JP3477926B2 - Solid polymer electrolyte fuel cell - Google Patents

Solid polymer electrolyte fuel cell

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JP3477926B2
JP3477926B2 JP17054295A JP17054295A JP3477926B2 JP 3477926 B2 JP3477926 B2 JP 3477926B2 JP 17054295 A JP17054295 A JP 17054295A JP 17054295 A JP17054295 A JP 17054295A JP 3477926 B2 JP3477926 B2 JP 3477926B2
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    • Y02E60/50Fuel cells

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、固体高分子電解質型
燃料電池に係わり、燃料ガスあるいは酸化剤ガスに含ま
れる水蒸気の凝縮が原因で単位燃料電池内に発生するこ
とがある前記のガスの通流不良を、防止するように改良
されたその構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid polymer electrolyte fuel cell, in which a gas of the above-mentioned gas that may be generated in a unit fuel cell due to condensation of water vapor contained in a fuel gas or an oxidant gas It relates to its structure improved to prevent flow failure.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は水素と酸素とを利用して直流
電力を発生する一種の発電装置であり、すでによく知ら
れているとおり、他のエネルギー機関と比較して、電気
エネルギーへの変換効率が高く,しかも,炭酸ガスや窒
素酸化物等の大気汚染物質の排出量が少ないことから、
いわゆるクリーン・エネルギー源として期待されてい
る。この燃料電池としては、使用される電解質の種類に
より、固体高分子電解質型,りん酸型,溶融炭酸塩型,
固体酸化物型などの各種の燃料電池が知られている。こ
れ等の燃料電池の内、固体高分子電解質型燃料電池は、
分子中にプロトン(水素イオン)交換基を有する高分子
樹脂膜を飽和に含水させると、低い電気抵抗率を示して
プロトン導電性電解質として機能することを利用した燃
料電池である。分子中にプロトン交換基を有する高分子
樹脂膜(以降、固体高分子電解質膜または単にPE膜と
略称することがある。)としては、パ−フルオロスルホ
ン酸樹脂膜(例えば、米国のデュポン社製、商品名ナフ
ィオン膜)を代表とするフッ素系イオン交換樹脂膜が現
時点では著名であるが、この他に、炭化水素系イオン交
換樹脂膜、複合樹脂膜等が用いられている。これ等の固
体高分子電解質膜(PE膜)は、飽和に含水されること
により、常温で20〔Ω・cm〕以下の電気抵抗率を示
し、いずれも、プロトン導電性電解質として機能する膜
である。
2. Description of the Related Art A fuel cell is a kind of power generator that generates direct current power by using hydrogen and oxygen, and as is well known, it is converted into electric energy as compared with other energy engines. High efficiency and low emission of carbon dioxide, nitrogen oxides and other air pollutants,
It is expected as a so-called clean energy source. As the fuel cell, depending on the type of electrolyte used, a solid polymer electrolyte type, phosphoric acid type, molten carbonate type,
Various fuel cells such as solid oxide type are known. Among these fuel cells, the solid polymer electrolyte fuel cell is
It is a fuel cell that utilizes a polymer resin membrane having a proton (hydrogen ion) exchange group in its molecule to show a low electric resistivity when saturated with water and function as a proton conductive electrolyte. A polymer resin membrane having a proton exchange group in the molecule (hereinafter, may be abbreviated as a solid polymer electrolyte membrane or simply PE membrane) is a perfluorosulfonic acid resin membrane (for example, manufactured by DuPont, USA). A fluorine-based ion exchange resin membrane represented by a trade name, Nafion membrane) is currently well known, but in addition to this, a hydrocarbon-based ion exchange resin membrane, a composite resin membrane and the like are used. These solid polymer electrolyte membranes (PE membranes) show an electric resistivity of 20 [Ω · cm] or less at room temperature when they are saturated with water, and both are membranes that function as a proton conductive electrolyte. is there.

【0003】まず、従来例の固体高分子電解質型燃料電
池が備える単位燃料電池を、図3を用いて説明する。こ
こで、図3は、従来例の固体高分子電解質型燃料電池が
備える単位燃料電池の要部を展開した状態で模式的に示
したその上部側から見た断面図である。図3において、
8は、燃料電池セル7と、その両主面のそれぞれに対向
させて配置されたセパレータ81,82などで構成され
た単位燃料電池(以降、単電池と略称することがあ
る。)である。燃料電池セル7は、シート状の固体高分
子電解質膜7Cと、シート状の燃料電極膜(アノード極
でもある。)7Aと、シート状の酸化剤電極膜(カソー
ド極でもある。)7Bとで構成されている。この燃料電
池セル7は、燃料電極膜7Aに後記する燃料ガス97
の、また、酸化剤電極膜7Bに後記する酸化剤ガス98
の供給を受けて、後記する電気化学反応によって直流電
力を発生する。固体高分子電解質膜7Cには、前記のP
E膜が用いられている。このPE膜7Cは、0.1〔m
m〕程度の厚さ寸法と、電極膜7A,7Bの面方向の外
形寸法よりも大きい面方向の外形寸法とを持つものであ
り、従って、電極膜7A,7Bの周辺部には、PE膜7
Cの端部との間にPE膜7Cの露出面が存在することに
なる。燃料電極膜7Aの外側面が,燃料電池セル7の一
方の側面7aであり、酸化剤電極膜7Bの外側面が,燃
料電池セル7の他方の側面7bである。
First, a unit fuel cell included in a conventional solid polymer electrolyte fuel cell will be described with reference to FIG. Here, FIG. 3 is a cross-sectional view seen from the upper side and schematically showing a main part of a unit fuel cell provided in a solid polymer electrolyte fuel cell of a conventional example in an expanded state. In FIG.
Reference numeral 8 denotes a unit fuel cell (hereinafter, may be simply referred to as a unit cell) composed of the fuel cell 7 and separators 81 and 82 arranged so as to face each of both main surfaces thereof. The fuel cell 7 includes a sheet-shaped solid polymer electrolyte membrane 7C, a sheet-shaped fuel electrode film (also an anode electrode) 7A, and a sheet-shaped oxidant electrode film (also a cathode electrode) 7B. It is configured. The fuel cell 7 has a fuel gas 97 which will be described later on the fuel electrode film 7A.
Further, an oxidant gas 98 described later on the oxidant electrode film 7B
Is supplied to generate DC power by an electrochemical reaction described later. In the solid polymer electrolyte membrane 7C, the P
E film is used. This PE film 7C has a thickness of 0.1 [m
m] and a dimension in the plane direction larger than the dimension in the plane direction of the electrode films 7A and 7B. Therefore, the PE film is formed around the electrode films 7A and 7B. 7
The exposed surface of the PE film 7C exists between the end of C and the end portion of C. The outer surface of the fuel electrode film 7A is one side surface 7a of the fuel cell 7, and the outer surface of the oxidant electrode film 7B is the other side surface 7b of the fuel cell 7.

【0004】燃料電極膜7Aおよび酸化剤電極膜7Bは
共に、触媒活物質を含む触媒層と電極基材とを備えて構
成されており、前記の触媒層側でPE膜7Cの両主面に
ホットプレスにより密着させるのが一般である。電極基
材は、触媒層を支持すると共に反応ガス(以降、燃料ガ
スと酸化剤ガスを総称してこのように言うことが有
る。)の供給および排出を行い、しかも、集電体として
の機能も有する多孔質のシート(使用材料としては、例
えば、カーボンペーパーが用いられる。)である。燃料
電極膜7A,酸化剤電極膜7Bに反応ガスが供給される
と、それぞれの電極膜7A,7Bに備えられた触媒層
と、PE膜7Cとの界面に、気相(燃料ガスまたは酸化
剤ガス)・液相(固体高分子電解質)・固相(燃料電極
膜,酸化剤電極膜が持つ触媒)の三相界面が形成され、
電気化学反応を生じさせることで直流電力を発生させて
いる。なお、触媒層は多くの場合に、微小な粒子状の白
金触媒とはっ水性を有するフッ素樹脂とから形成されて
おり、しかも層内に多数の細孔が形成されるようにする
ことで、反応ガスの三相界面までの効率的な拡散を維持
するすると共に、十分広い面積の三相界面が形成される
ように構成されている。
Both the fuel electrode film 7A and the oxidizer electrode film 7B are constructed by including a catalyst layer containing a catalyst active material and an electrode base material, and both the main surfaces of the PE film 7C on the catalyst layer side. It is general that they are brought into close contact with each other by hot pressing. The electrode base material supports the catalyst layer, supplies and discharges a reaction gas (hereinafter, the fuel gas and the oxidant gas may be collectively referred to as such), and has a function as a current collector. It is also a porous sheet (for example, carbon paper is used as the material used). When the reaction gas is supplied to the fuel electrode film 7A and the oxidizer electrode film 7B, a gas phase (fuel gas or oxidizer) is formed at the interface between the catalyst layer provided on each of the electrode films 7A and 7B and the PE film 7C. A three-phase interface of gas), liquid phase (solid polymer electrolyte), and solid phase (catalyst of fuel electrode film and oxidizer electrode film) is formed,
Direct current power is generated by causing an electrochemical reaction. Incidentally, in many cases, the catalyst layer is formed from a fine particulate platinum catalyst and a fluororesin having water repellency, and by forming a large number of pores in the layer, It is configured to maintain efficient diffusion of the reaction gas to the three-phase interface and form a sufficiently large area of the three-phase interface.

【0005】この三相界面では、次記する電気化学反応
が生じる。まず、燃料電極膜7A側では(1)式による
電気化学反応が起こる。
At the three-phase interface, the following electrochemical reaction occurs. First, on the fuel electrode film 7A side, an electrochemical reaction according to the formula (1) occurs.

【0006】[0006]

【化1】 [Chemical 1]

【0007】また、酸化剤電極膜7B側では(2)式に
よる電気化学反応が起こる。
On the side of the oxidizer electrode film 7B, an electrochemical reaction according to the formula (2) occurs.

【0008】[0008]

【化2】 [Chemical 2]

【0009】すなわち、これらの電気化学反応の結果、
燃料電極膜7Aで生成されたH+ イオン(プロトン)
は、PE膜7C中を酸化剤電極膜7Bに向かって移動
し、また、電子(e- )は、固体高分子電解質型燃料電
池の図示しない負荷を通って酸化剤電極膜7Bに移動す
る。一方、酸化剤電極膜7Bでは、酸化剤ガス98中に
含有される酸素と、PE膜7C中を燃料電極膜7Aから
移動してきたH+ イオンと、図示しない負荷装置を通っ
て移動してきた電子とが反応し、H2 O(水蒸気)が生
成される。かくして、固体高分子電解質型燃料電池は、
水素と酸素とを得て直流電力を発生し、そうして、副生
成物としてH2O(水蒸気)を生成している。前記の機
能を備える燃料電池セル7の厚さ寸法は、多くの場合に
1〔mm〕前後程度あるいはそれ以下であり、燃料電池
セル7においてPE膜7Cは、燃料ガス97と酸化剤ガ
ス98との混合を防止するための、シール用膜の役目も
兼ねていることになる。
That is, as a result of these electrochemical reactions,
H + ions (protons) generated in the fuel electrode film 7A
Moves in the PE film 7C toward the oxidant electrode film 7B, and the electrons (e ) move to the oxidant electrode film 7B through a load (not shown) of the solid polymer electrolyte fuel cell. On the other hand, in the oxidant electrode film 7B, oxygen contained in the oxidant gas 98, H + ions transferred from the fuel electrode film 7A in the PE film 7C, and electrons transferred through a load device (not shown). React with each other to generate H 2 O (steam). Thus, the solid polymer electrolyte fuel cell
It obtains hydrogen and oxygen to generate DC power, and thus H 2 O (steam) as a by-product. In many cases, the thickness dimension of the fuel cell 7 having the above-mentioned function is about 1 mm or less, and in the fuel cell 7, the PE film 7C contains the fuel gas 97 and the oxidant gas 98. It also serves as a sealing film for preventing the mixture of the above.

【0010】また、セパレータ81とセパレータ82と
は、燃料電池セル7への反応ガスの供給と、余剰となっ
た反応ガスの燃料電池セル7からの排出、燃料電池セル
7で発生された直流電力の燃料電池セル7からの取り出
し、および、直流電力の発生に関連して燃料電池セル7
で発生する熱を燃料電池セル7から除去する役目などを
担うものである。セパレータ81は、その側面81aを
燃料電池セル7の側面7aに密接させて、また、セパレ
ータ82は、その側面82aを燃料電池セル7の側面7
bに密接させて、それぞれ燃料電池セル7を挟むように
して配設されている。セパレータ81,82は共に、ガ
スを透過せず,かつ、良好な熱伝導性と良好な電気伝導
性を備え、しかも、生成水を汚損させることの無い材料
(例えば、炭素系の材料,金属材料が使用されてい
る。)を用いて製作されている。
The separator 81 and the separator 82 supply the reaction gas to the fuel cell 7, discharge the surplus reaction gas from the fuel cell 7, and generate the DC power generated in the fuel cell 7. Of the fuel cell 7 from the fuel cell 7 and generation of DC power.
It plays a role of removing the heat generated in the fuel cell 7 from the fuel cell 7. The side surface 81a of the separator 81 is in close contact with the side surface 7a of the fuel cell 7, and the side surface 82a of the separator 82 is the side surface 7 of the fuel cell 7.
The fuel cells 7 are arranged so as to be in close contact with the fuel cell 7b. Both of the separators 81 and 82 are gas impermeable, have good thermal conductivity and good electrical conductivity, and do not pollute the produced water (for example, carbon-based materials and metallic materials). Is used)).

【0011】セパレータ81,82には、燃料電池セル
7に反応ガスの供給,排出の手段として、それぞれガス
通流用の溝が備えられている。すなわち、セパレータ8
1は、燃料電池セル7の側面7aに接する側面81a側
に、燃料ガス97を通流させると共に,未消費の水素を
含む余剰となった燃料ガス97を排出するための間隔を
設けて設けられた凹状の溝(ガス通流用の溝)811A
と、この溝811A間に介在する凸状の隔壁812Aと
が、互いに交互に形成されている。セパレータ82は、
燃料電池セル7の側面7bに接する側面82a側に、酸
化剤ガス98を通流させると共に,未消費の酸素を含む
余剰となった酸化剤ガス98を排出するための間隔を設
けて設けられた凹状の溝(ガス通流用の溝)821A
と、この溝821A間に介在する凸状の隔壁822Aと
が、互いに交互に形成されている。なお、凸状の隔壁8
12A,822Aの頂部は、それぞれ、セパレータ8
1,82のそれぞれの側面81a,82aと同一面にな
るように形成されている。
Each of the separators 81 and 82 is provided with a groove for gas flow as a means for supplying and discharging a reaction gas to and from the fuel cell 7. That is, the separator 8
1 is provided on the side surface 81a side of the fuel cell unit 7 which is in contact with the side surface 7a with a space for allowing the fuel gas 97 to flow therethrough and discharging the excess fuel gas 97 containing unconsumed hydrogen. Concave groove (groove for gas flow) 811A
And convex partition walls 812A interposed between the grooves 811A are alternately formed. The separator 82 is
The oxidant gas 98 is allowed to flow on the side surface 82a side that is in contact with the side surface 7b of the fuel cell 7 and a space is provided to discharge the excess oxidant gas 98 containing unconsumed oxygen. Concave groove (groove for gas flow) 821A
And convex partitions 822A interposed between the grooves 821A are alternately formed. The convex partition wall 8
The tops of 12A and 822A are the separators 8 respectively.
It is formed so as to be flush with the respective side surfaces 81a, 82a of the first and the second 82.

【0012】セパレータ81,82には、燃料電池セル
7で発生した熱を燃料電池セル7から除去するための熱
交換部として、熱媒99を通流させる溝が備えられてい
る。すなわち、セパレータ82には、その側面82b側
に熱媒99を通流させる凹状の溝(熱媒通流用の溝)8
21Bが形成され、セパレータ81にも、その側面81
b側に熱媒99を通流させる凹状の溝(熱媒通流用の
溝)811Bが形成されている。さらに、73は、前記
したガス通流路中を通流する反応ガスが、ガス通流路外
に漏れ出るのを防止する役目を負う弾性材製のガスシー
ル体(例えば、Oリングである。)である。ガスシール
体73は、それぞれのセパレータ81,82の周縁部に
形成された凹形状の溝819,829中に収納されて装
着されている。また、セパレータ81の側面81b,セ
パレータ82の側面82bには、溝811B,821B
を取り巻いて、凹形状の溝818B,828Bがそれぞ
れ形成されている。これ等の凹形状の溝は、熱媒99が
漏れ出るのを防止するための、弾性材製のシール体(例
えば、Oリングである。)を収納するためのものであ
る。
Each of the separators 81 and 82 is provided with a groove for allowing the heat medium 99 to flow therethrough as a heat exchange portion for removing the heat generated in the fuel cell 7 from the fuel cell 7. That is, in the separator 82, a concave groove (a groove for heat medium flow) 8 for allowing the heat medium 99 to flow on the side surface 82b side thereof.
21B is formed, and the side surface 81 of the separator 81 is also formed.
A concave groove (heat medium flow groove) 811B for allowing the heat medium 99 to flow therethrough is formed on the b side. Further, 73 is a gas seal body (for example, an O-ring) made of an elastic material, which plays a role of preventing the reaction gas flowing in the gas passages from leaking out of the gas passages. ). The gas seal body 73 is housed and mounted in concave grooves 819 and 829 formed in the peripheral portions of the separators 81 and 82, respectively. Further, on the side surface 81b of the separator 81 and the side surface 82b of the separator 82, the grooves 811B and 821B are formed.
Are formed so as to surround the groove and have concave grooves 818B and 828B, respectively. These concave grooves are for accommodating a seal body (for example, an O-ring) made of an elastic material for preventing the heat medium 99 from leaking out.

【0013】ところで公知のごとく、1個の燃料電池セ
ル7が発生する電圧は、1〔V〕程度以下と低い値であ
るので、前記した構成を持つ単電池8の複数個(数十個
から数百個であることが多い。)を、燃料電池セル7の
発生電圧が互いに直列接続されるように積層した単位燃
料電池の積層体として構成し、電圧を高めて実用に供さ
れるのが一般である。図4は、従来例の固体高分子電解
質型燃料電池を模式的に示した要部の構成図で,(a)
はその側面図であり、(b)はその上面図であり、図5
は、図4におけるQ部の詳細断面図である。なお図4中
には、図3で付した符号については、代表的な符号のみ
を記した。図4において、9は、複数(図4では、単電
池8の個数が8個である場合を例示した。)の単電池8
を積層して構成された、単電池8の積層体を主体とした
固体高分子電解質型燃料電池(以降、スタックと略称す
ることがある。)である。
By the way, as is well known, the voltage generated by one fuel battery cell 7 is as low as about 1 [V] or less, so that a plurality of unit cells 8 (from several tens of cells) having the above-mentioned structure are produced. Is often a few hundred.) As a unit fuel cell stack in which the generated voltages of the fuel cells 7 are connected in series with each other, and the voltage is increased for practical use. It is general. FIG. 4 is a schematic diagram of a main part schematically showing a conventional solid polymer electrolyte fuel cell, (a)
5 is a side view thereof, FIG. 5B is a top view thereof, and FIG.
[Fig. 5] is a detailed cross-sectional view of a Q portion in Fig. 4. In addition, in FIG. 4, about the code | symbol attached | subjected in FIG. 3, only the typical code | symbol was described. In FIG. 4, 9 is a plurality (in FIG. 4, the case where the number of the single cells 8 is eight is illustrated) of the single cells 8
Is a solid polymer electrolyte fuel cell (hereinafter, may be abbreviated as a stack) mainly composed of a laminated body of the unit cells 8 configured by stacking.

【0014】スタック9は、単電池8の積層体の両端部
に、単電池8で発生した直流電力をスタック9から取り
出すための,銅材等の導電材製の集電板91,91と、
単電池8,集電板91を構造体から電気的に絶縁するた
めの電気絶縁材製の電気絶縁板92,92と、両電気絶
縁板92の両外側面側に配設される鉄材等の金属製の加
圧板93,94とを順次積層して構成されている。そう
して、加圧板93,94にそれぞれの外側面側から複数
の締付けボルト95により適度の加圧力を与えるように
している。図5において、825Aは、溝821Aに連
通している酸化剤ガス98が通流される通流路であり、
溝827Aは、通流路825Aの側面82bへの開口部
を取り巻いて、酸化剤ガス98がこの部位からガス通流
路外に漏れ出るのを防止する役目を負う弾性材製のガス
シール体(例えば、Oリングである。)982を収納す
るための凹形状の溝である。集電板91,電気絶縁板9
2,加圧板93には、図5中に示されているように、通
流路825Aと合致される部位に、貫通穴911,92
1,および,管用めねじ付きの貫通穴931がそれぞれ
形成されている。また、集電板91,電気絶縁板92,
加圧板93にはその図示を省略したが、溝811Aに連
通している通流路825Aと同様の,燃料ガス97の通
流路と合致される部位に、貫通穴911,921と同様
の貫通穴,および,管用めねじ付きの貫通穴931と同
様の貫通穴932がそれぞれ形成されている。さらに、
加圧板94にも、貫通穴931,932と同様の貫通穴
941,942がそれぞれ形成されており、加圧板94
と隣接されている電気絶縁板92,集電板91にも、貫
通穴941,942と合致される部位に、貫通穴92
1,911と同様の貫通穴がそれぞれ形成されている。
The stack 9 has collector plates 91, 91 made of a conductive material such as copper for extracting DC power generated in the unit cells 8 from both ends of the stack of unit cells 8.
An electrical insulating plate 92, 92 made of an electrical insulating material for electrically insulating the unit cell 8 and the current collecting plate 91 from the structure, and an iron material and the like arranged on both outer side surfaces of both the electrical insulating plates 92. The pressure plates 93 and 94 made of metal are sequentially laminated and configured. Then, the pressurizing plates 93, 94 are given an appropriate pressing force from the respective outer surface sides by a plurality of tightening bolts 95. In FIG. 5, reference numeral 825A is a flow passage through which the oxidant gas 98 communicating with the groove 821A flows,
The groove 827A surrounds the opening of the passage 825A to the side surface 82b, and serves to prevent the oxidant gas 98 from leaking out of this portion to the outside of the gas passage (the elastic gas seal member ( For example, it is an O-ring.) It is a concave groove for housing 982. Current collecting plate 91, electric insulating plate 9
2. As shown in FIG. 5, the pressurizing plate 93 has through holes 911 and 92 at positions that match the flow channels 825A.
1, and a through hole 931 with a female thread for a pipe is formed. In addition, the collector plate 91, the electrical insulating plate 92,
Although not shown in the drawing, the pressurizing plate 93 has a through hole similar to the through holes 911 and 921 at a portion that is similar to the through passage 825A communicating with the groove 811A and that matches the through passage of the fuel gas 97. A hole and a through hole 932 similar to the through hole 931 with an internal thread for a pipe are formed. further,
The pressure plate 94 also has through holes 941 and 942 similar to the through holes 931 and 932, respectively.
Also in the electric insulating plate 92 and the current collecting plate 91 which are adjacent to the through hole 92,
The same through holes as 1, 911 are formed.

【0015】これ等により、複数の単電池8を積層する
際に、全部の単電池8がそれぞれに持つ溝811Aは、
燃料ガス97用のガス通流路に関して互いに連通される
ことになる。このことは、酸化剤ガス98用の溝821
Aに関しても同様である。そうして、加圧板94のスタ
ック9の外側面となる側面の貫通穴941には、燃料ガ
ス97が供給され、貫通穴942からは、余剰分の酸化
剤ガス98が排出される。また、加圧板93のスタック
9の外側面となる側面の貫通穴931には、酸化剤ガス
98が供給され、貫通穴932からは、余剰分の燃料ガ
ス97が排出される。また、集電板91の一方の側面の
貫通穴911の開口部、および、電気絶縁板92が持つ
貫通穴921の一方の側面側の開口部には、それぞれの
貫通穴を取り巻いて、凹形状の溝912,922が形成
されている。そうして、それぞれの溝827A,91
2,922には、シール体982が装着されている(図
5を参照)。さらに、加圧板93,94には、溝811
B,821Bと連通されている明示しない貫通穴が形成
されており、これ等の貫通穴には、図4中に示したよう
に、熱媒99用の配管接続体991がそれぞれ装着され
ている。
As a result, when stacking a plurality of unit cells 8, the grooves 811A that all unit cells 8 have are
The gas passages for the fuel gas 97 are communicated with each other. This means that the groove 821 for the oxidizing gas 98 is
The same applies to A. Then, the fuel gas 97 is supplied to the through hole 941 on the side surface which is the outer surface of the stack 9 of the pressure plate 94, and the excess oxidant gas 98 is discharged from the through hole 942. Further, the oxidant gas 98 is supplied to the through holes 931 on the side surface which is the outer surface of the stack 9 of the pressurizing plate 93, and the surplus fuel gas 97 is discharged from the through holes 932. In addition, the through hole 911 on one side surface of the current collector plate 91 and the opening portion on one side surface side of the through hole 921 of the electric insulating plate 92 surround each through hole to form a concave shape. Grooves 912 and 922 are formed. Then, each groove 827A, 91
A seal body 982 is attached to each of 2,922 (see FIG. 5). Further, the pressure plates 93 and 94 have grooves 811.
B, 821B are communicated with through holes (not shown), and these through holes are provided with pipe connection bodies 991 for the heat medium 99, respectively, as shown in FIG. .

【0016】締付けボルト95は、加圧板93,94に
跨がって装着される六角ボルト等であり、それぞれの締
付けボルト95は、これ等と嵌め合わされる六角ナット
等と、安定した加圧力を与えるための皿ばね等と協同し
て、単電池8をその積層方向に加圧する。この締付けボ
ルト95が単電池8を加圧する加圧力は、燃料電池セル
7の見掛けの表面積あたりで、5〔kg/cm2〕内外程度で
あるのが一般である。このように構成されたスタック9
において、燃料電池セル7に供給される反応ガスは、そ
れぞれのセパレータ81,82に形成されたガス通流用
の溝811A,821A中を、図4(a)中に矢印で示
したごとく、その供給側を重力方向に対して上側に、そ
の排出側を重力方向に対して下側になるように配置され
るのが一般である。これは、燃料電池セル7において
は、前記したように、発電時の副生成物として水蒸気が
生成されるが、この水蒸気のために、下流側の反応ガス
ほど多量に水蒸気が含有されることとなり、この結果、
排出端付近の反応ガスでは過飽和に相当する水蒸気が凝
縮して液体状態の水として存在することとなる可能性が
有るためである。反応ガスの供給側を重力方向に対して
上側に,反応ガスの排出側を重力方向に対して下側にな
るように配置することで、凝縮した水は、反応ガス通流
用の溝811A,821A中を重力により自力で流下で
きるので、それぞれの単電池8からの凝縮した水の除去
が容易になるのである。しかも、反応ガスは、複数個有
る単電池8に関してはそれぞれ並列に供給されることに
なる。
The tightening bolts 95 are hexagonal bolts or the like mounted over the pressure plates 93 and 94. Each tightening bolt 95 has a hexagonal nut or the like fitted thereto, and a stable pressurizing force. The unit cells 8 are pressed in the stacking direction in cooperation with a disc spring or the like for giving. The pressing force applied by the tightening bolts 95 to the unit cells 8 is generally about 5 [kg / cm 2 ] inside / outside per apparent surface area of the fuel cell unit 7. Stack 9 configured in this way
In FIG. 4, the reaction gas supplied to the fuel cell 7 is supplied through the gas flow grooves 811A and 821A formed in the respective separators 81 and 82 as indicated by arrows in FIG. 4 (a). It is generally arranged such that the side is on the upper side in the direction of gravity and the discharge side is on the lower side in the direction of gravity. This is because, as described above, in the fuel cell 7, steam is generated as a by-product at the time of power generation, but due to this steam, a larger amount of steam is contained in the reaction gas on the downstream side. ,As a result,
This is because in the reaction gas near the discharge end, water vapor corresponding to supersaturation may condense and exist as liquid water. By arranging the supply side of the reaction gas on the upper side with respect to the gravity direction and the discharge side of the reaction gas on the lower side with respect to the gravity direction, the condensed water can be fed into the reaction gas flow channels 811A and 821A. Since the inside can flow down by gravity by itself, it is easy to remove condensed water from each unit cell 8. Moreover, the reaction gas is supplied in parallel for each of the plurality of unit cells 8.

【0017】そうして、燃料電池セル7に使用されてい
るPE膜7Cは、前述したとおりに飽和に含水させるこ
とにより良好なプロトン導電性電解質として機能する膜
であり、乾燥して含水量が低下した場合には、その電気
抵抗値が増大することでスタック9の発電性能は低下す
る。こうしたことの発生を防止するために、反応ガス
は、適度の湿度値に加湿され、しかも70〜80〔℃〕
程度の温度に加熱されてスタック9に供給されている。
ところで、PE膜7C部の温度,従って,単電池8の温
度は、発電時に燃料電池セル7で生成される水分を円滑
に蒸発させるために、70〜80〔℃〕程度の温度で使
用されるのが一般である。また、燃料電池セル7で行わ
れる前記の(1)式,(2)式で記述した電気化学反応
は、発熱反応である。従って、燃料電池セル7で(1)
式,(2)式による電気化学反応によって発電を行う際
には、発生される直流電力値とほぼ同等値の熱が発生す
ることも避けられないものである。単電池8の温度を7
0〜80〔℃〕程度に維持するためには、この損失によ
る熱を燃料電池セル7から除去する必要が有る。
Thus, the PE membrane 7C used in the fuel cell 7 is a membrane that functions as a good proton conductive electrolyte by being saturated with water as described above, and has a water content of dried. When it decreases, the electric resistance value increases, so that the power generation performance of the stack 9 decreases. In order to prevent such occurrences, the reaction gas is humidified to an appropriate humidity value, and has a temperature of 70 to 80 ° C.
It is heated to a temperature of the order and supplied to the stack 9.
By the way, the temperature of the PE film 7C portion, and hence the temperature of the unit cell 8 is used at a temperature of about 70 to 80 [° C.] in order to smoothly evaporate the water generated in the fuel battery cell 7 during power generation. Is common. Further, the electrochemical reaction described in the above equations (1) and (2) performed in the fuel cell 7 is an exothermic reaction. Therefore, in fuel cell 7 (1)
When power is generated by the electrochemical reaction according to the equations (2), it is unavoidable that heat having a value almost equal to the value of the generated DC power is generated. Set the temperature of the single battery 8 to 7
In order to maintain the temperature in the range of 0 to 80 [° C.], it is necessary to remove the heat due to this loss from the fuel cell unit 7.

【0018】始動時におけるまだ低温のスタック9を7
0〜80〔℃〕程度の温度に加熱したり、運転時温度を
70〜80〔℃〕程度の温度に維持するために,連続運
転中のスタック9から発熱反応による発生した熱量を除
去するのが、例えば、市水である熱媒99の主たる役目
である。単電池8では、この70〜80〔℃〕程度の温
度に調整された熱媒99が、セパレータ81,82に形
成された溝811B,821B中を通流することで、燃
料電池セル7は、その適温に維持されて運転されるので
ある。なおセパレータとして、一方の側面に燃料ガス9
7を通流させる溝811Aを、また、他方の側面に酸化
剤ガス98を通流させる溝821Aを、それぞれ形成す
るようにしたものも知られている。
The stack 9 which is still cold at the start
The amount of heat generated by the exothermic reaction is removed from the stack 9 during continuous operation in order to heat it to a temperature of 0 to 80 [° C] or to maintain the operating temperature at a temperature of 70 to 80 [° C]. However, for example, the main role of the heat medium 99 which is city water is. In the unit cell 8, the heat medium 99 adjusted to a temperature of about 70 to 80 [° C.] flows through the grooves 811B and 821B formed in the separators 81 and 82, whereby the fuel cell 7 is It is operated at the proper temperature. As a separator, fuel gas 9 is provided on one side.
It is also known to form a groove 811A for allowing the gas to flow therethrough and a groove 821A for allowing the oxidizing gas 98 to flow therethrough on the other side surface.

【0019】さらにまた、単電池として、熱媒99を通
流させる溝が備えられていないセパレータを用い、その
替わりに、単電池の積層体中に専用の冷却体を介挿する
ようにしたスタックも知られている。この場合には、冷
却体には適宜の配管を介して熱媒99の供給を行うこと
が一般である。次に、前記のスタック9を用いた燃料電
池発電装置について、スタック9に供給される反応ガス
の供給経路を主体に、図6を用いて説明する。ここで図
6は、従来例の固体高分子電解質型燃料電池を用いた燃
料電池発電装置の固体高分子電解質型燃料電池に対する
反応ガスの供給経路を説明する説明図である。図6にお
いて、図4に示した従来例による固体高分子電解質型燃
料電池(スタック)と同一部分には同じ符号を付し、そ
の説明を省略する。なお、図6中には、図4で付した符
号については、代表的な符号のみを記した。
Furthermore, as the unit cell, a separator having no groove for allowing the heating medium 99 to flow therethrough is used, and instead, a dedicated cooling body is inserted into the unit cell stack. Is also known. In this case, the heat medium 99 is generally supplied to the cooling body through an appropriate pipe. Next, a fuel cell power generator using the stack 9 will be described with reference to FIG. 6 mainly regarding the supply path of the reaction gas supplied to the stack 9. Here, FIG. 6 is an explanatory view for explaining the supply path of the reaction gas to the solid polymer electrolyte fuel cell of the fuel cell power generator using the solid polymer electrolyte fuel cell of the conventional example. 6, the same parts as those in the solid polymer electrolyte fuel cell (stack) according to the conventional example shown in FIG. 4 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In addition, in FIG. 6, as for the reference numerals given in FIG. 4, only representative reference numerals are shown.

【0020】図6において、7Dは、スタック9と、燃
料ガス97用の加湿器71,除滴器72,凝縮器73
と、酸化剤ガス98用の加湿器74,除滴器75,凝縮
器76とを備えた燃料電池発電装置である。加湿器7
1,74は、それぞれの反応ガスの供給を受けてこれ等
の反応ガスを加湿する公知の装置であり、例えば、水を
貯留した容器を有しており、供給された反応ガスを管路
を介してこの水中に吐出させ、いわゆるバブリングを行
うことで加湿するのである。除滴器72,75は、加湿
器71,74で加湿されることなどでそれぞれの反応ガ
スが含む水蒸気が、凝縮されることで生成された水滴を
除去する公知の装置である。除滴器72,75は、例え
ば、除去された水滴を貯留する容器と、容器の側壁に装
着され,それぞれの反応ガスが流入される流入管と、容
器の側壁に装着され,それぞれの反応ガスが流出される
流出管とを有している。この事例の除滴器72,75の
容器は、流出管を流入管よりも高い位置に装着してお
り、これによって流入管から容器に流入してきた反応ガ
スをまず容器の側壁に衝突させ、衝突させることで水滴
を側壁に付着させて反応ガスから除去するようにしてい
る。
In FIG. 6, 7D is a stack 9, a humidifier 71 for fuel gas 97, a drip remover 72, and a condenser 73.
And a humidifier 74 for the oxidant gas 98, a drip remover 75, and a condenser 76. Humidifier 7
Reference numerals 1 and 74 denote known devices that receive supply of the respective reaction gases and humidify these reaction gases, and have, for example, a container that stores water, and supply the supplied reaction gases to a pipeline. It is humidified by being discharged into this water through so-called bubbling. The drop removers 72 and 75 are known devices that remove the water droplets generated by condensing the water vapor contained in each reaction gas by being humidified by the humidifiers 71 and 74. The drop removers 72 and 75 are, for example, a container for storing the removed water droplets, an inflow pipe attached to the side wall of the container, an inflow pipe into which each reaction gas flows, and an attachment pipe to the side wall of the container. And an outflow pipe through which is discharged. In the containers of the droplet removers 72 and 75 in this case, the outflow pipe is mounted at a position higher than the inflow pipe, whereby the reaction gas that has flowed into the container from the inflow pipe is first made to collide with the side wall of the container. By doing so, water droplets are attached to the side wall and removed from the reaction gas.

【0021】スタック9から排出された燃料ガス97
a,酸化剤ガス98a中には、前述したようにより、電
気化学反応により生成されるなどした水蒸気と、この水
蒸気が凝縮されることで生成された水とが含まれてい
る。凝縮器73,76は、反応ガス97a,98a中の
水蒸気を凝縮することでその量を低減することと、この
反応ガス中の水の除去とを行う公知の装置である。凝縮
器73,76は、例えば、前記の水を貯留する容器と、
この容器の側壁に、それぞれの反応ガス97a,98a
が流入される流入管と、それぞれの反応ガス97a,9
8aが流出される流出管と、水冷管とを有している。こ
の事例の場合には、まず、流入管内を通流してきて容器
内に吐出された反応ガス97a,98aは、水冷管によ
って冷却される。この反応ガスに含まれる水蒸気は、反
応ガスの温度の低下度に応じた量が凝縮される。この凝
縮によって生成された水と、反応ガスにもともと含まれ
ていた水とは、反応ガスから除去されて容器内に貯留さ
れる。前記の除滴器72,75と凝縮器73,76とに
は、容器内に貯留された水を排出するための、ドレイン
弁を含む排水管路が備えられている。
Fuel gas 97 discharged from the stack 9
As described above, the oxidant gas 98a contains water vapor generated by an electrochemical reaction as described above and water produced by condensing the water vapor. The condensers 73 and 76 are known devices that reduce the amount of water vapor in the reaction gas 97a and 98a by condensing it and remove water in the reaction gas. The condensers 73 and 76 are, for example, a container for storing the water,
On the side wall of this container, the respective reaction gas 97a, 98a
Of the reaction gas 97a, 9
It has an outflow pipe through which 8a flows out and a water cooling pipe. In this case, first, the reaction gases 97a and 98a flowing through the inflow pipe and discharged into the container are cooled by the water cooling pipe. The water vapor contained in the reaction gas is condensed in an amount according to the degree of decrease in the temperature of the reaction gas. The water generated by this condensation and the water originally contained in the reaction gas are removed from the reaction gas and stored in the container. The above-mentioned droppers 72, 75 and condensers 73, 76 are provided with drainage pipes including drain valves for discharging the water stored in the containers.

【0022】また、燃料電池発電装置7Dでは、反応ガ
ス97a,98aを含む反応ガスを通流させる配管とし
ては、例えば、ステンレス鋼材製の金属管が用いられる
のが一般である。そうして、この金属管を用いた燃料ガ
ス97,酸化剤ガス98を通流させる配管の外面には、
反応ガス97,98の温度の低下を防止するため、図示
しない断熱層の形成、または、この断熱層に加えて、リ
ボン状ヒータなどの図示しない電気発熱体の層の形成が
施されるのが一般である。これによって、反応ガス9
7,98の温度が低下されることで、スタック9に供給
される反応ガス内に水滴が含まれることがないように配
慮されている。なお、燃料電池発電装置では、燃料ガス
と酸化剤ガスとの2系統の反応ガス配管路の内、除滴器
(除滴器72などである。)を一方の反応ガス配管路に
のみ設置されている事例も知られている。
Further, in the fuel cell power generator 7D, a metal pipe made of, for example, a stainless steel material is generally used as a pipe through which the reaction gas containing the reaction gases 97a and 98a flows. Then, on the outer surface of the pipe through which the fuel gas 97 and the oxidant gas 98 using this metal pipe are made to flow,
In order to prevent the temperature of the reaction gases 97, 98 from decreasing, an insulating layer (not shown) is formed, or a layer of an electric heating element (not shown) such as a ribbon heater is formed in addition to this insulating layer. It is general. As a result, the reaction gas 9
By lowering the temperatures of 7 and 98, it is considered that the reaction gas supplied to the stack 9 does not contain water droplets. In the fuel cell power generator, a dropper (such as the dropper 72) is installed only in one of the two reaction gas pipelines of the fuel gas and the oxidant gas. There are also known cases.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
る固体高分子電解質型燃料電池(スタック)において
は、直流発電装置としての機能を発揮するのであるが、
次記することが問題になっている。すなわち、燃料電池
発電装置は、常温付近の温度状態の室内に設置されるの
が一般であるので、前述の燃料電池発電装置7Dの場合
を例にとると、燃料ガス97,酸化剤ガス98を通流さ
せる配管部においては、断熱層や電気発熱体の層が形成
されていたとしても、反応ガス97,98の温度が低下
して、含まれている水蒸気の凝縮が発生することが有
る。このことは、スタック9と除滴器72,75との間
隔が止むを得ず長い距離とせざるを得ない場合に顕著に
発生することになる。水蒸気の凝縮の結果で発生した凝
縮水は、スタック9に流入し、単電池8を構成するセパ
レータ81,82に形成されている溝811A,821
Aに達すると、これ等の溝を閉塞する。溝811A,8
21Aが凝縮水により閉塞されると、単電池8内におけ
る反応ガス97,98の通流が妨げられ、この結果、単
電池8、従って、スタック9から発電される直流電力値
が減少されることとなるのである。
In the solid polymer electrolyte fuel cell (stack) according to the above-mentioned prior art, the function as a DC power generator is exhibited.
The following is a problem. That is, since the fuel cell power generator is generally installed in a room in a temperature state near room temperature, in the case of the fuel cell power generator 7D described above, the fuel gas 97 and the oxidant gas 98 are used as an example. Even if a heat insulating layer or a layer of an electric heating element is formed in the pipe portion through which the gas flows, the temperature of the reaction gas 97, 98 may decrease and the contained water vapor may condense. This remarkably occurs when the distance between the stack 9 and the drop removers 72 and 75 is unavoidable and the distance must be long. Condensed water generated as a result of the condensation of water vapor flows into the stack 9 and has grooves 811A and 821 formed in the separators 81 and 82 that form the unit cell 8.
When it reaches A, it closes these grooves. Grooves 811A, 8
When 21A is blocked by the condensed water, the flow of the reaction gases 97 and 98 in the unit cell 8 is blocked, and as a result, the DC power value generated from the unit cell 8, and hence the stack 9, is reduced. It becomes.

【0024】すなわち、固体高分子電解質型燃料電池
(スタック)においては、電解質として採用している固
体高分子電解質膜(PE膜)によって、前述の特長を持
つ燃料電池を提供できるのであるが、このPE膜が持つ
性質からスタックに供給する反応ガスは加湿する必要が
有ることになり、このことによって、反応ガス中に水滴
を発生させないようにするために、反応ガスの配管路は
その温度保持を厳しく要求されるなどの、固体高分子電
解質型燃料電池に特有の条件を課せられるのである。こ
の発明は、前述の従来技術の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的は、流入しようとする反応ガスに含有
される液化された水を除去することが可能な、固体高分
子電解質型燃料電池を提供することにある。
That is, in the solid polymer electrolyte fuel cell (stack), the solid polymer electrolyte membrane (PE membrane) used as the electrolyte can provide the fuel cell having the above-mentioned features. Due to the nature of the PE film, the reaction gas to be supplied to the stack needs to be humidified. Therefore, in order to prevent water droplets from being generated in the reaction gas, the reaction gas pipeline is required to maintain its temperature. It is possible to impose conditions peculiar to solid polymer electrolyte fuel cells, such as strict requirements. The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional art, and an object thereof is to remove liquefied water contained in a reaction gas which is about to flow into a solid polymer electrolyte type. It is to provide a fuel cell.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】本発明においては、前述
の課題を解決するために、複数個の単位燃料電池が積層
された積層体と、当該積層体の両端末部に積層体を単位
燃料電池の積層方向に加圧する加圧板とを備え、前記加
圧板が燃料ガスまたは酸化剤ガスを供給又は排出する為
の配管接続部を有する固体高分子電解質型燃料電池にお
いて、前記加圧板内に水滴除去装置を設けた構成とす
る、さらに、この構成において、前記水滴除去装置は、
前記燃料ガスまたは酸化剤ガスから除去された除去水を
貯留する貯水室と、貯水室の側壁に形成された前記のガ
スの入口部と、貯水室の側壁の,貯水室中の除去水の最
高水面よりも上方の部位にあって,しかも,入口部から
流入される前記のガスにより形成されるガス流の前面と
なる部位を避けた部位に形成された前記のガスの出口部
と、入口部よりも下部となる部位に形成された除去水を
排出するための排水口部とを有するものとする。
In the present invention, in order to solve the above-mentioned problems, a laminated body in which a plurality of unit fuel cells are laminated and a laminated body unit fuel at both ends of the laminated body are provided. A solid polymer electrolyte fuel cell comprising a pressurizing plate for pressurizing in a cell stacking direction, the pressurizing plate having a pipe connecting portion for supplying or discharging a fuel gas or an oxidant gas. A configuration provided with a removing device, further, in this configuration, the water droplet removing device,
The water storage chamber for storing the removed water removed from the fuel gas or the oxidant gas, the inlet of the gas formed on the side wall of the water storage chamber, and the maximum amount of the removed water in the water storage chamber on the side wall of the water storage chamber. The gas outlet part and the inlet part formed in a part above the water surface and avoiding a part in front of the gas flow formed by the gas introduced from the inlet part. It has a drainage port part for discharging the removed water formed in the lower part.

【0026】[0026]

【実施例】以下この発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図1は、本発明の一実施例による固体高分
子電解質型燃料電池の要部の側面図であり、図2は、図
1におけるE−E断面部位での部分断面図である。図
1,2において、図3〜図5に示した従来例による固体
高分子電解質型燃料電池と同一部分には同じ符号を付
し、その説明を省略する。図1,2において、1は、図
3〜図5に示した従来例による固体高分子電解質型燃料
電池9に対して、加圧板93,94に替えて加圧板2
A,2Bを用いるようにしたスタックである。加圧板2
A,2Bは、加圧板93,94に対して、その内部に水
滴除去装置21を形成していることが相異している。こ
の水滴除去装置21は、2個づつ形成されている貫通穴
931,941に対応させて、各加圧板2A,2Bにそ
れぞれ2個形成されている。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a side view of a main part of a solid polymer electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial cross-sectional view taken along the line EE in FIG. 1 and 2, the same parts as those of the solid polymer electrolyte fuel cell according to the conventional example shown in FIGS. 3 to 5 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In FIGS. 1 and 2, reference numeral 1 denotes a pressure plate 2 in place of the pressure plates 93 and 94 for the solid polymer electrolyte fuel cell 9 according to the conventional example shown in FIGS.
This is a stack in which A and 2B are used. Pressure plate 2
A and 2B are different from the pressure plates 93 and 94 in that the water drop removing device 21 is formed therein. Two water drop removing devices 21 are formed on each of the pressure plates 2A and 2B so as to correspond to the two through holes 931 and 941.

【0027】それぞれの水滴除去装置21は、除去水4
aを貯留する貯水室211と、電気絶縁板92が持つ貫
通穴921に対向する位置に形成された貫通穴212
と、貯水室211の底部に形成され,管用めねじ付きの
貫通穴213とで構成されている。そうして、貫通穴9
31は、水平方向に関しては、貫通穴212の形成位置
と合致させて、また、上下方向に関しては、寸法差Hを
持たせて貫通穴212よりも下位となる位置に形成され
ている。すなわち、水滴除去装置21では、貫通穴93
1が酸化剤ガス98の入口部であり、貫通穴212が酸
化剤ガス98の出口部であり、貫通穴213が除去水4
aを排出するための排水口部である。貫通穴213に
は、従来例の除滴器72の場合と同様に、ドレイン弁な
どを含む図示しない排水管路が備えられることになる。
Each water drop removing device 21 has
a water storage chamber 211 for storing a and a through hole 212 formed at a position facing the through hole 921 of the electric insulating plate 92.
And a through hole 213 formed at the bottom of the water storage chamber 211 and having a female thread for a pipe. Then, the through hole 9
The reference numeral 31 is formed at a position lower than the through hole 212 so as to match the formation position of the through hole 212 in the horizontal direction and to have a dimensional difference H in the vertical direction. That is, in the water drop removing device 21, the through hole 93
1 is the inlet of the oxidizing gas 98, the through hole 212 is the outlet of the oxidizing gas 98, and the through hole 213 is the removed water 4
It is a drainage port for discharging a. The through hole 213 will be provided with a drain pipe line (not shown) including a drain valve and the like, as in the case of the conventional drop remover 72.

【0028】水滴除去装置21においては、貫通穴93
1が、貫通穴212に対して、前記のごとき関係で形成
されているので、スタック1に流入しようとする酸化剤
ガス98は、まず、貫通穴931から水滴除去装置21
に流入される。流入されたこの酸化剤ガス98は、貯水
室211内に吐出されて、貯水室211の貫通穴931
に対して対向している部位の側壁に衝突する。そうし
て、貯水室211の側壁に衝突されることで、酸化剤ガ
ス98が水滴を含んでいる場合には、この水滴は側壁に
付着されて酸化剤ガス98から除去されるのである。ス
タック1においては、スタック1に流入しようとする酸
化剤ガス98は、加圧板2A内に形成された水滴除去装
置21によって、酸化剤ガス98に水滴が含まれている
場合に、水滴除去装置4などの場合と同様にしてこの水
滴を確実に除去することができる。そうして、スタック
1はこの効果を得るに当たり、水滴除去装置4などが持
つ特長に加えて、水滴除去装置21を準備するのに当た
り、貯水室211を構成するための部材を新たに準備す
ることが不要となり、しかも、貯水室211用の設置ス
ペースを不要とすることできるのである。
In the water drop removing device 21, the through hole 93
Since 1 is formed in the above-described relationship with the through hole 212, the oxidant gas 98 that is about to flow into the stack 1 first flows through the through hole 931 from the water drop removing device 21.
Is flowed into. The inflowing oxidant gas 98 is discharged into the water storage chamber 211, and the through hole 931 of the water storage chamber 211 is discharged.
Collides against the side wall of the part facing to. Then, by colliding with the side wall of the water storage chamber 211, when the oxidant gas 98 contains water droplets, the water droplets are attached to the side wall and removed from the oxidant gas 98. In the stack 1, the oxidant gas 98 which is about to flow into the stack 1 is removed by the water droplet removing device 21 formed in the pressurizing plate 2A when the oxidant gas 98 contains water droplets. This water drop can be reliably removed in the same manner as in the above case. Then, in order to obtain this effect, the stack 1 newly prepares a member for forming the water storage chamber 211 in preparing the water drop removing device 21 in addition to the features of the water drop removing device 4 and the like. Therefore, the installation space for the water storage chamber 211 can be dispensed with.

【0029】本実施例における今までの説明では、水滴
除去装置21が備える貫通穴931は、水平方向に関し
ては、貫通穴212の形成位置と合致させて、また、上
下方向に関しては、寸法差Hを持たせて貫通穴212よ
りも下位となる位置に形成されているとしてきたが、こ
れに限定されるものではなく、例えば、貫通穴931
は、上下方向に関しては、貫通穴212の形成位置と合
致させ、その代わりに、水平方向を、貫通穴212が形
成されている部位とはずらして形成するようにしてもよ
いものである。すなわち、水滴除去装置が備える反応ガ
スの出口部は、反応ガスの入口部から貯水室に流入され
る反応ガスにより形成されるガス流の、前面となる部位
を避けた部位に形成されていればよいものである。これ
により、貯水室内に流入された反応ガスは、まず、貯水
室の側壁に衝突されることになるので、反応ガスが水滴
を含んでいる場合であっても、単電池8に流入される前
に、この水滴を貯水室の側壁に付着させて反応ガスがか
ら除去することができるのである。
In the above description of the present embodiment, the through hole 931 provided in the water drop removing device 21 is aligned with the formation position of the through hole 212 in the horizontal direction, and the dimensional difference H in the vertical direction. Although it has been described that it is formed at a position lower than the through hole 212 by providing the above, it is not limited to this, and for example, the through hole 931
With respect to the vertical direction, the position may be aligned with the position where the through hole 212 is formed, and instead, the horizontal direction may be offset from the portion where the through hole 212 is formed. That is, if the reaction gas outlet provided in the water droplet removing device is formed at a position avoiding the front surface part of the gas flow formed by the reaction gas flowing into the water storage chamber from the reaction gas inlet part. It's good. As a result, the reaction gas that has flowed into the water storage chamber first collides with the side wall of the water storage chamber. Therefore, even if the reaction gas contains water droplets, the reaction gas will not flow into the unit cell 8. Moreover, the water droplets can be attached to the side wall of the water storage chamber to remove the reaction gas.

【0030】上記実施例の説明では、水滴除去装置が備
える反応ガスの入口部は、貯水室41内の除去水4aの
最高水位よりも高い位置に配置されているとしてきた
が、これに限定されるものではなく、例えば、除去水4
aの最高水位よりも低い位置に配置されてもよいもので
ある。
In the above description of the embodiment, the inlet of the reaction gas provided in the water drop removing device is arranged at a position higher than the maximum water level of the removed water 4a in the water storage chamber 41, but the present invention is not limited to this. For example, the removal water 4
It may be arranged at a position lower than the highest water level of a.

【0031】[0031]

【発明の効果】この発明においては、前記の課題を解決
するための手段の項で述べた構成とすることにより、次
記する効果を奏する。固体高分子電解質型燃料電池(ス
タック)に流入しようとする反応ガスに水滴が含まれて
いる場合に、水滴除去装置によってこの水滴を除去する
ことが可能であるので、スタックの反応ガスの通流路が
凝縮水によって閉塞されるという問題を解消するととも
に、水滴除去装置を加圧板内に形成するので、貯水室を
構成するための部材を新たに準備することが不要とな
り、しかも、貯水室用の設置スペースを不要とすること
できる。これにより、スタックの製造原価の低減が可能
になると共に、スタックの外形寸法を従来技術の場合と
同等に維持することが可能となる。
According to the present invention, the following effects can be obtained by adopting the structure described in the section of the means for solving the above problems. When the reaction gas that is about to flow into the solid polymer electrolyte fuel cell (stack) contains water droplets, the water droplets can be removed by the water droplet removal device, so the flow of the reaction gas through the stack Since the problem that the passage is blocked by the condensed water is solved and the water drop removing device is formed in the pressurizing plate, it is not necessary to newly prepare a member for forming the water storage chamber, and moreover, for the water storage chamber. The installation space of can be eliminated. As a result, the manufacturing cost of the stack can be reduced, and the outer dimensions of the stack can be maintained at the same level as in the case of the conventional technique.

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

【図1】請求項1及び2に対応するこの発明の一実施例
による固体高分子電解質型燃料電池の要部の側面図
FIG. 1 is a side view of a main part of a solid polymer electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention corresponding to claims 1 and 2.

【図2】図1におけるE−E断面部位での部分断面図FIG. 2 is a partial cross-sectional view taken along the line EE in FIG.

【図3】従来例の固体高分子電解質型燃料電池が備える
単位燃料電池の要部を展開した状態で模式的に示したそ
の上部側から見た断面図
FIG. 3 is a cross-sectional view as seen from the upper side, schematically showing a main part of a unit fuel cell provided in a solid polymer electrolyte fuel cell of a conventional example in an expanded state.

【図4】従来例の固体高分子電解質型燃料電池を模式的
に示した要部の構成図で,(a)はその側面図、(b)
はその上面図
FIG. 4 is a configuration diagram of a main part schematically showing a conventional solid polymer electrolyte fuel cell, in which (a) is a side view and (b) is a side view thereof.
Is the top view

【図5】図4におけるQ部の詳細断面図5 is a detailed sectional view of a Q portion in FIG.

【図6】従来例の固体高分子電解質型燃料電池を用いた
燃料電池発電装置の固体高分子電解質型燃料電池に対す
る反応ガスの供給経路を説明する説明図
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a supply path of a reaction gas to a solid polymer electrolyte fuel cell of a fuel cell power generation device using a solid polymer electrolyte fuel cell of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 固体高分子電解質型燃料電池(スタック) 2A 加圧板 2B 加圧板 21 水滴除去装置 211 貯水室 212 貫通穴 213 貫通穴 4a 除去水 921 貫通穴 931 貫通穴 98 酸化剤ガス 1 Solid polymer electrolyte fuel cell (stack) 2A pressure plate 2B pressure plate 21 Water Drop Removal Device 211 water reservoir 212 through hole 213 through hole 4a Removed water 921 through hole 931 through hole 98 Oxidizer gas

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/24 H01M 8/10 H01M 8/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 8/24 H01M 8/10 H01M 8/04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数個の単位燃料電池が積層された積層体
と、当該積層体の両端末部に積層体を単位燃料電池の積
層方向に加圧する加圧板とを備え、前記加圧板が燃料ガ
スまたは酸化剤ガスを供給又は排出する為の配管接続部
を有する固体高分子電解質型燃料電池において、 前記加圧板内に水滴除去装置を設けることを特徴とする
固体高分子電解質型燃料電池。
1. A laminated body in which a plurality of unit fuel cells are laminated, and pressure plates for pressing the laminated body in the laminating direction of the unit fuel cells at both end portions of the laminated body, wherein the pressure plates are fuel. A solid polymer electrolyte fuel cell having a pipe connection for supplying or discharging a gas or an oxidant gas, wherein a water droplet removing device is provided in the pressure plate.
【請求項2】請求項1に記載の固体高分子電解質型燃料
電池において、 前記水滴除去装置は、前記燃料ガスまたは酸化剤ガスか
ら除去された除去水を貯留する貯水室と、貯水室の側壁
に形成された前記のガスの入口部と、貯水室の側壁の,
貯水室中の除去水の最高水面よりも上方の部位にあっ
て,しかも,入口部から流入される前記のガスにより形
成されるガス流の前面となる部位を避けた部位に形成さ
れた前記のガスの出口部と、入口部よりも下部となる部
位に形成された除去水を排出するための排水口部とを有
してなることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電
池。
2. The solid polyelectrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the water droplet removing device stores a removal water removed from the fuel gas or the oxidant gas, and a side wall of the water storage chamber. The gas inlet formed on the side wall of the water storage chamber,
The above-mentioned part formed above the highest surface of the removed water in the water storage chamber, and avoiding the part in front of the gas flow formed by the gas flowing from the inlet part. A solid polymer electrolyte fuel cell comprising a gas outlet and a drainage outlet formed at a portion lower than the inlet for discharging removed water.
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