JP3135588U6

JP3135588U6 - 燃料電池に用いる均等流量の流路板

Info

Publication number: JP3135588U6
Application number: JP2007005324U
Authority: JP
Inventors: 建安陳; 文瑞莊; 倉銘張; 志榮高
Original assignee: 奇▲こう▼科技股▲ふん▼有限公司; 勝光科技股▲ふん▼有限公司
Priority date: 2006-08-29
Filing date: 2007-07-11
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2017-07-11

Abstract

【課題】燃料電池に用いる均等流量の流路板の提供。
【解決手段】燃料電池に用いる均等流量の流路板は、燃料を通過させる燃料入口２２a、２２b、燃料入口２２a、２２bに連結する複数の流路２０a、２０b、２０c、２０d、２０eを最低含んでいる。均等流量の流路板において、該流路２０a、２０b、２０c、２０d、２０eの通過断面積はそれぞれが不均等であり、計算の後に不均等にしており、互いは概ね１０％〜３０％の差となっている。流路断面積は、燃料が該流路を通過する断面積の大きさを指している。
【選択図】図２

Description

本考案は流路板に関するものであり、特に、燃料電池に用いる均等流量の流路板を提供する。

燃料電池(Fuel cell, FC) とは、化学エネルギーを電気エネルギーに直接変換する発電装置である。従来の発電方式と比較すると、燃料電池は、低汚染、低騒音、高エネルギー密度、高エネルギー転化率などの長所を持ち、非常に発展潜在力のある電力源である。前述の長所を持っている故に、その応用範囲は非常に広く、携帯式電子装置、家庭用発電、交通手段、航空宇宙工業などの領域において全て応用可能である。

燃料電池の作動原理については、その種類に基づいて若干の差異はあるが、メタノール直接型燃料電池(Direct Methanol Fuel Cell, DMFC)を例にとると、メタノール溶液の陽極触媒層における酸化反応によって水素イオン、電子、二酸化炭素を生じさせるものであり、その内、水素イオンは、電解質を経て陰極に送られ、また、電子は、外部回路から負荷装置に送られて作業をし、更に陰極に送られる。これと同時に、陰極端に供給された酸素が水素イオン、電子と伴に陰極触媒層にて還元反応を起こし、水を生じさせる。

燃料を燃料電池中の膜電極接合体(Membrane Electrode Assembly)に均等に導く為に、流路板内部の流路構造の設計が必要になる。公知の陰極流路板の構造においては、構造に基づいて、サーペンタイン流路(Serpentine Flow Field, SFF)、交差流路(Interdigitated Flow Field, IFF)、格子流路(Grid Flow Field, GFF)、平行流路(Channel Flow Field, CFF)に大まかに分けられ、この内、平行流路は、効果が比較的劣るが、構造が簡単で、コストが最も低い故に、応用される範囲も比較的幅広い。

図１を参照されたい。図１は、公知の流路板１０の構造概略図である。図１に示すとおり、公知の流路板１０は、燃料を通過させる燃料入口１２a、１２b、燃料入口１２a、１２bに連結する複数の流路１０a、１０b、１０c、１０dを最低含んでおり、該流路１０a、１０b、１０c、１０dの間は互いに平行になっている。

しかしながら、流路１０a、１０b、１０c、１０dの断面積は全て同じである故、燃料入口１２a、１２bに比較的近い位置にある流路１０aと１０dの実際に流入する燃料量は、中央にある（もしくは燃料入口１２a、１２bの近くにない）流路１０bと１０cより少なく、各流路に分布する燃料量の不均等を招く結果となっている。この原因に基づき、公知の流路板１０を使用した燃料電池は、均等な反応速度を提供することができず、電池の性能を低下させ、使用寿命もそれに相対して短縮される。

本考案の主な目的は、燃料電池に用いる均等流量の流路板を提供することにある。それは、各流路の断面積の大きさを合理的に配置することにより、各流路に実際に流れる燃料を比較的均等にし、電池性能を高め、使用寿命をアップさせることを特徴とする。

前述の目的に基づいて、本考案の燃料電池に用いる均等流量の流路板は、燃料を通過させる燃料入口２２a、２２b、燃料入口２２a、２２bに連結する複数の流路２０a、２０b、２０c、２０d、２０eを最低含み、該流路２０a、２０b、２０c、２０d、２０eはそれぞれの間が離れている。本考案の燃料電池に用いる均等流量の流路板において、該流路２０a、２０b、２０c、２０d、２０eの流路断面積はそれぞれが不均等であり、計算の後に不均等にしており、お互いは概ね１０％〜３０％の差となっている。流路断面積は、燃料が該流路を通過する断面積の大きさを指している。

請求項１の考案は、燃料電池に用いる均等流量の流路板において、それは、
燃料を通過させる燃料入口と、
燃料入口に連結する複数の流路とにより構成されており、
該流路間はそれぞれ間隔を開けており、
該流路の流路断面積はそれぞれが不均等であり、その内の流路断面積は、燃料が該流路を通過する断面積の大きさを指していることを特徴とする燃料電池に用いる均等流量の流路板としている。
請求項２の考案は、前記流路の該通過断面積のそれぞれの差は、１０％〜３０％であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池に用いる均等流量の流路板としている。
請求項３の考案は、前記流路において、該燃料入口に近い流路の具える通過断面積は、燃料入口に近くない流路より大きくなっていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池に用いる均等流量の流路板としている。
請求項４の考案は、前記流路において、燃料入口に近い流路から中央の流路までの、各自が具える通過断面積は、順序に基づいて徐々に減少することを特徴とする請求項１記載の燃料電池に用いる均等流量の流路板としている。
請求項５の考案は、前記流路の断面積形状は、Ｕ字型断面、Ｖ字型断面、或いはその他不規則な断面であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池に用いる均等流量の流路板としている。
請求項６の考案は、前記流路の材質は、グラファイト、アルミニウム、ステンレスであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池に用いる均等流量の流路板としている。
請求項７の考案は、前記流路の材質は、メタノール或いはギ酸を許容するエンジニアリングプラスチック類で、且つ、耐酸性・耐腐食性の材質であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池に用いる均等流量の流路板としている。

本考案は燃料電池に用いる均等流量の流路板を提供することにある。それは、各流路の断面積の大きさを合理的に配置することにより、各流路に実際に流れる燃料を比較的均等にし、電池性能を高め、使用寿命をアップさせることを特徴とする。

図２を参照されたい。図２は、本考案の燃料電池に用いる均等流量の流路板の構造概略図である。図２に示すとおり、本考案の燃料電池に用いる均等流量の流路板２０は、同様に、燃料を通過させる燃料入口２２a、２２b、燃料入口２２a、２２bに連結する複数の流路２０a、２０b、２０c、２０d、２０eを最低含み、各流路２０a、２０b、２０c、２０d、２０eは間隔が開いており、例えば流路２０a、２０b、２０c、２０d、２０eの間は、それぞれが平行設置されている。しかし、本考案は、平行設置方式の流路には制限されないものとする。

各流路を実際に通過する燃料量を合理的に分配する為に、本考案の流路板２０において、該流路２０a、２０b、２０c、２０d、２０eの流路断面積はそれぞれが不均等であり、この流路断面積とは、燃料が該流路を通過する断面積の大きさを指している。

更に具体的に説明すると、通過断面積が互いに不均等な該流路２０a、２０b、２０c、２０d、２０eを設計する為に、設計原則は概ね三つに分けられる。一つ目は、該流路２０a、２０b、２０c、２０d、２０eの通過断面積の互いの差は１０％〜３０％であること。二つ目は、該流路２０a、２０b、２０c、２０d、２０eにおいて、燃料入口２２a又は２２bに近い流路２０a又は２０eの具える通過断面積は、燃料入口２２a又は２２bに近くない流路２０cより大きくなっていること。三つ目は、図２に示したとおり、該流路２０a、２０b、２０c、２０d、２０eにおいて、燃料入口２２a又は２２bに近い流路２０a又は２０eから中央の２０cまでの、各自が具える通過断面積は、順序に基づいて徐々に減少していることである。

これらの流路２０a、２０b、２０c、２０d、２０eの断面積形状はＵ字型断面、Ｖ字型断面もしくはその他不規則な断面であり、これらの流路２０a、２０b、２０c、２０d、２０eの材質は、グラファイト、アルミニウム、ステンレスを採用する。もしくは、これらの流路２０a、２０b、２０c、２０d、２０eの材質は、メタノールもしくはギ酸を許容するエンジニアリングプラスチック類、且つ、耐酸性・耐腐食性の材質を採用する。

公知の流路板の構造概略図である。本考案の燃料電池に用いる均等流量の流路板の構造概略図である。

符号の説明

１０流路板
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ流路
１２ａ、１２ｂ燃料入口
２０流路板
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ流路
２２ａ、２２ｂ燃料入口

Claims

燃料電池に用いる均等流量の流路板において、それは、燃料を通過させる燃料入口と、燃料入口に連結する複数の流路とにより構成されており、
該流路間はそれぞれ間隔を開けており、
該流路の流路断面積はそれぞれが不均等であり、その内の流路断面積は、燃料が該流路を通過する断面積の大きさを指していることを特徴とする燃料電池に用いる均等流量の流路板。
前記流路の該通過断面積のそれぞれの差は、１０％〜３０％であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池に用いる均等流量の流路板。
前記流路において、該燃料入口に近い流路の具える通過断面積は、燃料入口に近くない流路より大きくなっていることを特徴とする請求項１記載の燃料電池に用いる均等流量の流路板。
前記流路において、燃料入口に近い流路から中央の流路までの、各自が具える通過断面積は、順序に基づいて徐々に減少することを特徴とする請求項１記載の燃料電池に用いる均等流量の流路板。
前記流路の断面積形状は、Ｕ字型断面、Ｖ字型断面、或いはその他不規則な断面であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池に用いる均等流量の流路板。
前記流路の材質は、グラファイト、アルミニウム、ステンレスであることを特徴とする請求項１記載の燃料電池に用いる均等流量の流路板。
前記流路の材質は、メタノール或いはギ酸を許容するエンジニアリングプラスチック類で、且つ、耐酸性・耐腐食性の材質であることを特徴とする請求項１記載の燃料電池に用いる均等流量の流路板。