JP4358083B2 - Fuel cell - Google Patents
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Description
本発明は、電解質を一対の電極間に配設した電解質・電極構造体とセパレータとを積層するとともに、少なくとも前記セパレータには、反応ガス連通孔及び冷却媒体連通孔が貫通形成される内部マニホールド型燃料電池に関する。 The present invention provides an internal manifold type in which an electrolyte / electrode structure in which an electrolyte is disposed between a pair of electrodes and a separator are laminated, and at least the separator is formed with a reaction gas communication hole and a cooling medium communication hole. The present invention relates to a fuel cell.
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を対設した電解質膜・電極構造体(MEA)を、セパレータによって挟持した発電セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の発電セルを積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。 For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) in which an anode side electrode and a cathode side electrode are provided on both sides of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane is sandwiched between separators. It has a power generation cell. This type of fuel cell is normally used as a fuel cell stack by stacking a predetermined number of power generation cells.
この燃料電池において、アノード側電極には、燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス(以下、水素含有ガスともいう)が供給される一方、カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気(以下、酸素含有ガスともいう)が供給されている。アノード側電極に供給された燃料ガスは、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質膜を介してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電子は外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。 In this fuel cell, a fuel gas, for example, a gas mainly containing hydrogen (hereinafter also referred to as hydrogen-containing gas) is supplied to the anode side electrode, while an oxidant gas, for example, A gas or air mainly containing oxygen (hereinafter also referred to as oxygen-containing gas) is supplied. In the fuel gas supplied to the anode side electrode, hydrogen is ionized on the electrode catalyst and moves to the cathode side electrode side through the electrolyte membrane. Electrons generated during that time are taken out to an external circuit and used as direct current electric energy.
上記の発電セルでは、燃料ガス及び酸化剤ガスを気密に保持するために、種々のシール構造が採用されている。例えば、特許文献1には、燃料電池スタックに組み込まれるプレートの変形を阻止してシール性能を向上させることが可能なシール構造が開示されている。
In the power generation cell described above, various seal structures are employed in order to keep the fuel gas and the oxidant gas airtight. For example,
このシール構造を組み込む燃料電池スタックは、図10に示すように、単位セル1を備え、この単位セル1は、膜電極接合体2を挟持する第1及び第2電池プレート3、4を備えている。膜電極接合体2の両面には、アノード電極2aとカソード電極2bとが設けられている。
As shown in FIG. 10, the fuel cell stack incorporating this seal structure includes a
第1及び第2電池プレート3、4の四隅には、冷却水の供給口W1及び排出口W2と、燃料ガスの供給口G1及び排出口G2とが積層方向に貫通形成されている。第1電池プレート3のアノード電極2aに対向する面3aには、図示しない燃料ガス流路が形成される一方、この面3aとは反対の面3bには、水流路5が鉛直方向に沿って形成されている。
At the four corners of the first and
面3bには、冷却水の供給口W1、水流路5及び冷却水の排出口W2を囲繞して凸状シール部6が設けられている。この凸状シール部6によって、燃料ガスの供給口G1及び排出口G2が水流路5から閉塞されている。
A convex seal portion 6 is provided on the
第2電池プレート4のカソード電極2bに対向する面4aには、酸化剤ガス流路7が鉛直方向に向かって形成されている。この面4aには、酸化剤ガスの供給用マニホールド8a、酸化剤ガス流路7及び酸化剤ガスの排出用流路8bを囲繞して凸状シール部6bが設けられている。
An oxidant
膜電極接合体2を挟んで、第1電池プレート3と第2電池プレート4とが接合される際、それぞれの凸状シール部6a、6bは、積層方向に沿って略同一線上に位置している。凸状シール部6a、6bの形状パターンが異なる箇所に対応し、第1電池プレート3には、リブ部9a、9b及び小突起9cが設けられている。
When the
ところで、上記の特許文献1おいては、凸状シール部6a、6bが積層方向に同一線上に位置する部分では、第1電池プレート3と第2電池プレート4とに締め付け過重が付与されていても、これらに変形が生ずることを阻止することができる。
By the way, in the above-mentioned
しかしながら、形状パターンが異なる部位では、凸状シール部6bに対してリブ部9a、9b及び小突起9cが配設されているだけである。従って、単セル1の面内における荷重バランスや、各単セル1毎の荷重バランスが均一化されず、特に、発電面内を必要な面圧に保持することが困難となる。これにより、シール性の低下や、ガス流路の閉塞による反応ガスの供給不良等が発生するという問題がある。
However, only the
本発明はこの種の問題を解決するものであり、積層方向の荷重に対して局所的な面圧の変動を阻止するとともに、所望のシール機能及び発電性能を確保することが可能な燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention solves this type of problem, and provides a fuel cell capable of preventing a variation in local surface pressure with respect to a load in the stacking direction and ensuring a desired sealing function and power generation performance. The purpose is to provide.
本発明は、電解質を一対の電極間に配設した電解質・電極構造体とセパレータとを積層するとともに、少なくとも前記セパレータには、反応ガス連通孔及び冷却媒体連通孔が貫通形成される内部マニホールド型燃料電池である。 The present invention provides an internal manifold type in which an electrolyte / electrode structure in which an electrolyte is disposed between a pair of electrodes and a separator are laminated, and at least the separator is formed with a reaction gas communication hole and a cooling medium communication hole. It is a fuel cell.
セパレータの一方の面には、電極の外周を囲繞するシール部材が設けられている。セパレータの他方の面には、冷却媒体を面方向に沿って供給する冷却媒体流路と、冷却媒体連通孔と前記冷却媒体流路との間で前記冷却媒体を案内するとともに、シール部材とは交差する方向に延在するガイド部と、積層方向に前記シール部材と重なり合う受け部とが設けられている。 A seal member is provided on one surface of the separator to surround the outer periphery of the electrode. On the other surface of the separator, a cooling medium flow path for supplying the cooling medium along the surface direction, guiding the cooling medium between the cooling medium communication hole and the cooling medium flow path, and a seal member A guide portion extending in the intersecting direction and a receiving portion overlapping with the seal member in the stacking direction are provided.
そして、受け部は、ガイド部の途上に鋭角に交わって一体化される湾曲部位を有している。ここで、「鋭角に交わって」とあるのは、受け部とガイド部との交差部位が直角ではないことと同意である。 The receiving portion has a curved portion integrated at an acute angle on the way of the guide portion. Here, “intersecting at an acute angle” means that the intersection of the receiving portion and the guide portion is not a right angle.
また、セパレータの一方の面には、積層方向にガイド部の一部と重なり合うリブ部がシール部材と一体に形成されることが好ましい。ガイド部とリブ部とが重なり合って、面圧抜けを確実に阻止することができるからである。 Moreover, it is preferable that the rib part which overlaps a part of guide part in the lamination direction is integrally formed with the sealing member on one surface of the separator. It is because a guide part and a rib part overlap and it can prevent a surface pressure loss reliably.
さらに、本発明は、電解質膜の両側に第1電極と該第1電極よりも大きな表面積を有する第2電極とを配設した電解質膜・電極構造体が、第1及び第2セパレータ間に配設されるとともに、少なくとも前記第1及び第2セパレータには、反応ガス連通孔及び冷却媒体連通孔が貫通形成される内部マニホールド型燃料電池である。 Further, according to the present invention, an electrolyte membrane / electrode structure in which a first electrode and a second electrode having a larger surface area than the first electrode are disposed on both sides of the electrolyte membrane is disposed between the first and second separators. In addition, at least the first and second separators are internal manifold fuel cells in which a reaction gas communication hole and a cooling medium communication hole are formed.
第1セパレータの一方の面には、第1電極の外周を囲繞する第1シール部材が設けられている。第2セパレータの一方の面には、第2電極の外周を囲繞し且つ第1シール部材と位置をずらして第2シール部材が設けられている。第1セパレータ又は第2セパレータの他方の面には、冷却媒体を面方向に沿って供給する冷却媒体流路と、冷却媒体連通孔と前記冷却媒体流路との間で前記冷却媒体を案内するとともに、第1シール部材とは交差する方向に延在するガイド部と、前記第1シール部材と積層方向に重なり合う第1受け部と、前記第2シール部材と積層方向に重なり合い且つ前記ガイド部間に配置される第2受け部とが設けられている。そして、第1受け部は、ガイド部の途上に鋭角に交わって一体化される湾曲部位を有している。 A first seal member that surrounds the outer periphery of the first electrode is provided on one surface of the first separator. A second seal member is provided on one surface of the second separator so as to surround the outer periphery of the second electrode and be displaced from the position of the first seal member. The other surface of the first separator or the second separator guides the cooling medium between the cooling medium flow path for supplying the cooling medium along the surface direction, the cooling medium communication hole, and the cooling medium flow path. And a guide portion extending in a direction intersecting with the first seal member, a first receiving portion overlapping with the first seal member in the stacking direction, and overlapping with the second seal member in the stacking direction and between the guide portions. The 2nd receiving part arrange | positioned at is provided. And the 1st receiving part has a curved part integrated at an acute angle in the middle of a guide part.
さらにまた、第1シール部材には、積層方向にガイド部の一部と重なり合うリブ部が一体に形成されることが好ましい。ガイド部とリブ部とが重なり合って、面圧抜けを確実に阻止することができるからである。 Furthermore, it is preferable that the first seal member is integrally formed with a rib portion that overlaps a part of the guide portion in the stacking direction. It is because a guide part and a rib part overlap and it can prevent a surface pressure loss reliably.
本発明によれば、燃料電池の締め付け時に、シール圧力による受け部の過大な変形を阻止することができ、局所的な面圧の低下(面圧抜け)を抑制することが可能になる。 According to the present invention, when the fuel cell is tightened, an excessive deformation of the receiving portion due to the seal pressure can be prevented, and a local decrease in surface pressure (surface pressure loss) can be suppressed.
しかも、積層方向にシール部材と重なり合う受け部が、前記シール部材とは交差する方向に延在するガイド部の途上に鋭角に交わって一体化されるため、例えば、前記受け部と前記ガイド部とが直角に交わる場合に比べ、交差部位での面圧の上昇が一挙に削減される。このため、受け部やガイド部のへたりを防止することができるとともに、所望のシール機能及び発電性能を確保することが可能になる。 Moreover, since the receiving portion that overlaps with the seal member in the stacking direction is integrated at an acute angle in the middle of the guide portion that extends in the direction intersecting with the seal member, for example, the receiving portion and the guide portion Compared with the case where the crossing at right angles, the increase in the surface pressure at the intersection is reduced at once. For this reason, it is possible to prevent the receiving portion and the guide portion from sagging and to ensure a desired sealing function and power generation performance.
また、本発明では、ガイド部間に第2受け部が設けられるため、冷却媒体連通孔と冷却媒体流路との間で冷却媒体を円滑に流動させることができ、前記冷却媒体の淀みや乱流を阻止することが可能になる。これにより、冷却効率を良好に向上させることができる。 In the present invention, since the second receiving portion is provided between the guide portions, the cooling medium can smoothly flow between the cooling medium communication hole and the cooling medium flow path, and the stagnation and disturbance of the cooling medium can be achieved. It becomes possible to stop the flow. Thereby, cooling efficiency can be improved favorably.
図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池を構成する発電セル10の要部分解斜視説明図であり、図2は、前記発電セル10の、図1中、II−II線断面説明図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a main part of a
図1に示すように、発電セル10は、電解質膜・電極構造体12をアノード側金属セパレータ(第1セパレータ)14とカソード側金属セパレータ(第2セパレータ)16とで挟持して構成される。アノード側金属セパレータ14及びカソード側金属セパレータ16は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板により構成されている。
As shown in FIG. 1, the
発電セル10の長辺方向(図1中、矢印B方向)の一端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔18aと、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔20bとが設けられる。
An oxidant gas inlet for supplying an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas, to one end edge of the
発電セル10の長辺方向の他端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔20aと、酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔18bとが設けられる。
The other end edge in the long side direction of the
発電セル10の上端縁部には、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔22a、22aが設けられるとともに、前記発電セル10の下端縁部には、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔22b、22bが設けられる。
Cooling medium
電解質膜・電極構造体12は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜24と、前記固体高分子電解質膜24を挟持するアノード側電極(第1電極)26及びカソード側電極(第2電極)28とを備える。アノード側電極26は、カソード側電極28よりも小さな表面積を有している(図1及び図2参照)。
The electrolyte membrane /
アノード側電極26及びカソード側電極28は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層(図示せず)と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層(図示せず)とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜24の両面に形成される。
The anode-
図3に示すように、アノード側金属セパレータ14の電解質膜・電極構造体12に向かう面14aには、燃料ガス入口連通孔20aと燃料ガス出口連通孔20bとに連通する燃料ガス流路30が形成される。この燃料ガス流路30は、例えば、矢印B方向に延在する複数の溝部により構成される。
As shown in FIG. 3, a fuel
図4に示すように、アノード側金属セパレータ14の面14bには、冷却媒体入口連通孔22aと冷却媒体出口連通孔22bとに連通する冷却媒体流路32が形成される。この冷却媒体流路32は、矢印C方向に延在する複数の溝部により構成される。
As shown in FIG. 4, a cooling
図1に示すように、カソード側金属セパレータ16の電解質膜・電極構造体12に向かう面16aには、矢印B方向に延在する複数の溝部からなる酸化剤ガス流路34が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路34は、酸化剤ガス入口連通孔18aと酸化剤ガス出口連通孔18bとに連通する。
As shown in FIG. 1, the
図1、図3及び図4に示すように、アノード側金属セパレータ14の面14a、14bには、このアノード側金属セパレータ14の外周端縁部を周回して、第1弾性シール40が一体化される。第1弾性シール40には、例えば、EPDM、NBR、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材が用いられる。
As shown in FIGS. 1, 3, and 4, the first
第1弾性シール40は、アノード側金属セパレータ14の面14aに一体化されるアノード側シール部材(第1シール部材)42と、面14bに一体化される冷却媒体側シール部材44とを備える。アノード側シール部材42及び冷却媒体側シール部材44は、先端先細り形状、台形状又は蒲鉾形状等、種々の断面形状が選択可能である。アノード側金属セパレータ14には、燃料ガス入口連通孔20a及び燃料ガス出口連通孔20bに近接して複数の供給孔部45a及び排出孔部45bが貫通形成される。
The first
図2に示すように、アノード側シール部材42は、電解質膜・電極構造体12を構成するアノード側電極26の外方に位置して固体高分子電解質膜24に直接接触する。冷却媒体側シール部材44は、図4に示すように、冷却媒体入口連通孔22aと冷却媒体出口連通孔22bとを冷却媒体流路32に連通するとともに、前記冷却媒体流路32から酸化剤ガス入口連通孔18a、燃料ガス出口連通孔20b、燃料ガス入口連通孔20a及び酸化剤ガス出口連通孔18bを遮蔽する。
As shown in FIG. 2, the anode
図1に示すように、カソード側金属セパレータ16の面16a、16bには、このカソード側金属セパレータ16の外周端縁部を周回して、第2弾性シール46が一体化される。第2弾性シール46は、カソード側金属セパレータ16の面16aに一体化されるカソード側シール部材(第2シール部材)48を備える。このカソード側シール部材48は、アノード側シール部材42と同様に構成されるとともに、積層方向に対して前記アノード側シール部材42と外方に位置をずらしている。
As shown in FIG. 1, the second
図1及び図2に示すように、カソード側シール部材48は、電解質膜・電極構造体12の外方に位置してアノード側金属セパレータ14の面14aに直接接触とともに、酸化剤ガス入口連通孔18a及び酸化剤ガス出口連通孔18bを酸化剤ガス流路34に連通する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the cathode
アノード側シール部材42には、カソード側シール部材48に向かって該カソード側シール部材48に干渉しない位置まで突出する複数の第1リブ部52が一体成形される(図3参照)。カソード側シール部材48には、アノード側シール部材42に向い且つ電解質膜・電極構造体12の外周部に干渉しない位置まで延在する複数の第2リブ部54が一体成形される(図2参照)。
The anode-
第1リブ部52と第2リブ部54とは、互いに千鳥状に配設される。アノード側シール部材42には、第2リブ部54に対向し且つ該第2リブ部54に向かって突出する複数の第3リブ部56が一体成形される(図2参照)。
The
図4に示すように、アノード側金属セパレータ14の面14bには、冷却媒体側シール部材44と一体にガイド部58a、58b、第1受け部60及び第2受け部62がそれぞれ複数設けられる。ガイド部58a、58bは、冷却媒体入口連通孔22a及び冷却媒体出口連通孔22bと冷却媒体流路32との間に設けられ、アノード側シール部材42とは交差する方向(矢印C方向)に延在し、且つ、積層方向に対して第1及び第3リブ部52、56と重なり合う位置に設けられる。第1及び第3リブ部52、56は、発電セル10に積層方向に締め付け荷重が付与される際、シール圧力によってアノード側金属セパレータ14の変形を阻止する機能、すなわち、ガイド部58a、58bの裏受けとしての機能を有する。
As shown in FIG. 4, a plurality of
第1受け部60は、積層方向にアノード側シール部材42と重なり合う位置に設けられ、ガイド部58a、58bの途上に鋭角に交わって(すなわち、直角に交わらずに)一体化される湾曲部位60a、60bを有する。ガイド部58a、58bは、互いに所定間隔離間して冷却媒体用通路64を形成するとともに、第2受け部62は、前記通路64間に矢印B方向に延在して設けられる。この第2受け部62は、積層方向に対しカソード側金属セパレータ16のカソード側シール部材48と重なり合う位置に設けられる(図2及び図5参照)。
The first receiving
このように構成される発電セル10の動作について、以下に説明する。
The operation of the
先ず、図1に示すように、酸化剤ガス入口連通孔18aに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス入口連通孔20aに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔22aに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
First, as shown in FIG. 1, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas
このため、酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔18aからカソード側金属セパレータ16の酸化剤ガス流路34に導入され、矢印B方向に移動して電解質膜・電極構造体12のカソード側電極28に供給される。一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔20aから供給孔部45aを通ってアノード側金属セパレータ14の燃料ガス流路30に導入される。燃料ガスは、燃料ガス流路30に沿って矢印B方向に移動し、電解質膜・電極構造体12のアノード側電極26に供給される。
Therefore, the oxidant gas is introduced into the oxidant
従って、各電解質膜・電極構造体12では、カソード側電極28に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極26に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費されて発電が行われる。
Therefore, in each electrolyte membrane /
次いで、カソード側電極28に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔18bに沿って矢印A方向に排出される。同様に、アノード側電極26に供給されて消費された燃料ガスは、排出孔部45bを通り燃料ガス出口連通孔20bに沿って矢印A方向に排出される。
Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the
また、冷却媒体入口連通孔22aに供給された冷却媒体は、アノード側金属セパレータ14の冷却媒体流路32に導入された後、矢印C方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体12を冷却した後、冷却媒体出口連通孔22bから排出される。
Further, the cooling medium supplied to the cooling medium
この場合、本実施形態では、図4及び図5に示すように、アノード側金属セパレータ14の面14bには、積層方向にアノード側シール部材42と重なり合う第1受け部60が設けられるとともに、前記第1受け部60は、矢印C方向に延在するガイド部58a、58bの途上に鋭角に交わって一体化されている。さらに、面14bには、カソード側シール部材48と積層方向に重なり合う第2受け部62が設けられている。このため、発電セル10が積層方向に締め付けられる際、アノード側金属セパレータ14の変形を有効に阻止することができる。
In this case, in this embodiment, as shown in FIGS. 4 and 5, the
しかも、第1受け部60がガイド部58a、58bの途上に一体化されるため、シール圧力による前記第1受け部60の過大な変形を阻止することができ、局所的な面圧の低下(面圧抜け)を抑制することが可能になる。
In addition, since the first receiving
さらに、受け部の両端に設けられている湾曲部位60a、60bは、ガイド部58a、58bに鋭角に交わって一体化されている。従って、第1受け部60に過大な面圧が発生することを阻止することが可能になり、前記第1受け部60のへたり等を防止するとともに、所望のシール機能及び発電性能を確保することが可能になるという効果が得られる。
Further, the
そこで、本実施形態のガイド部58a、58b、第1受け部60及び第2受け部62からなる実施形態形状パターンと、図6〜図9に示す第1〜第4比較形状パターン70〜76とを用いて、面圧抜け及び交差部面圧を比較する実験を行った。
Therefore, the embodiment shape pattern comprising the
図6に示す第1比較形状パターン70は、矢印B方向に延在する複数の第1受け部70aと第2受け部70bとを有するとともに、交差部が存在していない。このため、交差部面圧の上昇は惹起されないものの、第1及び第2受け部70a、70bの端部70a1、70b1に変形が発生し易く、面圧抜けが比較的顕著に発生していた。
The first
図7に示す第2比較形状パターン72は、矢印B方向に延在するそれぞれ複数の第1受け部72aと第2受け部72bとを有し、前記第1受け部72aの途上から矢印C方向に湾曲してガイド部72c、72dが一体成形されている。この第2比較形状パターン72では、湾曲するガイド部72c、72dを設けるために、交差部の面圧上昇が惹起されないものの、第1受け部72a同士の互いに近接する端部72a1に変形が惹起して、この端部72a1に面圧抜けが発生していた。
The second
図8に示す第3比較形状パターン74は、第1受け部74aと第2受け部74bとを有するとともに、前記第1受け部74aは、湾曲して矢印C方向に向かうガイド部74c、74dを一体的に設けている。この第3比較形状パターン74では、主にガイド部74c、74dの湾曲部外方に対応して空間部74eが存在しており、この空間部74eに、より顕著な面圧抜けが発生していた。
The third
図9に示す第4比較形状パターン76は、第1及び第2受け部76a、76bを有するとともに、この第1受け部76aには、矢印C方向に延在するガイド部76c、76dが直角に交わって一体化されている。これにより、直角な角部76eで変形し難く、交差部での面圧が相当に上昇していた。
The fourth
ところで、本実施形態では、ガイド部58a、58bによって形成される冷却媒体用通路64間に、第2受け部62が設けられている。このため、通路64間に冷却媒体が滞留したり、乱流が惹起したりすることがなく、冷却媒体入口連通孔22a及び冷却媒体出口連通孔22bと冷却媒体流路32との間で冷却媒体を円滑に流すことができる。これにより、電解質膜・電極構造体12の冷却効率が良好に向上するという利点が得られる。
By the way, in this embodiment, the 2nd receiving
しかも、ガイド部58a、58bの裏受けとしての機能を有する第1及び第3リブ部52、56が設けられるとともに、前記第1及び第3リブ部52、56は、第2リブ部54と千鳥形状に配設されている。従って、アノード側シール部材42とカソード側シール部材48との間で、ガスがショートカットすることを有効に阻止することが可能になる。
In addition, first and
10…発電セル 12…電解質膜・電極構造体
14…アノード側金属セパレータ 16…カソード側金属セパレータ
18a…酸化剤ガス入口連通孔 18b…酸化剤ガス出口連通孔
20a…燃料ガス入口連通孔 20b…燃料ガス出口連通孔
22a…冷却媒体入口連通孔 22b…冷却媒体出口連通孔
24…固体高分子電解質膜 26…アノード側電極
28…カソード側電極 30…燃料ガス流路
32…冷却媒体流路 34…酸化剤ガス流路
40、46…弾性シール 42…アノード側シール部材
44…冷却媒体側シール部材 48…カソード側シール部材
52、54、56…リブ部 58a、58b…ガイド部
60、62…受け部 60a、60b…湾曲部位
64…通路
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記セパレータの一方の面には、前記電極の外周を囲繞するシール部材が設けられ、
前記セパレータの他方の面には、冷却媒体を面方向に沿って供給する冷却媒体流路と、
前記冷却媒体連通孔と前記冷却媒体流路との間で前記冷却媒体を案内するとともに、前記シール部材とは交差する方向に延在するガイド部と、
積層方向に前記シール部材と重なり合う受け部と、
が設けられ、前記受け部は、前記ガイド部の途上に鋭角に交わって一体化される湾曲部位を有することを特徴とする燃料電池。 An internal manifold type fuel cell in which an electrolyte / electrode structure having an electrolyte disposed between a pair of electrodes and a separator are stacked, and at least the separator has a reaction gas communication hole and a cooling medium communication hole formed therethrough. And
On one surface of the separator, a seal member that surrounds the outer periphery of the electrode is provided,
On the other surface of the separator, a cooling medium flow path for supplying a cooling medium along the surface direction;
A guide portion that guides the cooling medium between the cooling medium communication hole and the cooling medium flow path and extends in a direction intersecting the seal member;
A receiving portion that overlaps the sealing member in the stacking direction;
The fuel cell is characterized in that the receiving portion has a curved portion integrated at an acute angle in the middle of the guide portion.
前記第1セパレータの一方の面には、前記第1電極の外周を囲繞する第1シール部材が設けられるとともに、
前記第2セパレータの一方の面には、前記第2電極の外周を囲繞し且つ前記第1シール部材と位置をずらして第2シール部材が設けられ、
前記第1セパレータ又は前記第2セパレータの他方の面には、冷却媒体を面方向に沿って供給する冷却媒体流路と、
前記冷却媒体連通孔と前記冷却媒体流路との間で前記冷却媒体を案内するとともに、前記第1シール部材とは交差する方向に延在するガイド部と、
前記第1シール部材と積層方向に重なり合う第1受け部と、
前記第2シール部材と積層方向に重なり合い且つ前記ガイド部間に配置される第2受け部と、
が設けられ、前記第1受け部は、前記ガイド部の途上に鋭角に交わって一体化される湾曲部位を有することを特徴とする燃料電池。 An electrolyte membrane / electrode structure in which a first electrode and a second electrode having a larger surface area than the first electrode are disposed on both sides of the electrolyte membrane is disposed between the first and second separators, and at least The first and second separators are internal manifold fuel cells in which a reaction gas communication hole and a cooling medium communication hole are formed,
On one surface of the first separator, a first seal member that surrounds the outer periphery of the first electrode is provided,
On one surface of the second separator, a second seal member is provided that surrounds the outer periphery of the second electrode and is displaced from the position of the first seal member.
A cooling medium flow path for supplying a cooling medium along a surface direction to the other surface of the first separator or the second separator;
A guide portion that guides the cooling medium between the cooling medium communication hole and the cooling medium flow path and extends in a direction intersecting the first seal member;
A first receiving portion overlapping the first seal member in the stacking direction;
A second receiving portion that overlaps the second seal member in the stacking direction and is disposed between the guide portions;
The fuel cell is characterized in that the first receiving portion has a curved portion integrated at an acute angle in the middle of the guide portion.
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