JP4429571B2 - Fuel cell separator - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解質膜の両面にアノード電極とカソード電極とを配した膜電極構造体を厚さ方向に挟む燃料電池のセパレータ構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、発電プラントや車載用のモータの電源等に用いられる燃料電池の開発が進められている。この種の燃料電池としては、固体高分子電解質膜の両側にアノード電極とカソード電極とを接合した膜電極構造体の両側にセパレータを設けた単位セルを積層した構造のものが知られている(特開平5−109415号公報参照)。
図6に従来における燃料電池のセパレータの斜視図を示す。同図に示したセパレータ100は、燃料ガスプレート101と、酸化剤ガスプレート102とで、これらのプレート101,102間に設けられる中間プレート103とを挟み込んだ構造となっており、前記燃料ガスプレート101は膜電極構造体のアノード電極(図示せず)に対向配置されるとともに、前記酸化剤ガスプレート102はカソード電極(図示せず)に対向配置される。
【0003】
各プレート101〜103の四隅部には、反応ガス(燃料ガス、酸化剤ガス)を流通させるための丸状の貫通孔104(104a〜104d)がそれぞれ形成され、互いに対向する一方の貫通孔(104aと104b)同士が燃料ガスを給排する連通孔となり、他方の貫通孔(104cと104d)同士が酸化剤ガスを供排する連通孔となっている。
【0004】
燃料ガスプレート101には、アノード電極に対向する部位に、複数の燃料ガス供給溝105がプレート101に沿って形成されており、また、酸化剤ガスプレート102には、カソード電極に対向する部位に、複数の酸化剤ガス供給溝106が前記燃料ガス供給溝105に直交するように形成されている。そして、前記燃料ガス供給溝105と酸化剤ガス供給溝106は、その両端部にそれぞれ貫通部109、110が形成されている。
中間プレート103には、前記貫通孔104a〜104dのそれぞれから、前記貫通部109、110を掛け渡すように、燃料ガス用マニホールド107、酸化剤ガス用マニホールド108が形成されている。
【0005】
前記セパレータ100においては、前記燃料ガスが貫通孔104(例えば104a)から中間プレート103の燃料ガス用マニホールド107aに流入して、該マニホールド107aに接続した貫通部109から燃料ガス供給溝105に供給される。また、前記酸化剤ガスが貫通孔104(例えば104d)から中間プレート103の酸化剤ガス用マニホールド108cに流入して、該マニホールド108cに接続した貫通部110から酸化剤ガス供給溝106に供給される。このようにして、アノード電極に燃料ガスが供給されるとともに、カソード電極に酸化剤ガスが供給される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の技術においては、マニホールド107a、108aの上流側に形成された供給溝105a、106aから下流側に形成された供給溝105e、106eに順々に反応ガス(燃料ガス、酸化剤ガス)が供給される。このため、マニホールド107a、108aの上流側と下流側とで各供給溝105、106に流入する反応ガスの流量が異なるおそれがある。この場合、マニホールド107a、108a下流側に形成された供給溝105e、106eに十分な反応ガスが供給されないと、この部位に接触するアノード電極やカソード電極で十分な発電を行えないおそれがあるという問題があった。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、形成加工を容易できるとともに電極での発電反応を均一化できる燃料電池のセパレータ構造を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、アノード電極(例えば、後述する実施の形態におけるアノード電極8)に対向する面に燃料ガス流路(例えば、後述する実施の形態における燃料ガス流路13)を備えた燃料ガスプレート(例えば、後述する実施の形態における燃料ガスプレート3)と、カソード電極(例えば、後述する実施の形態におけるカソード電極9)に対向する面に酸化剤ガス流路(例えば、後述する実施の形態における酸化剤ガス流路20)を備えた酸化剤ガスプレート(例えば、後述する実施の形態における酸化剤ガスプレート4)と、これらのプレートに挟持される中間プレート(例えば、後述する実施の形態における中間プレート5)とを備えた燃料電池のセパレータであって、前記各ガスプレートは、それぞれの対応する前記ガス流路の両端部において、前記ガス流路の幅方向に渡って長孔形状の貫通孔(例えば、後述する実施の形態における貫通孔14、15および貫通孔21,22)を前記各ガスプレート平面内に備えるとともに、厚さ方向に貫通してそれぞれの対応するガスを給排させる一対のガス連通孔(例えば、後述する実施の形態における燃料ガス連通孔16,17および酸化剤ガス連通孔18,19)を前記貫通孔と独立して備え、前記中間プレートは、燃料ガスを燃料ガス連通孔から前記燃料ガス流路の前記貫通孔に受け渡す燃料ガス受け渡し流路(例えば、後述する実施の形態における燃料ガス受け渡し流路27,28)と、酸化剤ガスを酸化剤ガス連通孔から前記酸化剤ガス流路の前記貫通孔に受け渡す酸化剤ガス受け渡し流路(例えば、後述する実施の形態における酸化剤ガス受け渡し流路29,30)と、を備えたことを特徴とする。
【0009】
この発明によれば、中間プレートにおける燃料ガスに対応する連通孔に供給された燃料ガスは、この連通孔に連通するよう形成された受け渡し流路を介し、該流路に接続された貫通孔から燃料ガス流路に給排される。また、中間プレートにおける酸化剤ガスに対応する連通孔に供給された酸化剤ガスは、該連通孔に連通するように形成されたガス受け渡し流路を介して、該ガス受け渡し流路に接続された貫通孔から、酸化剤ガス流路に給排される。ここで、それぞれの貫通孔がガス流路の幅方向の全長に渡って形成されているため、受け渡されたガスを略均一に給排することができる。よって、それぞれの貫通孔からそれぞれのガス流路の全体に渡るように反応ガスを流通させることが可能となる。また、各プレートを独立に加工することができるため、容易に形成することができる。
【0010】
請求項2に記載した発明は、請求項1に記載したものであって、前記各ガス連通孔はそれぞれの対応する貫通孔に向かい合うように長孔形状に形成され、各ガス連通孔の長径方向がそれぞれの対応する貫通孔の長径方向に一致していることを特徴とする燃料電池のセパレータ構造である。
この発明によれば、連通孔が貫通孔に向かい合うように長孔形状に形成されるため、多量の反応ガスをガス流路に供給することができ、また、連通孔の長径方向が前記対応する貫通孔の長径方向に一致しているため、反応ガスを略均一に給排することが可能となる。
【0011】
請求項3に記載した発明は、請求項1または請求項2に記載したものであって、それぞれの前記ガス受け渡し流路は複数のスリットからなる燃料電池のセパレータ構造である。
この発明によれば、前記中間プレートにおけるガス受け渡し流路が形成される領域を低減できるため、中間プレートの剛性を高めることができる。
【0012】
請求項4に記載した発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載したものであって、前記ガス受け渡し流路は、それぞれのガス連通孔から貫通孔に向かって広がる扇状に形成されていることを特徴とする燃料電池のセパレータ構造である。
【0013】
この発明によれば、ガス受け渡し流路を前記扇状に形成しているため、ガス連通孔の幅を小さくでき、スペース効率が向上する。
【0014】
請求項5に記載した発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載したものであって、前記中間プレートにおける、前記ガス受け渡し流路の外周部の少なくとも一部が、前記ガスプレートにおけるガス連通孔に対応する位置から露出していることを特徴とする燃料電池のセパレータである。
この発明によれば、前記中間プレートにおける、前記ガス受け渡し流路の外周部がガス連通孔に対応する位置から露出するように形成されるため、さらに中間プレートの剛性を高めることができ、また、この露出した外周部により反応ガスをガス連通孔と貫通孔との間で受け渡すガイド機能を備えることができる。
請求項6に記載した発明は、請求項1から請求項4のいずれかに記載したものであって、前記中間プレートの平面内に、冷媒流路を備えていることを特徴とする燃料電池のセパレータである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における燃料電池のセパレータ構造を図面と共に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態における燃料電池のセパレータ構造の分解斜視図である。同図に示したように、本実施の形態におけるセパレータ1は、燃料ガスプレート3と、酸化剤ガスプレート4と、これらのプレート3,4間に設けられる中間プレート5とを備えた構造となっている。3つのプレート3〜5は、その四隅が面取りされた外形略正方形状に形成され、積層方向から見て外形が略同一形状となるように形成されている。
【0016】
燃料ガスプレート3は、燃料電池2のアノード電極8(図2参照)に対向配置され、詳細を後述するようにアノード電極8に燃料ガス(例えば水素)を供給するためのものである。この燃料ガスプレート3には、前記アノード電極8に接触する部位に、略正方形状の燃料ガス流路13が形成されている。この燃料ガス流路13はハーフエッチング加工により波板状に形成され、その両端部にはフルエッチング加工により、燃料ガス流路13の幅方向全長に渡る(波板状の部分を横断する方向全長に渡る)貫通孔14,15が形成されている。
【0017】
そして、前記燃料ガスプレート3には、前記燃料ガス流路13の回りを囲むように、長孔形状のガス連通孔16a〜19aが形成されている。詳細は後述するが、これらのガス連通孔16a〜19aのうち、前記燃料ガス流路13の貫通孔(両端部)14、15に対向する連通孔16a,17aに燃料ガスが給排され、残りの連通孔18a,19aに酸化剤ガスが給排される。
【0018】
酸化剤ガスプレート4は、燃料電池2のカソード電極9(図2参照)に対向配置され、詳細を後述するように酸化剤ガス(例えば酸素を含む空気)を供給するためのものである。この酸化剤ガスプレート4は、前記カソード電極9に接触する部位に、略正方形状の酸化剤ガス流路20を形成している。この酸化剤ガス流路20は、前記燃料ガス流路13と同様に、ハーフエッチング加工により波板状に形成されるとともに、その両端部にはフルエッチング加工により、酸化剤ガス流路20の幅方向全長に渡る(波板状の部分を横断する方向全長に渡る)貫通孔21,22が形成されている。前記酸化剤ガスプレート4は、その酸化剤ガス流路20が前記燃料ガスプレート3の燃料ガス流路13と直交するように配置され、これにより酸化剤ガス流路20の貫通孔21、22が燃料ガス流路13の貫通孔14,15に対して積層方向から見て直交している。
【0019】
また、前記酸化剤ガスプレート4には、前記酸化剤ガス流路20の回りを囲むように、長孔形状のガス連通孔16b〜19bが形成されている。これらのガス連通孔16b〜19bは、積層方向から見て前記ガス連通孔16a〜19aと同じ箇所に同一の大きさとなるように形成されている。酸化剤ガスプレート4においては、前記酸化剤ガス流路20の貫通孔(両端部)21、22に連通孔18b,19bが対向するように形成され、これらに直交するように残りの連通孔16b,17bが形成されている。
燃料ガスプレート3、酸化剤ガスプレート4に形成される連通孔16(16a、16b)〜19(19a、19b)は、その長径方向がそれぞれの貫通孔14,15、21,22の長径方向に一致するように形成されている。これにより、詳細を後述するように、貫通孔14,15、21,22に反応ガスを略均一に給排することが可能となる。
【0020】
また、前記中間プレート5にはガス受け渡し流路27〜30が形成されている。前記受け渡し流路27〜30は、ガス連通孔16〜19と貫通孔14、15、21、22間に反応ガスを受け渡すためのものであり、積層方向から見てガス連通孔16(16a、16b)〜19(19a、19b)と、貫通孔14、15、21、22とに重なるように形成されている。本実施の形態においては、燃料ガス流路13の貫通孔14、15に対向するガス連通孔16、17が燃料ガスの給排を行う燃料ガス連通孔16,17となり、酸化剤ガス流路20の貫通孔21、22に対向するガス連通孔18、19が酸化剤ガスの給排を行う酸化剤ガス連通孔18,19となる。そして、燃料ガス連通孔16、17に連通する受け渡し流路27、28が燃料ガス受け渡し流路27,28となり、酸化剤ガス連通孔18、19に連通する受け渡し流路29,30が酸化剤ガス受け渡し流路29、30となる。
【0021】
本実施の形態においては、前記ガス受け渡し流路27〜30のそれぞれが、複数のスリットから形成されている。これにより、前記中間プレート5におけるガス受け渡し流路27〜30が形成される領域を低減できるため、中間プレート5の剛性を高めることができる。加えて、これらのスリットは連通孔16〜19から貫通孔14,15、21、22に向かって広がる扇状に形成され、前記スリットの外周部がガスプレート3,4におけるガス連通孔16〜19に対応する位置から露出している。これにより、この露出した外周部が反応ガスを連通孔16〜19との間で受け渡すガイド機能を備えることができる。
【0022】
このように構成したセパレータ1を燃料電池に適用する場合について図2を用いて説明する。図2は、図1のプレート3〜5を積層したセパレータ1を用いる燃料電池の分解斜視図である。この図に示したように、燃料電池2は、一対のセパレータ1,1と、膜電極構造体(MEA)6と、これらに介装されるシール部材31、32とを備えている。膜電極構造体6は、固体高分子電解質膜7の両面にアノード電極8とカソード電極9とを一体化した構造となっている。
【0023】
前記固体高分子電解質膜7はセパレータ1と同様の略正方形状に形成され、積層方向から見てセパレータ1と同一の箇所に、ボルト貫通孔10とガス連通孔16〜19とがそれぞれ形成されている。また、電極8,9は、前記燃料ガス流路13、酸化剤ガス流路20に対向する位置に渡り、略正方形状に形成されている。このため、セパレータ1は燃料ガスプレート3と酸化剤ガスプレート4とを同一の形状に形成することが可能となる。すなわち、本実施の形態においては、燃料ガスプレート3を裏返して90度回転させた状態で配置したものを酸化剤ガスプレート4とすることができる。このように、それぞれのガスプレート3,4に同一の形状を用いることが可能なため、加工や形成工程を容易にすることができる。なお、プレート3〜5の形状はこれに限らず、矩形状もしくは円形状に形成してもよい。また、隅部を面取りしなくてもよい。
【0024】
そして、セパレータ1と膜電極構造体6とに介装されるシール部材31、32も、セパレータ1と同様に外形略正方形状に形成され、積層方向から見てセパレータ1と同一の部位にボルト貫通孔10やガス連通孔16〜19を形成している。また、シール部材31,32は、その内部の電極8,9に対応する部位がくり抜かれた形状となっている。これにより、電極8,9をそれぞれのガス流路13、20に接触させるように配置することを可能としている。また、シール部材31、32におけるセパレータ1、1に対向する面には、上述したくりぬき部分とガス連通孔16〜19の周囲にリブ部33、34が形成されている。これにより、シール部材31、32の剛性を高めるとともに、シール機能を高めている。
【0025】
前記膜電極構造体6が、シール部材31,32を介装した状態でセパレータ1,1により挟み込まれ、それぞれのボルト貫通孔10にボルト(図示せず)を通すことにより燃料電池2が保持される。この状態で、各連通孔16〜19に反応ガスの給排を行うことにより、燃料電池2に発電を行わせるのである。
図3は図2の燃料電池を積層した状態での図1に示したAA矢視図である。この図に示したように、ガス連通孔18には酸化剤ガス23が供給される。酸化剤ガス23は受け渡し流路29を介して、該受け渡し流路29に接続された貫通孔21から、酸化剤ガス流路20に案内される。
【0026】
また、ガス連通孔16に供給された燃料ガス24も、受け渡し流路27を介して、該受け渡し流路27に接続された貫通孔14から、燃料ガス流路13に供給される。このようにして、前記燃料ガス流路13に接触するように設けられたアノード電極8に燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス流路20に接触するように設けられたカソード電極9に酸化剤ガスが供給され、これらの電極8,9で電気化学反応を発生させることができる。そして、ガス流路13,20を流通した反応ガスは、これらのガス流路13,20の他方の貫通孔15,22から受け渡し流路28,30を介して連通孔17,19に排出される。
【0027】
本実施の形態においては、貫通孔14,15、21,22がガス流路13,20の幅方向全長に渡って形成されているため、受け渡されたガスを略均一に給排することができる。これにより、ガス流路13、20が接触する電極8,9全体に渡り反応ガスを流通させることができ、発電効率を高めることが可能となる。発電を促進させることができるとともに、セパレータ1の剛性を高めることができる。加えて、それぞれのスリットをそれぞれのガス連通孔から貫通孔に向かって広がる扇状に形成したことにより、ガス連通孔16〜19を流れる反応ガスを、貫通孔14、15、21、22全体に渡るように流入させることが可能となり、さらに発電を促進させることができる。
【0028】
次に、第2の実施の形態のセパレータ構造について説明する。なお、本実施の形態において第1の実施の形態で示した部材と同様の部材については、同一の符号を付して適宜その説明を省略する。図4は本発明の第2の実施の形態におけるセパレータ構造を示す概略説明図である。
【0029】
同図に示すように、本実施の形態におけるセパレータ50は、燃料ガスプレート52、酸化剤ガスプレート53、中間プレート54のそれぞれに、積層方向から見て同一の位置に、冷却水用の連通孔55がそれぞれ2つずつ形成されている。また、中間プレート54には、前記冷却水用の連通孔55を両端部とする冷却水流路56が形成され、該冷却水流路56に冷却水を流通させることを可能としている。また、中間プレート54に形成されたガス受け渡し流路62〜65は、積層方向から見て前記ガス連通孔16〜19と重なる部分は同一形状に形成されるとともに、それぞれのガス連通孔16〜19から貫通孔14,15、21,22に向かって広がる扇状のスリットが形成されている。このように、ガス受け渡し流路62〜65を扇状に形成しているため、ガス連通孔16〜19の幅を小さくでき、ガス連通孔16〜19を形成する領域を低減できるためスペース効率が向上する。これにより、各プレート52〜54に、冷却水連通孔55などを形成するスペースを確保することが可能となる。
【0030】
図5は図4のセパレータ構造を用いた燃料電池51の分解斜視図である。同図に示したように、セパレータ50と同一の位置に、膜電極構造体60とシール部材58、59にも、冷却水用連通孔55を形成している。また、シール部材58,59においては、冷却水用連通孔55の周囲にリブ57を形成することで、シール部材58,59の強度の向上を図っている。
【0031】
以上実施の形態に基づいて説明したが、セパレータを構成するプレートの材質としては、ステンレス鋼やアルミ若しくは銅の板材が好ましい。この板材にエッチングによりガス流路溝を形成し、それぞれのプレートを熱圧着で接合することが好ましい。このようにすることで、膜電極構造体やシール部材と接触する部位は平面度を確保することができ、電気的接触性及びシール性を高くすることが出来る。
【0032】
また、前記セパレータを構成するプレートにおける電極と接触する部位には、導電性の表面処理を施すとともに、その他の部位には非導電性の表面処理を施してもよい。これにより、発電効率を高めることが可能となる。導電性の表面処理としては、Pt、Pd、Au、Ar、Ru、Irなどによるメッキ処理や、スパッタリング、イオンビーム蒸着などがある。また、非導電性の表面処理としては、セラミックや樹脂のコーティング処理がある。
【0033】
なお、実施の形態においては、燃料ガスプレートと酸化剤ガスプレートとの間に一つの中間プレートを配置したが、これに限らず2つ以上のプレートを配置してもよい。その他、発明の要旨を変更しない範囲で、実施の形態の構成を変更することができることはもちろんである。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載した発明によれば、受け渡されたガスを略均一に給排することができる。よって、それぞれの貫通孔からそれぞれのガス流路の全体に渡るように反応ガスを流通させることが可能となる。また、各プレートを独立に加工することができるため、容易に形成することができる。
【0035】
また、請求項2に記載した発明によれば、多量の反応ガスをガス流路に供給することができ、反応ガスを略均一に給排することが可能となる。
【0036】
また、請求項3に記載した発明によれば、中間プレート、ひいてはセパレータ全体の剛性を高めることができる。
また、請求項4に記載した発明によれば、ガス連通孔の幅を小さくできることができ、各プレートにおけるスペース効率を向上することが可能となる。
【0037】
また、請求項5に記載した発明によれば、さらに中間プレートの剛性を高めることができ、また、この露出した外周部により反応ガスをガス連通孔と貫通孔との間で受け渡すガイド機能を備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は本発明の第1の実施の形態における燃料電池のセパレータ構造の分解斜視図である。
【図2】 図1のセパレータを用いた燃料電池の分解斜視図である。
【図3】 図2の燃料電池を積層した状態での図1のAA矢視図である。
【図4】 図4は本発明の第2の実施の形態における燃料電池のセパレータ構造の分解斜視図である。
【図5】 図4のセパレータ構造を用いた燃料電池の分解斜視図である。
【図6】 従来における燃料電池のセパレータ構造の分解斜視図である。
【符号の説明】
1 セパレータ
2 燃料電池
3 燃料ガスプレート
4 酸化剤ガスプレート
5 中間プレート
8 アノード電極
9 カソード電極
13 燃料ガス流路
14,15 貫通孔
16〜19 ガス連通孔
21、22 貫通孔
23〜26 ガス連通孔
27〜30 ガス受け渡し流路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel cell separator structure in which a membrane electrode structure in which an anode electrode and a cathode electrode are arranged on both surfaces of an electrolyte membrane is sandwiched in the thickness direction.
[0002]
[Prior art]
In recent years, development of a fuel cell used for a power plant, a power source of an in-vehicle motor, and the like has been advanced. As this type of fuel cell, one having a structure in which unit cells provided with separators on both sides of a membrane electrode structure in which an anode electrode and a cathode electrode are joined on both sides of a solid polymer electrolyte membrane is known ( JP-A-5-109415).
FIG. 6 is a perspective view of a conventional fuel cell separator. The
[0003]
Round through-holes 104 (104a to 104d) for flowing reaction gas (fuel gas, oxidant gas) are formed at the four corners of each
[0004]
The
A
[0005]
In the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional technique, the reaction gas (fuel gas, oxidant) is sequentially supplied from the
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a separator structure for a fuel cell that can be easily formed and can make a power generation reaction at an electrode uniform.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the invention described in
[0009]
According to the present invention, the fuel gas supplied to the communication hole corresponding to the fuel gas in the intermediate plate passes from the through hole connected to the flow path via the transfer flow path formed to communicate with the communication hole. It is supplied to and discharged from the fuel gas flow path. Further, the oxidant gas supplied to the communication hole corresponding to the oxidant gas in the intermediate plate is connected to the gas transfer flow path through a gas transfer flow path formed so as to communicate with the communication hole. The oxidant gas flow path is supplied and discharged from the through hole. Here, since each through hole is formed over the entire length in the width direction of the gas flow path, the delivered gas can be supplied and discharged substantially uniformly. Therefore, it becomes possible to distribute the reaction gas so as to extend from the respective through holes to the entire gas flow paths. Moreover, since each plate can be processed independently, it can form easily.
[0010]
The invention described in
According to the present invention, since the communication hole is formed in a long hole shape so as to face the through hole, a large amount of reaction gas can be supplied to the gas flow path, and the long diameter direction of the communication hole corresponds to the above-mentioned. Since it corresponds to the major axis direction of the through hole, the reaction gas can be supplied and discharged substantially uniformly.
[0011]
A third aspect of the present invention is the fuel cell separator structure according to the first or second aspect, wherein each of the gas delivery passages includes a plurality of slits.
According to this invention, since the area | region in which the gas delivery flow path in the said intermediate plate is formed can be reduced, the rigidity of an intermediate plate can be improved.
[0012]
The invention described in
[0013]
According to this invention, since the gas delivery flow path is formed in the fan shape, the width of the gas communication hole can be reduced, and the space efficiency is improved.
[0014]
Invention of
According to this invention, since the outer peripheral portion of the gas delivery channel in the intermediate plate is formed so as to be exposed from the position corresponding to the gas communication hole, the rigidity of the intermediate plate can be further increased, The exposed outer peripheral portion can be provided with a guide function for transferring the reaction gas between the gas communication hole and the through hole.
A sixth aspect of the present invention is the fuel cell according to any one of the first to fourth aspects, wherein a refrigerant flow path is provided in a plane of the intermediate plate. It is a separator.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a separator structure of a fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an exploded perspective view of a separator structure of a fuel cell according to a first embodiment of the present invention. As shown in the figure, the
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
The
The communication holes 16 (16 a, 16 b) to 19 (19 a, 19 b) formed in the
[0020]
In addition,
[0021]
In the present embodiment, each of the
[0022]
The case where the
[0023]
The solid
[0024]
The sealing
[0025]
The
3 is an AA arrow view shown in FIG. 1 in a state where the fuel cells of FIG. 2 are stacked. As shown in this figure, an
[0026]
Further, the
[0027]
In the present embodiment, since the through
[0028]
Next, the separator structure of the second embodiment will be described. In the present embodiment, members similar to those shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted as appropriate. FIG. 4 is a schematic explanatory view showing a separator structure according to the second embodiment of the present invention.
[0029]
As shown in the figure, the
[0030]
FIG. 5 is an exploded perspective view of a
[0031]
As described above, the plate is made of stainless steel, aluminum or copper as the material of the plate constituting the separator. It is preferable to form a gas flow channel groove on the plate material by etching and to join the plates by thermocompression bonding. By doing in this way, the part which contacts a membrane electrode structure and a sealing member can ensure flatness, and can make electrical contact property and sealing performance high.
[0032]
In addition, a conductive surface treatment may be performed on a portion of the plate constituting the separator that contacts the electrode, and a non-conductive surface treatment may be performed on other portions. Thereby, power generation efficiency can be increased. Examples of the conductive surface treatment include plating with Pt, Pd, Au, Ar, Ru, Ir, sputtering, ion beam evaporation, and the like. Non-conductive surface treatment includes ceramic or resin coating treatment.
[0033]
In the embodiment, one intermediate plate is disposed between the fuel gas plate and the oxidant gas plate. However, the present invention is not limited to this, and two or more plates may be disposed. In addition, it is needless to say that the configuration of the embodiment can be changed without departing from the gist of the invention.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the delivered gas can be supplied and discharged substantially uniformly. Therefore, it becomes possible to distribute the reaction gas so as to extend from the respective through holes to the entire gas flow paths. Moreover, since each plate can be processed independently, it can form easily.
[0035]
According to the second aspect of the invention, a large amount of reaction gas can be supplied to the gas flow path, and the reaction gas can be supplied and discharged substantially uniformly.
[0036]
Further, according to the invention described in
Further, according to the invention described in
[0037]
According to the invention described in
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a separator structure of a fuel cell according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a fuel cell using the separator of FIG.
3 is an AA arrow view of FIG. 1 in a state where the fuel cells of FIG. 2 are stacked.
FIG. 4 is an exploded perspective view of a separator structure of a fuel cell according to a second embodiment of the present invention.
5 is an exploded perspective view of a fuel cell using the separator structure of FIG.
FIG. 6 is an exploded perspective view of a conventional separator structure for a fuel cell.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記各ガスプレートは、それぞれの対応する前記ガス流路の両端部において、前記ガス流路の幅方向に渡って長孔形状の貫通孔を前記各ガスプレート平面内に備えるとともに、厚さ方向に貫通してそれぞれの対応するガスを給排させる一対のガス連通孔を前記貫通孔と独立して備え、
前記中間プレートは、燃料ガスを燃料ガス連通孔から前記燃料ガス流路の前記貫通孔に受け渡す燃料ガス受け渡し流路と、酸化剤ガスを酸化剤ガス連通孔から前記酸化剤ガス流路の前記貫通孔に受け渡す酸化剤ガス受け渡し流路と、を備えたことを特徴とする燃料電池のセパレータ。A fuel gas plate having a fuel gas flow path on the surface facing the anode electrode, an oxidant gas plate having an oxidant gas flow path on the surface facing the cathode electrode, and an intermediate plate sandwiched between these plates; A fuel cell separator comprising:
Each gas plate is provided with a long through hole in the plane of each gas plate across the width direction of the gas flow channel at both ends of the corresponding gas flow channel in the thickness direction. A pair of gas communication holes that penetrate and supply and discharge each corresponding gas are provided independently of the through holes,
Said intermediate plate has a fuel gas delivery passage passing fuel gas from the fuel gas passage in the through hole of the fuel gas flow passage, the said oxidizing gas channel oxidant gas from the oxidant gas passage A separator for a fuel cell, comprising: an oxidant gas delivery channel that delivers to the through hole.
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