84 branched from the second branch section 86b are connected to the first branch section 86a. and a portion that merges into one linear flow path 82 of a branch portion 86 located downstream of the second branch portion 86b. The plurality of branch portions 86 and the plurality of merging portions 88 are alternately arranged toward the downstream of the oxidant gas flow path 76.

各多角形流路部78は、3つの分岐部86と3つの合流部88とを含む。3つの分岐部86と3つの合流部88は、多角形流路部78の頂点(六角形の頂点)に位置する。また、各多角形流路部78は、4つの分岐流路84と2つの線状流路82とを含む。各多角形部80のうち最も上流側(矢印B1方向)に位置する角部は、2つの分岐流路84の間に位置する分岐壁部90を形成する。分岐壁部90は、線状流路82の延長線上に位置する。 Each polygonal flow path portion 78 includes three branch portions 86 and three merging portions 88. The three branch parts 86 and the three merging parts 88 are located at the vertices (hexagonal vertices) of the polygonal flow path part 78. Further, each polygonal flow path section 78 includes four branch flow paths 84 and two linear flow paths 82. A corner located on the most upstream side (arrow B1 direction) of each polygonal part 80 forms a branch wall part 90 located between the two branch channels 84. The branch wall portion 90 is located on an extension of the linear flow path 82.

各分岐部86において、2つの分岐流路84の第1なす角度θ1(分岐壁部90の角度)は、180°よりも小さい。各合流部88において、第1分岐部86aから分岐した分岐流路84と線状流路82との第2なす角度θ2は、180°よりも小さい。また、各合流部88において、第2分岐部86bから分岐した分岐流路84と線状流路82との第3なす角度θ3は、180°よりも小さい。具体的に、第1なす角度θ1、第2なす角度θ2及び第3なす角度θ3の各々は、120°である。 In each branch portion 86, the first angle θ1 formed by the two branch channels 84 (the angle of the branch wall portion 90) is smaller than 180°. In each merging portion 88, a second angle θ2 between the linear flow path 82 and the branch flow path 84 branched from the first branch portion 86a is smaller than 180°. Further, in each merging portion 88, a third angle θ3 formed between the branch flow path 84 branched from the second branch portion 86b and the linear flow path 82 is smaller than 180°. Specifically, each of the first angle θ1, the second angle θ2, and the third angle θ3 is 120°.

図1において、第2セパレータ本体72の表面72aには、反応ガス(酸化剤ガス若しくは燃料ガス)又は冷却媒体である流体の漏出を防止するための第2シール部92が設けられている。第2シール部92は、セパレータ厚さ方向(矢印A方向)から見て、直線状に延在している。ただし、第2シール部92は、セパレータ厚さ方向(積層方向)から見て、波状に延在してもよい。 In FIG. 1, a second seal portion 92 is provided on the surface 72a of the second separator body 72 to prevent leakage of a reactant gas (oxidant gas or fuel gas) or a fluid that is a cooling medium. The second seal portion 92 extends linearly when viewed from the separator thickness direction (arrow A direction). However, the second seal portion 92 may extend in a wavy shape when viewed from the separator thickness direction (stacking direction).

第2シール部92は、第2セパレータ本体72をプレス成形することにより横断面が台形状又は矩形状に形成されている。ただし、第2シール部92は、ゴムシールであってもよい。第2シール部92は、複数の第2連通孔シール部94と、第2流路シール部96とを有する。複数の第2連通孔シール部94は、複数の連通孔(酸化剤ガス供給連通孔40a等)を個別に囲む。第2流路シール部96は、第1セパレータ本体46の外周部に設けられている。 The second seal portion 92 has a trapezoidal or rectangular cross section by press-molding the second separator main body 72. However, the second seal portion 92 may be a rubber seal. The second seal portion 92 includes a plurality of second communication hole seal portions 94 and a second passage seal portion 96 . The plurality of second communication hole seal portions 94 individually surround the plurality of communication holes (oxidant gas supply communication hole 40a, etc.). The second flow path seal portion 96 is provided on the outer periphery of the first separator body 46.

酸化剤ガス供給連通孔40aを囲む第2流路シール部96には、酸化剤ガスを酸化剤ガス供給連通孔40aから酸化剤ガス流路76に導くための第2供給ブリッジ98が設けられる。酸化剤ガス排出連通孔40bを囲む第2流路シール部96には、酸化剤ガス流路76を流通した酸化剤ガスを酸化剤ガス排出連通孔40bに導くための第2排出ブリッジ100が設けられる。 A second supply bridge 98 for guiding the oxidant gas from the oxidant gas supply communication hole 40 a to the oxidant gas flow path 76 is provided in the second passage seal portion 96 surrounding the oxidant gas supply communication hole 40 a. A second exhaust bridge 100 for guiding the oxidizing gas that has passed through the oxidizing gas flow path 76 to the oxidizing gas exhausting hole 40b is provided in the second passage sealing portion 96 surrounding the oxidizing gas exhaust passage 40b. It will be done.

互いに接合される第1セパレータ本体46の面46bと第2セパレータ本体72の面72bとの間には、冷却媒体供給連通孔42aと冷却媒体排出連通孔42bとに流体的に連通する冷却媒体流路102が形成される。 Between the surface 46b of the first separator main body 46 and the surface 72b of the second separator main body 72, which are joined to each other, there is a cooling medium flow that fluidly communicates with the cooling medium supply communication hole 42a and the coolant discharge communication hole 42b. A channel 102 is formed.

このように構成される発電セル10は、以下のように動作する。 The power generation cell 10 configured in this manner operates as follows.

まず、図1に示すように、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔44aに供給される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔40aに供給される。冷却媒体は、冷却媒体供給連通孔42aに供給される。 First, as shown in FIG. 1, fuel gas is supplied to the fuel gas supply communication hole 44a. The oxidizing gas is supplied to the oxidizing gas supply communication hole 40a. The cooling medium is supplied to the cooling medium supply communication hole 42a.

燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔44aから第1供給ブリッジ68を介して第1セパレータ16の燃料ガス流路48に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路48を矢印B1方向に流れながらMEA20のアノード電極28に供給される。 The fuel gas is introduced into the fuel gas passage 48 of the first separator 16 from the fuel gas supply communication hole 44a via the first supply bridge 68. The fuel gas is supplied to the anode electrode 28 of the MEA 20 while flowing through the fuel gas passage 48 in the direction of arrow B1.

一方、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔40aから第2供給ブリッジ98を介して第2セパレータ18の酸化剤ガス流路76に導入される。酸化剤ガス流路76に導入された酸化剤ガスは、複数の線状流路82に流れる。 On the other hand, the oxidizing gas is introduced from the oxidizing gas supply communication hole 40a to the oxidizing gas passage 76 of the second separator 18 via the second supply bridge 98. The oxidizing gas introduced into the oxidizing gas flow path 76 flows into the plurality of linear flow paths 82 .

図3に示すように、線状流路82に導入された酸化剤ガスは、分岐部86(第1分岐部86a及び第2分岐部86b)において分岐壁部90に当たることにより2つの分岐流路84に分岐される。続いて、第1分岐部86aから分岐した酸化剤ガスと第2分岐部86bから分岐した酸化剤ガスとは、合流部88において線状流路82に合流する。つまり、酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路76の下流(矢印B2方向)に向かって、線状流路82及び分岐流路84を交互に流れる。換言すれば、酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路76の下流(矢印B2方向)に向かって、分岐部86及び合流部88を交互に流れる。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路76を矢印B2方向に流れながらMEA20のカソード電極30に供給される。 As shown in FIG. 3, the oxidizing gas introduced into the linear channel 82 hits the branch wall 90 at the branch section 86 (the first branch section 86a and the second branch section 86b), thereby forming two branch channels. 84. Subsequently, the oxidant gas branched from the first branch part 86a and the oxidant gas branched from the second branch part 86b merge into the linear flow path 82 at the merging part 88. That is, the oxidant gas alternately flows through the linear flow path 82 and the branch flow path 84 toward the downstream of the oxidant gas flow path 76 (in the direction of arrow B2). In other words, the oxidizing gas alternately flows through the branching portion 86 and the merging portion 88 toward the downstream of the oxidizing gas flow path 76 (in the direction of arrow B2). The oxidant gas is supplied to the cathode electrode 30 of the MEA 20 while flowing in the oxidant gas flow path 76 in the direction of arrow B2.

また、酸化剤ガスは、分岐部86において、多孔質部材74の分岐壁部90から多角形部80の内部に流入する。多角形部80の内部に流入した酸化剤ガスは、多角形部80の内部を流れながらカソード電極30に供給される。これにより、酸化剤ガスは、カソード電極30の全体に均一に供給される。 Further, the oxidant gas flows into the polygonal section 80 from the branch wall section 90 of the porous member 74 at the branch section 86 . The oxidizing gas that has flowed into the polygonal section 80 is supplied to the cathode electrode 30 while flowing inside the polygonal section 80 . Thereby, the oxidant gas is uniformly supplied to the entire cathode electrode 30.

従って、MEA20では、アノード電極28に供給される燃料ガスと、カソード電極30に供給される酸化剤ガスとが、第1電極触媒層32及び第2電極触媒層36内で電気化学反応により消費される。この結果、発電が行われる。この時、アノード電極28ではプロトンが生成し、このプロトンが電解質膜26内を通りカソード電極30に移動する。一方、カソード電極30では、プロトン、電子、酸化剤ガス中の酸素によって水が生成する。 Therefore, in the MEA 20, the fuel gas supplied to the anode electrode 28 and the oxidant gas supplied to the cathode electrode 30 are consumed by electrochemical reactions within the first electrode catalyst layer 32 and the second electrode catalyst layer 36. Ru. As a result, power is generated. At this time, protons are generated at the anode electrode 28, and these protons pass through the electrolyte membrane 26 and move to the cathode electrode 30. On the other hand, at the cathode electrode 30, water is generated by protons, electrons, and oxygen in the oxidant gas.

次いで、アノード電極28に供給されて一部が消費された燃料ガスは、燃料オフガスとして、燃料ガス流路48から第1排出ブリッジ70を介して燃料ガス排出連通孔44bに排出される。カソード電極30で消費された酸化剤ガスは、酸化剤オフガスとして、酸化剤ガス流路76から第2排出ブリッジ100を介して酸化剤ガス排出連通孔40bに排出される。 Next, the partially consumed fuel gas supplied to the anode electrode 28 is discharged as fuel off-gas from the fuel gas passage 48 via the first discharge bridge 70 to the fuel gas discharge communication hole 44b. The oxidizing gas consumed by the cathode electrode 30 is discharged as oxidizing off-gas from the oxidizing gas passage 76 through the second exhaust bridge 100 to the oxidizing gas exhaust communication hole 40b.

また、カソード電極30で生成した水(生成水)は、酸化剤オフガスと共に排出される。具体的に、カソード電極30のうち酸化剤ガス流路76を向く部分の生成水は、カソード電極30から酸化剤ガス流路76に直接流れる。一方、カソード電極30のうち多孔質部材74の多角形部80を向く部分の生成水は、多角形部80の内部を通り酸化剤ガス流路76に導かれる。これにより、カソード電極30の一部に生成水が滞留することを抑制できる。 Furthermore, water generated at the cathode electrode 30 (produced water) is discharged together with the oxidant off-gas. Specifically, the generated water in the portion of the cathode electrode 30 facing the oxidant gas flow path 76 flows directly from the cathode electrode 30 to the oxidant gas flow path 76 . On the other hand, the generated water in the portion of the cathode electrode 30 facing the polygonal section 80 of the porous member 74 passes through the inside of the polygonal section 80 and is guided to the oxidizing gas channel 76 . Thereby, it is possible to suppress the generated water from remaining in a part of the cathode electrode 30.

冷却媒体供給連通孔42aに供給された冷却媒体は、第1セパレータ16と第2セパレータ18との間に形成された冷却媒体流路102に導入される。冷却媒体は、冷却媒体流路102に導入された後、矢印B方向に流通する。この冷却媒体は、MEA20を冷却した後、冷却媒体排出連通孔42bから排出される。 The coolant supplied to the coolant supply communication hole 42a is introduced into the coolant flow path 102 formed between the first separator 16 and the second separator 18. The cooling medium flows in the direction of arrow B after being introduced into the cooling medium flow path 102. After cooling the MEA 20, this cooling medium is discharged from the cooling medium discharge communication hole 42b.

本実施形態は、以下の効果を奏する。 This embodiment has the following effects.

本実施形態によれば、第2セパレータ本体72に設けた多孔質部材74に酸化剤ガス流路76を形成しているため、第2セパレータ18を簡単に製造できる。また、酸化剤ガス流路76は、1つの線状流路82が2つの分岐流路84に分岐する複数の分岐部86を有する。そのため、線状流路82を流通する酸化剤ガスは、多孔質部材74のうち2つの分岐流路84の間に位置する壁部(分岐壁部90)に当たることにより、2つの分岐流路84に分かれて流れる。この時、酸化剤ガスは、多孔質部材74の一部である分岐壁部90の内部(多角形部80の内部)を流通してカソード電極30に導かれる。よって、カソード電極30の全体に酸化剤ガスを効率よく供給することができる。さらに、複数の分岐部86の各々から分岐する2つの分岐流路84の第1なす角度θ1が180°よりも小さいため、分岐壁部90による酸化剤ガスの圧損を抑えることができる。従って、酸化剤ガス流路76に沿って酸化剤ガスを下流に円滑に流通させることができる。 According to this embodiment, since the oxidant gas flow path 76 is formed in the porous member 74 provided in the second separator main body 72, the second separator 18 can be manufactured easily. Further, the oxidant gas flow path 76 has a plurality of branch portions 86 in which one linear flow path 82 branches into two branch flow paths 84 . Therefore, the oxidizing gas flowing through the linear flow path 82 hits the wall portion (branch wall portion 90) located between the two branch flow paths 84 of the porous member 74, so that the oxidant gas flows through the two branch flow paths 84. It flows in two parts. At this time, the oxidizing gas flows through the inside of the branch wall portion 90 (inside the polygonal portion 80 ) that is a part of the porous member 74 and is guided to the cathode electrode 30 . Therefore, the oxidant gas can be efficiently supplied to the entire cathode electrode 30. Furthermore, since the first angle θ1 formed by the two branch channels 84 branching from each of the plurality of branch portions 86 is smaller than 180°, pressure loss of the oxidant gas due to the branch wall portion 90 can be suppressed. Therefore, the oxidizing gas can be smoothly circulated downstream along the oxidizing gas flow path 76.

酸化剤ガス流路76の溝底面76aは、多孔質部材74によって形成されている。 The groove bottom surface 76a of the oxidizing gas flow path 76 is formed by the porous member 74.

このような構成によれば、第2セパレータ18を一層簡単に製造できる。 According to such a configuration, the second separator 18 can be manufactured even more easily.

複数の分岐部86は、酸化剤ガス流路76における酸化剤ガスの流通方向と直交する方向に並設された第1分岐部86aと第2分岐部86bとを含む。酸化剤ガス流路76は、第1分岐部86aから分岐した2つの分岐流路84のうちの1つと第2分岐部86bから分岐した2つの分岐流路84のうちの1つとが、当該第1分岐部86a及び当該第2分岐部86bよりも下流に位置する分岐部86の1つの線状流路82に合流する複数の合流部88を有する。複数の合流部88の各々において、2つの分岐流路84の各々と1つの線状流路82とのなす角度(第2なす角度θ2及び第3なす角度θ3)は、180°よりも小さい。 The plurality of branch portions 86 include a first branch portion 86 a and a second branch portion 86 b that are arranged in parallel in a direction perpendicular to the flow direction of the oxidant gas in the oxidant gas flow path 76 . In the oxidizing gas flow path 76, one of the two branch flow paths 84 branched from the first branch portion 86a and one of the two branch flow paths 84 branched from the second branch portion 86b are connected to the second branch portion 86b. It has a plurality of merging portions 88 that merge into one linear flow path 82 of the branching portion 86 located downstream of the first branching portion 86a and the second branching portion 86b. In each of the plurality of merging sections 88, the angle between each of the two branch channels 84 and the one linear channel 82 (the second angle θ2 and the third angle θ3) is smaller than 180°.

このような構成によれば、酸化剤ガス流路76に沿って酸化剤ガスを下流に向かって一層円滑に流通させることができる。 According to such a configuration, the oxidizing gas can be more smoothly distributed downstream along the oxidizing gas flow path 76.

複数の分岐部86と複数の合流部88とは、酸化剤ガス流路76の下流に向かって、交互に配置されている。 The plurality of branch portions 86 and the plurality of merging portions 88 are alternately arranged toward the downstream of the oxidant gas flow path 76.

このような構成によれば、カソード電極30の全体に酸化剤ガスを一層効率よく供給することができる。 According to such a configuration, the oxidant gas can be supplied to the entire cathode electrode 30 more efficiently.

酸化剤ガス流路76は、多孔質部材74の厚さ方向からの平面視で、六角形状の複数の多角形流路部78が互いに連結して形成されている。複数の分岐部86と複数の合流部88とは、複数の多角形流路部78の各々の頂点に位置する。 The oxidizing gas flow path 76 is formed by connecting a plurality of hexagonal polygonal flow path portions 78 to each other in a plan view from the thickness direction of the porous member 74. The plurality of branch parts 86 and the plurality of merging parts 88 are located at the vertices of each of the plurality of polygonal flow path parts 78.

このような構成によれば、簡単な構成により、複数の分岐部86と複数の合流部88とを酸化剤ガス流路76の下流に向かって交互に配置することができる。 According to such a configuration, a plurality of branch portions 86 and a plurality of merging portions 88 can be alternately arranged toward the downstream side of the oxidant gas flow path 76 with a simple configuration.

複数の多角形流路部78の各々は、多孔質部材74の厚さ方向からの平面視で、正六角形状に形成されている。 Each of the plurality of polygonal flow path portions 78 is formed into a regular hexagonal shape when viewed from above in the thickness direction of the porous member 74.

このような構成によれば、酸化剤ガス流路76に沿って酸化剤ガスを下流に向かってより一層円滑に流通させることができる。 According to such a configuration, the oxidizing gas can be more smoothly distributed downstream along the oxidizing gas flow path 76.

多孔質部材74は、3次元の網目構造を有する。 The porous member 74 has a three-dimensional network structure.

このような構成によれば、分岐壁部90の内部に流入した酸化剤ガスをカソード電極30に効率よく導くことができる。 According to such a configuration, the oxidant gas that has flowed into the inside of the branch wall portion 90 can be efficiently guided to the cathode electrode 30.

なお、本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を取り得る。 Note that the present invention is not limited to the embodiments described above, and can take various configurations without departing from the gist of the present invention.

本実施形態は、以下の内容を開示している。 This embodiment discloses the following contents.

上記実施形態は、電解質膜(26)の両側に電極(28、30)が配設された電解質膜・電極構造体(20)に積層される燃料電池用セパレータ(18)であって、板状のセパレータ本体(72)と、前記セパレータ本体のうち前記電極を向く面(72a)に設けられて反応ガスが流通可能な多孔質部材(74)と、を備え、前記多孔質部材のうち前記セパレータ本体とは反対方向を向く面(74a)には、溝状の反応ガス流路(76)が形成され、前記反応ガス流路は、1つの線状流路(82)が2つの分岐流路(84)に分岐する複数の分岐部(86)を有し、前記複数の分岐部の各々から分岐する前記2つの分岐流路のなす角度(θ1)は、180°よりも小さい、燃料電池用セパレータを開示している。 The above embodiment is a fuel cell separator (18) that is laminated on an electrolyte membrane/electrode assembly (20) in which electrodes (28, 30) are arranged on both sides of an electrolyte membrane (26), and is plate-shaped. a separator main body (72), and a porous member (74) provided on the surface (72a) of the separator main body facing the electrode and through which a reaction gas can flow; A groove-shaped reaction gas flow path (76) is formed on the surface (74a) facing in the opposite direction from the main body, and the reaction gas flow path has one linear flow path (82) divided into two branched flow paths. (84), the angle (θ1) formed by the two branch flow paths branching from each of the plurality of branch parts is smaller than 180°; A separator is disclosed.

上記の燃料電池用セパレータにおいて、前記反応ガス流路の溝底面(76a)は、前記多孔質部材によって形成されてもよい。 In the fuel cell separator described above, the groove bottom surface (76a) of the reaction gas flow path may be formed of the porous member.

上記の燃料電池用セパレータにおいて、前記複数の分岐部は、前記反応ガス流路における前記反応ガスの流通方向と直交する方向に並設された第1分岐部(86a)と第2分岐部(86b)とを含み、前記反応ガス流路は、前記第1分岐部から分岐した前記2つの分岐流路のうちの1つと前記第2分岐部から分岐した前記2つの分岐流路のうちの1つとが、当該第1分岐部及び当該第2分岐部よりも下流に位置する分岐部の前記1つの線状流路に合流する複数の合流部(88)を有し、前記複数の合流部の各々において、前記2つの分岐流路の各々と前記1つの線状流路とのなす角度(θ2、θ3)は、180°よりも小さくてもよい。 In the above fuel cell separator, the plurality of branch parts include a first branch part (86a) and a second branch part (86b) arranged in parallel in a direction perpendicular to the flow direction of the reaction gas in the reaction gas flow path. ), the reaction gas flow path includes one of the two branch flow paths branched from the first branch portion and one of the two branch flow paths branched from the second branch portion. has a plurality of merging parts (88) that merge with the one linear flow path of a branch part located downstream of the first branch part and the second branch part, and each of the plurality of merging parts In this case, the angles (θ2, θ3) between each of the two branch channels and the one linear channel may be smaller than 180°.

上記の燃料電池用セパレータにおいて、前記複数の分岐部と前記複数の合流部とは、前記反応ガス流路の下流に向かって、交互に配置されてもよい。 In the fuel cell separator described above, the plurality of branch parts and the plurality of merging parts may be arranged alternately toward the downstream of the reaction gas flow path.

上記の燃料電池用セパレータにおいて、前記反応ガス流路は、前記多孔質部材の厚さ方向からの平面視で、六角形状の複数の多角形流路部(78)が互いに連結して形成され、前記複数の分岐部と前記複数の合流部とは、前記複数の多角形流路部の各々の頂点に位置してもよい。 In the fuel cell separator described above, the reaction gas flow path is formed by connecting a plurality of hexagonal polygonal flow path portions (78) to each other in a plan view from the thickness direction of the porous member; The plurality of branch parts and the plurality of merging parts may be located at the vertices of each of the plurality of polygonal flow path parts.

上記の燃料電池用セパレータにおいて、前記複数の多角形流路部の各々は、前記平面視で、正六角形状に形成されてもよい。 In the fuel cell separator described above, each of the plurality of polygonal flow path portions may be formed in a regular hexagonal shape in the plan view.

上記の燃料電池用セパレータにおいて、前記多孔質部材は、3次元の網目構造を有してもよい。 In the above fuel cell separator, the porous member may have a three-dimensional network structure.

上記実施形態は、電解質膜と当該電解質膜の両側に配設された一対の電極とを有する電解質膜・電極構造体と、前記電解質膜・電極構造体の両側に配設された一組のセパレータ(16、18)と、を備えた発電セルであって、前記一組のセパレータの片方は、上述した燃料電池用セパレータである、発電セルを開示している。 The above embodiment includes an electrolyte membrane/electrode assembly having an electrolyte membrane and a pair of electrodes disposed on both sides of the electrolyte membrane, and a set of separators disposed on both sides of the electrolyte membrane/electrode assembly. (16, 18), and one side of the set of separators is the above-mentioned fuel cell separator.

10…発電セル 16…第1セパレータ
18…第2セパレータ(燃料電池用セパレータ)
20…MEA(電解質膜・電極構造体) 26…電解質膜
28…アノード電極 30…カソード電極
72…第2セパレータ本体(セパレータ本体)
74…多孔質部材 76…酸化剤ガス流路(反応ガス流路)
78…多角形流路部 82…線状流路
84…分岐流路 86…分岐部
86a…第1分岐部 86b…第2分岐部
88…合流部 θ1…第1なす角度
θ2…第2なす角度 θ3…第3なす角度
10... Power generation cell 16... First separator 18... Second separator (fuel cell separator)
20... MEA (electrolyte membrane/electrode assembly) 26... Electrolyte membrane 28... Anode electrode 30... Cathode electrode 72... Second separator body (separator body)
74... Porous member 76... Oxidizing gas flow path (reactive gas flow path)
78... Polygonal flow path portion 82... Linear flow path 84... Branch flow path 86... Branch portion 86a... First branch portion 86b... Second branch portion 88... Merging portion θ1... First angle θ2... Second angle θ3...Third angle

Claims (8)

電解質膜の両側に電極が配設された電解質膜・電極構造体に積層される燃料電池用セパレータであって、
板状のセパレータ本体と、
前記セパレータ本体のうち前記電極を向く面に設けられて反応ガスが流通可能な多孔質部材と、を備え、
前記多孔質部材のうち前記セパレータ本体とは反対方向を向く面には、溝状の反応ガス流路が形成され、
前記反応ガス流路は、1つの線状流路が2つの分岐流路に分岐する複数の分岐部を有し、
前記複数の分岐部の各々から分岐する前記2つの分岐流路のなす角度は、180°よりも小さい、燃料電池用セパレータ。
A fuel cell separator that is laminated on an electrolyte membrane/electrode structure in which electrodes are arranged on both sides of the electrolyte membrane,
A plate-shaped separator body,
a porous member provided on the surface of the separator body facing the electrode and through which a reactive gas can flow;
A groove-shaped reaction gas flow path is formed on a surface of the porous member facing in a direction opposite to the separator main body,
The reaction gas flow path has a plurality of branch parts where one linear flow path branches into two branch flow paths,
The separator for a fuel cell, wherein the angle formed by the two branch channels branching from each of the plurality of branch portions is smaller than 180°.
請求項1記載の燃料電池用セパレータであって、
前記反応ガス流路の溝底面は、前記多孔質部材によって形成されている、燃料電池用セパレータ。
The fuel cell separator according to claim 1,
A fuel cell separator, wherein the groove bottom surface of the reaction gas flow path is formed of the porous member.
請求項1又は2に記載の燃料電池用セパレータであって、
前記複数の分岐部は、前記反応ガス流路における前記反応ガスの流通方向と直交する方向に並設された第1分岐部と第2分岐部とを含み、
前記反応ガス流路は、前記第1分岐部から分岐した前記2つの分岐流路のうちの1つと前記第2分岐部から分岐した前記2つの分岐流路のうちの1つとが、当該第1分岐部及び当該第2分岐部よりも下流に位置する分岐部の前記1つの線状流路に合流する複数の合流部を有し、
前記複数の合流部の各々において、前記2つの分岐流路の各々と前記1つの線状流路とのなす角度は、180°よりも小さい、燃料電池用セパレータ。
The fuel cell separator according to claim 1 or 2,
The plurality of branch parts include a first branch part and a second branch part arranged in parallel in a direction perpendicular to the flow direction of the reaction gas in the reaction gas flow path,
The reaction gas flow path is such that one of the two branch flow paths branched from the first branch portion and one of the two branch flow paths branched from the second branch portion are connected to the first branch flow path. A branch part and a plurality of merging parts that merge with the one linear flow path of a branch part located downstream of the second branch part,
In each of the plurality of merging sections, the angle between each of the two branch channels and the one linear channel is smaller than 180°.
請求項3記載の燃料電池用セパレータであって、
前記複数の分岐部と前記複数の合流部とは、前記反応ガス流路の下流に向かって、交互に配置されている、燃料電池用セパレータ。
The fuel cell separator according to claim 3,
In the fuel cell separator, the plurality of branch parts and the plurality of merging parts are alternately arranged toward the downstream of the reaction gas flow path.
請求項4記載の燃料電池用セパレータであって、
前記反応ガス流路は、前記多孔質部材の厚さ方向からの平面視で、六角形状の複数の多角形流路部が互いに連結して形成され、
前記複数の分岐部と前記複数の合流部とは、前記複数の多角形流路部の各々の頂点に位置する、燃料電池用セパレータ。
The fuel cell separator according to claim 4,
The reaction gas flow path is formed by a plurality of hexagonal polygonal flow path portions connected to each other when viewed from above in the thickness direction of the porous member,
In the fuel cell separator, the plurality of branch parts and the plurality of merging parts are located at the vertices of each of the plurality of polygonal flow path parts.
請求項5記載の燃料電池用セパレータであって、
前記複数の多角形流路部の各々は、前記平面視で、正六角形状に形成されている、燃料電池用セパレータ。
The fuel cell separator according to claim 5,
In the fuel cell separator, each of the plurality of polygonal flow path portions is formed in a regular hexagonal shape when viewed from above.
請求項1~6のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータであって、
前記多孔質部材は、3次元の網目構造を有する、燃料電池用セパレータ。
The fuel cell separator according to any one of claims 1 to 6,
The porous member is a fuel cell separator having a three-dimensional network structure.
電解質膜と当該電解質膜の両側に配設された一対の電極とを有する電解質膜・電極構造体と、
前記電解質膜・電極構造体の両側に配設された一組のセパレータと、を備えた発電セルであって、
前記一組のセパレータの片方は、請求項1~7のいずれか1項に記載の燃料電池用セパレータである、発電セル。
an electrolyte membrane/electrode structure having an electrolyte membrane and a pair of electrodes disposed on both sides of the electrolyte membrane;
A power generation cell comprising a set of separators disposed on both sides of the electrolyte membrane/electrode structure,
A power generation cell, wherein one of the set of separators is a fuel cell separator according to any one of claims 1 to 7.
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