JP3878679B2

JP3878679B2 - Fuel cell

Info

Publication number: JP3878679B2
Application number: JP33184294A
Authority: JP
Inventors: 剛高橋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-12-08
Filing date: 1994-12-08
Publication date: 2007-02-07
Anticipated expiration: 2022-02-07
Also published as: JPH08162143A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、燃料電池に関し、詳しくは電解質層と電極とを複数積層してなり内部に燃料の流路が形成された積層体を備える燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の燃料電池としては、所定の位置に貫通孔が形成された単電池を複数積層することにより、燃料電池を構成する積層体の内部に燃料の給排用流路を形成するものが提案されている（例えば、特開昭６２−１３６７７７号公報，特開平４−１４４０６９号公報，特開平５−１７４８６２号公報等）。
【０００３】
これらの燃料電池は、電解質層と、この電解質層を挟持してサンドイッチ構造とするガス拡散電極と、このサンドイッチ構造を挟持しガス拡散電極とで燃料の流路を形成すると共に隣接する単電池の隔壁をなす集電極とからなる単電池を、複数積層することにより構成される。燃料電池内部に形成される燃料の給排用流路は、集電極の外縁部に形成された積層面を貫通する貫通孔により形成される。集電極の形成材料としては、集電極が燃料の流路を形成すると共に単電池の隔壁をなすことから、燃料に対して化学的に安定で、燃料を透過せず、導電性優れていることが要求される。上記の燃料電池では、これらの要求を満たす緻密質カーボン（カーボンを圧縮してガス不透過としたもの）が用いられている。
【０００４】
また、これらの燃料電池では、燃料の給排用流路から燃料が漏れるのを防止するため、集電極の外縁部に形成された貫通孔の外周にＯリング等のシール部材を配置して積層している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした緻密質カーボンで形成され外縁部に燃料の給排用流路を形成するための貫通孔が形成された集電極を複数積層してなる燃料電池では、緻密質カーボンが脆性材料であるため、衝撃等により割れ等が生じやすく、燃料が外部に漏れやすいという問題があった。特に燃料電池を移動車両等に搭載する場合、移動車両の不慮の事故等によって生じる衝撃をも考慮する必要があり、この問題はクローズアップされる。
【０００６】
こうした問題は、集電極を緻密質カーボンを材料として形成した場合に限られるものでなく、他の材料により形成した場合でも同様である。
【０００７】
本発明の燃料電池は、こうした問題を解決し、燃料電池に形成された燃料の給排用流路から燃料が外部へ漏れるのを防止することを目的とし、次の構成を採った。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の燃料電池は、
電解質層と該電解質層を挟持するガス拡散電極とからなる単電池を集電極と共に複数積層した積層体を備える燃料電池であって、
前記集電極の外縁部に設けられた貫通孔が連なって、前記積層体の内部に、該積層体の積層方向に沿って、燃料の流路が形成されており、
前記流路の内面のうち少なくとも積層体の外周側には、前記積層体内の積層方向の全範囲に亘って、弾性体からなるシール用の被覆層が被覆されてなることを要旨とする。
【００１０】
ここで、この燃料電池において、前記被覆層は、絶縁性材料により形成されてなる構成とすることもできる。
【００１３】
【作用】
本発明の燃料電池は、燃料の流路の内面のうち少なくとも積層体外周側には、該積層体の積層方向の全範囲に亘って被覆する弾性体からなるシール用の被覆層が、燃料の流路内と外部とを遮断する。この結果、被覆層を備えた燃料の流路の形成面に衝撃等により割れ等が生じても、この割れ等から燃料が外部に漏れるのを防止することができる。
【００１４】
本発明の燃料電池において、被覆層を絶縁性材料とすれば、被覆層による部材間の短絡を防止することができる。
【００１５】
【実施例】
以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明するが、実施例の説明に先立って、単電池を積層して形成される燃料電池の概略構成を図面を用いて説明する。図１は燃料電池を構成する積層体１０の構成の概略を示す説明図、図２は積層体１０を構成する単電池１１の構成を例示する分解斜視図、図３は図１に示す積層体１０の３−３平面（集電極２０の積層面）における断面図である。
【００１６】
図１および図２に示すように、積層体１０は、電解質膜１２と、電解質膜１２を挟持しサンドイッチ構造とする２つのガス拡散電極１４と、このサンドイッチ構造を挟持すると共に隣接する単電池の隔壁をなす２つの集電極２０と、サンドイッチ構造と共に集電極２０に挟持されるシール部材４０とを複数積層して構成される。積層体１０の両積層端には、エンドプレート５０が取り付けられており、積層体１０の積層方向に沿った４つの側面には、全面に被覆層６０が形成されている。
【００１７】
電解質膜１２は、高分子材料、例えば、フッ素系樹脂により形成された厚さ１００μｍないし２００μｍのイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝導性を示す。２つのガス拡散電極１４は、表面をポリ四フッ化エチレンでコーティングした炭素繊維と何等処理されていない炭素繊維とを１対１の割合とした糸で織成したカーボンクロスにより形成されている。ガス拡散電極１４は、ポリ四フッ化エチレンが撥水性を呈するから、その表面が水で覆われてガスの透過を阻害することはない。このカーボンクロスの電解質膜１２側の表面および隙間には、触媒としての白金または白金と他の金属からなる合金等を担持したカーボン粉が練り込まれている。この電解質膜１２と２つのガス拡散電極１４は、２つのガス拡散電極１４が電解質膜１２を挟んでサンドイッチ構造とした状態で、１００℃ないし１６０℃好ましくは１１０℃ないし１３０℃の温度で、１ＭＰａ｛１０．２kgf／cm²｝ないし２０ＭＰａ｛１０２kgf／cm²｝好ましくは５ＭＰａ｛５１kgf／cm²｝ないし１０ＭＰａ｛１０２kgf／cm²｝の圧力を作用させて接合するホットプレス法により接合されている。
【００１８】
集電極２０は、カーボンを圧縮して緻密化しガス不透過とした緻密質カーボンにより形成されている。集電極２０は、正方形の薄板状に形成されており、各辺の縁付近には、辺に平行で細長い二対の貫通孔２２，２４および３２，３４が形成されている。この二対の貫通孔２２，２４および３２，３４は、積層体が形成された際、積層体を積層方向に貫通する酸化ガス（空気等の酸素を含有するガス）の給排用流路２２ａ，２４ａおよび燃料ガス（メタノール改質ガス等の水素を含有するガス）の給排用流路３２ａ，３４ａを形成する。集電極２０のガス拡散電極１４と接触する面（図２の表示面）の一対の貫通孔２２と２４との間には、一対の貫通孔３２，３４の長手方向と平行に配置された複数のリブ２６が形成されている。このリブ２６は、ガス拡散電極１４とで酸化ガスの通路２８を形成する。また、集電極２０のガス拡散電極１４と接触する面（図２の裏面）の一対の貫通孔３２と３４との間には、一対の貫通孔２２，２４の長手方向と平行（リブ２６と直交する方向）に配置された複数のリブ３６が形成されている。このリブ３６もリブ２６と同様に、ガス拡散電極１４とで燃料ガスの通路３８を形成する。
【００１９】
エンドプレート５０は、樹脂により正方形の板状に形成されており、４つの辺のうち隣接する２つの辺の縁付近の中央に円形の貫通孔５２，５４が形成されている。図１中左側のエンドプレート５０の貫通孔５２は積層体に形成される酸化ガスの給排用流路２２ａと連絡しており、貫通孔５４は燃料ガスの給排用流路３２ａと連絡している。図示しないが、図１中右側のエンドプレート５０の貫通孔５２は、酸化ガスの給排用流路２４ａと連絡しており、貫通孔５４は燃料ガスの給排用流路３４ａと連絡している。
【００２０】
被覆層６０は、絶縁性材料であるゴム（例えば、ニトリルゴム，スチロールゴム，シリコーンゴム，フッ素ゴム，ポリアクリレートゴム，エチレンプロピレンゴム，ブチルゴム，ウレタンゴム等）により形成されいる。被覆層６０は、電解質膜１２，ガス拡散電極１４，集電極２０をシール部材４０と共に複数積層し、両積層端にエンドプレート５０を取り付けた後に、積層体１０の積層方向に沿った４つの側面にシート状のゴムを接着固定することにより形成される。被覆層６０は、図３に示すように、積層体１０の側面を完全に覆うように形成される。
【００２１】
こうして構成された積層体１０の両積層端に取り付けられたエンドプレート５０の貫通孔５２，５４に、酸化ガスおよび燃料ガスを給排する図示しない酸化ガス給排装置および燃料ガス給排装置を接続し、積層体１０の酸化ガスの給排用流路２２ａ，２４ａの一方から酸化ガスを供給すると共に燃料ガスの給排用流路３２ａ，３４ａの一方から燃料ガスを供給すれば、酸化ガスの通路２８および燃料ガスの通路３８を介して電解質膜１２を挟んで対峙する２つのガス拡散電極１４にそれぞれ酸化ガスおよび燃料ガスが供給され、積層体１０は、次式（１）および（２）に示す反応により、化学エネルギを直接電気エネルギに変換する。
【００２２】
カソード反応（酸素極）：２Ｈ⁺＋２ｅ^-＋（１／２）Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ …（１）
アノード反応（燃料極）：Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^- …（２）
【００２３】
以上説明した構成の燃料電池によれば、ゴムにより形成された被覆層６０により積層体１０内部と外部とを遮断することができる。このため、積層体１０に衝撃荷重が作用し、積層体１０の被覆層６０が形成された側面に割れ等が生じても、酸化ガスまたは燃料ガスが、酸化ガスの給排用流路２２ａ，２４ａまたは燃料ガスの給排用流路３２ａ，３４ａから漏れるの防止することができる。また、被覆層６０を絶縁性材料により形成したので、他の機器等との接触による短絡等の不都合を防止することができ、燃料電池の取扱を容易にすることができる。
【００２４】
このタイプの燃料電池では、被覆層６０をゴムにより形成したが、樹脂（例えば、エポキシ系，アクリルウレタン系，シリコン系等の樹脂）や、ゴムまたは樹脂を主成分とした接着剤により形成する構成も好適である。また、この燃料電池では、被覆層６０を絶縁性材料により形成したが、集電極２０の外周部を絶縁性材料で形成した場合には、被覆層６０を導電性材料で形成することも可能である
。実施例の燃料電池では、被覆層６０を積層体１０の側面にシート状のゴムを接着固定することにより形成したが、ゴムまたは樹脂を主成分とする液状の高分子材料を塗布または吹き付け等により被膜を形成し乾燥して被覆層６０とする構成も好適である。
【００２５】
このタイプの燃料電池では、積層体１０の４つの側面のすべてを覆うように被覆層６０を形成したが、被覆層６０を、積層体１０の４つの側面の他エンドプレート５０をも覆うように形成する構成も好適である。また、積層体１０の２つの側面のみに被覆層６０を形成する構成でも差し支えない。この構成を図４および図５に示す。図４はこのタイプの燃料電池に用いられる積層体１０の変形例である積層体１１０の斜視図、図５は図４に示す積層体１１０の５−５平面（集電極２０の積層面）における断面図である。図４および図５に示すように、積層体１１０は、その側面のうち集電極２０の貫通孔３２，３４の長手方向と平行な２つの面にのみ被覆層１６０が形成されている。この構成の燃料電池とすれば、積層体１１０に衝撃荷重が作用し、積層体１１０の被覆層１６０を形成した側面に割れ等が生じても、被覆層１６０が燃料ガスの給排用流路３２ａ，３４ａと外部とを遮断するから、燃料ガスが燃料ガスの給排用流路３２ａ，３４ａから漏れるの防止することができる。
【００２６】
このタイプの燃料電池では、積層体１０の４つの側面を１枚のシート状のゴムで覆うようにして被覆層６０を形成したが、複数のシート状のゴムにより２以上に分離した被覆層６０としてもよい。例えば、図６に示す積層体２１０のように、複数の単電池１１からなるモジュール毎に被覆層２６０を形成し、このモジュールを積層し、その積層端にエンドプレート５０を取り付けて積層体２１０としてもよい。この場合モジュールを構成する単電池１１の数は幾つであってもかまわない。
【００２７】
次に本発明の実施例である燃料電池について説明する。図７は、実施例の燃料電池を構成する積層体の断面（集電極２０の積層面における断面）を示す断面図である。実施例の燃料電池は、被覆層６０の形成箇所を除いて上述した燃料電池と同一の構成をしている。したがって、実施例の燃料電池の構成のうち、既に説明した燃料電池と同一の構成については同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００２８】
図示するように、この実施例の燃料電池では、集電極２０の貫通孔２２，２４
，３２，３４の内周面のうち集電極２０の縁側の面に既に説明した被覆層６０と同一の材料により形成された被覆層３６０を備える。被覆層３６０は、電解質膜１２，ガス拡散電極１４，集電極２０およびシール部材４０を積層し、その両積層端にエンドプレート５０を取り付ける前に、集電極２０の貫通孔２２，２４，３２，３４が形成する酸化ガスの給排用流路２２ａ，２４ａおよび燃料ガスの給排用流路３２ａ，３４ａの内側に管付きのノズルを挿入し、ノズルから液状のゴムを吹き付けて給排用流路２２ａ，２４ａ，３２ａ，３４ａの内側に液状のゴムによる被膜を形成し、これを乾燥して形成される。
【００２９】
以上説明した実施例の燃料電池によれば、酸化ガスの給排用流路２２ａ，２４ａおよび燃料ガスの給排用流路３２ａ，３４ａの内側のうち集電極２０の縁側に被覆層３６０を形成することにより、積層体に衝撃荷重が作用し、積層体を構成する集電極２０の縁部等に割れ等が生じても、酸化ガスまたは燃料ガスが酸化ガスの給排用流路２２ａ，２４ａおよび燃料ガスの給排用流路３２ａ，３４ａから漏れるの防止することができる。また、被覆層３６０を絶縁性材料で形成したので、被覆層３６０による単電池間の短絡を生じることがない。したがって、集電極２０の貫通孔２２，２４，３２，３４の形成部を如何なる材料で形成してもよく、設計の自由度を高めることができる。
【００３０】
実施例の燃料電池では、酸化ガスの給排用流路２２ａ，２４ａおよび燃料ガスの給排用流路３２ａ，３４ａに被覆層３６０を形成したが、酸化ガスとして空気を用いる場合等では燃料ガスの給排用流路３２ａ，３４ａにのみ被覆層３６０を形成する構成としてもよい。この構成とすれば、実施例の燃料電池に比して被覆層３６０を形成する手間が少なくなり製造工程を簡略化することができる。また、実施例の燃料電池では、集電極２０等を積層した後に管付きノズルを挿入して液状のゴムを吹き付けて被覆層３６０を形成したが、複数の単電池により構成されるモジュール毎に被覆層３６０を形成し、このモジュールを積層して積層体を形成する構成してもよい。
【００３１】
以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の燃料電池によれば、燃料の流路の形成面のうち少なくとも積層体の外周側を被覆する弾性体からなるシール用の被覆層が燃料の流路内と外部とを遮断するので、燃料の流路の形成面に衝撃等により割れ等が生じても、燃料の流路の形成面に生じた割れ等から燃料が外部に漏れるのを防止することができる。
【００３５】
本発明の燃料電池において、被覆層を絶縁性材料とすれば、被覆層による部材間の短絡を防止することができる。したがって、燃料の流路を形成する部材は、如何なる材質によって形成してもよく、設計の自由度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な一実施例である燃料電池を構成する積層体１０の構成の概略を示す説明図。
【図２】積層体１０を構成する単電池１１の構成を例示する分解斜視図。
【図３】図１に示す積層体１０の３−３平面の断面図。
【図４】実施例の積層体１０の変形例である積層体１１０の斜視図。
【図５】図４に示す積層体１１０の５−５平面の断面図。
【図６】実施例の積層体１０の変形例である積層体２１０の斜視図。
【図７】第２実施例の燃料電池の積層体の断面図。
【符号の説明】
１０…積層体
１１…単電池
１２…電解質膜
１４…ガス拡散電極
２０…集電極
２２，２４，３２，３４…貫通孔
２２ａ，２４ａ…酸化ガスの給排用流路
２６…リブ
２８…通路
３２ａ，３４ａ…燃料ガスの給排用流路
３６…リブ
３８…通路
４０…シール部材
５０…エンドプレート
５２，５４…貫通孔
６０…被覆層
１１０…積層体
１６０…被覆層
２１０…積層体
２６０…被覆層
３６０…被覆層[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a fuel cell including a laminate in which a plurality of electrolyte layers and electrodes are laminated and a fuel flow path is formed inside.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of fuel cell, a fuel supply / discharge flow path is formed inside a laminated body constituting a fuel cell by laminating a plurality of single cells each having a through hole formed at a predetermined position. Have been proposed (for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 62-136777, 4-144069, and 5-174862).
[0003]
In these fuel cells, an electrolyte layer, a gas diffusion electrode sandwiched between the electrolyte layers and a sandwich structure, and a gas flow path between the sandwich structure sandwiched between the gas diffusion electrodes and a fuel cell adjacent to each other are formed. It is configured by stacking a plurality of unit cells each including a collecting electrode forming a partition wall. The fuel supply / discharge passage formed inside the fuel cell is formed by a through-hole penetrating the laminated surface formed at the outer edge of the collector electrode. As the material for forming the collector electrode, the collector electrode forms the fuel flow path and forms the partition wall of the unit cell, so it is chemically stable to the fuel, does not permeate the fuel, and has excellent conductivity. Is required. In the fuel cell described above, dense carbon (which is made to be gas-impermeable by compressing carbon) that satisfies these requirements is used.
[0004]
Further, in these fuel cells, in order to prevent the fuel from leaking from the fuel supply / discharge flow path, a seal member such as an O-ring is disposed on the outer periphery of the through hole formed in the outer edge portion of the collector electrode and stacked. is doing.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a fuel cell in which a plurality of collector electrodes formed of dense carbon and having through-holes for forming fuel supply / discharge passages formed in the outer edge portion are laminated, the dense carbon is a brittle material. For this reason, there is a problem that cracks or the like are likely to occur due to impact or the like, and the fuel is likely to leak to the outside. In particular, when the fuel cell is mounted on a moving vehicle or the like, it is necessary to consider the impact caused by the accident of the moving vehicle or the like, and this problem is highlighted.
[0006]
Such a problem is not limited to the case where the collecting electrode is formed of dense carbon as a material, and the same is true when the collecting electrode is formed of another material.
[0007]
The fuel cell of the present invention has the following configuration in order to solve such problems and to prevent the fuel from leaking from the fuel supply / discharge passage formed in the fuel cell.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Fuel cell of the present invention,
A fuel cell comprising a plurality stacked product layer body with the collector electrode unit cell comprising a gas diffusion electrode that sandwich the electrolyte layer and the electrolyte layer,
A through-hole provided in an outer edge portion of the collector electrode is continuous, and a fuel flow path is formed in the stack along the stacking direction of the stack,
The gist is that at least the outer peripheral side of the laminate in the inner surface of the flow path is covered with a sealing coating layer made of an elastic material over the entire range in the stacking direction in the laminate .
[0010]
Here, in this fuel cell, the coating layer may be formed of an insulating material.
[0013]
[Action]
Fuel cell of the present invention, at least the laminate outer peripheral side of the inner surface of the flow path of the fuel, the coating layer for sealing made of elastic material for covering over the entire range in the stacking direction of the laminate is, the fuel Shut off the inside and outside of the flow path. As a result, even if a crack or the like is generated due to an impact or the like on the formation surface of the fuel flow path provided with the coating layer, the fuel can be prevented from leaking to the outside from the crack or the like.
[0014]
In fuel cells of the present invention, if the coating layer and the insulating material, it is possible to prevent short circuit between the members due to the coating layer.
[0015]
【Example】
In order to further clarify the configuration and operation of the present invention described above, preferred embodiments of the present invention will be described below. Prior to the description of the embodiments, a fuel cell formed by stacking unit cells will be described. A schematic configuration will be described with reference to the drawings . 1 is an explanatory view schematically showing a configuration of the laminated body 10 constituting the fuel cell, FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating the configuration of cells 11 constituting the laminate 10, FIG. 3 is laminated shown in FIG. 1 3 is a cross-sectional view of the body 10 on the 3-3 plane (lamination surface of the collector electrode 20). FIG.
[0016]
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the laminate 10 includes an electrolyte membrane 12, two gas diffusion electrodes 14 sandwiching the electrolyte membrane 12 to form a sandwich structure, and sandwiching the sandwich structure and of adjacent single cells. Two collector electrodes 20 forming a partition wall and a plurality of seal members 40 sandwiched between the collector electrodes 20 together with a sandwich structure are laminated. End plates 50 are attached to both laminated ends of the laminated body 10, and coating layers 60 are formed on the entire surface on four side surfaces along the laminated direction of the laminated body 10.
[0017]
The electrolyte membrane 12 is an ion exchange membrane having a thickness of 100 μm to 200 μm formed of a polymer material, for example, a fluororesin, and exhibits good electrical conductivity in a wet state. The two gas diffusion electrodes 14 are formed of carbon cloth woven with yarns in which carbon fibers whose surfaces are coated with polytetrafluoroethylene and carbon fibers that are not treated at all are in a ratio of 1: 1. Since the polytetrafluoroethylene exhibits water repellency, the surface of the gas diffusion electrode 14 is covered with water and does not hinder gas permeation. Carbon powder carrying platinum or an alloy composed of platinum and other metals as a catalyst is kneaded into the surface and gaps on the electrolyte membrane 12 side of the carbon cloth. The electrolyte membrane 12 and the two gas diffusion electrodes 14 are 1 MPa at a temperature of 100 ° C. to 160 ° C., preferably 110 ° C. to 130 ° C., with the two gas diffusion electrodes 14 sandwiching the electrolyte membrane 12. {10.2 kgf / cm ² } to 20 MPa {102 kgf / cm ² }, preferably 5 MPa {51 kgf / cm ² } to 10 MPa {102 kgf / cm ² }.
[0018]
The collecting electrode 20 is formed of dense carbon that is compressed and densified by compressing carbon. The collector electrode 20 is formed in a square thin plate shape, and in the vicinity of the edge of each side, two pairs of through-holes 22, 24 and 32, 34 parallel to the side are formed. The two pairs of through-holes 22, 24, 32, and 34 are used to supply / discharge the oxidizing gas (gas containing oxygen such as air) that penetrates the stacked body in the stacking direction when the stacked body is formed. , 24a and fuel gas (gas containing hydrogen such as methanol reformed gas) supply / discharge channels 32a, 34a are formed. Between the pair of through holes 22 and 24 on the surface (display surface in FIG. 2) of the collector electrode 20 in contact with the gas diffusion electrode 14, a plurality of parallel electrodes arranged in the longitudinal direction of the pair of through holes 32 and 34. The rib 26 is formed. The rib 26 forms an oxidation gas passage 28 with the gas diffusion electrode 14. Further, between the pair of through holes 32 and 34 on the surface (the back surface in FIG. 2) of the collector electrode 20 in contact with the gas diffusion electrode 14, parallel to the longitudinal direction of the pair of through holes 22 and 24 (the rib 26 and A plurality of ribs 36 arranged in the (perpendicular direction) are formed. Similarly to the rib 26, the rib 36 forms a fuel gas passage 38 with the gas diffusion electrode 14.
[0019]
The end plate 50 is formed in a square plate shape with resin, and circular through holes 52 and 54 are formed in the center near the edges of two adjacent sides of the four sides. The through hole 52 of the left end plate 50 in FIG. 1 communicates with the oxidizing gas supply / discharge passage 22a formed in the laminate, and the through hole 54 communicates with the fuel gas supply / discharge passage 32a. ing. Although not shown, the through hole 52 of the right end plate 50 in FIG. 1 communicates with the oxidizing gas supply / discharge flow path 24a, and the through hole 54 communicates with the fuel gas supply / discharge flow path 34a. Yes.
[0020]
The covering layer 60 is made of an insulating material such as rubber (for example, nitrile rubber, styrene rubber, silicone rubber, fluorine rubber, polyacrylate rubber, ethylene propylene rubber, butyl rubber, urethane rubber, etc.). The coating layer 60 is formed by laminating a plurality of electrolyte membranes 12, gas diffusion electrodes 14, and collector electrodes 20 together with the seal member 40, and after attaching end plates 50 to both lamination ends, four side surfaces along the lamination direction of the laminate 10 are provided. It is formed by adhering and fixing a sheet-like rubber. As shown in FIG. 3, the covering layer 60 is formed so as to completely cover the side surface of the stacked body 10.
[0021]
An oxidant gas supply / discharge device (not shown) and a fuel gas supply / discharge device (not shown) for supplying and discharging oxidant gas and fuel gas are connected to the through holes 52 and 54 of the end plate 50 attached to both ends of the laminate 10 thus configured. If the oxidizing gas is supplied from one of the oxidizing gas supply / discharge passages 22a, 24a of the laminate 10 and the fuel gas is supplied from one of the fuel gas supply / discharge passages 32a, 34a, The oxidizing gas and the fuel gas are respectively supplied to the two gas diffusion electrodes 14 facing each other with the electrolyte membrane 12 interposed therebetween via the passage 28 and the fuel gas passage 38. The laminated body 10 has the following formulas (1) and (2). The chemical energy is directly converted into electric energy by the reaction shown in the following.
[0022]
Cathode reaction (oxygen electrode): 2H ⁺ + 2e ⁻ + (1/2) O ₂ → H ₂ O (1)
Anode reaction (fuel electrode): H ₂ → 2H ⁺ + 2e ⁻ (2)
[0023]
According to fuel cell having the configuration described above, you are possible to cut off the laminated body 10 inside and outside with a covering layer 60 formed of rubber. For this reason, even if an impact load acts on the laminated body 10 and a crack or the like occurs on the side surface of the laminated body 10 on which the coating layer 60 is formed, the oxidizing gas or the fuel gas is supplied to the oxidizing gas supply / discharge passage 22a, It is possible to prevent leakage from the flow path 32a or 34a for supplying or discharging fuel gas 24a or fuel gas. Moreover, since the coating layer 60 is formed of an insulating material, inconveniences such as a short circuit due to contact with other devices can be prevented, and the fuel cell can be easily handled.
[0024]
In this type of fuel cell, the coating layer 60 is formed of rubber, but is formed of a resin (for example, an epoxy-based resin, an acrylic urethane-based resin, a silicon-based resin), or a rubber or resin-based adhesive. Is also suitable. Further, in the fuel cell of this, although the coating layer 60 was formed of an insulating material, in the case of forming the outer periphery of the collector electrode 20 with an insulating material, also possible to form a coating layer 60 with a conductive material It is. In the fuel cell of the example, the coating layer 60 was formed by adhering and fixing a sheet-like rubber to the side surface of the laminate 10, but by applying or spraying a liquid polymer material mainly composed of rubber or resin. A configuration in which a coating is formed and dried to form the coating layer 60 is also suitable.
[0025]
In this type of fuel cell, the coating layer 60 is formed so as to cover all four side surfaces of the laminate 10, but the coating layer 60 is also covered so as to cover the other end plates 50 of the four side surfaces of the laminate 10. The structure to form is also suitable. Moreover, the structure which forms the coating layer 60 only in two side surfaces of the laminated body 10 may be sufficient. This configuration is shown in FIGS. FIG. 4 is a perspective view of a laminated body 110 which is a modification of the laminated body 10 used in this type of fuel cell, and FIG. 5 is a 5-5 plane (a laminated surface of the collector electrode 20) of the laminated body 110 shown in FIG. It is sectional drawing. As shown in FIGS. 4 and 5, the laminated body 110 has the covering layer 160 formed only on two surfaces parallel to the longitudinal direction of the through holes 32 and 34 of the collector electrode 20. In the fuel cell having this configuration, even when an impact load acts on the laminate 110 and a crack or the like occurs on the side surface of the laminate 110 on which the coating layer 160 is formed, the coating layer 160 has a fuel gas supply / discharge passage. Since 32a, 34a is cut off from the outside, it is possible to prevent the fuel gas from leaking from the fuel gas supply / discharge passages 32a, 34a.
[0026]
In this type of fuel cell, the coating layer 60 is formed so as to cover the four side surfaces of the laminate 10 with one sheet-like rubber, but the coating layer 60 separated into two or more by a plurality of sheet-like rubbers. It is good. For example, like the laminated body 210 shown in FIG. 6, a coating layer 260 is formed for each module including a plurality of unit cells 11, this module is laminated, and an end plate 50 is attached to the laminated end to form the laminated body 210. Also good. In this case, the number of unit cells 11 constituting the module may be any number.
[0027]
Next a description is given of a fuel cell is a solid施例of the present invention. Figure 7 is a sectional view showing a section of a laminate of a fuel cell of the real施例(cross section in the stacking surface of the collector electrode 20). The fuel cell of the real施例has the same construction as that of the fuel cell described above with the exception of the area where the coating layer 60. Therefore, of the structure of a fuel cell of the real施例already given the same reference configuration a fuel cell described, the description thereof is omitted.
[0028]
As shown, in the fuel cell of this real施例, through holes 22, 24 of the collector electrode 20
32, 34 are provided with a coating layer 360 made of the same material as that of the coating layer 60 already described on the surface on the edge side of the collector electrode 20. The coating layer 360 is formed by laminating the electrolyte membrane 12, the gas diffusion electrode 14, the collector electrode 20, and the seal member 40, and before attaching the end plate 50 to both ends of the laminate, the through holes 22, 24, 32, A nozzle with a pipe is inserted inside the oxidizing gas supply / discharge passages 22a, 24a and the fuel gas supply / discharge passages 32a, 34a formed by 34, and liquid rubber is sprayed from the nozzles to supply / discharge flow. A film made of liquid rubber is formed inside the passages 22a, 24a, 32a, and 34a and dried to form the film.
[0029]
According to the fuel cell of the real施例described above, coating the sheet discharge passage 22a, 24a and the fuel gas supply and discharge passage 32a, edge of the inside of the inner collector electrode 20 of the 34a of the oxidizing gas layer 360 Even if an impact load acts on the laminated body and a crack or the like occurs at the edge or the like of the collector electrode 20 constituting the laminated body, the oxidizing gas or the fuel gas is supplied to the oxidizing gas supply / discharge passage 22a. , 24a and the fuel gas supply / discharge flow paths 32a, 34a. Further, since the covering layer 360 is formed of an insulating material, a short circuit between the single cells due to the covering layer 360 does not occur. Therefore, the formation portions of the through holes 22, 24, 32, and 34 of the collector electrode 20 may be formed of any material, and the degree of design freedom can be increased.
[0030]
In the fuel cell of the real施例, supply and discharge passage 22a of the oxidizing gas, 24a and the fuel gas supply and discharge passage 32a, but to form a coating layer 360 to 34a, the fuel in the case such that air is used as oxidizing gas The coating layer 360 may be formed only in the gas supply / discharge flow paths 32a and 34a. According to this configuration, it is possible to simplify the less becomes the manufacturing process labor for forming the coating layer 360 than in the fuel cell of the real施例. Further, in the fuel cell of the real施例has formed the coating layer 360 by blowing rubber liquid by inserting a tube with a nozzle after a collector electrode 20 or the like, each module including a plurality of unit cells The coating layer 360 may be formed, and this module may be stacked to form a stacked body.
[0031]
The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to these embodiments, and it is needless to say that the present invention can be implemented in various modes without departing from the gist of the present invention.
[0034]
【The invention's effect】
According to fuel cell of the present invention, since the coating layer for sealing made of elastic material covering the outer peripheral side of at least laminate of forming surface of the flow path of the fuel is shut off and the flow path and the outside of the fuel Even if a crack or the like occurs on the surface of the fuel flow path due to an impact or the like, the fuel can be prevented from leaking to the outside from the crack or the like generated on the surface of the fuel flow path.
[0035]
In fuel cells of the present invention, if the coating layer and the insulating material, it is possible to prevent short circuit between the members due to the coating layer. Therefore, the member forming the fuel flow path may be formed of any material, and the degree of design freedom can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram showing an outline of the configuration of a laminate 10 constituting a fuel cell according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating the configuration of a single battery 11 that constitutes a stacked body 10;
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the 3-3 plane of the laminate 10 shown in FIG.
FIG. 4 is a perspective view of a laminate 110 that is a modification of the laminate 10 according to the embodiment.
5 is a cross-sectional view taken along a 5-5 plane of the stacked body 110 shown in FIG.
FIG. 6 is a perspective view of a laminate 210 that is a modification of the laminate 10 according to the embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view of a fuel cell stack according to a second embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Laminated body 11 ... Cell 12 ... Electrolyte membrane 14 ... Gas diffusion electrode 20 ... Collector electrode 22, 24, 32, 34 ... Through-hole 22a, 24a ... Supply / exhaust flow path 26 of oxidizing gas ... Rib 28 ... Passage 32a 34a ... Fuel gas supply / discharge passage 36 ... Rib 38 ... Passage 40 ... Seal member 50 ... End plate 52, 54 ... Through hole 60 ... Cover layer 110 ... Stack body 160 ... Cover layer 210 ... Stack body 260 ... Cover Layer 360 ... coating layer

Claims

A fuel cell comprising a plurality stacked product layer body with the collector electrode unit cell comprising a gas diffusion electrode that sandwich the electrolyte layer and the electrolyte layer,
A through-hole provided in an outer edge portion of the collector electrode is continuous, and a fuel flow path is formed in the stack along the stacking direction of the stack,
A fuel cell in which at least the outer peripheral side of the laminated body of the inner surface of the flow path is covered with a sealing coating layer made of an elastic body over the entire range in the stacking direction of the laminated body .

The fuel cell according to claim 1, wherein
The sealing coating layer is a fuel cell formed of an insulating material.

The fuel cell according to claim 2, wherein
The said coating layer is a fuel cell formed for every module formed by laminating | stacking the module comprised by a several cell.