JP4476463B2 - Fuel cell separator and a fuel cell - Google Patents

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    • Y02E60/52Fuel cells characterised by type or design
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Description

【0001】 [0001]
【発明の属する技術分野】 BACKGROUND OF THE INVENTION
この発明は、金属製波板を重ね合わせてなる燃料電池用セパレータ、および、この燃料電池用セパレータと電極膜構造体とを交互に積層してなる燃料電池に関するものである。 This invention is a fuel cell separator made by overlaying a metallic corrugated plate, and to a fuel cell formed by laminating a fuel cell separator and the electrode film structure alternately.
【0002】 [0002]
【従来の技術】 BACKGROUND OF THE INVENTION
燃料電池には、固体高分子電解質膜とその両側のアノード電極とカソード電極とで構成された電極膜構造体を、一対のセパレータで挟持して単位燃料電池を構成し、この単位燃料電池を複数個積層して構成されたものがある。 Fuel cells, a solid polymer electrolyte membrane and the electrode film structure composed of an anode electrode and the cathode electrode on both sides, is sandwiched between and forming a unit fuel cell in the pair of separators, a plurality of the unit fuel cell there is constructed in pieces stacked. この燃料電池では、アノード電極に対向配置されるセパレータの面に燃料ガス(例えば、水素)の流路を設け、カソード電極に対向配置されるセパレータの面に酸化剤ガス(例えば、酸素を含む空気)の流路を設け、隣接するセパレータ間に冷却媒体の流路を設けている。 Air fuel in the cell including a fuel gas (e.g., hydrogen) to the surface of the separator which is opposed to the anode electrode provided a flow path for oxidant gas on the surface of the separator which is opposed to the cathode electrode (e.g., oxygen ) the flow path is provided in is provided the flow path of the cooling medium between adjacent separators.
【0003】 [0003]
そして、この単位燃料電池では、アノード電極の反応面に燃料ガスを供給すると、ここで水素がイオン化され、固体高分子電解質膜を介してカソード電極側に移動する。 Then, in the unit fuel cell, when supplying the fuel gas to the reaction surface of the anode electrode, wherein the hydrogen is ionized and moves to the cathode electrode side through the polymer electrolyte membrane. この間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギーとして利用される。 Electrons generated during this time are extracted to an external circuit and used as electric energy of the DC. カソード電極においては酸化剤ガスが供給されているため、水素イオン、電子、および酸素が反応して水が生成される。 Since the oxidizing gas is supplied at the cathode electrode, hydrogen ions, electrons, and oxygen react with water are produced. また、セパレータ間に流れる冷却媒体によって発電面が冷却される。 Further, the power generation surface is cooled by the cooling medium flowing between the separators.
【0004】 [0004]
ところで、燃料電池にはコンパクト化の要求があり、その一つとして積層方向の短縮化がある。 Meanwhile, the fuel cell has a compact request, there is a shortening of the stacking direction as one. 積層方向短縮化のアプローチとしては、セパレータ自体の薄肉化や、複数の単位燃料電池毎に冷却媒体流路を設ける間引き冷却化等がある。 Approaches in the stacking direction shortening, thin and the separator itself, there is a skip cooling, etc. to provide a cooling medium flow path for each of a plurality of unit fuel cells.
なお、現行では、セパレータはカーボン材をベースとして、切削、モールド成形等によって成形することが多いが、カーボン材をベースとするセパレータの場合、薄肉化には限界があった。 In the current, the separator as a base carbon material, cutting, is often shaped by molding or the like, when the separator based on carbon materials, the thinning is limited.
【0005】 [0005]
薄肉化限界の理由の一つに強度的なものがある。 There strength ones One reason thinning limit. 単位燃料電池を複数個積層して構成する前記燃料電池においては、積層後に締結を行うが、この締結荷重は、発電要件上必要な電極面圧、シール要件上必要なシール面圧、及び、作動ガス圧等から決定される。 In the fuel cell constituting the unit fuel cell by stacking a plurality, performs the fastening after lamination, the fastening load, power requirements necessary for the electrode surface pressure, the sealing requirements necessary for seal surface pressure, and, working It is determined from the gas pressure and the like. セパレータには、この締結荷重に耐え得るだけの最小肉厚が、セパレータの材料特性に応じて設定される。 The separator, the minimum wall thickness of only withstand the fastening load is set according to the material properties of the separator. したがって、セパレータをこの最小肉厚よりも薄肉にすることはできない。 Therefore, it can not be thinner than the minimum thickness of the separator.
【0006】 [0006]
薄肉化限界の理由の他の一つに生産技術的なことがある。 In another one of the reasons for thinning limit may produce technical. 前述したように、セパレータには、燃料ガス、酸化剤ガス、冷却媒体を流すための流路を設けなくてはならないが、カーボン材をベースとする場合には、製造方法が切削やモールド成形に限定され、これら製造方法からセパレータの最小肉厚が決定されてしまう。 As described above, the separator, fuel gas, oxidant gas, but must be provided with a flow path for flowing a cooling medium, in the case of carbon based materials, the production method is cutting or molding limited, the minimum thickness of the separator from these production methods will be determined.
【0007】 [0007]
そこで、考えられたのが、金属製の波板を重ね合わせてなるセパレータである。 So, was considered is a separator made by overlaying a metallic corrugated plate. 金属製の波板は金属板をプレス成形することにより製造することができるので、多量生産に好適であり、コスト的にも有利である。 Since metallic corrugated plate can be produced by pressing a metal plate, is suitable for mass production, it is advantageous in cost.
従来の金属製波板を重ね合わせてなるセパレータは、図6に示すように、波板101,103の凸部101a,103a同士を突き合わせ、凹部101b,103b同士を対向させるように重ね合わせて、一つのセパレータ105を構成していた。 Made by superimposing conventional metal corrugated plate separator, as shown in FIG. 6, the butt protrusions 101a of the corrugated sheet 101 and 103, a 103a together, superposed so as to face the concave portion 101b, and 103b to each other, made up the one of the separator 105. そして、このセパレータ105と、固体高分子電解質膜107の両側にアノード電極109、カソード電極111を有してなる電極膜構造体113とを交互に積層して、燃料電池115を構成していた。 Then, this separator 105, the anode electrode 109 on both sides of a solid polymer electrolyte membrane 107, an electrode film structure 113 comprising a cathode electrode 111 are laminated alternately, constituted the fuel cell 115. この場合、対向する凹部101b,103bの間の空間を冷却媒体流路117とし、波板103の凹部103bとアノード電極109との間の空間を燃料ガス流路119とし、波板101の凹部101bとカソード電極111との間の空間を酸化剤ガス流路121としている(特開2000−21419号公報等)。 In this case, opposite recess 101b, the space between 103b and coolant flow field 117, and a space between the recess 103b and the anode electrode 109 of the wave plate 103 and the fuel gas passage 119, recess 101b of the corrugated plate 101 It is the oxidizing gas channel 121 to the space between the cathode electrode 111 and the (JP 2000-21419 Patent Publication).
【0008】 [0008]
【発明が解決しようとする課題】 [Problems that the Invention is to Solve
しかしながら、前記従来の燃料電池用のセパレータ105では、波板101の凸部101aと波板103の凸部103aを突き合わせているので、セパレータ105の厚さが厚くなり、燃料電池115の積層方向の長さが長くなるという問題がある。 However, the in the conventional separator 105 for a fuel cell, since the abutting convex portion 103a of the convex portion 101a and the corrugated 103 wave plate 101, the thickness of the separator 105 becomes thicker, the stacking direction of the fuel cell 115 there is a problem that the length becomes longer.
また、凸部101aと凸部103aを突き合わせているので、接触面積が極めて小さく、接触抵抗が大きくなってしまうという問題もあった。 Furthermore, since the abutting convex portions 101a and the convex portion 103a, the contact area is very small, there is a problem that the contact resistance is increased.
そこで、この発明は、積層方向の短縮化が可能な燃料電池用セパレータと燃料電池を提供するものである。 Accordingly, the present invention is to provide a separator and a fuel cell for a fuel cell which can shorten the laminating direction.
【0009】 [0009]
【課題を解決するための手段】 In order to solve the problems]
上記課題を解決するために、請求項1に記載した発明は、波部(例えば、後述する実施の形態における波部19,23)の高さが異なり波部のピッチが同じである一対の金属製波板(例えば、後述する実施の形態における第1セパレータ板13と第2セパレータ板15)を備え、波部の高さが大きい一方の金属製波板(例えば、後述する実施の形態における第1セパレータ板13)の凹部(例えば、後述する実施の形態における凹部19b)に、波部の高さが低い他方の金属製波板(例えば、後述する実施の形態における第2セパレータ板15)の凸部(例えば、後述する実施の形態における23a)を重ね合わせて、前記凹部と前記凸部との間の空間で燃料電池冷却用の冷却液が流通する冷却媒体流路(例えば、後述する実施の形態におけ In order to solve the above problems, the invention described in claim 1, the wave portion (e.g., a wave portion 19, 23 in the embodiment described below) pair of metal is the pitch of the height different wave portions of the same Ltd. wave plate (e.g., a first separator plate 13 in the embodiment described below second separator plate 15) provided with one of the metal corrugated plate is larger wave height unit (e.g., first in the embodiment described below 1 separator plate 13) recess (e.g., the recess 19b) in the embodiment described below, the wave section height is low the other metallic corrugated plate (e.g., a second separator plate 15 in the embodiment described below) projection (e.g., 23a in the embodiment described below) by overlapping, coolant flow coolant for a fuel cell cooling flows in the space between the concave and the convex portion (e.g., below carried put in the form of 冷却媒体流路25)を形成し、重ね合わせた前記一対の金属製波板の両外側の凹部のうちの波部の高さが大きい前記一方の金属製波板の凹部(例えば、後述する実施の形態における凹部19b)で酸化剤ガス流路(例えば、後述する実施の形態における酸化剤ガス流路27)を形成し、 波部の高さが低い前記他方の金属製波板の凹部(例えば、後述する実施の形態における凹部23b)で燃料ガス流路(例えば、後述する実施の形態における燃料ガス流路29)を形成することを特徴とする燃料電池用セパレータ(例えば、後述する実施の形態におけるセパレータ3)である。 Coolant flow 25) is formed, the concave portion of the one metallic corrugated plate is larger wave height portion of the both outer sides of the recess of said pair of metal corrugated plate superimposed (e.g., implementation described below oxidizing gas passage in the recess 19b) in the form (for example, to form an oxidant gas flow path 27) in the embodiment described below, the recess of low height the other metal corrugated plate of the decoupling unit (e.g. a fuel gas flow path in the concave portion 23b) in the embodiment described below (e.g., a fuel cell separator, characterized by forming a fuel gas flow path 29) in the embodiment described below (e.g., the embodiment to be described later form a separator 3) in.
【0010】 [0010]
このように構成することで、冷却媒体流路と酸化剤ガス流路と燃料ガス流路とを備えた燃料電池用セパレータの厚さを薄くすることができる。 With such a configuration, it is possible to reduce the thickness of the fuel cell separator having a cooling medium flow path and the oxidant gas flow path and the fuel gas passage.
また、波部の高さが大きい一方の金属製波板の凹部に、波部の高さが低い他方の金属製波板の凸部を重ね合わせているので、金属製波板同士の接触面積を大きくすることができ、接触抵抗を小さくすることができる。 Furthermore, the recess of the metallic corrugated plate height one large wave portion, the height of the wave portion is superposed protrusions of lower other metallic corrugated plate, the contact area between the metallic corrugated plate can be increased, it is possible to reduce the contact resistance.
さらに、重ね合わせた前記一対の金属製波板の両外側の凹部のうちの波部の高さが大きい前記一方の金属製波板の凹部で酸化剤ガス流路を形成し、波部の高さが低い前記他方の金属製波板の凹部で燃料ガス流路を形成するので、酸化剤ガスの流路断面積を燃料ガス流路の流路断面積よりも大きくすることができる。 Further, in the recess of the one height is large metallic corrugated plate wave portion forming the oxidant gas flow path of the both outer sides of the recess of said pair of metal corrugated plate superimposed, the wave portions high since forming a fuel gas flow passage at low the recess of the other metal corrugated plate of the channel cross-sectional area of the oxygen-containing gas may be greater than the flow path cross-sectional area of the fuel gas passage.
【0011】 [0011]
請求項2に記載した発明は、 固体高分子電解質膜(例えば、後述する実施の形態における固体高分子電解質膜7)をアノード電極(例えば、後述する実施の形態におけるアノード電極9)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11)とで挟持して構成された電極膜構造体(例えば、後述する実施の形態における電極膜構造体5)と、前記請求項1記載の燃料電池用セパレータとを交互に積層してなることを特徴とする燃料電池(例えば、後述する実施の形態における燃料電池1)である。 The invention described in claim 2, the solid polymer electrolyte membrane (e.g., a solid polymer electrolyte membrane 7 in the embodiment described below) the anode electrode (e.g., anode electrode 9 in the embodiment described below) and a cathode ( for example, the cathode electrode 11) and the de-clamping to electrode configured membrane structure in the embodiment described below (e.g., an electrode film structure 5) in the embodiment described below, for a fuel cell of claim 1, wherein fuel cell (e.g., a fuel cell 1 in the embodiment described below), characterized by comprising laminating a separator alternately is. このように構成することで、燃料電池の積層方向の寸法を短縮することができる。 With this configuration, it is possible to shorten the dimension in the stacking direction of the fuel cell.
【0012】 [0012]
【発明の実施の形態】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
以下、この発明に係る燃料電池用セパレータと燃料電池の一実施の形態を図1から図5の図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a fuel cell separator and a fuel cell according to the invention from FIG. 1 with reference to the drawings of FIG.
図1は、燃料電池1の縦断面図であり、燃料電池1は、燃料電池用セパレータ(以下、セパレータという)3と電極膜構造体5とが交互に積層して構成されている。 Figure 1 is a longitudinal sectional view of the fuel cell 1, the fuel cell 1, the fuel cell separator (hereinafter, referred to as separator) 3 and the electrode film structure 5 is constructed by alternately laminating.
【0013】 [0013]
電極膜構造体5は、固体高分子電解質膜7と、この固体高分子電解質膜7を間に挟んで配設されたアノード電極9とカソード電極11とから構成されている。 Electrode film structure 5, the solid polymer electrolyte membrane 7, and a solid polymer electrolyte membrane 7 and the anode electrode 9 is disposed in between the cathode electrode 11 Prefecture. なお、固体高分子電解質膜7は例えばペルフルオロスルホン酸ポリマーで構成されており、アノード電極9およびカソード電極11はPtを主体とする触媒により構成されている。 Incidentally, the solid polymer electrolyte membrane 7 is formed of, for example, perfluorosulfonic acid polymers, anode electrode 9 and cathode electrode 11 is constituted by a catalyst consisting mainly of Pt. 固体高分子電解質膜7には、これを挟んで配設されるアノード電極9およびカソード電極11の外周からはみ出すはみ出し部7aが設けられている。 The solid polymer electrolyte membrane 7, the protruding portion 7a protruding from the outer circumference of the anode electrode 9 and cathode electrode 11 is provided is disposed to sandwich the same.
【0014】 [0014]
セパレータ3は、板厚0.2〜0.5mmのステンレス製板材をプレス成形されてなる第1セパレータ板(金属製波板)13と第2セパレータ板(金属製波板)15とを重ね合わせて構成されている。 The separator 3 is first separator plate comprising a stainless steel plate having a thickness of 0.2~0.5mm is press-formed (metallic corrugated plate) 13 and a second separator plate (metal corrugated plate) superimposed and 15 It is configured Te. 図2は第1セパレータ板13を図1においてA方向から見た全体正面図であり、図3は第1セパレータ板13を図1においてB方向から見た全体正面図であり、図4は第2セパレータ板15を図1においてC方向から見た全体正面図である。 Figure 2 is an overall front view seen from A direction in FIG. 1 a first separator plate 13, FIG. 3 is an overall front view seen from B direction of the first separator plate 13 in FIG. 1, FIG. 4 is a the second separator plate 15 is an overall front view seen from the C direction in FIG. なお、以下の説明では、図2から図4において図中左右方向を水平方向、図中上下方向を垂直方向とする。 In the following description, the horizontal direction in the figure to the horizontal direction, the vertical direction in the drawing with the vertical direction in Figures 2-4.
【0015】 [0015]
第1セパレータ板13の中央部には波板部17が設けられており、この波板部17には、一定の高さh1を有して水平方向に延びる波部19が垂直方向に一定のピッチで多数形成されている。 The central portion of the first separator plate 13 is provided with corrugated portions 17, this is corrugated portion 17, the wave portions 19 extending in the horizontal direction with a predetermined height h1 is constant in the vertical direction It is formed a number at a pitch. 第2セパレータ板15の中央部にも波板部21が設けられており、波板部21には、一定の高さh2を有して水平方向に延びる波部23が垂直方向に一定のピッチで多数形成されている。 And corrugated plate portion 21 is also provided in a central portion of the second separator plate 15, the corrugated portion 21, a constant pitch in the wave portion 23 extending in the horizontal direction vertically with a constant height h2 in are formed in a large number. 第1セパレータ板13の波部19のピッチと第2セパレータ板15の波部23のピッチは同一ピッチに設定されており、第1セパレータ板13の波部19の高さh1は、第2セパレータ板15の波部23の高さh2よりも高く設定されている(h1>h2)。 Pitch of the wave portion 23 of the pitch and the second separator plate 15 of the wave portion 19 of the first separator plate 13 is set to the same pitch, the height h1 of the wave portion 19 of the first separator plate 13, the second separator It is set higher than the height h2 of the wave portion 23 of the plate 15 (h1> h2). そして、第1セパレータ板13の波部19の凹部19bに第2セパレータ板15の波部23の凸部23aを重ね合わせ、波部23の凹部23bに波部19の凸部19aを重ね合わせて、第1セパレータ板13と第2セパレータ板15は一体化されている。 Then, the concave portion 19b of the wave portion 19 of the first separator plate 13 superposed on the convex portion 23a of the wave portion 23 of the second separator plate 15 and the recess 23b of the wave portion 23 superposed protrusions 19a of the wave portion 19 a first separator plate 13 and the second separator plate 15 are integrated. このように重ね合わせる結果、第1セパレータ板13の波部19の凹部19bと第2セパレータ板15の波部23の凸部23aとの間に空間が形成され、この空間が、純水やエチレングリコールやオイル等の冷却媒体を流通させるための冷却媒体流路25になる。 The results in this manner superimposed space between the convex portion 23a of the wave portion 23 of the concave portion 19b and the second separator plate 15 of the wave portion 19 of the first separator plate 13 is formed, this space, pure water and ethylene become the cooling medium passage 25 for flowing a cooling medium such as glycol or an oil.
【0016】 [0016]
第1セパレータ板13の波板部17および第2セパレータ板15の波板部21は、電極膜構造体5のアノード電極9およびカソード電極11に対向配置される範囲に形成されている。 Corrugated plate portion 21 of the corrugated plate portion 17 and the second separator plate 15 of the first separator plate 13 is formed in a range that is opposed to the anode electrode 9 and cathode electrode 11 of the electrode film structure 5. そして、第1セパレータ板13の波部19の凸部19aにおいて第2セパレータ板15の波部23の凹部23bに重ね合わされない凸部19aがカソード電極11に密接し、第2セパレータ板15の波部23の凸部23aにおいて第1セパレータ板13の波部19の凹部19bに重ね合わされない凸部23aがアノード電極9に密接するように配置されている。 The second is not superimposed on the recesses 23b of the wave portion 23 of the separator plate 15 convex portions 19a in the protruding portion 19a of the wave portion 19 of the first separator plate 13 into close contact with the cathode electrode 11, the wave portion of the second separator plate 15 protrusion 23a is not superimposed on the recesses 19b of the wave portion 19 of the first separator plate 13 is disposed close to the anode electrode 9 in the convex portions 23a of 23. さらに、電極膜構造体5を間に挟んで両側に配置されたセパレータ3,3においては、電極膜構造体5のカソード電極11に密接する一方のセパレータ3の第1セパレータ板13の凸部19aと、電極膜構造体5のアノード電極9に密接する他方のセパレータ3の第2セパレータ板15の凸部23aとが、電極膜構造体5を間に挟んで対向するように配置されている。 Furthermore, the electrode film in the separator 3, 3 are disposed on both sides between the structure 5, the convex portion 19a of the first separator plate 13 of one of the separator 3 into close contact with the cathode electrode 11 of the electrode film structure 5 When, the convex portion 23a of the second separator plate 15 of the other separator 3 into close contact with the anode electrode 9 of the electrode film structure 5 is arranged so as to face each other across the electrode film structure 5 between.
【0017】 [0017]
ここで、第1セパレータ板13の波部19の凹部19bとカソード電極11との間に形成される空間が、酸素含有ガスまたは空気である酸化剤ガスを流通させるための酸化剤ガス流路27になり、第2セパレータ板15の波部23の凹部23bとアノード電極9との間に形成される空間が、水素含有ガス等の燃料ガスを流通させるための燃料ガス流路29になる。 Here, the space formed between the recess 19b and the cathode electrode 11 of the wave portion 19 of the first separator plate 13, an oxygen-containing gas or oxidant gas passage for circulating the oxidizing gas is air 27 becomes, the space formed between the recess 23b and the anode electrode 9 of the wave portion 23 of the second separator plate 15 becomes the fuel gas channel 29 for circulating a fuel gas such as a hydrogen-containing gas. 換言すると、第1セパレータ板13と第2セパレータ板15を重ね合わせてなるセパレータ3の両外側の凹部のうちの一方の側の凹部19bで酸化剤ガス流路27を形成し、他方の側の凹部23bで燃料ガス流路29を形成することになる。 In other words, the oxidizing gas channel 27 formed in the recess 19b of one side of the both outer sides of the recess of the separator 3 and the first separator plate 13 made by overlapping a second separator plate 15, the other side It will form a fuel gas channel 29 in the recess 23b.
【0018】 [0018]
また、電極膜構造体5とその両側のセパレータ3,3とを前述の如く配置する結果、電極膜構造体5を挟んで酸化剤ガス流路27と燃料ガス流路29とが対向して配置されることになる。 As a result of the electrode films structure 5 and both sides of the separator 3, 3 arranged as described above, the electrode film structure 5 interposed therebetween and oxidant gas flow passage 27 and the fuel gas flow path 29 is disposed face to face It is is will be.
ところで、第1セパレータ板13の波部19の高さh1が第2セパレータ板15の波部23の高さh2よりも高いため、酸化剤ガス流路27の断面積の方が燃料ガス流路29の断面積よりも大きくなる。 Incidentally, since the height h1 of the wave portion 19 of the first separator plate 13 is higher than the height h2 of the wave portion 23 of the second separator plate 15, the fuel gas flow path towards the cross-sectional area of ​​the oxidizing gas channel 27 It is larger than the cross-sectional area of ​​29. これは、この実施の形態では、酸化剤ガスとして空気を用いており、空気の場合には燃料ガスよりも多く流す必要があることによる。 This is, in this embodiment, and using air as the oxidant gas, due to the fact that when the air needs to flow more than the fuel gas.
【0019】 [0019]
第1セパレータ板13と第2セパレータ板15において波板部17,21よりも垂直方向外側に位置する端部には、図1に示すように、互いに面接触する平面部31,33が設けられており、第1セパレータ板13の平面部31と電極膜構造体5における固体高分子電解質膜7のはみ出し部7aとの間にシール材35が挟装され、第2セパレータ板15の平面部33とはみ出し部7aとの間にシール材37が挟装されている。 The end located vertically outward of the corrugated plate portions 17 and 21 in the first separator plate 13 and the second separator plate 15, as shown in FIG. 1, it is provided a plane portion 31, 33 in surface contact with each other and has a sealing material 35 between the protruding portion 7a of the polymer electrolyte membrane 7 in the plane portion 31 and the electrode film structure 5 of the first separator plate 13 is sandwiched, the planar portion 33 of the second separator plate 15 sealing material 37 is sandwiched between the protruding portion 7a. これにより、各電極膜構造体5はその両側から一対のセパレータ3によって水密状態に挟持されることになる。 Thus, each membrane electrode assembly 5 will be held watertight by a pair of separators 3 from both sides.
【0020】 [0020]
また、第1セパレータ板13において平面部31よりも外側と、第2セパレータ板15において平面部33よりも外側との間にはシール材36が挟装されており、このシール材36によって第1セパレータ板13と第2セパレータ板15との間も水密にシールされている。 Further, an outer than the planar portion 31 in the first separator plate 13, and the sealing member 36 is sandwiched between the outer side than the flat portion 33 in the second separator plate 15, by the seal member 36 first also between the separator plate 13 and the second separator plate 15 are sealed in a watertight manner. なお、シール材36は第1セパレータ板13および第2セパレータ板15の外周縁部を一周するように設けられている。 Incidentally, the sealing member 36 is provided so as to go round the outer circumference edge of the first separator plate 13 and the second separator plate 15.
なお、1つのセパレータ3において第1セパレータ板13の平面部31と第2セパレータ板15の平面部33を、溶接またはロウ付け等のシール性を有する接合手段によって接合することにより、前記シール材36を不要にし部品点数の削減を図ることも可能である。 Incidentally, by the one of the separators 3 and the flat portion 31 of the first separator plate 13 a flat portion 33 of the second separator plate 15, joined by a joining means having a sealing property, such as welding or brazing, the sealing material 36 it is also possible to reduce the unnecessary to reduce the number of parts a.
【0021】 [0021]
図2および図3に示すように、第1セパレータ板13において波板部17よりも水平方向両外側に位置する部位は略平坦な左平坦部39と右平坦部41になっており、図4に示すように、第2セパレータ板15において波板部21よりも水平方向両外側に位置する部位は略平坦な左平坦部43と右平坦部45になっていて、第1セパレータ板13の左平坦部39と第2セパレータ板15の左平坦部43が所定寸法の隙間を有して対向配置され、第1セパレータ板13の右平坦部41と第2セパレータ板15の右平坦部45が所定寸法の隙間を有して対向配置されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, has become the left flat portion 39 and the right flat portion 41 substantially flat is site located in the horizontal direction both outer than corrugated portion 17 in the first separator plate 13, FIG. 4 as shown in, site located in the horizontal direction both outer than corrugated plate portion 21 in the second separator plate 15 have become substantially flat left flat portion 43 and the right flat portion 45, the left of the first separator plate 13 the flat portion 39 left flat portion 43 of the second separator plate 15 are opposed with a gap of predetermined dimension, right flat portion 45 of the right flat portion 41 of the first separator plate 13 and the second separator plate 15 is predetermined It is oppositely disposed with a gap of dimensions. なお、図2では第1セパレータ板13の左平坦部39が図中左側に位置し右平坦部41が図中右側に位置しており、図3では左平坦部39が図中右側に位置し右平坦部41が図中左側に位置しているのは、図2と図3は第1セパレータ板13の表裏の関係にあるからである。 Incidentally, right flat portion 41 left flat portion 39 is positioned on the left side in the figure of the first separator plate 13 in FIG. 2 is located at the right side in the figure, the left flat portion 39 in FIG. 3 is positioned on the right side in FIG. the right flat portion 41 is positioned on the left side in the drawing, FIGS. 2 and 3 because in the front and back relationship of the first separator plate 13. また、図4において第2セパレータ板15の左平坦部43が図中右側に位置し右平坦部45が図中左側に位置しているのも、図4が図2とは逆の方向から見ているからである。 Also, the right flat portion 45 left flat portion 43 is positioned on the right side in the figure in the second separator plate 15 is positioned on the left side in the figure 4, viewed in the opposite direction to FIG. 4 and FIG. 2 is is because.
【0022】 [0022]
そして、第1セパレータ板13の左平坦部39と第2セパレータ板15の左平坦部43の外周縁部が前記したシール材36によってシールされているので、両左平坦部39,43は袋状に連結されていることになる。 Since the outer peripheral edge of the left flat portion 43 of the left flat portion 39 and the second separator plate 15 of the first separator plate 13 is sealed by a sealing member 36 described above, both the left flat portion 39 and 43 is bag-shaped It will have been connected to. 同様に、第1セパレータ板13の右平坦部41と第2セパレータ板15の右平坦部45の外周縁部も前記シール材36によってシールされているので、両右平坦部41,45は袋状に連結されていることになる。 Similarly, because it is sealed by the outer peripheral edge portion is also the sealing material 36 of the right flat portion 45 of the right flat portion 41 of the first separator plate 13 and the second separator plate 15, both the right flat portion 41 and 45 a bag shape It will have been connected to.
【0023】 [0023]
第1セパレータ板13の左平坦部39の上部には燃料ガスを流通させるための入口側燃料ガス連通孔47aが設けられ、右平坦部41の上部には酸化剤ガスを流通させるための入口側酸化剤ガス連通孔49aが設けられ、右平坦部41の下部には燃料ガスを流通させるための出口側燃料ガス連通孔47bが設けられ、左平坦部39の下部には酸化剤ガスを流通させるための出口側酸化剤ガス連通孔49bが設けられている。 The top of the left flat portion 39 of the first separator plate 13 is provided an inlet side fuel gas communication hole 47a for circulating a fuel gas, an inlet side for circulating an oxidizing agent gas in the upper part of the right flat portion 41 is oxygen-containing gas hole 49a provided in the lower portion of the right flat portion 41 is provided an outlet side fuel gas passage 47b for circulating the fuel gas, circulating the oxidizing agent gas at the bottom of the left flat portion 39 It is provided an outlet side oxidizing gas passage 49b for. したがって、入口側燃料ガス連通孔47aと出口側燃料ガス連通孔47bは対角位置に位置しており、入口側酸化剤ガス連通孔49aと出口側酸化剤ガス連通孔49bは対角位置に位置している。 Accordingly, the inlet side fuel gas opening 47a and the outlet side fuel gas passage 47b is located in the diagonal positions, the inlet-side oxidant gas opening 49a and the outlet-side oxidant gas opening 49b is positioned in diagonal positions doing.
第1セパレータ板13の左平坦部39の略中央部には冷却媒体を流通させるための入口側冷却媒体連通孔51aが設けられ、右平坦部41の略中央部には使用後の前記冷却媒体を流通させるための出口側冷却媒体連通孔51bが設けられている。 First a substantially central portion of the left flat portion 39 of the separator plate 13 is provided an inlet side coolant opening 51a for circulating the cooling medium, the cooling medium after use in a substantially central portion of the right flat portion 41 outlet side coolant opening 51b for circulating are provided.
【0024】 [0024]
また、図4に示すように、第2セパレータ板15の左平坦部43および右平坦部45にも、第1セパレータ板13と同様に、入口側燃料ガス連通孔47a、出口側燃料ガス連通孔47b、入口側酸化剤ガス連通孔49a、出口側酸化剤ガス連通孔49b、入口側冷却媒体連通孔51a、出口側冷却媒体連通孔51bが設けられている。 Further, as shown in FIG. 4, the left flat portion 43 and the right flat portion 45 of the second separator plate 15, similarly to the first separator plate 13, the inlet side fuel gas opening 47a, the outlet side fuel gas opening 47b, the inlet-side oxidant gas opening 49a, the outlet side oxidizing gas passage 49b, the inlet side coolant opening 51a, the outlet side coolant opening 51b is provided.
【0025】 [0025]
一方、図5に示すように、電極膜構造体5の固体高分子電解質膜7は、第1セパレータ板13および第2セパレータ板15の左右平坦部39,41,43,45にほぼ対応する部位に、アノード電極9およびカソード電極11よりも水平方向外側にはみ出すはみ出し部10,12を有しており、このはみ出し部10,12に、第1セパレータ板13および第2セパレータ板15と同様に、入口側燃料ガス連通孔47a、出口側燃料ガス連通孔47b、入口側酸化剤ガス連通孔49a、出口側酸化剤ガス連通孔49b、入口側冷却媒体連通孔51a、出口側冷却媒体連通孔51bが設けられている。 On the other hand, as shown in FIG. 5, the solid polymer electrolyte membrane 7 of the electrode film structure 5, corresponding substantially to the left and right flat portions 39,41,43,45 of the first separator plate 13 and the second separator plate 15 sites to have a protruding portion 10 and 12 protrude horizontally outward from the anode electrode 9 and cathode electrode 11, to the protruding portion 10, 12, like the first separator plate 13 and the second separator plate 15, inlet side fuel gas opening 47a, the outlet side fuel gas passage 47b, the inlet-side oxidant gas opening 49a, the outlet side oxidizing gas passage 49b, the inlet side coolant opening 51a, the outlet side coolant opening 51b It is provided.
【0026】 [0026]
第1セパレータ板13の平面部31と固体高分子電解質膜7のはみ出し部7aとの間に挟装された前記シール材35は、図2に示すように、第1セパレータ板13の左平坦部39において入口側燃料ガス連通孔47aおよび出口側酸化剤ガス連通孔49bの周囲を一周するとともに、右平坦部41において入口側酸化剤ガス連通孔49aおよび出口側燃料ガス連通孔47bの周囲を一周して、全体としてほぼ無端状につながっている。 The sealing material 35 which is sandwiched between the protruding portion 7a of the flat portion 31 and the solid polymer electrolyte membrane 7 of the first separator plate 13, as shown in FIG. 2, the left flat portion of the first separator plate 13 as well as around the periphery of the inlet side fuel gas opening 47a and the outlet-side oxidant gas opening 49b at 39, around the periphery of the inlet-side oxidant gas opening 49a and an outlet side fuel gas passage 47b in the right flat portion 41 and it has led to almost endless as a whole. ただし、入口側酸化剤ガス連通孔49aおよび出口側酸化剤ガス連通孔49bを一周する部位であって波板部17に近い側においては、図示するように、シール材35は所定ピッチの破線状に設けられており、シール材35が設けられていない部分が酸化剤ガスを流通させるための酸化剤ガス流路53a,53bにされている。 However, the side closer to the corrugated plate portion 17 a site around the inlet-side oxidant gas opening 49a and the outlet-side oxidant gas opening 49b, as shown, the sealing material 35 is broken-line of a predetermined pitch is provided in the portion where the sealing member 35 is not provided is the oxidant gas flow passage 53a for circulating an oxidizing agent gas, is to 53b.
【0027】 [0027]
また、第1セパレータ板13における左右平坦部39,41であってシール材35が配置される面には、入口側冷却媒体連通孔51aおよび出口側冷却媒体連通孔51bの周囲をそれぞれ一周するシール材55が配置されている。 Further, the surface on which the left and right sealing material 35 a flat portion 39, 41 is disposed in the first separator plate 13, encircling the circumference of the inlet side coolant opening 51a and the outlet side coolant opening 51b respectively seal Material 55 is disposed. このシール材55は第1セパレータ板13の左右平坦部39,41と固体高分子電解質膜7のはみ出し部10,12との間に水密状態に挟装されている。 The sealing member 55 is sandwiched watertight between the protruding portions 10, 12 of the left and right flat portions 39, 41 and the solid polymer electrolyte membrane 7 of the first separator plate 13.
【0028】 [0028]
一方、第2セパレータ板15の平面部33と固体高分子電解質膜7のはみ出し部7aとの間に挟装された前記シール材37は、図4に示すように、第2セパレータ板15の左平坦部43において入口側燃料ガス連通孔47aおよび出口側酸化剤ガス連通孔49bの周囲を一周するとともに、右平坦部45において入口側酸化剤ガス連通孔49aおよび出口側燃料ガス連通孔47bの周囲を一周して、全体としてほぼ無端状につながっている。 Meanwhile, the sealing material 37 which is sandwiched between the protruding portion 7a of the flat portion 33 and the solid polymer electrolyte membrane 7 of the second separator plate 15, as shown in FIG. 4, the left of the second separator plate 15 as well as around the periphery of the inlet side fuel gas opening 47a and the outlet-side oxidant gas opening 49b in the flat part 43, the periphery of the inlet-side oxidant gas opening 49a and an outlet side fuel gas passage 47b in the right flat portion 45 and around the, it has led to almost endless as a whole. ただし、入口側燃料ガス連通孔47aおよび出口側燃料ガス連通孔47bを一周する部位であって波板部21に近い側においては、図示するように、シール材37は所定ピッチの破線状に設けられており、シール材37が設けられていない部分が燃料ガスを流通させるための燃料ガス流路57a,57bにされている。 However, the side closer to the inlet side fuel gas communication hole 47a and the corrugated plate portion 21 a site around the outlet side fuel gas passage 47b, as shown, the sealing member 37 is provided in broken-line of a predetermined pitch It was and the portion where the sealing member 37 is not provided is the fuel gas flow passage 57a for circulating the fuel gas, which is a 57 b.
【0029】 [0029]
また、第2セパレータ板15における左右平坦部43,45であってシール材37が配置される面には、入口側冷却媒体連通孔51aおよび出口側冷却媒体連通孔51bの周囲をそれぞれ一周するシール材59が配置されている。 Further, on the surface of the sealing member 37 a left and right flat portions 43 and 45 in the second separator plate 15 is disposed, encircling the circumference of the inlet side coolant opening 51a and the outlet side coolant opening 51b respectively seal Material 59 is disposed. このシール材59は第2セパレータ板15の左右平坦部43,45と固体高分子電解質膜7のはみ出し部10,12との間に水密状態に挟装されている。 The sealing member 59 is sandwiched watertight between the protruding portions 10, 12 of the left and right flat portions 43, 45 and the solid polymer electrolyte membrane 7 of the second separator plate 15.
なお、シール材35とシール材37、および、シール材55とシール材59は固体高分子電解質膜7を挟んで対向して配置されており、これによって、第1セパレータ板13と固体高分子電解質膜7との間がシール材35およびシール材55によって水密にシールされ、第2セパレータ板15と固体高分子電解質膜7との間がシール材37およびシール材59によって水密にシールされるようになっている。 Incidentally, the sealing member 35 and the seal member 37 and, a sealing material 55 and the seal member 59 are arranged on opposite sides of the solid polymer electrolyte membrane 7, whereby the first separator plate 13 and the solid polymer electrolyte between the membrane 7 is sealed in a watertight manner by a sealing member 35 and sealing member 55, as between the second separator plates 15 and the solid polymer electrolyte membrane 7 is sealed in a watertight manner by a sealant 37 and the sealant 59 going on.
【0030】 [0030]
図3に示すように、第1セパレータ板13における左右平坦部39,41であってシール材35,55が配置されない面(換言すれば、第1セパレータ板13が第2セパレータ板15に対向する側の面)には、入口側燃料ガス連通孔47a、出口側燃料ガス連通孔47b、入口側酸化剤ガス連通孔49a、出口側酸化剤ガス連通孔49bをそれぞれ一周するシール材61,62,63,64が設けられている。 As shown in FIG. 3, if the surface (i.e. the sealant 35, 55 are not arranged in a right and left flat portion 39, 41 of the first separator plate 13, a first separator plate 13 is opposed to the second separator plate 15 on the surface) side, the inlet side fuel gas opening 47a, the outlet side fuel gas passage 47b, the inlet-side oxidant gas opening 49a, a sealing material 61, 62 around each of the outlet-side oxidant gas opening 49b, 63 and 64 are provided. これらシール材61〜64は1つのセパレータ3における第1セパレータ板13と第2セパレータ板15との間に挟装されて両者を水密にシールしている。 These sealing materials 61 to 64 are sealed is sandwiched both watertight between the first separator plate 13 in one of the separator 3 and the second separator plate 15. 第1セパレータ板13と第2セパレータ板15は左平坦部39,43の外周縁部の間にシール材36を設けて袋状にし、右平坦部41,45の外周縁部の間にシール材36を設けて袋状にし、それぞれ袋状の内部を冷却媒体流路67a,67bにするのであるが、シール材61は冷却媒体流路67aから水密に離隔して入口側燃料ガス流路71を形成するためのものであり、シール材62は冷却媒体流路67bから水密に離隔して出口側燃料ガス流路73を形成するためのものであり、シール材63は冷却媒体流路67bから水密に離隔して入口側酸化剤ガス流路75を形成するためのものであり、シール材64は冷却媒体流路67aから水密に離隔して出口側酸化剤ガス流路77を形成するためのものである。 A first separator plate 13 and the second separator plate 15 and the sealing member 36 provided between the outer peripheral edge of the left flat portion 39, 43 and into a bag shape, the sealing material between the outer peripheral edge of the right flat portion 41, 45 36 a into a bag shape is provided, each bag shaped inner cooling medium passage 67a, although to the 67b, the sealing member 61 spaced apart in a watertight from the cooling medium flow passage 67a to the inlet side fuel gas passage 71 is intended to form the sealing material 62 is for spaced apart in a watertight from the cooling medium channel 67b to an outlet side fuel gas passage 73, the sealing member 63 watertight from the cooling medium channel 67b and spaced is for forming an inlet-side oxidant gas passage 75, the seal member 64 intended to be separated in a watertight from the cooling medium flow passage 67a to an outlet-side oxidizing gas passage 77 it is.
【0031】 [0031]
以上のように構成された燃料電池1においては、第1セパレータ板13と第2セパレータ板15の入口側燃料ガス連通孔47aおよび固体高分子電解質膜7の入口側燃料ガス連通孔47aを一直線上に接続してなる入口側燃料ガス流路71と、第1セパレータ板13と第2セパレータ板15の出口側燃料ガス連通孔47bおよび固体高分子電解質膜7の出口側燃料ガス連通孔47bを一直線上に接続してなる出口側燃料ガス流路73と、第1セパレータ板13と第2セパレータ板15の入口側酸化剤ガス連通孔49aおよび固体高分子電解質膜7の入口側酸化剤ガス連通孔49aを一直線上に接続してなる入口側酸化剤ガス流路75と、第1セパレータ板13と第2セパレータ板15の出口側酸化剤ガス連通孔49bおよび固体高分子電解質 Or in the fuel cell 1 configured as described, the first separator plate 13 and the second separator plate inlet side fuel gas communication of 15 holes 47a and the solid polymer electrolyte membrane 7 of the inlet side fuel gas opening 47a of a straight line Kazunao the inlet side fuel gas passage 71 formed by connecting the first separator plate 13 and the second outlet-side fuel gas passage 47b of the exit-side fuel gas passage 47b and the solid polymer electrolyte membrane 7 of the separator plate 15 to an outlet-side fuel gas passage 73 formed by connecting the line, the inlet side oxidizing gas passage of the first separator plate 13 and the inlet side oxidant gas opening 49a of the second separator plate 15 and the solid polymer electrolyte membrane 7 an inlet-side oxidant gas flow path 75 formed by connecting the 49a in a straight line, the outlet-side oxidant gas communication between the first separator plate 13 and the second separator plate 15 holes 49b and the solid polymer electrolyte 7の出口側酸化剤ガス連通孔49bを一直線上に接続してなる出口側酸化剤ガス流路77と、第1セパレータ板13と第2セパレータ板15の入口側冷却媒体連通孔51aおよび固体高分子電解質膜7の入口側冷却媒体連通孔51aを一直線上に接続してなる入口側冷却媒体流路79と、第1セパレータ板13と第2セパレータ板15の出口側冷却媒体連通孔51bおよび固体高分子電解質膜7の出口側冷却媒体連通孔51bを一直線上に接続してなる出口側冷却媒体流路81と、を備えることになる。 An outlet-side oxidizing gas passage 77 formed by connecting in a straight line to the outlet side oxidizing gas passage 49b of the 7, the first separator plate 13 and the inlet side coolant opening 51a and the solid height of the second separator plate 15 an inlet side cooling medium flow path 79 to the inlet side coolant opening 51a of the polymer electrolyte membrane 7 formed by connecting in a straight line, the outlet side cooling medium communication between the first separator plate 13 and the second separator plate 15 holes 51b and solid It will be provided with an outlet side cooling medium flow path 81 formed by connecting the outlet side coolant opening 51b of the polymer electrolyte membrane 7 in a straight line, the.
【0032】 [0032]
この燃料電池1においては、1つの電極膜構造体5と、その両側に配置された一対のセパレータ3,3のうち前記電極膜構造体5のカソード電極11に対向配置された1つの第1セパレータ板13と、前記電極膜構造体5のアノード電極9に対向配置された1つの第2セパレータ板15とによって単位燃料電池83が構成される。 In the fuel cell 1, one of the electrode film structure 5, one of the first separator which is disposed opposite to the cathode electrode 11 of the electrode film structure 5 of the pair of separators 3,3 placed on both sides a plate 13, the unit fuel cell 83 is constituted by the said electrode layer structure one second separator plate 15 arranged opposite to the anode electrode 9 5.
【0033】 [0033]
次に、単位燃料電池83の動作について以下に説明する。 It will now be discussed the operation of the unit fuel cell 83.
単位燃料電池83には、燃料ガス、例えば、炭化水素を改質した水素を含むガスが供給されるとともに酸化剤ガスとして酸素含有ガス(以下、例えば空気)が供給され、さらに、その発電面を冷却するために、冷却媒体が供給される。 The unit fuel cell 83, the fuel gas, for example, oxygen-containing gas as the oxidant gas with the gas containing hydrogen obtained by reforming hydrocarbon is supplied (hereinafter, for example, air) is supplied, further, the power generation plane to cool the cooling medium is supplied.
燃料ガスは、入口側燃料ガス流路71に供給され、入口側燃料ガス連通孔47aから燃料ガス流路57aを通って、各燃料ガス流路29へと移動する。 The fuel gas is supplied to the inlet side fuel gas passage 71, from the inlet side fuel gas passage 47a through the fuel gas flow passage 57a, it moves to the fuel gas channel 29. 各燃料ガス流路29に供給された燃料ガスは、アノード電極9に沿って水平方向に移動し、その際に、燃料ガス中の水素ガスがアノード電極9に供給される。 The fuel gas supplied to the fuel gas channel 29 is horizontally moved along the anode electrode 9, when the hydrogen gas in the fuel gas is supplied to the anode 9. そして、未使用の燃料ガスは燃料ガス流路29を移動しながらアノード電極9に供給されるとともに、燃料ガス流路29の終端から第2セパレータ板15の右平坦部45と固体高分子電解質膜7との間に移動し、さらに燃料ガス流路57bを通って、出口側燃料ガス連通孔47bから出口側燃料ガス流路73に排出される。 Then, the unused fuel gas is supplied to the anode electrode 9 while moving the fuel gas channel 29, right flat portion 45 and the solid polymer electrolyte membrane of the second separator plate 15 from the end of the fuel gas channel 29 Go between 7, further passes through the fuel gas flow path 57 b, and is discharged from the outlet side fuel gas passage 47b on the outlet side fuel gas passage 73.
【0034】 [0034]
また、空気は、入口側酸化剤ガス流路75に供給され、入口側酸化剤ガス連通孔49aから酸化剤ガス流路53aを通って、各酸化剤ガス流路27へと移動する。 Further, air is supplied to the inlet side oxidizing gas passage 75, from the inlet side oxidizing gas passage 49a through the oxidant gas flow path 53a, it moves to the oxidizing gas channel 27. そして、各酸化剤ガス流路27に供給された空気は、カソード電極11に沿って水平方向に移動し、その際に、空気中の酸素ガスがカソード電極11に供給される。 The air supplied to each of the oxidant gas channel 27 moves horizontally along the cathode electrodes 11, when the oxygen gas in the air is supplied to the cathode electrode 11. そして、未使用の空気は酸化剤ガス流路27を移動しながらカソード電極11に供給されるとともに、酸化剤ガス流路27の終端から第1セパレータ板13の左平坦部39と固体高分子電解質膜7との間に移動し、さらに酸化剤ガス流路53bを通って、出口側酸化剤ガス連通孔49bから出口側酸化剤ガス流路77に排出される。 Then, the unused air is supplied to the cathode electrode 11 while moving the oxidizing gas channel 27, the left flat portion 39 and the solid polymer electrolyte of the first separator plate 13 from the end of the oxidizing gas channel 27 Go between the membrane 7, further through the oxidant gas flow passage 53b, and is discharged from the outlet side oxidizing gas passage 49b on the outlet side oxidizing gas passage 77. これにより、単位燃料電池83で発電が行われ、例えば、図示しないモータに電力が供給されることになる。 Thus, it is performed generated by unit fuel cell 83, for example, so that power is supplied to the motor (not shown).
【0035】 [0035]
さらにまた、冷却媒体は、入口側冷却媒体流路79に供給され、入口側冷却媒体連通孔51aから冷却媒体流路67aに移動し、ここから各冷却媒体流路25へと供給される。 Furthermore, the cooling medium is supplied to the inlet side cooling medium flow path 79, moves from the inlet side coolant opening 51a to the coolant flow field 67a, is supplied to each cooling medium flow passage 25 from here. 冷却媒体流路25に供給された冷却媒体は冷却媒体流路25を水平方向に移動する間に発電面を冷却し、冷却後の冷却媒体は冷却媒体流路25の終端から冷却媒体流路67bに移動し、さらに出口側冷却媒体連通孔51bから出口側冷却媒体流路81に排出される。 Coolant supplied to the coolant flow field 25 is a power generation surface is cooled while moving the cooling medium flow passage 25 in the horizontal direction, the cooling medium after cooling the cooling medium flow path 67b from the end of the cooling medium flow passage 25 Go to be further discharged from the outlet side coolant opening 51b to the outlet side cooling medium flow path 81.
【0036】 [0036]
以上のように構成されたセパレータ3においては、第1セパレータ板13の波部19の高さh1を第2セパレータ板15の波部23の高さh2よりも大きくし、第1セパレータ板13の波部19の凹部19bに第2セパレータ板15の波部23の凸部23aを重ね合わせているので、波部19の凸部19aと波部23の凸部23aとを突き合わせて重ねるよりも、セパレータ3の厚さを薄くすることができるとともに、第1セパレータ板13と第2セパレータ板15の接触面積を大きくすることができる。 In the separator 3 having the configuration described above, the height h1 of the wave portion 19 of the first separator plate 13 larger than the height h2 of the wave portion 23 of the second separator plate 15, the first separator plate 13 since the recess 19b of the wave portion 19 are superposed protrusions 23a of the wave portion 23 of the second separator plate 15, than overlap against the convex portion 23a of the convex portion 19a and the corrugated portion 23 of the wave portion 19, it is possible to reduce the thickness of the separator 3 can be increased with the first separator plate 13 the contact area of ​​the second separator plate 15.
また、セパレータ3の第1セパレータ板13および第2セパレータ板15をプレス成形にて製造することができるので、多量生産に適し、コストダウンを図ることができる。 Further, since the first separator plate 13 and the second separator plate 15 of the separator 3 can be manufactured by press molding, suitable for mass production, the cost can be reduced.
【0037】 [0037]
したがって、このセパレータ3と電極膜構造体5とを交互に積層して構成される燃料電池1の積層方向の寸法を短縮することができ、燃料電池1をコンパクトにすることができる。 Therefore, the separator 3 and the electrode film structure 5 are stacked alternately can reduce the dimension in the stacking direction of the fuel cell 1, the fuel cell 1 can be made compact. ちなみに、この実施の形態の単位燃料電池の厚さは、冷却媒体流路、燃料ガス流路、酸化剤ガス流路の各断面積が全く同じとしたときの現行のカーボン材をベースとしたセパレータを用いた単位燃料電池の厚さに比し、ほぼ半減される。 Incidentally, the thickness of the unit fuel cell of this embodiment, the cooling medium flow passage, the fuel gas flow passage was based on the current carbon materials for the respective cross-sectional area of ​​the oxidizing gas channel is exactly the same separator than the thickness of the unit fuel cells using, it is approximately halved. これは、搭載スペースに制限があり小型化が要求される車両用の燃料電池において、特に効果が大きい。 This is the fuel cell for a vehicle downsizing is limited mounting space is required, particularly large effects.
また、セパレータ3の第1セパレータ板13と第2セパレータ板15との接触面積が大きいことにより、接触抵抗を小さくすることができる。 Further, the contact area of ​​the first separator plate 13 of the separator 3 and the second separator plate 15 by a large, it is possible to reduce the contact resistance.
【0038】 [0038]
〔他の実施の形態〕 Other Embodiments
尚、この発明は前述した実施の形態に限られるものではない。 The present invention is not limited to the embodiments described above. 例えば、第1セパレータ板13と第2セパレータ板15の材質はステンレス鋼に限るものではなく、防食性を有する他の金属で構成してもよいし、あるいは、導電性に優れた防錆被膜で被覆された金属板で構成してもよい。 For example, a first separator plate 13 the material of the second separator plate 15 is not limited to stainless steel, it may be constituted by another metal having a corrosion resistance, or, with excellent antirust coating a conductive it may be constituted by a coated metal plate.
【0039】 [0039]
【発明の効果】 【Effect of the invention】
以上説明してきたように、請求項1に記載した発明によれば、冷却媒体流路と酸化剤ガス流路と燃料ガス流路とを備えた燃料電池用セパレータの厚さを薄くすることができるので、この燃料電池用セパレータと電極膜構造体とを積層して燃料電池を構成したときに、燃料電池の積層方向の寸法を短縮することができるという優れた効果が奏される。 As has been described, according to the invention as set forth in claim 1, it is possible to reduce the thickness of the fuel cell separator having a cooling medium flow path and the oxidant gas flow path and the fuel gas flow since, when the fuel cell by laminating a fuel cell separator and the electrode film structure, excellent effect that it is possible to shorten the dimension in the stacking direction of the fuel cell are obtained.
【0040】 [0040]
また、波部の高さが大きい一方の金属製波板の凹部に、波部の高さが低い他方の金属製波板の凸部を重ね合わせているため、金属製波板同士の接触面積が大きくなるので、接触抵抗を小さくすることができるという効果がある。 Furthermore, the recess of the metallic corrugated plate height one large wave portion, the height of the wave portion is superposed protrusions of lower other metallic corrugated plate, the contact area between the metallic corrugated plate because increases, there is an effect that it is possible to reduce the contact resistance.
さらに、重ね合わせた一対の金属製波板の両外側の凹部のうちの波部の高さが大きい一方の金属製波板の凹部で酸化剤ガス流路を形成し、波部の高さが低い他方の金属製波板の凹部で燃料ガス流路を形成するので、酸化剤ガスの流路断面積を燃料ガス流路の流路断面積よりも大きくすることができる。 Furthermore, superimposed to form an oxidant gas channel on one of the recesses of the metal corrugated plate is larger wave height portion of the both outer sides of the recesses of the pair of metal corrugated plate, wave height portion since forming a fuel gas flow passage at a lower other recess of the metal corrugated plate, the flow path cross-sectional area of the oxidizing gas may be larger than the flow path cross-sectional area of the fuel gas passage.
請求項2に記載した発明によれば、燃料電池の積層方向の寸法を短縮することができるので、燃料電池のコンパクト化を図ることができるという効果が奏される。 According to the invention described in claim 2, it is possible to shorten the dimension in the stacking direction of the fuel cell, is the effect that it is possible to reduce the size of the fuel cell are obtained.
【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
【図1】 この発明に係る燃料電池用セパレータおよび燃料電池の一実施の形態における縦断面図である。 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of a fuel cell separator and a fuel cell according to the present invention.
【図2】 図1におけるA方向から見た第1セパレータ板の正面図である。 Is a front view of a first separator plate as viewed from the A direction in FIG. 1;
【図3】 図1におけるB方向から見た第1セパレータ板の正面図である。 3 is a front view of a first separator plate as seen from the direction B in FIG.
【図4】 図1におけるC方向から見た第2セパレータ板の正面図である。 4 is a front view of a second separator plate viewed from the C direction in FIG. 1.
【図5】 図1におけるD方向から見た電極膜構造体の正面図である。 5 is a front view of the electrode film structure as viewed from the D direction in FIG.
【図6】 従来の金属製波板で構成された燃料電池用セパレータと、それを用いた燃料電池の一例を示す縦断面図である。 [6] and the fuel cell separator made of a conventional metal corrugated plate is a longitudinal sectional view showing an example of a fuel cell using the same.
【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS
1・・・燃料電池3・・・燃料電池用セパレータ5・・・電極膜構造体7・・・固体高分子電解質膜9・・・アノード電極11・・・カソード電極13・・・第1セパレータ板(一方の金属製波板) 1 ... fuel cell 3 ... fuel cell separator 5 ... electrode film structure 7 ... solid polymer electrolyte membrane 9 ... anode electrode 11 ... cathode electrode 13 ... first separator plates (one metallic corrugated plate)
15・・・第2セパレータ板(他方の金属製波板) 15 ... second separator plate (the other metallic corrugated plate)
19・・・波部19b・・・凹部23・・・波部23a・・・凸部25・・・冷却媒体流路27・・・酸化剤ガス流路29・・・燃料ガス流路 19 ... wave portion 19b ... recess 23 ... wave portions 23a ... projection 25 ... coolant flow 27 ... oxidizing gas channel 29 ··· fuel gas flow

Claims (2)

  1. 波部の高さが異なり波部のピッチが同じである一対の金属製波板を備え、波部の高さが大きい一方の金属製波板の凹部に、波部の高さが低い他方の金属製波板の凸部を重ね合わせて、前記凹部と前記凸部との間の空間で燃料電池冷却用の冷却液が流通する冷却媒体流路を形成し、重ね合わせた前記一対の金属製波板の両外側の凹部のうちの波部の高さが大きい前記一方の金属製波板の凹部で酸化剤ガス流路を形成し、 波部の高さが低い前記他方の金属製波板の凹部で燃料ガス流路を形成することを特徴とする燃料電池用セパレータ。 A pair of metallic corrugated plate pitch height different wave portions of the wave portions are the same, the recess of the metallic corrugated plate height one large wave portion, of the wave portion height is low the other by overlapping the convex portion of the metal corrugated plate, the space in the fuel cell cooling liquid for cooling forms a cooling medium flow path flows, the manufactured pair of metal superimposed between the concave and the convex portion in the recess of the one height is large metallic corrugated plate wave portion forming the oxidant gas flow path of the both outer sides of the recess of the corrugated sheet, the height is low the other wave portion of the metallic corrugated plate fuel cell separator, characterized by forming a fuel gas flow passage in the recess of.
  2. 固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで挟持して構成された電極膜構造体と、前記請求項1記載の燃料電池用セパレータとを交互に積層してなることを特徴とする燃料電池。 Fuel cell, wherein the electrode film structure configured by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane between the anode electrode and the cathode electrode, that formed by alternately stacking a separator for a fuel cell of claim 1, wherein .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6777126B1 (en) 1999-11-16 2004-08-17 Gencell Corporation Fuel cell bipolar separator plate and current collector assembly and method of manufacture
JP3599280B2 (en) * 2002-05-17 2004-12-08 本田技研工業株式会社 Fuel cell
DE10229918B4 (en) * 2002-07-04 2017-05-18 Volkswagen Ag Bipolar plate for fuel cells
US6772617B1 (en) 2003-01-24 2004-08-10 Gencell Corporation Method and apparatus for in-situ leveling of progressively formed sheet metal
US20050064270A1 (en) * 2003-09-24 2005-03-24 Marianowski Leonard G. Fuel cell bipolar separator plate
JP2005327670A (en) * 2004-05-17 2005-11-24 Toyota Motor Corp Separator for fuel cell
JP4852840B2 (en) * 2004-11-17 2012-01-11 日産自動車株式会社 Separator
US7291414B2 (en) * 2004-12-10 2007-11-06 General Motors Corporation Reactant feed for nested stamped plates for a compact fuel cell
JP4835001B2 (en) * 2005-02-03 2011-12-14 株式会社デンソー The fuel cell system
JP4765335B2 (en) * 2005-02-15 2011-09-07 日産自動車株式会社 Molding method and molding apparatus of the metal separator for a fuel cell
JP4899339B2 (en) * 2005-05-16 2012-03-21 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell separator
JP2007087865A (en) * 2005-09-26 2007-04-05 Equos Research Co Ltd Stack of fuel cell
JP5086543B2 (en) * 2006-01-26 2012-11-28 本田技研工業株式会社 Fuel cell and manufacturing method thereof
DE112007001059B4 (en) * 2006-05-01 2015-05-13 Honda Motor Co., Ltd. fuel cell
JP4981400B2 (en) * 2006-05-01 2012-07-18 本田技研工業株式会社 Fuel cell
JP5069921B2 (en) * 2006-05-01 2012-11-07 本田技研工業株式会社 Fuel cell
KR100821389B1 (en) 2006-09-07 2008-04-11 현대자동차주식회사 A structure to improve laminating efficiency of a metal-separator for a fuel cell
KR100862419B1 (en) 2006-12-05 2008-10-08 현대자동차주식회사 Separating plate for fuel cell
JP5181572B2 (en) * 2007-08-09 2013-04-10 日産自動車株式会社 The fuel cell separator, the separator manufacturing method and a fuel cell manufacturing method
NL2002113C (en) * 2008-10-20 2010-04-21 Stichting Energie SOFC stack with corrugated separator.
JP5341580B2 (en) * 2009-03-13 2013-11-13 本田技研工業株式会社 The fuel cell stack
US9391332B2 (en) * 2010-12-31 2016-07-12 Industrial Technology Research Institute Fluid flow plate assemblies for use in fuel cells having flow channels with substantially same length
JP5651541B2 (en) * 2011-06-08 2015-01-14 本田技研工業株式会社 Fuel cell separator and a fuel cell
GB2494878A (en) * 2011-09-21 2013-03-27 Intelligent Energy Ltd Fuel cell separator plates
JP5729311B2 (en) * 2012-01-05 2015-06-03 トヨタ自動車株式会社 Fuel cell
GB2509320A (en) 2012-12-27 2014-07-02 Intelligent Energy Ltd Flow plate for a fuel cell
GB2509319A (en) * 2012-12-27 2014-07-02 Intelligent Energy Ltd Fluid flow plate for a fuel cell
FR3022398A1 (en) * 2014-06-13 2015-12-18 Snecma Structure and improved manufacturing process for a bipolar plate for fuel cell

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