JP3858016B2 - 燃料電池および燃料電池用セパレータ - Google Patents

燃料電池および燃料電池用セパレータ Download PDF

Info

Publication number
JP3858016B2
JP3858016B2 JP2003369507A JP2003369507A JP3858016B2 JP 3858016 B2 JP3858016 B2 JP 3858016B2 JP 2003369507 A JP2003369507 A JP 2003369507A JP 2003369507 A JP2003369507 A JP 2003369507A JP 3858016 B2 JP3858016 B2 JP 3858016B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction gas
fuel
flow path
cooling water
fuel cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003369507A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2005135707A (ja
Inventor
保則 吉本
博和 井崎
陽 濱田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2003369507A priority Critical patent/JP3858016B2/ja
Priority to CNB2004100865900A priority patent/CN100392904C/zh
Priority to KR1020040086410A priority patent/KR100619193B1/ko
Priority to US10/975,054 priority patent/US20050112422A1/en
Publication of JP2005135707A publication Critical patent/JP2005135707A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3858016B2 publication Critical patent/JP3858016B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029—Heat exchange using liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/248—Means for compression of the fuel cell stacks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Description

本発明は、燃料電池および燃料電池用セパレータに関する。
近年、エネルギー変換効率が高く、かつ、発電反応により有害物質を発生しない燃料電池が注目を浴びている。こうした燃料電池の一つとして、１００℃以下の低温で作動する固体高分子型燃料電池が知られている。
固体高分子型燃料電池は、電解質膜である固体高分子膜を燃料極と空気極との間に配した基本構造を有し、燃料極に水素を含む燃料ガス、空気極に酸素を含む酸化剤ガスを供給し、以下の電気化学反応により発電する装置である。
燃料極：Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-（１）
空気極：１／２Ｏ2＋２Ｈ+＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ（２）
燃料極においては、供給された燃料中に含まれる水素が上記式（１）に示されるように水素イオンと電子に分解される。このうち水素イオンは固体高分子電解質膜の内部を空気極に向かって移動し、電子は外部回路を通って空気極に移動する。一方、空気極においては、空気極に供給された酸化剤ガスに含まれる酸素が燃料極から移動してきた水素イオンおよび電子と反応し、上記式（２）に示されるように水が生成する。このように、外部回路では燃料極から空気極に向かって電子が移動するため、電力が取り出される。
また、燃料極および空気極の外側にはセパレータが設けられる。燃料極側のセパレータには燃料ガス流路が設けられており、燃料極に燃料ガスが供給される。同様に、空気極側のセパレータにも酸化剤ガス流路が設けられ、空気極に酸化剤ガスが供給される。なお、本明細書において、燃料ガスおよび酸化剤ガスをあわせて「反応ガス」と呼ぶ。また、これらのセパレータ間には、電極を冷却するための冷却水の流路が設けられる。
ここで、反応ガスは、通常加湿器により加湿されて導入されるが、反応ガス供給用のマニホールド内において冷却されると、大量の凝縮水が発生する。しかし、従来の燃料電池用セパレータにおいては、反応ガス供給孔から反応ガス流路への導入部において、冷却を防止する手段は講じられておらず、反応ガス由来の凝縮水がセパレータの反応ガス供給孔上に堆積したり、反応ガス供給孔から反応ガス流路に浸入したりするといった問題点があった。このため、従来の燃料電池用セパレータでは、反応ガスの流路が凝縮水によって閉塞され、電極表面への均一な反応ガスの供給が阻害され、燃料電池の出力が低下することがあった。
そこで、ガス中の水分の凝縮、結露による電池特性の低下を回避する技術が提案されている（特許文献１）。特許文献１では、セパレータの冷却水通流溝を燃料ガスの供給に用いられる開口部の近傍の側端部に設けることにより、ガス入口側マニホールドの部分を昇温させることが記載されている。
ところが、特許文献１の構成では、燃料電池の出力の低下の抑制という観点では改良の余地があった。また、加熱水をガス入口側に供給するための連通管を設ける必要があったため、燃料電池全体の構成が複雑化、大型化してしまっていた。
特開平１０−６４５６２号公報
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料電池の出力特性を安定させる技術を提供することにある。
本発明者は、燃料電池の出力特性を安定させるという観点から鋭意検討を重ねた。その結果、従来の燃料電池の構成では、加湿された反応ガスから発生した凝縮水による反応ガスの供給阻害を充分に抑制することができないことが見出された。
前述した特許文献１の構成では、セパレータの一方の面に形成されたガス入口が他方の面に貫通しており、ガス入口が貫通した他方の面にガス入口側マニホールドが形成されている。このため、冷却水通流溝がガス入口の近傍に設けられているものの、ガス入口からガス入口側マニホールドを経由してガス通流溝に反応ガスが供給される経路において、反応ガスの冷却を充分に抑制することができなかった。このため、ガス入口側マニホールドまたはガス通流溝で生じた凝縮水によって、反応ガスの安定的な供給が妨げられることが見出された。
このように、加湿された高露点温度の反応ガスが放熱により冷却されると、凝縮水が発生する。凝縮水が発生すると、反応ガスの供給経路が水で閉塞されて流れが阻害されるため、出力特性の不安定化を招く。そこで、本発明者は、反応ガス流路の上流における反応ガスの冷却を抑制し、反応ガスの露点温度を向上させる観点から検討を重ね、本発明に至った。
本発明によれば、電解質および該電解質の両面に配設された一対の電極を含む膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟持する一対のセパレータと、を有し、前記一対のセパレータには、それぞれ反応ガス供給用開口部が設けられ、一方の面に、反応ガス流路と、前記反応ガス供給用開口部から前記反応ガス流路に反応ガスを導く反応ガス導入流路と、を有し、少なくとも一方の前記セパレータの前記反応ガス導入流路の裏面に冷却水の流路が設けられたことを特徴とする燃料電池が提供される。
本発明に係る燃料電池では、本来は電極における反応熱を冷却するために供給される冷却水を、反応ガス導入流路の裏面に簡単な構成で供給する。このため、冷却水の熱により反応ガスの冷却を抑制し、反応ガスの露点温度を向上させることができる。よって、反応ガス導入流路とマニホールド周辺における凝縮水の発生を抑制できる。したがって、高加湿の反応ガスを膜電極接合体に確実に供給することができる。このため、凝縮水の反応ガス導入流路への進入を抑制し、反応ガスの供給を確実に行うことができる。このようにして、出力の安定性に優れた燃料電池を提供することができる。
本発明によれば、反応ガス供給用開口部と、一方の面に設けられた反応ガス流路および前記反応ガス供給用開口部から前記反応ガス流路に反応ガスを導く反応ガス導入流路と、を有し、前記反応ガス導入流路の裏面に冷却水の流路が設けられたことを特徴とする燃料電池用セパレータが提供される。
本発明に係る燃料電池用セパレータは、反応ガス導入流路の裏面に冷却水の流路が設けられた構成となっている。このため、反応ガス導入流路を裏面から確実に加温しておく構成となっている。よって、反応ガス供給用開口部から反応ガス導入流路に導かれた反応ガスの冷却による凝縮水の発生を抑制することができる。したがって、反応ガスが反応ガス導入流路を経由して反応ガス流路に安定的に供給される。このため、燃料電池の出力を安定化することができる。
本発明において、前記反応ガス導入流路は、前記反応ガス供給用開口部の横方向から前記反応ガス流路に前記反応ガスを導く構成とすることができる。こうすれば、反応ガスの結露により発生した凝縮水を反応ガス供給用開口部の底部に沈降させることができる。よって、簡素な構成で、反応ガス中の凝縮水を除去しつつ、反応ガス流路に反応ガスを安定的に供給することができる。
本発明において、前記冷却水の流路は、前記反応ガス供給用開口部の外周全体に前記冷却水が通水するように構成されてもよい。こうすれば、反応ガス供給用開口部の外周部分を覆うように冷却水の流路が構成されるため、冷却水がより均等に効率良く供給されるので、より確実に凝縮水の発生を抑制できる。
本発明の燃料電池において、前記一対のセパレータには冷却水供給用開口部が設けられ、前記反応ガス供給用開口部および前記冷却水供給用開口部は、前記反応ガス流路の上方に設けられ、前記冷却水供給用開口部は、前記反応ガス供給用開口部よりも実質的に上方に位置し、前記冷却水が前記冷却水開口部から鉛直下方に向かって流れるように構成されてもよい。
この構成により、本来は電極における反応熱を冷却するために供給される冷却水は、セパレータの上方に配置された冷却水供給用開口部から鉛直下方向に反応ガス導入流路の裏面を横切って流れることとなる。このため、簡単な構成で、冷却水の熱により反応ガスの冷却を抑制し、凝縮水の発生を抑制できる。
本発明の燃料電池において、前記反応ガス導入流路は、前記反応ガス供給用開口部から上部に向かって設けられた接続流路を含んでもよい。この構成では、接続流路は、反応ガス供給用開口部を通過した反応ガスを、セパレータの上方に導くようになっている。このため、反応ガスは、反応ガス導入流路において、一度セパレータの上方に導かれた後、下方の反応ガス流路に向かって流れることとなる。また、接続流路の裏面を冷却水が流れる構成となっている。このような構成とすることにより、反応ガスの結露により発生した凝縮水を反応ガス供給用開口部の底部に沈降させることができる。一方、高露点温度の反応ガスは接続流路を上方に向かって移動する。このように、本発明の燃料電池においては、凝縮水を除去して反応ガス流路に導く機構が簡素な構成で実現されている。このため、接続流路を移動する反応ガスが凝縮水を含むことによる流路の閉塞をより一層確実に抑制することができる。
本発明の燃料電池において、前記冷却水供給用開口部が、前記燃料ガスおよび酸化剤ガスをそれぞれ供給する二つの前記反応ガス供給用開口部の間に位置し、前記酸化剤ガスを供給する前記反応ガス供給用開口部よりも前記燃料ガスを供給する前記反応ガス供給用開口部に前記冷却水供給用開口部が近接している構成とすることができる。
この構成により、同じガス温度でも、酸化剤ガスより供給量が少ないため、放熱の影響を受けて温度が低下しやすい燃料ガス側の冷却をより効果的に制御することができ、燃料ガス側の凝縮水の発生を抑制できる。
本発明の燃料電池において、前記冷却水は、前記燃料ガスおよび前記酸化剤ガスより高温であるのが好ましい。これにより、燃料ガスおよび酸化剤ガスをより効率的に暖めることができ、凝縮水の発生を抑制することができる。
本発明の燃料電池において、前記酸化剤ガスを空気とすることができる。
本発明によれば、反応ガス供給用開口部と、一方の面に設けられた反応ガス流路および前記反応ガス供給用開口部から前記反応ガス流路に前記反応ガスを導く反応ガス導入流路と、冷却水供給用開口部と、他方の面に設けられた冷却水流路および前記冷却水開口部から前記冷却水流路に冷却水を導く冷却水導入流路と、を有し、前記反応ガス導入流路の裏面に前記冷却水導入流路が設けられたことを特徴とする燃料電池用セパレータが提供される。
本発明によれば、第１の基板および第２の基板が当接して構成された燃料電池用セパレータであって、前記第１の基板は、提供反応ガス供給用開口部と、前記第２の基板との非当接面に設けられた反応ガス流路および前記反応ガス供給用開口部から前記反応ガス流路に前記反応ガスを導く反応ガス導入流路と、を有し、前記第２の基板は、前記第１の基板との当接面に冷却水の流路を有することを特徴とする燃料電池用セパレータが提供される。
この構成により、本来は電極における反応熱を冷却するために供給される冷却水を、反応ガス導入流路の裏面に簡単な構成で効率良く供給することができる。このため、冷却水の熱により反応ガスの放熱による冷却を抑制し、反応ガス導入流路周辺における凝縮水の発生を抑制できる。よって、凝縮水の反応ガス流路への進入が抑制されるため、反応ガスの供給を確実に行うことができる。このようにして、燃料電池の出力特性を安定化させる燃料電池用セパレータを提供することができる。
以上述べたように、本発明によれば、燃料電池の出力特性を安定させることができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同様の符号を付し、以下の説明において詳細な説明を適宜省略する。
（第１の実施の形態）
本実施の形態において、一方の面に燃料流路が形成された燃料電池用セパレータ、一方の面に空気流路が形成された燃料電池用セパレータ、および燃料電池について、互いに略平行な複数の流路が形成されている場合を例に説明する。また、本実施の形態においては、燃料流路の裏面に冷却水流路が形成されている構成を例に説明するが、これに限定されるものではなく、空気流路の裏面に冷却水流路が形成されてもよいし、あるいは、一方の面に冷却水流路が形成された燃料電池用セパレータを個別に設けた構成としてもよい。
図３（Ａ）は、本実施の形態の燃料電池用セパレータを含む燃料電池スタックの構成を示す分解斜視図であり、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の燃料電池スタックを裏面から見た分解斜視図である。さらに、図４は、図３の燃料電池スタックを含む燃料電池の構成を示す斜視図である。
図３（Ａ）および図３（Ｂ）では、スタック構成の例として２セル構造の場合を示している。セル５０の燃料極側に燃料極側セパレータ１０１、空気極側に空気極側セパレータ１４７を配設し、これを１単位として所定の単位数だけ積層することによりスタックが得られる。本実施の形態の燃料電池において、セル５０の積層数に特に制限はないが、たとえば５０〜２００セル程度の積層体とすることができる。スタックの両端にはインシュレータ２０１およびエンドプレート２１３（図３（Ａ）および図３（Ｂ）では不図示）が外側に向かってこの順に設けられる。また、インシュレータ２０１に隣接する燃料極側セパレータには、燃料極側セパレータ１０１にかわり、冷却水流路の設けられていない燃料極側セパレータ１７１を用いてもよい。
なお、燃料電池用セパレータは、その矩形の基板の長手方向が鉛直になるよう配置されて積層され、スタックを形成する。
次に、セル５０の構成について説明する。図８は、セパレータに挟持されたセル５０の断面構造を模式的に示す図である。セル５０の両側には燃料極側セパレータ１０１および空気極側セパレータ１４７が設けられる。この例では一つのセル５０のみを示すが、燃料極側セパレータ１０１や空気極側セパレータ１４７を介して複数のセル５０を積層して、燃料電池が構成されてもよい。
セル５０は、固体高分子電解質膜２０と、燃料極２２と、空気極２４と、を有する。燃料極２２は、積層した触媒層２６およびガス拡散層２８を有し、同様に空気極２４も、積層した触媒層３０およびガス拡散層３２を有する。燃料極２２の触媒層２６と空気極２４の触媒層３０は、固体高分子電解質膜２０を挟んで対向するように設けられる。
燃料極２２の側に設けられる燃料極側セパレータ１０１にはガス流路３８が設けられており、このガス流路３８を通じてセル５０に燃料ガスが供給される。同様に、空気極２４の側に設けられる空気極側セパレータ１４７にもガス流路４０が設けられ、このガス流路４０を通じてセル５０に酸化剤ガスが供給される。具体的には、燃料電池の運転時、ガス流路３８から燃料極２２に燃料ガス、たとえば水素ガスが供給され、ガス流路４０から空気極２４に酸化剤ガス、たとえば空気が供給される。
固体高分子電解質膜２０は、湿潤状態において良好なイオン伝導性を示すことが好ましく、燃料極２２および空気極２４の間でプロトンを移動させるイオン交換膜として機能する。固体高分子電解質膜２０は、含フッ素重合体や非フッ素重合体等の固体高分子材料によって形成され、たとえば、スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体、ポリサルホン樹脂、ホスホン酸基またはカルボン酸基を有するパーフルオロカーボン重合体等を用いることができる。スルホン酸型パーフルオロカーボン重合体の例として、ナフィオン（デュポン社製：登録商標）１１２などがあげられる。また、非フッ素重合体の例として、スルホン化された、芳香族ポリエーテルエーテルケトン、ポリスルホンなどがあげられる。
燃料極２２における触媒層２６および空気極２４における触媒層３０は、多孔膜であり、イオン交換樹脂と、触媒を担持した炭素粒子とから構成されるのが好ましい。担持される触媒には、たとえば白金、ルテニウム、ロジウムなどの１種または２種以上を混合したものを用いる。また触媒を担持する炭素粒子には、アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどがある。
イオン交換樹脂は、触媒を担持した炭素粒子と固体高分子電解質膜２０を接続し、両者間においてプロトンを伝導する役割を持つ。イオン交換樹脂は、固体高分子電解質膜２０と同様の高分子材料から形成されてよい。
燃料極２２におけるガス拡散層２８および空気極２４におけるガス拡散層３２は、供給される水素ガスまたは空気を触媒層２６および触媒層３０に供給する機能を持つ。また発電反応により生じる電荷を外部回路に移動させる機能や、水や未反応ガスなどを外部に放出する機能も持つ。ガス拡散層２８およびガス拡散層３２は、電子伝導性を有する多孔体で構成されることが好ましく、たとえばカーボンペーパーやカーボンクロスなどで構成される。
図４に戻り、本実施の形態の燃料電池２２５には、セル積層体２１５を中心に、外側に向かって順次それぞれ一対の集電板２０７、インシュレータ２０１、エンドプレート２１３が設けられ、最も外側にはタイプレート２１７が配置される。ここで、集電板２０７を設けることにより、セル積層体２１５で発電した電気を外部に取り出すことができる。また、エンドプレート２１３を設けることにより、セル積層体２１５を構成する各プレートの面内に均一な圧縮加重を加えることができる。
セル積層体２１５を挟むタイプレート２１７は、片側に２枚ずつ配置されている。タイプレート２１７には、両端にネジ部２２３が設けられたタイロッド２２１が貫通し、ナット２１９によって締め付けられる。こうすることにより、セル積層体２１５、集電板２０７、インシュレータ２０１、およびエンドプレート２１３が圧縮加重を印加された状態で一体化される。なお、インシュレータ２０１は絶縁性および燃料電池の運転温度に対する耐熱性を有する物質から選択することができ、たとえばＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）などを用いることができる。また、燃料電池２２５の周囲には断熱材（不図示）が設けられてもよい。
次に、燃料極側セパレータ１０１および空気極側セパレータ１４７の構成について、図１（Ａ）、図１（Ｂ）および図２（Ａ）、図２（Ｂ）を用いて説明する。
図１（Ａ）および図１（Ｂ）は、本実施の形態における一方の面に燃料流路が形成された燃料電池用セパレータの構成を示す図である。
本実施の形態において、燃料電池用セパレータの基板１０３の一方の面には図１（Ａ）に示されるように燃料流路１０５が設けられ、他方の面には図１（Ｂ）に示されるように冷却水流路１０６が設けられている。なお、燃料流路１０５は、図８のガス流路３８に該当する。
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に示すように、基板１０３は、燃料電池スタックの積層方向に燃料ガス、空気および冷却水をそれぞれ供給する供給流路を形成する燃料供給用第１マニホールド１０７、空気供給用第１マニホールド１６７、および冷却水供給用第１マニホールド１１１と、燃料電池スタックの積層方向に燃料ガス、空気および冷却水をそれぞれ排出する排出流路を形成する燃料排出用第１マニホールド１０９、空気排出用第１マニホールド１６９および冷却水排出用第１マニホールド１１３と、を有する。
本実施の形態において、冷却水は、燃料電池の電極における反応熱を冷却するためのものを使用するが、燃料ガスまたは空気より高温であるのが好ましい。こうすれば、燃料ガスまたは空気の冷却を抑制することができる。たとえば、燃料ガスまたは空気の温度の温度を６５〜７０℃程度とし、冷却水供給用第１マニホールド１１１における冷却水の温度を７１℃とすることができる。
以下、基板１０３のそれぞれの面について詳細に説明する。
図１（Ａ）は、一方の面に燃料流路が形成された燃料電池用セパレータの基板の燃料流路が設けられた一方の面の立面図である。図１（Ａ）に示すように、基板１０３の一方の面には、燃料ガスを燃料供給用第１マニホールド１０７から導入する燃料導入流路１２５と、矩形の流路形成領域の長手方向に互いに実質的に平行に形成された複数の燃料流路１０５と、燃料導入流路１２５と複数の燃料流路１０５を連結する燃料供給用第２マニホールド１１５と、燃料排出用第１マニホールド１０９を介して燃料ガスを排出する燃料排出流路１２７と、複数の燃料流路１０５と燃料排出流路１２７を連結する燃料排出用第２マニホールド１１７と、が形成されている。
冷却水供給用第１マニホールド１１１は、燃料供給用第１マニホールド１０７および空気供給用第１マニホールド１６７よりも実質的に上方に位置している。すなわち、冷却水供給用第１マニホールド１１１の底部が、燃料供給用第１マニホールド１０７および空気供給用第１マニホールド１６７の底部よりも上方に位置するように形成されている。
さらに、燃料供給用第２マニホールド１１５と燃料流路１０５との間には、ノズル１４１が設けられている。ノズル１４１を設けることにより、燃料流路１０５の入口領域に抵抗が発生する。燃料供給用第２マニホールド１１５とノズル１４１または燃料導入流路１２５における流路の深さは等しくなるように段差を形成することにより、燃料ガスを効率良く供給できる。ノズル１４１の材料としては、たとえば樹脂を用いることができる。このとき、成形時の流動性が良好で仕上がり寸法精度が高く、やや可撓性があり、熱伝導性に優れる材料を用いることが好ましく、たとえばポリアセタール、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルファイド、液晶ポリマー等を用いて一体成形することができる。
ノズル１４１の孔の直径は、燃料流路１０５の上流に圧力損失を発生させて、凝縮水を除去することができるよう決定される。たとえば、ノズル１４１の孔の直径は、入口側すなわち燃料供給用第２マニホールド１１５側をたとえば０．２５ｍｍとすることができる。このとき、各燃料流路１０５における圧力損失が均一になるように、形状が選定され設定されているので、１本当りの燃料流路１０５を流れる燃料ガス量が均一化される。また、燃料流路１０５における水分コントロールが良好に行われ、固体高分子電解質膜のドライアップや凝縮生成された水滴による燃料流路１０５の閉塞などが防止される。このため、電極における電気化学反応が安定し均一化され、全域において良好な電気化学反応が行われ、燃料電池の出力が安定する。
このように構成された燃料電池用セパレータにおいて、燃料ガスは、燃料供給用第１マニホールド１０７から燃料供給用第１マニホールド１０７の側方に形成された燃料導入流路１２５を経由して、燃料供給用第２マニホールド１１５に至り、燃料供給用第２マニホールド１１５からノズル１４１を経由して燃料流路１０５に供給される。そして、燃料流路１０５を通過した燃料ガスは、燃料排出用第２マニホールド１１７から燃料排出流路１２７を経由して燃料排出用第１マニホールド１０９に至り、燃料電池スタックの積層方向に排出されて、基板１０３の外部に排出される。
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の燃料電池用セパレータの基板１０３の冷却水流路１０６が設けられた他方の面の立面図である。図１（Ｂ）に示すように、基板１０３の他方の面には、冷却水を冷却水供給用第１マニホールド１１１から導入する冷却水導入流路１２９と、矩形の流路形成領域の長手方向に互いに実質的に平行に形成された複数の冷却水流路１０６と、冷却水導入流路１２９と複数の冷却水流路１０６を連結する冷却水供給用第２マニホールド１１９と、冷却水排出用第１マニホールド１１３を経由して冷却水を排出する冷却水排出流路１３１と、複数の冷却水流路１０６と冷却水排出流路１３１を連結する冷却水排出用第２マニホールド１２１と、が形成されている。
また、冷却水流路１０６の周囲の基板１０３の表面にはシール材１３３が貼り付けられており、凸状のビード１３５が形成されている。このため、積層してスタックを形成した際に、燃料極側セパレータ１０１と他のセパレータとの密着性が良好であり、ガスや水の漏出を好適に抑制することができる。シール材１３３としては、たとえばＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン−ゴム）などの弾性部材を用いることができる。
このように構成された燃料電池用セパレータにおいて、冷却水は、冷却水供給用第１マニホールド１１１から冷却水導入流路１２９を経由して冷却水供給用第２マニホールド１１９に至り、冷却水供給用第２マニホールド１１９から冷却水流路１０６に供給される。そして、冷却水流路１０６を通過した冷却水は、冷却水排出用第２マニホールド１２１から冷却水排出流路１３１を通って冷却水排出用第１マニホールド１１３に至り、燃料電池スタックの積層方向に排出されて、基板１０３外部に排出される。
図２（Ａ）および図２（Ｂ）は、本実施の形態における一方の面に空気流路が形成された燃料電池用セパレータの構成を示した図である。図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、基板１４９は、図１の基板１０３と同様に、燃料電池スタックの積層方向に燃料ガス、空気および冷却水をそれぞれ供給する供給流路を形成する燃料供給用第１マニホールド１０７、空気供給用第１マニホールド１６７、および冷却水供給用第１マニホールド１１１と、燃料電池スタックの積層方向に燃料ガス、空気および冷却水をそれぞれ排出する排出流路を形成する燃料排出用第１マニホールド１０９、空気排出用第１マニホールド１６９および冷却水排出用第１マニホールド１１３と、を有する。
本実施の形態において、燃料電池用セパレータの基板１４９の一方の面には図２（Ａ）に示されるように流路が設けられていない平坦面となっている。また、他方の面には図２（Ｂ）に示されるように空気流路１５３が設けられている。なお、空気流路１５３は、図８のガス流路４０に該当する。
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の燃料電池用セパレータの他方の面の立面図である。図２（Ｂ）に示すように、基板１４９の他方の面には、空気を空気供給用第１マニホールド１６７から導入する空気導入流路１５９と、矩形の流路形成領域の長手方向に互いに平行に形成された複数の空気流路１５３と、空気導入流路１５９と複数の空気流路１５３を連結する空気供給用第２マニホールド１５５と、空気を空気排出用第１マニホールド１６９を介して排出する空気排出流路１７０と、複数の空気流路１５３と空気排出流路１７０を連結する空気排出用第２マニホールド１５７と、が形成されている。
なお、空気極側セパレータ１４７においても、基板１４９の空気流路１５３形成領域周辺にシール材１５１が被覆されているため、ビード（不図示）により空気極側セパレータ１４７を積層した際の密着性が確保されている。
また、空気供給用第２マニホールド１５５と空気流路１５３との間には、ノズル１４１が設けられており、空気流路１５３内の凝縮水を排出するための圧力が確保されるため、空気流路１５３内に均一に空気が供給される。
また、図１（Ａ）の燃料流路側の燃料電池用セパレータと同様に、空気供給用第２マニホールド１５５とノズル１４１または空気導入流路１５９における流路の深さが等しくなるように段差を形成することにより、空気を効率よく供給できる。
このように構成された燃料電池用セパレータにおいて、空気は、空気供給用第１マニホールド１６７から空気供給用第１マニホールド１６７の側方に形成された空気導入流路１５９を経由して空気供給用第２マニホールド１５５に至り、空気供給用第２マニホールド１５５からノズル１４１を介して空気流路１５３に供給される。そして、空気流路１５３を通過した空気は、空気排出用第２マニホールド１５７から空気排出流路１７０を通って空気排出用第１マニホールド１６９に至り、燃料電池スタックの積層方向に排出されて、基板１４９外部に排出される。
図１（Ａ）、図１（Ｂ）、および図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示したように、本実施の形態において、燃料導入流路１２５および空気導入流路１５９は、縦長の略楕円形の燃料供給用第１マニホールド１０７および空気供給用第１マニホールド１６７の上部の側方にそれぞれ形成されている。これにより、燃料供給用第１マニホールド１０７および空気供給用第１マニホールド１６７から導入される加湿された燃料ガスおよび空気由来の凝縮水は燃料供給用第１マニホールド１０７および空気供給用第１マニホールド１６７の底部に溜まり、燃料導入流路１２５および空気導入流路１５９にそれぞれ進入しないようになっている。このため、燃料ガスが燃料供給用第１マニホールド１０７の横方向から燃料供給用第２マニホールド１１５に移動する際、または空気が空気供給用第１マニホールド１６７の横方向から空気供給用第２マニホールド１６５に移動する際の、反応ガスまたは空気中への凝縮水の混入を抑制することが可能となる。
また、本実施の形態において、冷却水供給用第１マニホールド１１１は、燃料供給用第１マニホールド１０７および空気供給用第１マニホールド１６７と略水平方向に並んで配置されるとともに、燃料供給用第１マニホールド１０７および空気供給用第１マニホールド１６７より実質的に上方に配置される。さらに、冷却水導入流路１２９は、冷却水供給用第１マニホールド１１１の下部に形成され、冷却水が冷却水供給用第１マニホールド１１１から重力の方向に沿って鉛直下方向に流れるとともに、燃料導入流路１２５および空気導入流路１５９を横切るように形成される。
これにより、本来は電極における反応熱を冷却するために供給される冷却水が、冷却水供給用第１マニホールド１１１から冷却水導入流路１２９を介して冷却水供給用第２マニホールド１１９に向かって下方に流れ込む間、燃料導入流路１２５および空気導入流路１５９が形成された裏面を横切るので、冷却水の熱により燃料ガスおよび空気の冷却を抑制し、燃料導入流路１２５および空気導入流路１５９の周辺における、加湿燃料由来の凝縮水の発生を抑制することができる。このため、凝縮水の燃料導入流路１２５および空気導入流路１５９への進入が抑制されるため、燃料ガスおよび空気の供給を確実に行うことができる。このようにして、出力の安定性に優れた燃料電池を提供することができる。
また、図５に示すように、本実施の形態において、冷却水供給用第１マニホールド１１１は、燃料供給用第１マニホールド１０７および空気供給用第１マニホールド１６７の間に位置し、かつ燃料供給用第１マニホールド１０７との距離ｄ１の方が、空気供給用第１マニホールド１６７との距離ｄ２より小さくなるよう配置される。
この構成により、同じガス温度でも、酸化剤ガスより供給量が少ないため、放熱の影響を受けて温度が低下しやすい燃料ガス側の冷却をより効果的に制御することができ、燃料ガス側の凝縮水の発生を抑制できる。
図９は、燃料極側セパレータ１０１の別の構成を示す図である。図９の燃料極側セパレータ１０１の基本構成は、図１（Ａ）の構成と同様であるが、接続流路２２７が形成されている点が異なる。接続流路２２７は、燃料供給用第１マニホールド１０７から上部に向かって斜めに設けられ燃料供給用第２マニホールド１１５に連通している。
図９の構成では、接続流路２２７が、冷却水供給用第１マニホールド１１１を通過した燃料ガスを、燃料極側セパレータ１０１の上方に導くようになっている。このため、燃料ガスは、一度燃料極側セパレータ１０１上方に導かれた後、下方の燃料供給用第２マニホールド１１５に向かって流れることとなる。また、接続流路２２７の裏面を冷却水が流れる構成となっている。
このため、燃料ガスの結露により発生した凝縮水を冷却水供給用第１マニホールド１１１の底部にさらに確実に堆積させることができる。一方、高露点温度の燃料ガスは接続流路２２７を上方に向かって移動する。このように、図９の構成においては、凝縮水を除去して燃料流路１０５に導く機構が簡素な構成で実現されている。このため、接続流路２２７を移動する燃料ガスが凝縮水を含むことによる燃料流路１０５の閉塞をより一層確実に抑制することができる。
次に、燃料極側セパレータ１０１および空気極側セパレータ１４７の製造方法について、燃料極側セパレータ１０１の場合を例に説明する。空気極側セパレータ１４７についても、同様にして作製することができる。図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）は、本実施の形態に係る燃料電池用セパレータの製造方法を説明するための図である。
燃料極側セパレータ１０１および空気極側セパレータ１４７は、カーボン粉末と熱硬化性樹脂粉末との混合物から成形することができる。このとき、樹脂粉末が結着剤となるため、成形が容易であり、安価なプレートが得られる。カーボン粉末と熱硬化性樹脂粉末との配合比は、たとえば重量比で１：１〜１９：１程度とすることができる。
図１０（Ａ）は燃料極側セパレータ１０１の製造工程を示す図である。また、図１０（Ｂ）はその製造の様子を説明する説明図である。図１０（Ａ）に示されるように、まず、黒鉛粉末と熱硬化性樹脂とを均一に混合し調整して所定のコンパウンドを作成する（Ｓ１００）。ついで、このコンパウンドに２〜１０ＭＰａの範囲の面圧を加えて、予め最終成形形状に近似する形状に冷間成形する（Ｓ１０１）。続いて、その予備成形体を図１０（Ｂ）に示すように、所定の最終形状を持つ金型２６５内に充填する（Ｓ１０２）。この状態で、金型２６５を１５０〜１７０℃に加熱昇温するとともに、プレス（不図示）を動作させる。このとき、図１０（Ｂ）に示されるように、矢印ｆ方向から１０〜１００ＭＰａ、好ましくは、２０〜５０ＭＰａの範囲の面圧を加えることにより（Ｓ１０３）、金型２６５の形状に応じた最終形状の燃料極側セパレータ１０１が製造される（Ｓ１０４）。
このようにして製造される燃料極側セパレータ１０１においては、コンパウンドを最終形状に近似する形状に予備成形した上、その予備成形体を金型２６５に充填し１５０〜１７０℃に加熱昇温しながら、１０〜１００ＭＰａ（好ましくは、２０〜５０ＭＰａ）の高い成形面圧を加えることで、熱硬化性樹脂が溶解するとともに熱硬化反応が起こり、成形体密度が大きい所定形状の燃料極側セパレータ１０１に均質に成形することができる。
（第２の実施の形態）
図６は、本実施の形態における一方の面に燃料流路が形成された燃料電池用セパレータの冷却水流路が設けられた他方の面の構成を示した図である。図６のセパレータの基本構成は図１（Ｂ）と同様であるが、冷却水導入流路１２９が、燃料供給用第１マニホールド１０７および空気供給用第１マニホールド１６７の外周全体に形成された点が異なる。
また、図７に示すように、本実施の形態においても上記実施の形態と同様に、冷却水供給用第１マニホールド１１１は、燃料供給用第１マニホールド１０７および空気供給用第１マニホールド１６７の間に位置し、かつ燃料供給用第１マニホールド１０７との距離ｄ１の方が、空気供給用第１マニホールド１６７との距離ｄ２より小さくなるよう配置される。
このように構成された本実施の形態における燃料電池においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られる。また、本実施の形態の構成では、冷却水導入流路１２９が空気供給用第１マニホールド１６７および燃料供給用第１マニホールド１０７の外周全体を覆うように形成されているため、燃料ガスおよび空気の冷却をより一層確実に抑制することができる。このため、燃料電池の出力をさらに安定化することができる。
以上、本発明を実施の形態に基づき説明した。これらの実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
たとえば、上述の実施の形態においては、一つのセル５０あたり、一つの冷却水流路１０６が設けられた構成としたが、燃料電池をさらに薄型化する必要がある場合、冷却効率の確保できる範囲内で、たとえば二つのセル５０当たり一つの冷却水流路１０６を設ける等、積層形式の変更が可能である。
また、本発明の実施の形態の燃料電池において、冷却水流路１０６が形成された面のみを有するセパレータを含むことができる。
また、燃料極側セパレータ１０１または空気極側セパレータ１４７において、シール材１３３またはシール材１５１を流路の周囲に設ける面は、前述の面とは異なる面、すなわち燃料流路１０５の形成された面や、流路が形成されていない平滑面とすることもできる。
また、冷却水流路１０６は、燃料流路１０５の裏面に形成したが、空気流路１５３の裏面に形成してもよい。
また、冷却水供給用第１マニホールド１１１と冷却水排出用第１マニホールド１１３とを入れ替え、冷却水排出用第１マニホールド１１３を冷却水の供給用として用い、冷却水供給用第１マニホールド１１１を冷却水の排出用として用いてもよい。
実施の形態に係る燃料電池用セパレータの構成を示す図である。 実施の形態に係る燃料電池用セパレータの構成を示す図である。 図１および図２の燃料電池用セパレータを含む燃料電池スタックの構成を示す分解斜視図である。 図３の燃料電池スタックを含む燃料電池の構成を示す斜視図である。 図１および図２の燃料電池用セパレータの要部構成を説明するための拡大部分略図である。 実施の形態に係る燃料電池用セパレータの冷却水流路が設けられた面の構成を示す図である。 図６の燃料電池用セパレータの要部構成を説明するための拡大部分略図である。 実施の形態に係るセルの断面構造を模式的に示す図である。 実施の形態に係る燃料電池用セパレータの構成を示す図である。 実施の形態に係る燃料電池用セパレータの製造方法を説明するための図である。
符号の説明
２０ 固体高分子電解質膜、 ２２ 燃料極、 ２４ 空気極、 ２６ 触媒層、 ２８ ガス拡散層、 ３０ 触媒層 ３２ ガス拡散層、 ３８ ガス流路、 ４０ ガス流路、 ５０ セル、 １０１ 燃料極側セパレータ、 １０３ 基板、 １０５ 燃料流路、 １０６ 冷却水流路、 １０７ 燃料供給用第１マニホールド、 １０９ 燃料排出用第１マニホールド、 １１１ 冷却水供給用第１マニホールド、 １１３ 冷却水排出用第１マニホールド、 １１５ 燃料供給用第２マニホールド、 １１７ 燃料排出用第２マニホールド、 １１９ 冷却水供給用第１マニホールド、 １２１ 冷却水排出用第２マニホールド、 １２５ 燃料導入流路、 １２７ 燃料排出流路、 １２９ 冷却水導入流路、 １３１ 冷却水排出流路、 １３３ シール材、 １３５ ビード、 １４１ ノズル、 １４７ 空気極側セパレータ、 １４９ 基板、 １５１ シール材、 １５３ 空気流路、 １５５ 空気供給用第２マニホールド、 １５７ 空気排出用第２マニホールド、 １５９ 空気導入流路、 １６７ 空気供給用第１マニホールド、 １６９ 空気排出用第１マニホールド、 １７０ 空気排出流路、 １７１ 燃料極側セパレータ、 ２０１ インシュレータ、 ２０７ 集電板、 ２１３ エンドプレート、 ２１５ セル積層体、 ２１７ タイプレート、 ２１９ ナット、 ２２１ タイロッド、 ２２３ ネジ部、 ２２５ 燃料電池、 ２２７ 接続流路、 ２６５ 金型。

Claims (7)

  1. 電解質および該電解質の両面に配設された一対の電極を含む膜電極接合体と、
    前記膜電極接合体を挟持する一対のセパレータと、
    を有し、
    前記一対のセパレータには、それぞれ反応ガス供給用開口部が設けられ、一方の面に、反応ガス流路と、前記反応ガス供給用開口部から前記反応ガス流路に反応ガスを導く反応ガス導入流路と、を有し、
    少なくとも一方の前記セパレータの前記反応ガス導入流路の裏面に前記反応ガスより温度が高い冷却水の流路が設けられたことを特徴とする燃料電池。
  2. 請求項１に記載の燃料電池において、前記冷却水の流路は、前記反応ガス供給用開口部の外周全体に前記冷却水が通水するように構成されたことを特徴とする燃料電池。
  3. 請求項１または２に記載の燃料電池において、
    前記一対のセパレータには冷却水供給用開口部が設けられ、
    前記反応ガス供給用開口部および前記冷却水供給用開口部は、前記反応ガス流路の上方に設けられ、
    前記冷却水供給用開口部は、前記反応ガス供給用開口部よりも実質的に上方に位置し、
    前記冷却水が前記冷却水開口部から鉛直下方に向かって流れるように構成されたことを特徴とする燃料電池。
  4. 請求項３に記載の燃料電池において、
    前記冷却水供給用開口部が、前記燃料ガスおよび酸化剤ガスをそれぞれ供給する二つの前記反応ガス供給用開口部の間に位置し、
    前記酸化剤ガスを供給する前記反応ガス供給用開口部よりも前記燃料ガスを供給する前記反応ガス供給用開口部に前記冷却水供給用開口部が近接していることを特徴とする燃料電池。
  5. 請求項１乃至４いずれかに記載の燃料電池において、前記反応ガス導入流路は、前記反応ガス供給用開口部から上部に向かって設けられた接続流路を含むことを特徴とする燃料電池。
  6. 反応ガス供給用開口部と、一方の面に設けられた反応ガス流路および前記反応ガス供給用開口部から前記反応ガス流路に反応ガスを導く反応ガス導入流路と、を有し、
    前記反応ガス導入流路の裏面に前記反応ガスより温度が高い冷却水の流路が設けられたことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
  7. 請求項６に記載の燃料電池用セパレータにおいて、前記冷却水の流路は、前記反応ガス供給用開口部の外周全体に前記冷却水が通水するように構成されたことを特徴とする燃料電池用セパレータ。
JP2003369507A 2003-10-29 2003-10-29 燃料電池および燃料電池用セパレータ Expired - Fee Related JP3858016B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003369507A JP3858016B2 (ja) 2003-10-29 2003-10-29 燃料電池および燃料電池用セパレータ
CNB2004100865900A CN100392904C (zh) 2003-10-29 2004-10-19 燃料电池及燃料电池用隔板
KR1020040086410A KR100619193B1 (ko) 2003-10-29 2004-10-28 연료 전지 및 연료 전지용 세퍼레이터
US10/975,054 US20050112422A1 (en) 2003-10-29 2004-10-28 Fuel cell and fuel cell separator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003369507A JP3858016B2 (ja) 2003-10-29 2003-10-29 燃料電池および燃料電池用セパレータ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005135707A JP2005135707A (ja) 2005-05-26
JP3858016B2 true JP3858016B2 (ja) 2006-12-13

Family

ID=34587203

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003369507A Expired - Fee Related JP3858016B2 (ja) 2003-10-29 2003-10-29 燃料電池および燃料電池用セパレータ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20050112422A1 (ja)
JP (1) JP3858016B2 (ja)
KR (1) KR100619193B1 (ja)
CN (1) CN100392904C (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100709223B1 (ko) * 2005-11-09 2007-04-18 삼성에스디아이 주식회사 직접 산화형 연료 전지
US8415060B2 (en) 2005-09-21 2013-04-09 Honda Motor Co., Ltd. In-vehicle fuel cell system
JP4598638B2 (ja) * 2005-09-21 2010-12-15 本田技研工業株式会社 車載用燃料電池システム
US20080113253A1 (en) * 2005-10-17 2008-05-15 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Separator for Polymer Electrolyte Type Fuel Cell and Process for Producing the Same
JP5171047B2 (ja) * 2006-01-25 2013-03-27 キヤノン株式会社 燃料電池装置
KR101314973B1 (ko) * 2006-05-03 2013-10-04 삼성에스디아이 주식회사 연료전지용 분리판
JP5245315B2 (ja) * 2007-07-31 2013-07-24 日産自動車株式会社 燃料電池
WO2012039005A1 (ja) * 2010-09-22 2012-03-29 トヨタ自動車株式会社 燃料電池スタック
KR101282619B1 (ko) * 2011-12-14 2013-07-12 기아자동차주식회사 연료전지용 분리판
JP6117736B2 (ja) * 2013-06-04 2017-04-19 本田技研工業株式会社 燃料電池
JP6065859B2 (ja) * 2014-03-05 2017-01-25 ブラザー工業株式会社 セパレータ及びこれを備えた燃料電池

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3915139B2 (ja) * 1996-05-30 2007-05-16 トヨタ自動車株式会社 燃料電池発電装置
JP4590047B2 (ja) * 1999-08-13 2010-12-01 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
EP1231657A4 (en) * 1999-11-08 2007-04-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd Polymer Electrolyte FUEL CELLS
JP4128844B2 (ja) * 2002-10-16 2008-07-30 松下電器産業株式会社 高分子電解質型燃料電池用複合セパレータ板およびそれを用いた高分子電解質型燃料電池

Also Published As

Publication number Publication date
KR100619193B1 (ko) 2006-09-13
JP2005135707A (ja) 2005-05-26
CN1612390A (zh) 2005-05-04
US20050112422A1 (en) 2005-05-26
KR20050040780A (ko) 2005-05-03
CN100392904C (zh) 2008-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4129289B2 (ja) 固体高分子型燃料電池
KR100539649B1 (ko) 연료 전지용 세퍼레이터 및 이를 이용한 연료 전지
US6303245B1 (en) Fuel cell channeled distribution of hydration water
JP6745920B2 (ja) 活性領域の入口領域内の反応ガスチャネルにおいて幅が変化するバイポーラプレート、燃料電池スタック、このようなバイポーラプレートを有する燃料電池システム、および乗り物
US20070072044A1 (en) Fluid management component for use in fuel cell
JP3858016B2 (ja) 燃料電池および燃料電池用セパレータ
JPH10284096A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池
JP2000251907A (ja) 固体高分子型燃料電池
KR100700073B1 (ko) 응측수 배출구조를 갖는 연료 전지
KR101127004B1 (ko) 내부 막가습기를 포함하는 연료전지 스택
JP4739880B2 (ja) 固体高分子形燃料電池
US20040157111A1 (en) Fuel cell
US7060383B2 (en) Fuel cell
JP2001135326A (ja) 固体高分子電解質型燃料電池および同スタック
JP4989185B2 (ja) 燃料電池用セパレータセット
JP3561241B2 (ja) 直接型メタノール燃料電池用セパレータ及び直接型メタノール燃料電池
JP2002100380A (ja) 燃料電池および燃料電池スタック
JP2004207082A (ja) 燃料電池および燃料電池用セパレータ
JP2004213954A (ja) 燃料電池用セパレータおよびこれを用いた燃料電池
KR102063060B1 (ko) 연료전지 스택
JP2007005222A (ja) 燃料電池および燃料電池用セパレータ
KR102700630B1 (ko) 연료전지 장치
JP2004185904A (ja) 燃料電池
JP2013089443A (ja) 燃料電池システム及びその運転方法
JP5657429B2 (ja) 燃料電池

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060601

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060613

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060807

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060829

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060915

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 3858016

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090922

Year of fee payment: 3

S201 Request for registration of exclusive licence

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R314201

S201 Request for registration of exclusive licence

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R314201

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090922

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100922

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100922

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110922

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110922

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120922

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120922

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130922

Year of fee payment: 7

S211 Written request for registration of transfer of exclusive licence

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R314213

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R314531

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S211 Written request for registration of transfer of exclusive licence

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R314213

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R314531

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

S211 Written request for registration of transfer of exclusive licence

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R314213

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees