JP3031781B2 - Stacked solid polymer electrolyte fuel cell - Google Patents

Stacked solid polymer electrolyte fuel cell

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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、固体高分子電解質膜
を使用した積層式の固体高分子電解質型燃料電池に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laminated solid polymer electrolyte fuel cell using a solid polymer electrolyte membrane.

【0002】[0002]

【従来の技術】アノードとカソード間に固体高分子電解
質膜を有する単電池を、この単電池のアノード側にアノ
ードガスを流すアノードガス流路が形成されたアノード
ガス分離板と、そのカソード側にカソードガスを流すカ
ソードガス流路が形成されたカソードガス分離板とで挟
みつけて構成されるセルユニットを複数個積層した積層
式の固体高分子電解質型燃料電池は知られている(特開
平2−86071号公報等)。
2. Description of the Related Art A unit cell having a solid polymer electrolyte membrane between an anode and a cathode is provided with an anode gas separator having an anode gas flow path for flowing an anode gas on the anode side of the unit cell, and a cathode cell on the cathode side. 2. Description of the Related Art A stack-type solid polymer electrolyte fuel cell is known in which a plurality of cell units are sandwiched between cathode gas separators having a cathode gas flow path for flowing a cathode gas. -86071).

【0003】図9乃至図12はこのような積層式固体高
分子電解質型燃料電池の一例を示すものであり、図9は
その平面図、図10はその側面図、図11は単電池およ
びガス分離板周りの斜視図、図12の(a),(b)は
それぞれアノードガス分離板およびカソードガス分離板
の平面図である。
FIGS. 9 to 12 show an example of such a laminated solid polymer electrolyte fuel cell. FIG. 9 is a plan view thereof, FIG. 10 is a side view thereof, and FIG. 12A and 12B are plan views of an anode gas separation plate and a cathode gas separation plate, respectively.

【0004】図において、100は固体高分子電解質膜
100aを多孔質の導電体であるアノード板100bと
カソード板100cとで挟みつけて構成される単電池、
101は単電池100のアノード板100b側に網目状
の溝であるアノードガス流路101aが形成された導電
性のアノードガス分離板、102は単電池板100のカ
ソード板100c側に同様な網目状の溝であるカソード
ガス流路102aが形成された導電性のカソードガス分
離板である。なお、アノードガス分離板101のアノー
ドガス流路101aとカソードガス分離板102のカソ
ードガス流路102aはそれぞれ全体的に凹状に形成さ
れ、単電池100のアノード板100bおよびカソード
板100cが中に落としこまれるようになっている。
In FIG. 1, reference numeral 100 denotes a unit cell comprising a solid polymer electrolyte membrane 100a sandwiched between an anode plate 100b and a cathode plate 100c, which are porous conductors;
Reference numeral 101 denotes a conductive anode gas separating plate in which an anode gas flow path 101a, which is a mesh-like groove, is formed on the anode plate 100b side of the unit cell 100; Is a conductive cathode gas separation plate in which a cathode gas flow channel 102a is formed. Note that the anode gas flow path 101a of the anode gas separation plate 101 and the cathode gas flow path 102a of the cathode gas separation plate 102 are respectively entirely formed in a concave shape, and the anode plate 100b and the cathode plate 100c of the unit cell 100 are dropped. It has become so engulfed.

【0005】103は単電池100をアノードガス分離
板101とカソードガス分離板101とで挟みつけて構
成されるセルユニット、104は上部集電板、105は
下部集電板、106は上部押え板、107は下部押え
板、108は一対の集電板104,105間に複数のセ
ルユニット103を複数積層し、これを一対の押え板1
06,107で挟みつけた積層体、109は積層体10
8の角部の上下方向に上部押え板106から最下部のカ
ソードガス分離板102までの貫通するように形成され
たアノードガス供給孔である。
Reference numeral 103 denotes a cell unit formed by sandwiching a single cell 100 between an anode gas separation plate 101 and a cathode gas separation plate 101; 104, an upper current collector; 105, a lower current collector; , 107 are lower holding plates, 108 is a plurality of cell units 103 stacked between a pair of current collecting plates 104, 105, and this is
The laminated body sandwiched between 06 and 107, 109 is the laminated body 10
8 is an anode gas supply hole formed so as to penetrate from the upper holding plate 106 to the lowermost cathode gas separation plate 102 in the vertical direction of the corner of 8.

【0006】110は積層体108のアノードガス供給
孔109の対角位置に同様に形成されたアノードガス排
出孔であり、このアノードガス供給孔109とアノード
ガス排出孔110は図12の(a)で示されるように、
アノードガス分離板101のアノードガス流路101a
に溝を介して連通されている。111はアノードガス供
給孔109と同様なカソードガス供給孔、112はアノ
ードガス排出孔110と同様なカソードガス排出孔であ
り、このカソードガス供給孔111とカソードガス排出
孔112とは図12の(b)で示されるように、カソー
ドガス分離板102のカソードガス流路102aに溝を
介して連通している。
Reference numeral 110 denotes an anode gas discharge hole similarly formed at a diagonal position of the anode gas supply hole 109 of the laminated body 108. The anode gas supply hole 109 and the anode gas discharge hole 110 are shown in FIG. As shown by
Anode gas passage 101a of anode gas separation plate 101
Are communicated through a groove. Reference numeral 111 denotes a cathode gas supply hole similar to the anode gas supply hole 109, and reference numeral 112 denotes a cathode gas discharge hole similar to the anode gas discharge hole 110. The cathode gas supply hole 111 and the cathode gas discharge hole 112 are shown in FIG. As shown in b), the cathode gas separation plate 102 communicates with the cathode gas flow channel 102a via a groove.

【0007】つぎにこの積層式固体高分子電解質型燃料
電池の動作について説明する。なお、説明を解りやすく
するため、例えばアノードガスが水素、カソードガスが
空気の場合について説明する。アノードガス供給孔10
9から積層体108内に送り込まれた水素は各単電池1
00のアノード板100b側にあるアノードガス分離板
101のアノードガス流路101aを通ってアノードガ
ス排出孔110から積層体108外へ排出される。ま
た、カソードガス供給孔111から積層体108内に送
り込まれた空気は各単電池100のカソード板100c
側にあるカソードガス分離板102のカソードガス流路
102aを通って、カソードガス排出孔112から積層
体108外へ排出される。
Next, the operation of the laminated solid polymer electrolyte fuel cell will be described. In order to make the description easy to understand, for example, a case where the anode gas is hydrogen and the cathode gas is air will be described. Anode gas supply hole 10
Hydrogen sent into the stacked body 108 from the cell 9
The anode gas is discharged from the anode gas discharge hole 110 to the outside of the stacked body 108 through the anode gas flow path 101a of the anode gas separation plate 101 on the side of the anode plate 100b. Further, the air sent into the stacked body 108 from the cathode gas supply holes 111 is supplied to the cathode plate 100 c of each cell 100.
The cathode gas is passed through the cathode gas passage 102a of the cathode gas separation plate 102 on the side, and is discharged from the cathode gas discharge hole 112 to the outside of the laminate 108.

【0008】この場合、単電池100のアノード板10
0b側を流れる水素は一部イオンとなって固体高分子電
解質膜100aを通過してカソード板100c側に達
し、このカソード板100c側を流れる空気中の酸素と
反対して水となる。そしてこのときアノード板100b
とカソード板100c間にユニット直流電圧(例えば1
V)が生じるが、このユニット直流電圧を積層されたセ
ルユニット103の数だけ(この場合16個)加えた直
流電圧(16V)が上部集電板104と下部集電板10
5間から取り出される。
In this case, the anode plate 10 of the cell 100
Hydrogen flowing on the 0b side is partially ionized, passes through the solid polymer electrolyte membrane 100a, reaches the cathode plate 100c side, and becomes water as opposed to oxygen in the air flowing on the cathode plate 100c side. At this time, the anode plate 100b
Unit DC voltage (for example, 1
V), the DC voltage (16 V) obtained by applying the unit DC voltage to the number of the stacked cell units 103 (16 in this case) is applied to the upper current collector 104 and the lower current collector 10.
It is taken out from between five.

【0009】なお、積層式固体高分子電解質型燃料電池
は高電流密度を得ることができるという特徴を有してい
るため、主に小型電源として使用される。
The stacked solid polymer electrolyte fuel cell has a feature that a high current density can be obtained, and is therefore mainly used as a small power source.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の積層式固体高分子電解質型燃料電池では、交流電圧
に変換するに適した100V以上の直流電圧を得るには
セルユニット103を100個以上積層しなければなら
ないが、このような場合、1つの積層体108にて積層
できるセルユニット103の数には限度があるため、積
層体108を複数個直列に長く連結する必要があった。
また、複数個の積層式固体高分子電解質型燃料電池を直
列に連結した場合、アノードガスおよびカソードガス用
の連結配管やバルブ等を必要となる。
However, in order to obtain a DC voltage of 100 V or more suitable for converting into an AC voltage, in the conventional stacked solid polymer electrolyte fuel cell, 100 or more cell units 103 are stacked. However, in such a case, there is a limit to the number of cell units 103 that can be stacked in one stacked body 108, so that a plurality of stacked bodies 108 need to be connected in series and long.
When a plurality of stacked solid polymer electrolyte fuel cells are connected in series, connecting pipes and valves for anode gas and cathode gas are required.

【0011】このためこの積層式固体高分子電解質型燃
料電池を小型電源として用いる場合、この積層式固体高
分子電解質型燃料電池はコンパクト性に欠けるという課
題があった。
For this reason, when this stacked solid polymer electrolyte fuel cell is used as a small power source, there is a problem that the stacked solid polymer electrolyte fuel cell lacks compactness.

【0012】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたものであり、コンパクトな小型電源とし
て利用できる積層式固体高分子電解質型燃料電池を提供
することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a stacked solid polymer electrolyte fuel cell which can be used as a compact and small power source.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】この発明の第1発明に係
る積層式固体高分子電解質型燃料電池は、固体高分子電
解質膜をカソードとアノードとで挟みつけた単電池が交
互にカソードとアノードとを入れ替えた状態で同一面方
向に複数個設けられた単電池板を、単電池板の各単電池
のカソードとアノードに対応する位置にそれぞれカソー
ドガス流路およびアノードガス流路が形成された一対の
導電性のガス分離板で挟着してセル板ユニットを構成
し、セル板ユニットを一対の集電極板間に複数積層し
て、単電池板内の各単電池に対応する複数の小積層体が
並列状態で形成された積層体を形成し、かつ、積層体の
積層方向に電気絶縁層を設けて、各小積層体を電気的に
分割すると共に同一の単電池板内でカソードとアノード
との位置が異なる小積層体同士を互いに隣接させて小積
層体を電気的に直列に連結し、さらに、各小積層体の積
層方向にガス分離板のカソードガス流路またはアノード
ガス流路に連通する一対のガス入口孔およびガス出口孔
をカソードガスおよびアノードガスについて2組形成
し、さらに、隣接する一対の小積層体の積層方向端部側
に、一方の小積層体のガス出口孔と他方の小積層体のガ
ス入口孔とを連結し、前記カソードガスおよび前記アノ
ードガスを各小積層体間の直列状態で流すガス連結板を
設けたことである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a stacked solid polymer electrolyte fuel cell comprising a unit cell in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a cathode and an anode. A plurality of unit cells provided in the same plane direction in a state in which the cathode gas flow path and the anode gas flow path are formed at positions corresponding to the cathode and anode of each cell of the unit cell plate, respectively. A cell plate unit is constituted by being sandwiched between a pair of conductive gas separation plates, a plurality of cell plate units are stacked between a pair of collector plates, and a plurality of small cells corresponding to each unit cell in the unit cell plate. The laminate is formed in a parallel state to form a laminate, and an electrical insulating layer is provided in the lamination direction of the laminate to electrically divide each of the small laminates and to form a cathode and a cathode in the same unit cell plate. Small product with a different position from the anode The small stacks are electrically connected in series with the bodies adjacent to each other, and further, a pair of gas inlet holes communicating with the cathode gas passage or anode gas passage of the gas separation plate in the stacking direction of each small stack. And two pairs of gas outlet holes for the cathode gas and the anode gas. Further, the gas outlet holes of one small laminated body and the gas of the other small laminated body are provided on the end side in the laminating direction of a pair of adjacent small laminated bodies. A gas connecting plate is provided for connecting the inlet gas and the cathode gas and the anode gas in a series state between the small stacked bodies.

【0014】この発明の第2発明に係る積層式固体高分
子電解質型燃料電池は、固体高分子電解質膜をカソード
とアノードとで挟みつけた単電池が交互にカソードとア
ノードとを入れ替えた状態で同一面方向に複数個設けら
れた単電池板を、単電池板の各単電池のカソードとアノ
ードに対応する位置にそれぞれカソードガス流路および
アノードガス流路が形成された一対の導電性のガス分離
板で挟着してセル板ユニットを構成し、セル板ユニット
を一対の集電極板間に複数積層して、単電池板内の各単
電池に対応する複数の小積層体が並列状態で形成された
積層体を形成し、かつ、積層体の積層方向に電気絶縁層
を設けて、各小積層体を電気的に分割すると共に同一の
単電池板内でカソードとアノードとの位置が異なる小積
層体同士を互いに隣接させて小積層体を電気的に直列に
連結し、さらに、各小積層体の積層方向にガス分離板の
カソードガス流路またはアノードガス流路に連通する一
対のガス入口孔およびガス出口孔をカソードガスおよび
アノードガスについて2組形成し、さらに、隣接する一
対の小積層体の一方の小積層体のガス出口孔と他方の小
積層体のガス入口孔とを連結してカソードガスおよびア
ノードガスを各小積層体間に直列状態で流すガス連結路
を集電極板に設けたことである。
A stacked solid polymer electrolyte fuel cell according to a second aspect of the present invention is a single cell having a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between a cathode and an anode in a state where the cathode and the anode are alternately replaced. A plurality of unit cells provided in the same plane direction are formed by a pair of conductive gas having a cathode gas channel and an anode gas channel formed at positions corresponding to the cathode and anode of each cell of the unit cell, respectively. A cell plate unit is constituted by being sandwiched between separator plates, a plurality of cell plate units are stacked between a pair of collector plates, and a plurality of small stacked bodies corresponding to each unit cell in the unit cell plate are arranged in parallel. Forming the formed laminated body, and providing an electrical insulating layer in the laminating direction of the laminated body, electrically dividing each small laminated body and different positions of the cathode and the anode in the same unit cell plate Small laminates A pair of gas inlet holes and a gas outlet hole communicating with the cathode gas passage or the anode gas passage of the gas separation plate in the stacking direction of the respective small laminates. Are formed for the cathode gas and the anode gas, and the gas outlet hole of one of the adjacent small stacks and the gas inlet hole of the other small stack are connected to form a cathode gas and an anode. That is, a gas connecting passage through which gas flows in series between the small laminates is provided in the collector plate.

【0015】[0015]

【作用】この発明の第1発明の作用を説明する。単電池
板の単電池には例えば上部側にアノード(下部側にカソ
ード)を有するものと、上部側にカソード(下部側にア
ノード)を有するものがあるため、この単電池板と、単
電池のカソードおよびアノードに対応させてカソードガ
ス流路およびアノードガス流路を有する一対のガス分離
板とで構成されるセル板ユニットを複数積層した場合に
形成される各小積層体には、例えば上部側にアノードを
有するものと、上部側にカソードを有するものとの2種
類のものできることとなる。したがって、積層体を電気
絶縁層によって小積層体に電気的に分割し、例えばアノ
ードが上部側にある小積層体と、カソードが上部側にあ
る小積層体とを電気的に直列に連結すれば、この2つの
小積層体から、1つの小積層体から得られる電圧の2倍
の電圧が得られることとなる。
The operation of the first invention of the present invention will be described. For example, there are a unit cell having an anode on the upper side (a cathode on the lower side) and a unit cell having a cathode on the upper side (anode on the lower side). Each of the small laminates formed when a plurality of cell plate units each composed of a pair of gas separation plates having a cathode gas flow path and an anode gas flow path corresponding to a cathode and an anode are formed, And a cathode on the upper side. Therefore, if the laminate is electrically divided into small laminates by an electric insulating layer, for example, the small laminate having the anode on the upper side and the small laminate having the cathode on the upper side are electrically connected in series. From these two small laminates, a voltage twice as high as that obtained from one small laminate is obtained.

【0016】なお、小積層体を電気的に直列に連結する
にはこの小積層体の積層方向の両端部側に設けられた集
電極板を電気絶縁層によって必要形状に分割すればよ
い。
In order to electrically connect the small laminates in series, the collector plates provided at both ends in the stacking direction of the small laminates may be divided into required shapes by an electric insulating layer.

【0017】また、各小積層体にはガス分離板のカソー
ドガス流路またはアノードガス流路に連通する一対のガ
ス入口孔およびガス出口孔がカソードガスおよびアノー
ドガスについて2組形成されているが、隣接する一対の
小積層体の一方の小積層体のガス出口孔と他方の小積層
体のガス入口孔とはガス連結板の連結路で連結されてい
るため、各小積層体間にアノードガスおよびカソードガ
スを直列状態で流すことができる。
In each small laminated body, two pairs of gas inlet holes and gas outlet holes communicating with the cathode gas passage or the anode gas passage of the gas separation plate are formed for the cathode gas and the anode gas. Since the gas outlet hole of one of the small laminates of the pair of adjacent small laminates and the gas inlet hole of the other small laminate are connected by the connection path of the gas connecting plate, the anode is provided between the small laminates. Gas and cathode gas can flow in series.

【0018】また、この発明の第2発明は、集電極板
に、第1発明のガス連結板に設けたのと同様な連結路を
設けたもので、別途特別なガス連結板を不要とするもの
であり、その作用は第1発明と同一である。
According to a second aspect of the present invention, a connecting path similar to that provided in the gas connecting plate of the first aspect is provided in the collector plate, so that a special gas connecting plate is not required separately. The operation is the same as that of the first invention.

【0019】[0019]

【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。 実施例1.図1はこの発明の第1発明に係る一実施例を
示す積層式固体高分子電解質型燃料電池の平面図、図2
は同燃料電池の側面図、図3は単電池およびガス分離板
周りの斜視図、図4の(a),(b)はそれぞれ第1お
よび第2ガス分離板の平面図である。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. Embodiment 1 FIG. FIG. 1 is a plan view of a laminated solid polymer electrolyte fuel cell showing an embodiment according to the first invention of the present invention.
FIG. 3 is a side view of the same fuel cell, FIG. 3 is a perspective view around a unit cell and a gas separation plate, and FIGS. 4A and 4B are plan views of first and second gas separation plates, respectively.

【0020】図において、1は固体高分子電解質膜1a
をアノードまたはカソードとなる上下一対の多孔質の導
電体である電極板1b,1bで挟みつけて構成され、中
間部に固体高分子電解質膜1aのみからなるガスシール
層1Aを有する単電池板、2は単電池板1を中間部のガ
スシール層1Aで2つに分割した場合にこの単電池板1
に形成される個々の単電池であり、説明の都合上一方を
第1単電池2A、他方を第2単電池2Bとする。なお、
図3中単電池板1の一面側にある第1単電池2Aの電極
板1bはアノードとなり、第2単電池2Bの電極板1b
はカソードとなると共に、単電池板1の裏面側にある第
1単電池2Aの電極板1bはカソードとなり、第2単電
池2Bの電極板1bはアノードとなる。
In the figure, 1 is a solid polymer electrolyte membrane 1a
A cell plate having a gas seal layer 1A made of only a solid polymer electrolyte membrane 1a at an intermediate portion, sandwiched between a pair of upper and lower porous electric conductors 1b, 1b serving as an anode or a cathode. Reference numeral 2 denotes a unit cell plate 1 when the unit cell plate 1 is divided into two parts by an intermediate gas seal layer 1A.
Each of the cells is formed as a first cell 2A and the other as a second cell 2B for convenience of explanation. In addition,
The electrode plate 1b of the first cell 2A on one side of the cell plate 1 in FIG. 3 serves as an anode, and the electrode plate 1b of the second cell 2B.
Is a cathode, the electrode plate 1b of the first unit cell 2A on the back side of the unit cell plate 1 is a cathode, and the electrode plate 1b of the second unit cell 2B is an anode.

【0021】3は単電池板1の一面側に対応して単電池
2用の2つの網目状の溝であるアノードガス流路3aお
よびカソードガス流路3bが形成された導電性のガス分
離板である第1ガス分離板、4は単電池板1の裏面側に
対応して単電池2用の2つの網目状の溝であるアノード
ガス流路4aおよびカソードガス流路4bが形成された
導電性のガス分離板である第2ガス分離板である。この
場合、第1,第2ガス分離板3,4のアノードガス流路
3a,4aとカソードガス流路3b,4bはそれぞれ全
体的に凹状に形成され、この凹部に単電池2の電極板1
bが落とし込まれるようになっている。5は単電池板1
を第1および第2ガス分離板3,4で挟みつけて構成さ
れるセル板ユニットである。なお、このセル板ユニット
5は単電池板1の第1,第2単電池2A,2Bに対応し
た2つのセルユニットから構成される。
Reference numeral 3 denotes a conductive gas separating plate in which an anode gas passage 3a and a cathode gas passage 3b, which are two mesh grooves for the cell 2, are formed corresponding to one surface side of the cell plate 1. The first gas separation plate 4 is a conductive member in which an anode gas flow channel 4a and a cathode gas flow channel 4b, which are two mesh-shaped grooves for the cell 2, are formed corresponding to the back side of the cell plate 1. It is a 2nd gas separation plate which is a neutral gas separation plate. In this case, the anode gas passages 3a and 4a and the cathode gas passages 3b and 4b of the first and second gas separation plates 3 and 4 are respectively formed entirely in a concave shape.
b is dropped. 5 is a cell plate 1
Is a cell plate unit constituted by sandwiching the first and second gas separation plates 3 and 4. The cell plate unit 5 is composed of two cell units corresponding to the first and second cells 2A and 2B of the cell plate 1.

【0022】6は上部集電板、7はガス連結板としての
機能をも兼ねたカーボン板からなる下部集電板、8は上
部押え板、9は下部押え板、10は上部集電板6と下部
集電板7間にセル板ユニット5を同一単電池2(例えば
第1単電池2Aどうし)が重なるように同一向きに複数
(具体的には16個)積層し、これを上部押え板6と下
部押え板7とで挟みつけた積層体、11は積層体10に
その積層方向に向かって挿入されたフッソ樹脂から構成
される電気絶縁層であり、単電池板1のガスシール層1
Aの位置にて上部集電板6とセル板ユニット5とを電気
的に2つの小積層体である第1,第2小積層体10a,
10bに分割するものである。なお、この電気絶縁層1
1により第1,第2小積層体10a,10bは下部集電
板7を介して電気的に直列に連結されることとなる。
Reference numeral 6 denotes an upper current collector, 7 denotes a lower current collector made of a carbon plate also serving as a gas connecting plate, 8 denotes an upper holding plate, 9 denotes a lower holding plate, and 10 denotes an upper current collecting plate 6. A plurality of (specifically, 16) cell plate units 5 are stacked in the same direction so that the same unit cells 2 (for example, the first unit cells 2A) overlap each other between the lower current collecting plate 7 and the upper collecting plate 7. A laminate 11 sandwiched between the lower press plate 6 and the lower holding plate 7 is an electrical insulating layer made of a fluorine resin inserted into the laminate 10 in the laminating direction, and is a gas seal layer 1 of the unit cell plate 1.
At position A, the upper current collector plate 6 and the cell plate unit 5 are electrically connected to each other by first and second small laminates 10a and 10a, which are two small laminates.
10b. In addition, this electric insulating layer 1
1, the first and second small laminates 10a and 10b are electrically connected in series via the lower current collector 7.

【0023】12は積層体10の第1小積層体10a側
の角部に上下方向に向かって上部押え板8から最下部の
第2ガス分離板4までを貫通するように形成されたアノ
ードガス供給孔、13は第2小積層体10bの角部に上
下方向に向かってアノードガス供給孔12と同様に形成
されたアノードガス排出孔、14は第1小積層体10a
の角部に上下方向に向かって同様に形成されたカソード
ガス供給孔、15は第2小積層体10bの角部に上下方
向に向かって同様に形成されたカソードガス排出孔であ
る。
Reference numeral 12 denotes an anode gas formed at a corner of the laminated body 10 on the side of the first small laminated body 10a so as to penetrate vertically from the upper pressing plate 8 to the lowermost second gas separating plate 4. The supply holes 13 are anode gas discharge holes formed in the corners of the second small laminate 10b in the vertical direction in the same manner as the anode gas supply holes 12, and 14 is the first small laminate 10a.
Is a cathode gas supply hole similarly formed in the corner portion of the second small laminated body 10b, and 15 is a cathode gas discharge hole similarly formed in the corner portion of the second small laminated body 10b.

【0024】16は第1小積層体10aのアノードガス
供給孔12の対角位置にセル板ユニット5を貫通した設
けられたアノードガス連通孔、17は第2小積層体10
bのアノードガス排出孔13の対角位置にセル板ユニッ
ト5を貫通して設けられたアノードガス連通孔、18は
第1小積層体10aのカソードガス供給孔14の対角位
置にセル板ユニット5を貫通した設けられたカソードガ
ス連通孔、19は第2小積層体10bのカソードガス排
出孔15の対角位置にセル板ユニット5を貫通して設け
られたカソードガス連通孔である。なお、第1、第2小
積層体10a,10bに対して、アノードガス供給孔1
2、カソードガス供給孔14、アノードガス連通孔1
7、カソードガス連通孔19はガス入口孔として作用
し、アノードガス排出孔13、カソードガス排出孔1
5、アノードガス連通孔16、カソードガス連通孔18
はガス出口孔として作用する。
Reference numeral 16 denotes an anode gas communication hole provided through the cell plate unit 5 at a diagonal position of the anode gas supply hole 12 of the first small laminated body 10a, and 17 denotes a second small laminated body 10a.
b, an anode gas communication hole penetrating the cell plate unit 5 at a diagonal position of the anode gas discharge hole 13; and a cell plate unit 18 at a diagonal position of the cathode gas supply hole 14 of the first small laminated body 10a. Reference numeral 19 denotes a cathode gas communication hole provided through the cell plate unit 5 at a diagonal position of the cathode gas discharge hole 15 of the second small laminated body 10b. The anode gas supply holes 1 are provided in the first and second small laminates 10a and 10b.
2, cathode gas supply hole 14, anode gas communication hole 1
7, the cathode gas communication hole 19 functions as a gas inlet hole, and the anode gas discharge hole 13 and the cathode gas discharge hole 1
5, anode gas communication hole 16, cathode gas communication hole 18
Act as gas outlet holes.

【0025】ここで、図4の(a),(b)で示される
ように、第1小積層体10aにおいて、アノードガス供
給孔12とアノードガス連通孔16とは第1ガス分離板
3のアノードガス流路3aを介して連通し、カソードガ
ス供給孔14とカソードガス連通孔18とは第2ガス分
離板4のカソードガス流路4bを介して連通している。
また、第2小積層体10bにおいて、アノードガス排出
孔13とアノードガス連通孔17とは第2ガス分離板4
のアノードガス流路4aを介して連通し、カソードガス
排出孔15とカソードガス連通孔19とは第1ガス分離
板3のカソードガス流路3bを介して連通している。
Here, as shown in FIGS. 4A and 4B, in the first small laminated body 10a, the anode gas supply holes 12 and the anode gas communication holes 16 are formed in the first gas separation plate 3. The cathode gas supply hole 14 and the cathode gas communication hole 18 communicate with each other via the anode gas passage 3a via the cathode gas passage 4b of the second gas separation plate 4.
Further, in the second small laminated body 10b, the anode gas discharge hole 13 and the anode gas communication hole 17
The cathode gas discharge hole 15 and the cathode gas communication hole 19 communicate with each other via the cathode gas passage 3b of the first gas separation plate 3.

【0026】20はアノードガス連通孔16とアノード
ガス連通孔17を連結するために下部集電板7に凹状に
設けられた連結流路、21はカソードガス連通孔18と
カソードガス連通孔19を連結するために下部集電板7
に凹状に設けられた連結流路である。したがって、下部
集電板7は電極として機能するだけでなく、第1小積層
体10aと第2小積層体10bとのガス連通孔を連結す
るガス連結板としての機能も有していることとなる。2
2はアノードガス供給孔12用の入口ポート、23はア
ノードガス排出孔13用の出口ポート、24はカソード
ガス供給孔14用の入口ポート、25はカソードガス排
出孔15用の出口ポートである。
Reference numeral 20 denotes a connection passage provided in the lower current collector 7 in a concave shape for connecting the anode gas communication hole 16 and the anode gas communication hole 17, and 21 denotes a cathode gas communication hole 18 and a cathode gas communication hole 19. Lower current collector 7 for connection
Is a connecting flow path provided in a concave shape. Therefore, the lower current collecting plate 7 not only functions as an electrode, but also has a function as a gas connecting plate that connects the gas communication holes of the first small stacked body 10a and the second small stacked body 10b. Become. 2
Reference numeral 2 denotes an inlet port for the anode gas supply hole 12, 23 denotes an outlet port for the anode gas discharge hole 13, 24 denotes an inlet port for the cathode gas supply hole 14, and 25 denotes an outlet port for the cathode gas discharge hole 15.

【0027】次にこの積層式固体高分子電解質型燃料電
池の動作を説明する。なお、説明を解りやすくするため
アノードガスを水素、カソードガスを空気とする。
Next, the operation of the stacked solid polymer electrolyte fuel cell will be described. Note that the anode gas is hydrogen and the cathode gas is air for easy understanding.

【0028】入口ポート22を介してアノードガス供給
孔12から第1小積層体10a内に送り込まれた水素
は、第1単電池2Aのアノードとなる電極板1b側にあ
る第1ガス分離板3のアノードガス流路3aを通ってア
ノードガス連通孔16に送られる。このアノードガス連
通孔16内の水素は下部集電板7に設けられた連結流路
20を通って第2小積層体10bのアノードガス連通孔
17に達し、さらに、この第2小積層体10b側の第2
単電池2Bのアノードとなる電極板1b側にある第2ガ
ス分離板4のアノードガス流路4aを通ってアノードガ
ス排出孔13に達して、出口ポート23を介して積層体
10から外部に排出される。
Hydrogen sent from the anode gas supply hole 12 into the first small stacked body 10a through the inlet port 22 is supplied to the first gas separation plate 3 on the side of the electrode plate 1b serving as the anode of the first cell 2A. Through the anode gas flow path 3a. The hydrogen in the anode gas communication hole 16 reaches the anode gas communication hole 17 of the second small laminated body 10b through the connection flow path 20 provided in the lower current collector 7, and further, the second small laminated body 10b Second on the side
The anode gas passes through the anode gas passage 4a of the second gas separation plate 4 on the side of the electrode plate 1b serving as the anode of the unit cell 2B, reaches the anode gas discharge hole 13, and is discharged to the outside from the laminate 10 through the outlet port 23. Is done.

【0029】すなわち、アノードガスである水素は、ア
ノードガス供給孔12から第1ガス分離板3のアノード
ガス流路3aを介してアノードガス連通孔16に流れた
後、アノードガス連通孔17から第2ガス分離板4のア
ノードガス流路4aを介してアノードガス排出孔13に
流れることとなり、第1小積層体10aから第2小積層
体10b側に直列状態で流れることとなる。
That is, the hydrogen as the anode gas flows from the anode gas supply hole 12 to the anode gas communication hole 16 via the anode gas passage 3a of the first gas separation plate 3, and then flows from the anode gas communication hole 17 to the anode gas communication hole 17. The gas flows into the anode gas discharge hole 13 through the anode gas flow path 4a of the two-gas separation plate 4, and flows in series from the first small laminate 10a to the second small laminate 10b.

【0030】同様に、入口ポート24を介してカソード
ガス供給孔14から第1小積層体10a内に送り込まれ
た空気は、第1単電池2Aのカソードとなる電極板1b
側にある第2ガス分離板4のカソードガス流路4bを通
ってカソードガス連通孔18に送られる。このカソード
ガス連通孔18内の空気は下部集電板7に設けられた連
結流路21を通って第2小積層体10b側のカソードガ
ス連通孔19に達し、さらに、この空気はこの第2小積
層体10b側の第2単電池2Bのカソードとなる電極板
1b側にある第1ガス分離板3のカソードガス流路3b
を通ってカソードガス排出孔15に達して、出口ポート
25を介して積層体10から外部に排出される。すなわ
ち、カソードガスである空気も、アノードガスと同様に
第1小積層体10aから第2小積層体10b側に直列状
態で流れることとなる。
Similarly, air sent from the cathode gas supply hole 14 into the first small stacked body 10a through the inlet port 24 is supplied to the electrode plate 1b serving as a cathode of the first cell 2A.
The gas is sent to the cathode gas communication hole 18 through the cathode gas passage 4 b of the second gas separation plate 4 on the side. The air in the cathode gas communication hole 18 reaches the cathode gas communication hole 19 on the side of the second small laminated body 10b through the connection channel 21 provided in the lower current collecting plate 7, and the air is further removed by the second gas. The cathode gas flow path 3b of the first gas separation plate 3 on the electrode plate 1b side serving as the cathode of the second unit cell 2B on the small stacked body 10b side
The exhaust gas reaches the cathode gas discharge hole 15 through the outlet port 25 and is discharged from the laminate 10 to the outside. That is, the air as the cathode gas also flows in series from the first small stacked body 10a to the second small stacked body 10b, similarly to the anode gas.

【0031】以上の場合、単電池2のアノードとなる電
極板1b側を流れる水素は一部イオンとなって固体高分
子電解質膜1aを通過してカソードとなる電極板1b側
に達し、このカソードとなる電極板1b側を流れる空気
中の酸素と反応して水となる。そしてこのときアノード
となる電極板1bとカソードとなる電極板1b間にユニ
ット直流電圧(例えば1ボルト)が生じる。したがっ
て、16個ずつのセルユニットが積層されている第1小
積層体10aと第2小積層体10bとにはそれぞれ16
ボルトずつの直流電圧が生じることとなる。
In the above case, hydrogen flowing on the electrode plate 1b serving as the anode of the unit cell 2 becomes a part of ions, passes through the solid polymer electrolyte membrane 1a and reaches the electrode plate 1b serving as a cathode. Reacts with oxygen in the air flowing on the electrode plate 1b side to become water. At this time, a unit DC voltage (for example, 1 volt) is generated between the electrode plate 1b serving as the anode and the electrode plate 1b serving as the cathode. Therefore, each of the first small laminated body 10a and the second small laminated body 10b in which 16 cell units are laminated is 16
A DC voltage of volts will be generated.

【0032】この場合、第1小積層体10aでは第1単
電池2Aの上部側の電極板1bがアノードとなり、下部
側の電極板1bがカソードとなるため、上部側から下部
側に16ボルトの電圧が生じることとなり、第2小積層
体10bでは第2単電池2Bの上部側の電極板1bがカ
ソードとなり、下部側の電極板1bがカソードとなるた
め、下部側から上部側に16ボルトの電圧が生じること
となる。また、第1、第2小積層体10a,10bは下
部集電板7を介して電気的に直列に連結されているた
め、この積層体10には16×2=32ボルトの電圧が
生じることとなり、この電圧が電気絶縁層11で電気的
に分離されている上部集電板6の右上部6aと左上部6
b間から取り出されることとなる。
In this case, in the first small stacked body 10a, the upper electrode plate 1b of the first unit cell 2A serves as an anode and the lower electrode plate 1b serves as a cathode. A voltage is generated, and in the second small stacked body 10b, the upper electrode plate 1b of the second cell 2B serves as a cathode and the lower electrode plate 1b serves as a cathode. A voltage will be generated. Further, since the first and second small laminates 10a and 10b are electrically connected in series via the lower current collector 7, a voltage of 16 × 2 = 32 volts is generated in the laminate 10. The upper right current collector 6 and the upper left current collector 6 of the upper current collector 6 electrically separated by the electric insulating layer 11
It will be taken out from between b.

【0033】以上のように、2つの単電池2が形成され
た単電池板1を、アノードガス流路およびカソードガス
流路が形成された1対の第1、第2ガス分離板3,4で
挟み込んでセル板ユニット5を構成し、このセル板ユニ
ット5を複数積層して形成される積層体10を電気絶縁
層11にて2つの第1、第2小積層体10a,10bに
分けるようにしたため、積層体10の外形形状を従来の
ものとほとんど変えることなく、この積層体10から2
倍の電圧を取り出すことができる。したがって、従来の
積層式固体高分子電解質型燃料電池を直列に連結して2
倍の電圧を得る場合に要求されるアノードガスやカソー
ドガス連結用のバルブやチューブが一切不要となると共
に、この燃料電池も細長く直列に連結する必要はなく、
積層式固体高分子電解質型燃料電池のコンパクト化が図
れることとなる。
As described above, the unit cell plate 1 in which the two unit cells 2 are formed is connected to the pair of first and second gas separation plates 3 and 4 in which the anode gas passage and the cathode gas passage are formed. To form a cell plate unit 5, and a laminate 10 formed by laminating a plurality of the cell plate units 5 is divided into two first and second small laminates 10 a and 10 b by an electric insulating layer 11. Therefore, the outer shape of the laminated body 10 is almost the same as that of the conventional one, and
Double voltage can be taken out. Therefore, conventional stacked polymer electrolyte fuel cells are connected in series to
Valves and tubes for connecting the anode gas and the cathode gas required for obtaining a doubled voltage are not required at all, and this fuel cell does not need to be connected in a slender and elongated series.
The stacking type solid polymer electrolyte fuel cell can be made compact.

【0034】なお、数段のセル板ユニット5毎に冷却板
を挿入し、この冷却板の単電池2毎に設けられた冷却部
に冷媒を流して第1小積層体10aおよび第2小積層体
10bをこの冷却板によって冷却する場合には、第1小
積層体10aおよび第2小積層体10bに、その積層方
向に向かって、この冷却板の各冷却部にのみ連通する入
口および出口連通孔をそれぞれ設け、第1小積層体10
aの出口連通孔と第2小積層体10bの入口連通孔とを
結ぶ連結流路を同様に下部集電板5に設ければよい。こ
の場合、冷媒用の連結通路とアノードガスまたはカソー
ドガス用の連結通路とが交差するおそれがある場合は、
冷媒用の連結通路を下部集電板5の裏面側に設ければよ
い。
A cooling plate is inserted into each of the cell plate units 5 in several stages, and a cooling medium is supplied to a cooling portion provided for each cell 2 of the cooling plate to flow the first small laminated body 10a and the second small laminated body 10a. When the body 10b is cooled by the cooling plate, the first small laminated body 10a and the second small laminated body 10b are communicated in the laminating direction with the inlet and outlet communicating only with each cooling portion of the cooling plate. The first small laminate 10 is provided with holes.
A connection flow path connecting the outlet communication hole a and the inlet communication hole of the second small laminated body 10b may be provided in the lower current collecting plate 5 in the same manner. In this case, when there is a possibility that the connection passage for the refrigerant and the connection passage for the anode gas or the cathode gas may intersect,
A connection passage for the refrigerant may be provided on the back surface side of the lower current collecting plate 5.

【0035】また、上記実施例1においては、下部集電
板7をカーボン板から構成し、これにガス連結板として
の機能を持たせたが、下部集電板7を金属性として、別
にフッソ樹脂からなるガス連結板を設けてもよい。さら
に、上記実施例1においては、電気絶縁層11をフッソ
樹脂から構成したが、これをフッソ系のゴムやシリコン
系のゴム、または100℃まで耐熱性を有するプラスチ
ックやセラミック、または電気絶縁性の被膜を形成した
金属板等により構成してもよい。
In the first embodiment, the lower current collecting plate 7 is made of a carbon plate and has a function as a gas connecting plate. However, the lower current collecting plate 7 is made of metal and is separately made of fluorine. A gas connecting plate made of resin may be provided. Further, in the first embodiment, the electric insulating layer 11 is made of a fluororesin. It may be constituted by a metal plate or the like on which a coating is formed.

【0036】また、上記実施例1においては、単電池板
1をアノードガス分離板3とカソードガス分離板4とで
挟み込むようにしたが、ガス分離板の表裏面にそれぞれ
アノードガス流路およびカソードガス流路を設け、この
ガス分離板にて単電池板1を挟み込むようにしてもよ
い。この場合、ガス分離板の一面側のアノードガス流路
3aに対応する裏面側にはカソードガス流路3bが形成
されている必要がある。
In the first embodiment, the unit cell plate 1 is sandwiched between the anode gas separation plate 3 and the cathode gas separation plate 4. A gas flow path may be provided, and the unit cell plate 1 may be sandwiched between the gas separation plates. In this case, it is necessary to form a cathode gas passage 3b on the back surface corresponding to the anode gas passage 3a on one surface of the gas separation plate.

【0037】実施例2.図5はこの発明の第2発明に係
る一実施例を示す積層式固体高分子電解質型燃料電池の
平面図、図6は同燃料電池の側面図、図7は単電池およ
びガス分離板周りの斜視図、図8の(a),(b)はそ
れぞれ第1および第2ガス分離板の平面図である。図に
おいて、図1乃至図4に示した実施例1に係る積層式固
体高分子電解質型燃料電池と同一または相当部分には同
一符号を付し、その説明を省略する。
Embodiment 2 FIG. FIG. 5 is a plan view of a laminated solid polymer electrolyte fuel cell showing an embodiment according to the second invention of the present invention, FIG. 6 is a side view of the fuel cell, and FIG. FIGS. 8A and 8B are perspective views, and FIGS. 8A and 8B are plan views of the first and second gas separation plates, respectively. In the drawings, the same or corresponding parts as those of the stacked solid polymer electrolyte fuel cell according to the first embodiment shown in FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0038】図において、30は一対の電極板1b,1
b間に固体高分子電解質膜1aを有し、かつ固体高分子
電解質膜1aのみからなる十字型のガスシール層30A
にて同一面上に4つの単電池2(具体的には第1,第
2,第3,第4単電池2C,2D,2E,2F)が形成
された単電池板である。この単電池板30の一面側電極
板1bは各単電池2に対して第1,第2,第3,第4単
電池2C,2D,2E,2Fの順に例えばアノード、カ
ソード、アノード、カソードとして作用し、この単電池
板30の裏面側電極板1bは一面側がアノードからカソ
ードとして作用し、一面側がカソードからアノードとし
て作用する。
In the drawing, reference numeral 30 denotes a pair of electrode plates 1b, 1
b, a cross-shaped gas seal layer 30A having a solid polymer electrolyte membrane 1a and comprising only the solid polymer electrolyte membrane 1a
Is a unit cell plate in which four unit cells 2 (specifically, first, second, third and fourth unit cells 2C, 2D, 2E, 2F) are formed on the same surface. The one-side electrode plate 1b of the unit cell plate 30 serves as, for example, an anode, a cathode, an anode, and a cathode for each unit cell 2 in the order of the first, second, third, and fourth unit cells 2C, 2D, 2E, and 2F. The back side electrode plate 1b of the unit cell plate 30 has one surface acting as an anode to a cathode, and one surface acting as a cathode to an anode.

【0039】31は単電池板30の一面側に各単電池2
のアノードおよびカソードに対応して網目状の溝である
アノードガス流路31aおよびカソードガス流路31b
が2つずつ計4つ形成されている導電性のガス分離板で
ある第1ガス分離板、32は単電池板30の裏面側の各
単電池2のアノードおよびカソードに対応して網目状の
溝であるアノードガス流路32aおよびカソードガス流
路32bが2つずつ計4つ形成されている導電性のガス
分離板である第2ガス分離板である。この場合、第1,
第2ガス分離板31,32のアノードガス流路31a,
32aとカソードガス流路31b,32bはそれぞれ全
体的に凹状に形成され、この凹部に単電池2の電極板1
bが落とし込まれるようになっている。33は単電池板
30を第1および第2ガス分離板31,32で挟みつけ
て構成されるセル板ユニットである。なお、このセル板
ユニット33は単電池板30の第1,第2,第3,第4
単電池2C,2D,2E,2Fに対応した4つのセルユ
ニットから構成される。
Numeral 31 denotes each unit cell 2 on one side of the unit cell plate 30.
Gas passage 31a and cathode gas passage 31b, which are mesh grooves corresponding to the anode and cathode of
Is a conductive gas separation plate in which two of each are formed, and a first gas separation plate 32 is formed in a mesh shape corresponding to the anode and cathode of each cell 2 on the back side of the cell plate 30. This is a second gas separation plate that is a conductive gas separation plate in which two anode gas flow paths 32a and two cathode gas flow paths 32b are formed. In this case, the first
The anode gas flow paths 31a of the second gas separation plates 31, 32,
32a and the cathode gas flow paths 31b and 32b are respectively formed in a concave shape as a whole.
b is dropped. Reference numeral 33 denotes a cell plate unit constituted by sandwiching the unit cell plate 30 between the first and second gas separation plates 31 and 32. In addition, this cell plate unit 33 is the first, second, third, fourth
It is composed of four cell units corresponding to the cells 2C, 2D, 2E, 2F.

【0040】34は下部集電板7と下部押え板9間に配
置されたフッサ樹脂から構成されるガス連結板、35は
上部集電板6と下部集電板7間にセル板ユニット33を
同一単電池2(例えば第1単電池2Cどうし)が重なる
ように同一向きに複数(具体的には16個)積層し、こ
れを上部押え板8と下部押え板9およびガス連結板34
とで挟みつけた積層体、36は積層体35にその積層方
向に向かって挿入された電気絶縁層であり、積層体35
の上部集電板6、下部集電板7およびセル板ユニット3
3をガスシール層30Aの位置にて4つの小積層体であ
る第1,第2,第3,第4小積層体35a,35b,3
5c,35dに分割するものである。
Numeral 34 denotes a gas connecting plate made of a fussa resin disposed between the lower current collecting plate 7 and the lower holding plate 9, and numeral 35 denotes a cell plate unit 33 between the upper current collecting plate 6 and the lower current collecting plate 7. A plurality (specifically, 16) of the same unit cells 2 (for example, the first unit cells 2C) are stacked in the same direction so as to overlap each other, and are stacked on the upper holding plate 8, the lower holding plate 9, and the gas connecting plate 34.
And 36, an electrical insulating layer inserted into the laminate 35 in the laminating direction.
Current collector 6, lower current collector 7, and cell plate unit 3
3 at the position of the gas seal layer 30A, four small laminates of first, second, third and fourth small laminates 35a, 35b, 3
5c and 35d.

【0041】ここで、この電気絶縁層36の前後層部3
6aは上部集電板6の第1,第2小積層体35b,35
c間には設けられておらず、かつ、左右層部36bは下
部集電板7には設けられていないため、第1,第2,第
3,第4小積層体35a,35b,35c,35dは電
気絶縁層36によって電気的に互いに直列に連結される
こととなる。
Here, the front and rear layer portions 3 of the electric insulating layer 36
6a is the first and second small laminates 35b and 35 of the upper current collector plate 6.
c, and the left and right layer portions 36b are not provided on the lower current collector 7, so that the first, second, third, and fourth small laminates 35a, 35b, 35c, 35d are electrically connected to each other in series by the electric insulating layer 36.

【0042】37は積層体35の第1小積層体35a側
の角部の上下方向に上部押え板6から最下部のセル部ユ
ニット33までを貫通するように形成されたアノードガ
ス供給孔、38は第1小積層体35aの角部の上下方向
にアノードガス供給孔37と同様に形成されたカソード
ガス供給孔、39は第4小積層体35dの角部に上下方
向に同様に形成されたアノードガス排出孔、40は第4
小積層体35dの角部の上下方向に同様に形成されたカ
ソードガス排出孔である。
Reference numeral 37 denotes an anode gas supply hole formed so as to penetrate from the upper holding plate 6 to the lowermost cell unit unit 33 in the vertical direction at the corner of the stacked body 35 on the side of the first small stacked body 35a. Is a cathode gas supply hole formed in the vertical direction of the corner of the first small laminate 35a in the same manner as the anode gas supply hole 37, and 39 is similarly formed in the corner of the fourth small laminate 35d in the vertical direction. Anode gas discharge hole, 40 is fourth
It is a cathode gas discharge hole similarly formed in the vertical direction of the corner of the small laminated body 35d.

【0043】41は第1小積層体35aのアノードガス
供給孔37の対角角部にセル板ユニット33を貫通した
設けられたアノードガス連通孔、42および43は第2
小積層体35bの対角角部にセル板ユニット33を貫通
して設けられたアノードガス用のガス連通孔、44およ
び45は第3小積層体35cの対角角部にセル板ユニッ
ト33を貫通して設けられたアノードガス用のガス連通
孔、46は第4小積層体35dのアノードガス排出孔3
9の対角角部にセル板ユニット33を貫通して設けられ
たアノードガス連通孔である。また、47は第1小積層
体35aに設けられた同様なカソードガス連通孔、48
および49は第2小積層体35bに設けられた同様なカ
ソードガス連通孔、50および51は第3小積層体35
cに設けられた同様なカソードガス連通孔、52は第4
小積層体35dに設けられた同様なカソードガス連通孔
である。
Reference numeral 41 denotes an anode gas communication hole penetrating the cell plate unit 33 at a diagonal portion of the anode gas supply hole 37 of the first small laminated body 35a, and reference numerals 42 and 43 denote second gas communication holes.
Gas communication holes for anode gas provided through the cell plate unit 33 at diagonal corners of the small laminate 35b, and the cell plate unit 33 at diagonal corners of the third small laminate 35c A gas communication hole for anode gas provided therethrough, 46 is an anode gas discharge hole 3 of the fourth small laminate 35d.
9 is an anode gas communication hole provided at the diagonal of 9 through the cell plate unit 33. Reference numeral 47 denotes a similar cathode gas communication hole provided in the first small laminate 35a;
And 49 are the same cathode gas communication holes provided in the second small laminated body 35b, and 50 and 51 are the third small laminated bodies 35
c, a similar cathode gas communication hole provided in
This is a similar cathode gas communication hole provided in the small laminate 35d.

【0044】ここで、図8の(a),(b)で示される
ように、第1小積層体35aにおいて、アノードガス供
給孔37とアノードガス連通孔41とは第1ガス分離板
31のアノードガス流路31aを介して連通し、カソー
ドガス供給孔38とカソードガス連通孔47とは第2ガ
ス分離板32のカソードガス流路32bを介して連通し
ている。また、第2小積層体35bにおいて、2つのア
ノードガス連通孔42,43は第2ガス分離板32のア
ノードガス流路32aを介して連通し、2つのカソード
ガス連通孔48,49は第1ガス分離板31のカソード
ガス流路31bを介して連通しており、第3小積層体3
5cにおいて、2つのアノードガス連通孔44,45は
第1ガス分離板31のアノードガス流路31aを介して
連通し、2つのカソードガス連通孔50,51は第2ガ
ス分離板32のカソードガス流路32bを介して連通し
ている。
Here, as shown in FIGS. 8A and 8B, in the first small laminated body 35a, the anode gas supply hole 37 and the anode gas communication hole 41 are formed in the first gas separation plate 31. The cathode gas supply hole 38 and the cathode gas communication hole 47 communicate with each other through the anode gas flow channel 31 a through the cathode gas flow channel 32 b of the second gas separation plate 32. In the second small laminated body 35b, the two anode gas communication holes 42 and 43 communicate with each other via the anode gas flow path 32a of the second gas separation plate 32, and the two cathode gas communication holes 48 and 49 communicate with the first gas separation holes 48 and 49. The third small laminated body 3 communicates with the gas separation plate 31 through the cathode gas flow path 31b.
5c, the two anode gas communication holes 44 and 45 communicate with each other through the anode gas flow path 31a of the first gas separation plate 31, and the two cathode gas communication holes 50 and 51 communicate with the cathode gas of the second gas separation plate 32. They communicate with each other via a flow path 32b.

【0045】さらに、第4小積層体35dにおいて、ア
ノードガス排出孔39とアノードガス連通孔46とは第
2ガス分離板32のカソードガス流路32aを介して連
通し、カソードガス排出孔40とカソードガス連通孔5
2とは第1ガス分離板31のカソードガス流路31bを
介して連通している。なお、各小積層体35a,35
b,35c,35dに対して、アノードガス供給孔3
7、カソードガス供給孔38、アノードガス連通孔4
2,44,46、カソードガス連通孔48,50,52
はガス入口孔として作用し、アノードガス排出孔39、
カソードガス排出孔40、アノードガス連通孔41,4
3,45、カソードガス連通孔47,49,51はガス
出口孔として作用する。
Further, in the fourth small laminated body 35 d, the anode gas discharge hole 39 and the anode gas communication hole 46 communicate with each other via the cathode gas flow passage 32 a of the second gas separation plate 32, and the cathode gas discharge hole 40 communicates with the cathode gas discharge hole 40. Cathode gas communication hole 5
2 is in communication with the first gas separation plate 31 via the cathode gas flow channel 31b. In addition, each small laminated body 35a, 35
b, 35c, 35d, the anode gas supply holes 3
7, cathode gas supply hole 38, anode gas communication hole 4
2, 44, 46, cathode gas communication holes 48, 50, 52
Acts as a gas inlet hole, anode gas outlet hole 39,
Cathode gas discharge hole 40, anode gas communication holes 41, 4
3, 45 and the cathode gas communication holes 47, 49, 51 function as gas outlet holes.

【0046】53はアノードガス連通孔41とアノード
ガス連通孔42を連結するために、54はカソードガス
連通孔47とカソードガス連通孔48を連結するために
ガス連結板34にそれぞれ設けられた連結流路、55は
アノードガス連通孔43とアノードガス連通孔44を連
結するために、56はカソードガス連通孔49とカソー
ドガス連通孔50を連結するために上部集電板6にそれ
ぞれ設けられた連結流路、57はアノードガス連通孔4
5とアノードガス連通孔46を連結するために、58は
カソードガス連通孔51とカソードガス連通孔52を連
結するためにガス連結板34にそれぞれ設けられた連結
流路である。
Reference numeral 53 denotes a connection provided on the gas connection plate 34 for connecting the anode gas communication hole 41 and the anode gas communication hole 42, and reference numeral 54 denotes a connection provided on the gas connection plate 34 for connecting the cathode gas communication hole 47 and the cathode gas communication hole 48. A flow path 55 is provided on the upper current collecting plate 6 for connecting the anode gas communication hole 43 and the anode gas communication hole 44, and a reference numeral 56 is provided on the upper current collecting plate 6 for connecting the cathode gas communication hole 49 and the cathode gas communication hole 50. The connection flow path 57 is an anode gas communication hole 4
Numerals 58 denote connecting channels provided in the gas connecting plate 34 for connecting the cathode gas communicating holes 51 and the cathode gas communicating holes 52, respectively, for connecting the anode gas communicating holes 5 to the cathode gas communicating holes 52.

【0047】なお、上部集電板6はガス連結板を兼ねる
ものであるため、カーボン板から構成されるが、下部集
電板7はガス連結板を兼ねる必要がないため、カーボン
板である必要はなくこの場合、金メッキした銅板となっ
ている。
The upper collector plate 6 also serves as a gas connecting plate, and thus is formed of a carbon plate. However, the lower collector plate 7 does not need to serve also as a gas connecting plate, and therefore needs to be a carbon plate. In this case, it is a gold-plated copper plate.

【0048】次にこの積層式固体高分子電解質型燃料電
池の動作を説明する。なお、説明を解りやすくするため
アノードガスを水素、カソードガスを空気とする。
Next, the operation of the laminated solid polymer electrolyte fuel cell will be described. Note that the anode gas is hydrogen and the cathode gas is air for easy understanding.

【0049】アノードガスである水素は、第1小積層体
35aのアノードガス供給孔37から第1ガス分離板3
1のアノードガス流路31aを介してアノードガス連通
孔41に達した後、ガス連結板34の連結流路53を通
って第2小積層体35bのアノードガス連通孔42に達
し、ここから第2ガス分離板32のアノードガス流路3
2aを介してアノードガス連通孔43に達する。また、
上部集電板6の連結流路55を通って第3小積層体35
cのアノードガス連通孔44に達した水素は、ここから
第1ガス分離板31のアノードガス流路31aを介して
アノードガス連通孔45に達した後、ガス連結板34の
連結流路57を通って第4小積層体35dのアノードガ
ス連通孔46に達し、ここから第2ガス分離板32のア
ノードガス流路32aを介してアノードガス排出孔39
に達する。
Hydrogen as the anode gas is supplied from the anode gas supply hole 37 of the first small laminate 35a to the first gas separation plate 3
After reaching the anode gas communication hole 41 via the first anode gas flow channel 31a, it reaches the anode gas communication hole 42 of the second small laminated body 35b through the connection flow channel 53 of the gas connection plate 34, and from there, 2 Anode gas flow path 3 of gas separation plate 32
It reaches the anode gas communication hole 43 via 2a. Also,
The third small laminated body 35 passes through the connection channel 55 of the upper current collector 6.
The hydrogen that has reached the anode gas communication hole 44c reaches the anode gas communication hole 45 through the anode gas flow channel 31a of the first gas separation plate 31, and then passes through the connection flow channel 57 of the gas connection plate 34. The anode gas communication hole 46 of the fourth small laminated body 35d reaches the anode gas communication hole 46, and from there through the anode gas passage 32a of the second gas separation plate 32, the anode gas discharge hole 39.
Reach

【0050】同様に、カソードガスである空気は、第1
小積層体35aのカソードガス供給孔38から第2ガス
分離板32のカソードガス流路32bを介してカソード
ガス連通孔47に達した後、ガス連結板34の連結流路
54を通って第2小積層体35bのカソードガス連通孔
48に達し、ここから第1ガス分離板31のカソードガ
ス流路32bを介してカソードガス連通孔49に達す
る。また、上部集電板6の連結流路56を通って第3小
積層体35cのカソードガス連通孔50に流れた空気
は、ここから第2ガス分離板32のカソードガス流路3
2bを介してカソードガス連通孔51に達した後、ガス
連結板34の連結流路58を通って第4小積層体35d
のカソードガス連通孔52に達し、ここから第1ガス分
離板31のカソードガス流路31bを介してカソードガ
ス排出孔40に達する。
Similarly, the air serving as the cathode gas is the first gas.
After reaching the cathode gas communication hole 47 from the cathode gas supply hole 38 of the small laminated body 35a through the cathode gas flow path 32b of the second gas separation plate 32, the second gas flows through the connection flow path 54 of the gas connection plate 34, The gas reaches the cathode gas communication hole 48 of the small laminated body 35b, and from there, reaches the cathode gas communication hole 49 via the cathode gas passage 32b of the first gas separation plate 31. The air that has flowed into the cathode gas communication hole 50 of the third small stacked body 35 c through the connection flow channel 56 of the upper current collector 6 is discharged from the cathode gas flow channel 3 of the second gas separation plate 32.
After reaching the cathode gas communication hole 51 through the second connection layer 2b, the fourth small stacked body 35d passes through the connection flow path 58 of the gas connection plate 34.
The cathode gas communication hole 52 reaches the cathode gas discharge hole 40 via the cathode gas passage 31 b of the first gas separation plate 31.

【0051】以上の場合、単電池2のアノードとなる電
極板1bとカソードとなる電極板1b間にユニット直流
電圧(例えば1ボルト)が生じ、16個ずつのセルユニ
ットが積層されている第1,第2,第3,第4小積層体
35a,35b,35c,35dにはそれぞれ16ボル
トずつの直流電圧が生じることとなる。この場合、第1
小積層体35aでは例えば単電池2の上部側の電極板1
bがアノードとなり、下部側の電極板1bがカソードと
なるため、上部側から下部側に16ボルトの電圧が生
じ、第2小積層体35bでは単電池2の上部側の電極板
1bがカソードとなり、下部側の電極板1bがアノード
となるため、下部側から上部側に16ボルトの電圧が生
じることとなる。
In the above case, a unit DC voltage (for example, 1 volt) is generated between the electrode plate 1b serving as the anode and the electrode plate 1b serving as the cathode of the unit cell 2, and the first cell unit in which 16 cell units are stacked is provided. , The second, the third, and the fourth small stacked bodies 35a, 35b, 35c, and 35d each generate a DC voltage of 16 volts. In this case, the first
In the small stacked body 35a, for example, the electrode plate 1 on the upper side of the unit cell 2
b serves as an anode and the lower electrode plate 1b serves as a cathode, so that a voltage of 16 volts is generated from the upper side to the lower side, and the upper electrode plate 1b of the unit cell 2 serves as the cathode in the second small stacked body 35b. Since the lower electrode plate 1b serves as an anode, a voltage of 16 volts is generated from the lower side to the upper side.

【0052】また、第3小積層体35cでは単電池2の
上部側の電極板1bがアノードとなり、下部側の電極板
1bがアノードとなるため、上部側から下部側に16ボ
ルトの電圧が生じ、第4小積層体35dでは単電池2の
上部側の電極板1bがカソードとなり、下部側の電極板
1bがアノードとなるため、下部側から上部側に16ボ
ルトの電圧が生じることとなる。さらに、第1,第2,
第3,第4小積層体35a,35b,35c,35dは
上部集電板6および下部集電板7を介して電気的に直列
に連結されているため、この積層体35には16×4=
64ボルトの電圧が生じることとなり、この電圧が電気
絶縁層36で電気的に分離されている上部集電板6の右
上部6cと左上部6d間から取り出されることとなる。
In the third small laminated body 35c, the upper electrode plate 1b of the unit cell 2 serves as an anode and the lower electrode plate 1b serves as an anode, so that a voltage of 16 volts is generated from the upper side to the lower side. In the fourth small stacked body 35d, the upper electrode plate 1b of the unit cell 2 serves as a cathode, and the lower electrode plate 1b serves as an anode, so that a voltage of 16 volts is generated from the lower side to the upper side. In addition, the first, second,
Since the third and fourth small laminates 35a, 35b, 35c, 35d are electrically connected in series via the upper current collector 6 and the lower current collector 7, the laminate 35 has a size of 16 × 4. =
A voltage of 64 volts is generated, and this voltage is taken out from between the upper right part 6c and the upper left part 6d of the upper current collector 6 electrically separated by the electric insulating layer 36.

【0053】以上のように、この実施例2においても、
従来の積層式固体高分子電解質型燃料電池を直列に連結
して4倍の電圧を得る場合に要求されるアノードガスや
カソードガス連結用のバルブやチューブが一切不要とな
ると共に、この燃料電池も細長く直列に連結する必要は
なく、積層式固体高分子電解質型燃料電池のコンパクト
化が図れることとなる。したがって、1つの積層体に最
大50個のセルユニットがコンパクト性の観点から積層
できるとすれば、この実施例2における積層式固体高分
子電解質型燃料電池では4倍の200個のセルユニット
を積層できる事となり、交流出力に変換するのに適した
100ボルト以上の直流電圧を1つの積層体で得ること
ができることとなる。
As described above, also in the second embodiment,
Valves and tubes for connecting the anode gas and the cathode gas, which are required when a conventional laminated solid polymer electrolyte fuel cell is connected in series to obtain a voltage four times higher, become unnecessary, and this fuel cell is also used. It is not necessary to connect the fuel cells in a slender manner in series, and the stack type solid polymer electrolyte fuel cell can be made compact. Therefore, assuming that a maximum of 50 cell units can be stacked in one stacked body from the viewpoint of compactness, the stacked solid polymer electrolyte fuel cell in Example 2 has four times as many as 200 cell units. As a result, a DC voltage of 100 volts or more suitable for conversion into an AC output can be obtained by one laminate.

【0054】特にこの実施例2では、ガス連結板34が
断熱作用を有す樹脂で構成されているため、このガス連
結板34により最下段のセル板ユニット33の下部押え
板9側への放熱を抑えることができるという効果が生じ
る。なお、上記実施例1と同様に下部集電板7をカーボ
ン板から構成し、この下部集電板7に連結流路を形成し
てガス連結板34を省略するようにしてもよい。
In particular, in the second embodiment, since the gas connecting plate 34 is made of a resin having a heat insulating function, the gas connecting plate 34 radiates heat to the lower holding plate 9 side of the lowermost cell plate unit 33. Can be suppressed. Note that, similarly to the first embodiment, the lower current collecting plate 7 may be formed of a carbon plate, and a connecting flow path may be formed in the lower current collecting plate 7 so that the gas connecting plate 34 may be omitted.

【0055】なお、この実施例2においても、実施例1
と同様に数段のセル板ユニット33毎に冷却板を挿入し
て、この冷却板により第1,第2,第3,第4小積層体
35a,35b,35c,35dを冷却することができ
ると共に、電気絶縁層36の材質も実施例1と同様に種
々のものを用いることができる。
In the second embodiment, the first embodiment is also used.
A cooling plate is inserted in each of the cell plate units 33 in the same manner as described above, and the first, second, third, and fourth small stacked bodies 35a, 35b, 35c, and 35d can be cooled by the cooling plate. At the same time, various materials can be used for the electric insulating layer 36 as in the first embodiment.

【0056】また、この実施例2においては、単電池板
30を第1ガス分離板31と第2ガス分離板32とで挟
み込むようにしたが、ガス分離板の表裏面にそれぞれア
ノードガス流路およびカソードガス流路を設け、このガ
ス分離板にて単電池板30を挟み込むようにしてもよ
い。さらに、この実施例2では積層体35を4つに分割
する構成としたが、単電池板およびガス分離板等の構成
を僅かに変えれば積層体を任意の数の小積層体に分割で
きる。
In the second embodiment, the unit cell plate 30 is sandwiched between the first gas separation plate 31 and the second gas separation plate 32. Alternatively, a cathode gas flow path may be provided, and the unit cell plate 30 may be sandwiched between the gas separation plates. Further, in the second embodiment, the laminated body 35 is divided into four parts. However, the laminated body can be divided into an arbitrary number of small laminated bodies by slightly changing the structure of the unit cell plate, the gas separation plate, and the like.

【0057】[0057]

【発明の効果】この発明の第1発明によれば、固体高分
子電解質膜をカソードとアノードとで挟みつけた単電池
が交互にカソードとアノードとを入れ替えた状態で同一
面方向に複数個設けられた単電池板を、各単電池のカソ
ードとアノードに対応する位置にそれぞれカソードガス
流路およびアノードガス流路が形成された一対の導電性
のガス分離板で挟着してセル板ユニットを構成し、セル
板ユニットを一対の集電極板間に複数積層して、単電池
板内の各単電池に対応する複数の小積層体が並列状態で
形成された積層体を形成し、かつ、積層体の積層方向に
電気絶縁層を設けて、各小積層体を電気的に分割すると
共に同一の単電池板内でカソードとアノードとの位置が
異なる小積層体同士を互いに隣接させて小積層体を電気
的に直列に連結し、さらに、各小積層体の積層方向にガ
ス分離板のカソードガス流路またはアノードガス流路に
連通する一対のガス入口孔およびガス出口孔をカソード
ガスおよびアノードガスについて2組形成し、さらに、
隣接する一対の小積層体の積層方向端部側に、一方の小
積層体のガス出口孔と他方の小積層体のガス入口孔とを
連結し、カソードガスおよびアノードガスを各小積層体
間の直列状態で流すガス連結板を設けたので、この積層
式固体高分子電解質型燃料電池により高電圧を得ること
ができ、従来の同様な燃料電池のように高電圧を得るた
めにこの燃料電池を機械的に直列に連結する必要はな
い。したがって、この積層式固体高分子電解質型燃料電
池はコンパクトな小型電源として利用できる。
According to the first aspect of the present invention, a plurality of cells having a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between a cathode and an anode are provided in the same plane direction with the cathode and the anode alternated. The cell plate unit is sandwiched between a pair of conductive gas separation plates having a cathode gas flow path and an anode gas flow path formed at positions corresponding to the cathode and anode of each cell, respectively, to form a cell plate unit. A plurality of cell plate units are stacked between a pair of collector plates to form a stacked body in which a plurality of small stacked bodies corresponding to each unit cell in the unit cell plate are formed in parallel, and An electric insulating layer is provided in the stacking direction of the stack, and each of the small stacks is electrically divided, and the small stacks having different positions of the cathode and the anode in the same unit cell plate are adjacent to each other to form a small stack. Connect the bodies electrically in series Furthermore, two pairs formed for a pair of gas inlet holes and the gas outlet holes of the cathode gas and the anode gas in communication with the cathode gas passage or the anode gas passage of the gas separator plate in the stacking direction of each small stack, further,
The gas outlet hole of one of the small laminates and the gas inlet hole of the other small laminate are connected to the end of the pair of adjacent small laminates in the stacking direction, and the cathode gas and the anode gas are interposed between the small laminates. Since a gas connecting plate that flows in series is provided, a high voltage can be obtained by the stacked solid polymer electrolyte fuel cell. In order to obtain a high voltage like a conventional fuel cell, Need not be mechanically connected in series. Therefore, this stacked polymer electrolyte fuel cell can be used as a compact and compact power source.

【0058】またこの発明の第2発明によれば、集電極
板にガス連結板としての機能を持たせるようにしている
ため、この積層式固体高分子電解質型燃料電池の小型化
を図ることができる。
Further, according to the second aspect of the present invention, since the collector electrode plate is provided with a function as a gas connecting plate, it is possible to reduce the size of the stacked solid polymer electrolyte fuel cell. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の実施例1を示す積層式固体高分子電
解質型燃料電池の平面図である。
FIG. 1 is a plan view of a stacked solid polymer electrolyte fuel cell showing Embodiment 1 of the present invention.

【図2】この発明の実施例1を示す積層式固体高分子電
解質型燃料電池の側面図である。
FIG. 2 is a side view of a stacked solid polymer electrolyte fuel cell showing Embodiment 1 of the present invention.

【図3】この発明の実施例1を示す積層式固体高分子電
解質型燃料電池のセル板ユニットの分解斜視図である。
FIG. 3 is an exploded perspective view of a cell plate unit of the stacked solid polymer electrolyte fuel cell showing Embodiment 1 of the present invention.

【図4】(a)および(b)はそれぞれこの発明の実施
例1を示す積層式固体高分子電解質型燃料電池の第1お
よび第2ガス分離板の平面図である。
FIGS. 4 (a) and (b) are plan views of first and second gas separation plates of a laminated solid polymer electrolyte fuel cell according to Embodiment 1 of the present invention, respectively.

【図5】この発明の実施例2を示す積層式固体高分子電
解質型燃料電池の平面図である。
FIG. 5 is a plan view of a stacked solid polymer electrolyte fuel cell showing Embodiment 2 of the present invention.

【図6】この発明の実施例2を示す積層式固体高分子電
解質型燃料電池の側面図である。
FIG. 6 is a side view of a stacked solid polymer electrolyte fuel cell showing Embodiment 2 of the present invention.

【図7】この発明の実施例2を示す積層式固体高分子電
解質型燃料電池のセル板ユニットの分解斜視図である。
FIG. 7 is an exploded perspective view of a cell plate unit of a laminated solid polymer electrolyte fuel cell showing Embodiment 2 of the present invention.

【図8】(a)および(b)はそれぞれこの発明の実施
例2を示す積層式固体高分子電解質型燃料電池の第1お
よび第2ガス分離板の平面図である。
FIGS. 8 (a) and (b) are plan views of first and second gas separation plates of a laminated solid polymer electrolyte fuel cell according to Embodiment 2 of the present invention, respectively.

【図9】従来技術に係る積層式固体高分子電解質型燃料
電池の平面図である。
FIG. 9 is a plan view of a conventional stacked polymer electrolyte fuel cell.

【図10】従来技術に係る積層式固体高分子電解質型燃
料電池の側面図である。
FIG. 10 is a side view of a conventional solid polymer electrolyte fuel cell.

【図11】従来技術に係る積層式固体高分子電解質型燃
料電池の単電池およびガス分離板の分解斜視図である。
FIG. 11 is an exploded perspective view of a unit cell and a gas separation plate of a stacked solid polymer electrolyte fuel cell according to the related art.

【図12】(a)および(b)はそれぞれ従来技術に係
る積層式固体高分子電解質型燃料電池のアノードガス分
離板およびカソードガス分離板の平面図である。
FIGS. 12 (a) and (b) are plan views of an anode gas separator and a cathode gas separator of a conventional stacked polymer electrolyte fuel cell, respectively.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 単電池板 1a 固体高分子電解質膜 1b 電極板(アノードまたはカソード) 2 単電池 3 第1ガス分離板(ガス分離板) 3a アノードガス流路 3b カソードガス流路 4 第2ガス分離板(ガス分離板) 4a アノードガス流路 4b カソードガス流路 5 セル板ユニット 6 上部集電板(集電極板) 7 下部集電板(集電極板) 10 積層体 10a 第1小積層体(小積層体) 10b 第2小積層体(小積層体) 11 電気絶縁層 12 アノードガス供給孔(ガス入口孔) 13 アノードガス排出孔(ガス出口孔) 14 カソードガス供給孔(ガス入口孔) 15 カソードガス排出孔(ガス出口孔) 16 アノードガス連通孔(ガス入口孔) 17 アノードガス連通孔(ガス出口孔) 18 カソードガス連通孔(ガス入口孔) 19 カソードガス連通孔(ガス出口孔) 30 単電池板 31 第1ガス分離板(ガス分離板) 31a アノードガス流路 31b カソードガス流路 32 第2ガス分離板(ガス分離板) 32a アノードガス流路 32b カソードガス流路 33 セル板ユニット 35 積層体 35a 第1小積層体(小積層体) 35b 第2小積層体(小積層体) 35c 第3小積層体(小積層体) 35d 第4小積層体(小積層体) 36 電気絶縁層 37 アノードガス供給孔(ガス入口孔) 38 アノードガス排出孔(ガス出口孔) 39 カソードガス供給孔(ガス入口孔) 40 カソードガス排出孔(ガス出口孔) 41 アノードガス連通孔(ガス出口孔) 42 アノードガス連通孔(ガス入口孔) 43 アノードガス連通孔(ガス出口孔) 44 アノードガス連通孔(ガス入口孔) 45 アノードガス連通孔(ガス出口孔) 46 アノードガス連通孔(ガス入口孔) 47 カソードガス連通孔(ガス出口孔) 48 カソードガス連通孔(ガス入口孔) 49 カソードガス連通孔(ガス出口孔) 50 カソードガス連通孔(ガス入口孔) 51 カソードガス連通孔(ガス出口孔) 52 カソードガス連通孔(ガス入口孔) Reference Signs List 1 unit cell plate 1a solid polymer electrolyte membrane 1b electrode plate (anode or cathode) 2 unit cell 3 first gas separation plate (gas separation plate) 3a anode gas passage 3b cathode gas passage 4 second gas separation plate (gas Separator plate 4a Anode gas flow path 4b Cathode gas flow path 5 Cell plate unit 6 Upper collector plate (collector plate) 7 Lower collector plate (collector plate) 10 Stack 10a First small stack (small stack) 10b 2nd small laminated body (small laminated body) 11 electrical insulating layer 12 anode gas supply hole (gas inlet hole) 13 anode gas discharge hole (gas outlet hole) 14 cathode gas supply hole (gas inlet hole) 15 cathode gas discharge Hole (gas outlet hole) 16 Anode gas communication hole (gas inlet hole) 17 Anode gas communication hole (gas outlet hole) 18 Cathode gas communication hole (gas inlet hole) 19 Cathode gas communication Through hole (gas outlet hole) 30 Single cell plate 31 First gas separation plate (gas separation plate) 31a Anode gas flow passage 31b Cathode gas flow passage 32 Second gas separation plate (gas separation plate) 32a Anode gas flow passage 32b Cathode Gas flow path 33 Cell plate unit 35 Laminated body 35a First small laminated body (small laminated body) 35b Second small laminated body (small laminated body) 35c Third small laminated body (small laminated body) 35d Fourth small laminated body ( (Small laminate) 36 electrical insulating layer 37 anode gas supply hole (gas inlet hole) 38 anode gas discharge hole (gas outlet hole) 39 cathode gas supply hole (gas inlet hole) 40 cathode gas discharge hole (gas outlet hole) 41 anode Gas communication hole (gas outlet hole) 42 Anode gas communication hole (gas inlet hole) 43 Anode gas communication hole (gas outlet hole) 44 Anode gas communication hole (gas inlet hole) 45 Anode gas communication hole (gas outlet hole) 46 Anode gas communication hole (gas inlet hole) 47 Cathode gas communication hole (gas outlet hole) 48 Cathode gas communication hole (gas inlet hole) 49 Cathode gas communication hole (gas outlet hole) 50 Cathode gas communication hole (gas inlet hole) 51 Cathode gas communication hole (gas outlet hole) 52 Cathode gas communication hole (gas inlet hole)

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−122739(JP,A) 特開 昭53−136637(JP,A) 実開 平3−121659(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/00 - 8/24 Continuation of the front page (56) References JP-A-53-122739 (JP, A) JP-A-53-136637 (JP, A) JP-A-3-121659 (JP, U) (58) Fields investigated (Int) .Cl. 7 , DB name) H01M 8/00-8/24

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 固体高分子電解質膜をカソードとアノー
ドとで挟みつけた単電池が交互に前記カソードと前記ア
ノードとを入れ替えた状態で同一面方向に複数個設けら
れた単電池板を、前記単電池板の前記各単電池の前記カ
ソードと前記アノードに対応する位置にそれぞれカソー
ドガス流路およびアノードガス流路が形成された一対の
導電性のガス分離板で挟着してセル板ユニットを構成
し、前記セル板ユニットを一対の集電極板間に複数積層
して、前記電池板内の前記各単電池に対応する複数の小
積層体が並列状態で形成された積層体を形成し、 かつ、前記積層体の積層方向に電気絶縁層を設けて、前
記各小積層体を電気的に分割すると共に同一の前記単電
池板内で前記カソードと前記アノードとの位置が異なる
前記小積層体同士を互いに隣接させて前記小積層体を電
気的に直列に連結し、 さらに、前記各小積層体の積層方向に前記ガス分離板の
前記カソードガス流路または前記アノードガス流路に連
通する一対のガス入口孔およびガス出口孔を前記カソー
ドガスおよび前記アノードガスについて2組形成し、 さらに、隣接する一対の前記小積層体の積層方向端部側
に、一方の小積層体の前記ガス出口孔と他方の小積層体
の前記ガス入口孔とを連結し、前記カソードガスおよび
前記アノードガスを前記各小積層体間の直列状態で流す
ガス連結板を設けたことを特徴とする積層式固体高分子
電解質型燃料電池。
1. A unit cell plate comprising a plurality of unit cells in which a solid polymer electrolyte membrane is sandwiched between a cathode and an anode and a plurality of unit cells are provided in the same plane direction with the cathode and the anode alternated. A cell plate unit is sandwiched between a pair of conductive gas separation plates in which a cathode gas flow path and an anode gas flow path are respectively formed at positions corresponding to the cathode and the anode of each cell of the cell plate. A plurality of the cell plate units are stacked between a pair of collector plates to form a stacked body in which a plurality of small stacked bodies corresponding to the respective cells in the battery plate are formed in parallel, And providing an electrical insulating layer in the stacking direction of the stack to electrically divide each of the small stacks and to have different positions of the cathode and the anode in the same single cell plate. Each other A pair of gas inlets that communicate with the cathode gas flow path or the anode gas flow path of the gas separation plate in the stacking direction of the respective small stacks. Two sets of holes and gas outlet holes are formed for the cathode gas and the anode gas. Further, the gas outlet hole of one of the small laminates and the other of A stacked solid polymer electrolyte type, wherein a gas connecting plate that connects the gas inlet hole of the small laminate and the cathode gas and the anode gas flow in series between the small laminates is provided. Fuel cell.
【請求項2】 固体高分子電解質膜をカソードとアノー
ドとで挟みつけた単電池が交互に前記カソードと前記ア
ノードとを入れ替えた状態で同一面方向に複数個設けら
れた単電池板を、前記単電池板の前記各単電池の前記カ
ソードと前記アノードに対応する位置にそれぞれカソー
ドガス流路およびアノードガス流路が形成された一対の
導電性のガス分離板で挟着してセル板ユニットを構成
し、前記セル板ユニットを一対の集電極板間に複数積層
して、前記電池板内の前記各単電池に対応する複数の小
積層体が並列状態で形成された積層体を形成し、 かつ、前記積層体の積層方向に電気絶縁層を設けて、前
記各小積層体を電気的に分割すると共に同一の前記単電
池板内で前記カソードと前記アノードとの位置が異なる
前記小積層体同士を互いに隣接させて前記小積層体を電
気的に直列に連結し、 さらに、前記各小積層体の積層方向に前記ガス分離板の
前記カソードガス流路または前記アノードガス流路に連
通する一対のガス入口孔およびガス出口孔を前記カソー
ドガスおよび前記アノードガスについて2組形成し、 さらに、隣接する一対の前記小積層体の一方の小積層体
の前記ガス出口孔と他方の小積層体の前記ガス入口孔と
を連結して前記カソードガスおよび前記アノードガスを
前記各小積層体間に直列状態で流すガス連結路を前記集
電極板に設けたことを特徴とする積層式固体高分子電解
質型燃料電池。
2. A unit cell plate in which a plurality of unit cells each having a solid polymer electrolyte membrane sandwiched between a cathode and an anode are provided in the same plane direction with the cathode and the anode alternated with each other, A cell plate unit is sandwiched between a pair of conductive gas separation plates in which a cathode gas flow path and an anode gas flow path are respectively formed at positions corresponding to the cathode and the anode of each cell of the cell plate. A plurality of the cell plate units are stacked between a pair of collector plates to form a stacked body in which a plurality of small stacked bodies corresponding to the respective cells in the battery plate are formed in parallel, And providing an electrical insulating layer in the stacking direction of the stack to electrically divide each of the small stacks and to have different positions of the cathode and the anode in the same single cell plate. Each other A pair of gas inlets that communicate with the cathode gas flow path or the anode gas flow path of the gas separation plate in the stacking direction of the respective small stacks. Two sets of holes and gas outlet holes are formed for the cathode gas and the anode gas, and the gas outlet hole of one small stack of the pair of adjacent small stacks and the gas inlet of the other small stack. A stacking solid polymer electrolyte fuel cell, wherein a gas connecting passage connecting the holes to allow the cathode gas and the anode gas to flow in series between the small stacks is provided in the collector plate. .
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