JP4673110B2 - Fuel cell - Google Patents
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Description
本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体とセパレータとが積層され、前記電解質・電極構造体と前記セパレータとの間には、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成されるとともに、前記反応ガス流路の入口側に連通する反応ガス入口連通孔と、前記反応ガス流路の出口側に連通する反応ガス出口連通孔とが、積層方向に貫通して形成される燃料電池に関する。 In the present invention, an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are laminated, and a reactive gas is passed along the electrode surface between the electrolyte / electrode structure and the separator. A reaction gas channel to be supplied is formed, and a reaction gas inlet communication hole communicating with an inlet side of the reaction gas channel and a reaction gas outlet communication hole communicating with an outlet side of the reaction gas channel are stacked. The present invention relates to a fuel cell formed to penetrate in a direction.
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固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒(電極触媒層)と多孔質カーボン(拡散層)からなる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・電極構造体を、セパレータ(バイポーラ板)によって挟持する燃料電池により構成されている。通常、燃料電池は、この燃料電池を所定の数だけ積層した燃料電池スタックとして使用されている。 For example, a solid polymer fuel cell employs a solid polymer electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane. This fuel cell has an electrolyte membrane / electrode structure in which an anode side electrode and a cathode side electrode each made of an electrode catalyst (electrode catalyst layer) and porous carbon (diffusion layer) are provided on both sides of a solid polymer electrolyte membrane. The fuel cell is sandwiched between separators (bipolar plates). Usually, the fuel cell is used as a fuel cell stack in which a predetermined number of fuel cells are stacked.
上記の燃料電池では、積層されている各燃料電池のアノード側電極及びカソード側電極に、それぞれ反応ガスである燃料ガス及び酸化剤ガスを供給するため、内部マニホールドを構成する場合が多い。この内部マニホールドは、燃料電池の積層方向に貫通して設けられる反応ガス入口連通孔及び反応ガス出口連通孔を備えており、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路の入口側及び出口側には、前記反応ガス入口連通孔及び前記反応ガス出口連通孔がそれぞれ連通している。 In the fuel cell described above, an internal manifold is often configured to supply a fuel gas and an oxidant gas, which are reaction gases, to the anode side electrode and the cathode side electrode of each stacked fuel cell. The internal manifold includes a reaction gas inlet communication hole and a reaction gas outlet communication hole that are provided to penetrate in the stacking direction of the fuel cell, and an inlet side of a reaction gas channel that supplies the reaction gas along the electrode surface, and The reaction gas inlet communication hole and the reaction gas outlet communication hole communicate with the outlet side.
例えば、特許文献1に開示されているセパレータは、図9に示すように、中央部に燃料ガス流路溝部1が形成されており、この燃料ガス流路溝部1の上部側には、燃料ガス導入マニホールド孔2a、冷却水導入マニホールド孔3a、酸化剤ガス導入マニホールド孔4a、5aが設けられている。燃料ガス流路溝部1の下部側には、酸化剤ガス排出マニホールド孔4b、5b、冷却水排出マニホールド孔3b及び燃料ガス排出マニホールド孔2bが設けられている。
For example, as shown in FIG. 9 , the separator disclosed in
燃料ガス導入マニホールド孔2aは、複数の燃料ガス通流溝6aを介して燃料ガス流路溝部1に連結されるとともに、この燃料ガス通流溝6aは、図示しない固体高分子電解質膜で塞がれるのを防止するため、平板7aで覆われている。燃料ガス排出マニホールド孔2bは、複数の燃料ガス通流溝6bを介して燃料ガス流路溝部1に連通するとともに、前記燃料ガス通流溝6bは、平板7bに覆われて図示しない固体高分子電解質膜で塞がれるのを防止している。
The fuel gas introduction manifold hole 2a is connected to the fuel gas flow
燃料ガス通流溝6aの幅は、燃料ガス流路溝部1の溝幅よりも大きく形成されており、前記燃料ガス通流溝6aの断面積は、前記燃料ガス流路溝部1の断面積より大きくなっている。燃料ガス排出口を構成する燃料ガス通流溝6bは、燃料ガス通流溝6aと同一の構成を有している。
The width of the fuel gas flow groove 6a is formed larger than the groove width of the fuel gas flow
これにより、燃料ガス通流溝6a、6bの幅が広がって、この部分の流体抵抗を低下させることができ、燃料ガス流路溝部1の流体抵抗を下げて燃料電池の発電性能を高めることができる、としている。
As a result, the widths of the fuel gas flow grooves 6a and 6b are widened, the fluid resistance of these portions can be reduced, and the fluid resistance of the fuel gas
しかしながら、上記の特許文献1では、燃料ガス流路溝部1の出口側の流速が低下するとともに、この出口側に断面積の大きな燃料ガス通流溝6bが連通するため、流速がさらに低下する。従って、特定セルの燃料ガス流路溝部1の出口において、排水性が低くなってしまい、結露水が滞留して圧損が増加するおそれがある。これにより、スタック内での反応ガスの流配が変動し、特定セルにおける反応ガスのストイキ(反応ガス利用率)が低下し、発電電圧の低下が惹起してスタックを安定して発電させることができないという問題がある。
However, in
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つ経済的な構成で、反応ガス流路から反応ガス出口連通孔に確実な排水を行うことができ、効率的な発電を遂行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 with a simple and economical configuration, it can reliably drain water from the reaction gas flow path to the reaction gas outlet communication hole, and perform efficient power generation. An object of the present invention is to provide a fuel cell capable of satisfying the requirements.
本発明は、電解質の両側に一対の電極が設けられた電解質・電極構造体とセパレータとが積層され、前記電解質・電極構造体と前記セパレータとの間には、電極面に沿って反応ガスを供給する反応ガス流路が形成されるとともに、前記反応ガス流路の入口側に連通する反応ガス入口連通孔と、前記反応ガス流路の出口側に連通する反応ガス出口連通孔とが、積層方向に貫通して形成される燃料電池である。 In the present invention, an electrolyte / electrode structure provided with a pair of electrodes on both sides of an electrolyte and a separator are laminated, and a reactive gas is passed along the electrode surface between the electrolyte / electrode structure and the separator. A reaction gas channel to be supplied is formed, and a reaction gas inlet communication hole communicating with an inlet side of the reaction gas channel and a reaction gas outlet communication hole communicating with an outlet side of the reaction gas channel are stacked. It is a fuel cell formed penetrating in the direction.
反応ガス流路の出口側と反応ガス出口連通孔とは、連結通路を介して連通するとともに、前記連結通路の流路開口断面積は、前記反応ガス流路の出口側の流路開口断面積よりも小さい。 The outlet side of the reactive gas channel and the reactive gas outlet communication hole communicate with each other via a connecting passage, and the sectional opening area of the connecting passage is equal to the sectional opening area of the outlet side of the reactive gas channel. Smaller than.
また、電解質・電極構造体とセパレータとは、水平方向に積層される一方、反応ガス流路の出口側は、水平方向に向かって延在することが好ましい。セパレータの水平方向両端に連通孔を設けることができ、スタックの高さを低く抑える事が可能になり、特に床下搭載に好適である。 In addition, the electrolyte / electrode structure and the separator are stacked in the horizontal direction, while the outlet side of the reaction gas channel preferably extends in the horizontal direction. Communication holes can be provided at both ends in the horizontal direction of the separator, and the height of the stack can be kept low, which is particularly suitable for under-floor mounting.
さらに、反応ガス流路の出口側には、出口バッファ部が設けられるとともに、前記出口バッファ部は、上部側に傾斜面を有することが好ましい。上部側に滞留し易い水を傾斜面に沿って流動させることができるからである。 Furthermore, it is preferable that an outlet buffer part is provided on the outlet side of the reaction gas flow path, and the outlet buffer part has an inclined surface on the upper side. This is because water that tends to stay on the upper side can flow along the inclined surface.
さらにまた、反応ガス流路は、水平方向に折り返し部位を有するとともに、上方から下方に向かって反応ガスを流すことが好ましい。反応ガス流路の流体長が長尺化して生成水の排出性が向上するからである。 Furthermore, it is preferable that the reaction gas channel has a folded portion in the horizontal direction and the reaction gas flows from the upper side to the lower side. This is because the fluid length of the reaction gas channel is lengthened and the discharge of the produced water is improved.
また、連結通路は、反応ガス流路の出口側の下部に寄って設けられることが好ましい。下部側に水滴が滞留することを防止するためである。さらに、セパレータは、連結通路の通路面が反応ガス流路の流路面に比べて親水性が高く設定されることが好ましい。水滴が滞留することがなく、排水が速やかに遂行されるからである。 Further, the connecting passage is preferably provided near the lower part on the outlet side of the reaction gas channel. This is to prevent water droplets from staying on the lower side. Furthermore, it is preferable that the separator has a higher hydrophilicity in the passage surface of the connection passage than in the reaction gas passage. This is because water droplets do not stay and drainage is performed promptly.
本発明によれば、反応ガス流路の出口側と反応ガス出口連通孔とを連通する連結通路の流路開口断面積が、前記出口側の流路開口断面積よりも小さい。このため、反応ガス流路から反応ガス出口連通孔に向かって反応ガスの流速を高めることができる。 According to the present invention, the flow path opening cross-sectional area of the connection passage that communicates the outlet side of the reactive gas flow path and the reactive gas outlet communication hole is smaller than the flow path opening cross-sectional area of the outlet side. For this reason, the flow velocity of the reaction gas can be increased from the reaction gas channel toward the reaction gas outlet communication hole.
従って、反応ガス流路の出口側に滞留水が存在することを良好に阻止することが可能になり、排水性を一層向上させることができる。これにより、簡単且つ経済的な構成で、圧損の増加による反応ガス流配の低下を抑制し、安定した発電が効率的に行われる。 Therefore, it is possible to satisfactorily prevent the staying water from existing on the outlet side of the reaction gas flow path, and the drainage can be further improved. Thereby, with a simple and economical configuration, a decrease in the reaction gas flow distribution due to an increase in pressure loss is suppressed, and stable power generation is performed efficiently.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池10の要部分解斜視図であり、図2は、前記燃料電池10の一部断面図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a main part of a
燃料電池10は、電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)12と、第1及び第2セパレータ14、16とを、水平方向(矢印A方向)に積層しており、通常、燃料電池スタックを構成する。第1及び第2セパレータ14、16は、例えば、金属プレート又はカーボンプレートで構成される。
The
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18と、該固体高分子電解質膜18を挟持するアノード側電極20及びカソード側電極22とを備える。
The electrolyte membrane /
アノード側電極20及びカソード側電極22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を前記ガス拡散層の表面に一様に塗布し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18の両面に形成される。
The
燃料電池10の矢印B方向の一端縁部には、積層方向である矢印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(反応ガス入口連通孔)30a、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔32a、及び燃料ガス、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(反応ガス出口連通孔)34bが、矢印C方向(鉛直方向)に配列して設けられる。
One end edge of the
燃料電池10の矢印B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(反応ガス入口連通孔)34a、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔32b、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔(反応ガス出口連通孔)30bが、矢印C方向に配列して設けられる。
The other end edge of the
図1〜図3に示すように、第1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、燃料ガス流路(反応ガス流路)36が設けられる。燃料ガス流路36は、図3に示すように、複数の燃料ガス流路溝36aを有し、前記燃料ガス流路溝36aは、矢印B方向(水平方向)に蛇行しながら矢印C方向(鉛直方向)に延在しており、具体的には、矢印B方向に1往復半だけ屈曲するサーペンタイン流路を構成している。
As shown in FIGS. 1 to 3, a fuel gas flow path (reactive gas flow path) 36 is provided on a
燃料ガス流路36と燃料ガス入口連通孔34a及び燃料ガス出口連通孔34bとの間に、複数のエンボス(又はディンプル)を有する入口バッファ部38a及び出口バッファ部38bが設けられる。燃料ガス入口連通孔34a及び燃料ガス出口連通孔34bと、入口バッファ部38a及び出口バッファ部38bとは、連結通路42a、42bを介して連通する。連結通路42a、42bには、シールラインに沿ってブリッジ用の板体43a、43bが配設される。
Between the fuel
連結通路42a、42bは、それぞれ水平方向(矢印B方向)に延在する複数本の通路溝44a、44bを有する。燃料ガス流路溝36aの出口側端部36bは、水平方向に向かって延在するとともに、連結通路42bの流路開口断面積は、前記出口側端部36bの流路開口断面積よりも小さく設定される。
Each of the connecting
具体的には、図3及び図4に示すように、出口側端部36bの溝本数が7本であるのに対して、連結通路42bを構成する通路溝44bの溝本数が4本に設定される。通路溝44bは、好ましくは、出口側端部36bの下部に寄って設けられるが、前記出口側端部36bの矢印C方向の幅寸法内に等間隔又は所望の間隔ずつ離間して設けてもよい。
Specifically, as shown in FIGS. 3 and 4, the number of grooves on the
第1セパレータ14の面14aは、連結通路42bの通路面が燃料ガス流路36の流路面に比べて親水性が高く設定される。親水性処理としては、例えば、親水性物質を液状媒体に混在させた溶液を、連結通路42bの通路面に接触させることにより、あるいは、有機化合物又は無機化合物からなる親水性塗膜を、前記通路面に形成することにより、行われる他、公知の種々の方法が適用される。親水性は、水滴と物質表面との接触角により表わされ、例えば、90度以下の接触角を設定される。
The
図5に示すように、第2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、酸化剤ガス流路(反応ガス流路)48が設けられる。酸化剤ガス流路48は、燃料ガス流路36と同様に、矢印B方向に1往復半だけ屈曲するサーペンタイン流路を構成する複数の酸化剤ガス流路溝48aを有する。
As shown in FIG. 5, an oxidant gas channel (reactive gas channel) 48 is provided on the
酸化剤ガス流路48と酸化剤ガス入口連通孔30a及び酸化剤ガス出口連通孔30bとの間に、複数のエンボス(又はディンプル)を有する入口バッファ部50a及び出口バッファ部50bが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔30a及び酸化剤ガス出口連通孔30bと、入口バッファ部50a及び出口バッファ部50bとは、連結通路52a、52bを介して連通する。連結通路52a、52bには、シールラインに沿って板体54a、54bが配設される。
Between the oxidant
酸化剤ガス流路溝48aの出口側端部48bは、水平方向に延在しており、連結通路52bの流路開口断面積は、前記出口側端部48bの流路開口断面積よりも小さく設定される。具体的には、出口側端部48bの流路本数(例えば、7本)に対して、連結通路52bの通路溝56bの溝本数(例えば、4本)を削減して構成される。
The
連結通路52bは、出口側端部48bの下部側に寄って設けられることが好ましい。第2セパレータ16の面16aは、連結通路52bの通路面が酸化剤ガス流路48の流路面に比べて親水性が高く設定される。
The connecting
第1セパレータ14と第2セパレータ16とは、互いに対向する面14b、16bに冷却媒体流路58を一体的に形成する(図1参照)。冷却媒体流路58は、矢印B方向に延在しており、冷却媒体入口連通孔32aと冷却媒体出口連通孔32bとに連通する。
The
図1〜図3に示すように、第1セパレータ14の面14a、14bには、この第1セパレータ14の外周縁部を周回して第1シール部材60が設けられるとともに、第2セパレータ16の面16a、16bには、この第2セパレータ16の外周縁部を周回して第2シール部材62が設けられる。
As shown in FIGS. 1 to 3, on the
このように構成される燃料電池10の動作について、以下に説明する。
The operation of the
図1に示すように、酸化剤ガス入口連通孔30a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34a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32aに純水やエチレングリコール等の冷却媒体が供給される。
As shown in FIG. 1, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas
酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口連通孔30aから第2セパレータ16の酸化剤ガス流路48に導入される。酸化剤ガス流路48では、図5に示すように、酸化剤ガスが一旦入口バッファ部50aに導入された後、複数の酸化剤ガス流路溝48aに分散される。このため、酸化剤ガスは、各酸化剤ガス流路溝48aを介して蛇行しながら、電解質膜・電極構造体12のカソード側電極22に沿って移動する。
The oxidant gas is introduced into the oxidant
一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔34aから第1セパレータ14の燃料ガス流路36に導入される。この燃料ガス流路36では、図3に示すように、燃料ガスが一旦入口バッファ部38aに導入された後、複数の燃料ガス流路溝36aに分散される。さらに、燃料ガスは、各燃料ガス流路溝36aを介して蛇行し、電解質膜・電極構造体12のアノード側電極20に沿って移動する。
On the other hand, the fuel gas is introduced into the fuel
従って、電解質膜・電極構造体12では、カソード側電極22に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極20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、発電が行われる。
Therefore, in the electrolyte membrane /
次いで、カソード側電極22に供給されて消費された酸化剤ガスは、出口バッファ部50bから酸化剤ガス出口連通孔30bに排出される(図1及び図5参照)。同様に、アノード側電極20に供給されて消費された燃料ガスは、出口バッファ部38bから燃料ガス出口連通孔34bに排出される(図3参照)。
Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the
一方、冷却媒体入口連通孔32aに供給された冷却媒体は、第1及び第2セパレータ14、16間に形成された冷却媒体流路58に導入される(図1参照)。この冷却媒体流路58では、冷却媒体が電解質膜・電極構造体12の発電面の全面にわたって冷却した後、冷却媒体出口連通孔32bに排出される。
On the other hand, the cooling medium supplied to the cooling medium
この場合、第1の実施形態では、図3及び図4に示すように、燃料ガス流路36の出口側端部36bは、出口バッファ部38bを介して連結通路42bを構成する通路溝44bから燃料ガス出口連通孔34bに連通している。その際、出口側端部36bは、溝本数を略半減(例えば、7本から4本)されて通路溝44bに連通しており、連結通路42bの流路開口断面積は、前記出口側端部36bの流路開口断面積よりも小さい。
In this case, in the first embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the outlet
このため、連結通路42bから燃料ガス出口連通孔34bに向かって排出される燃料ガスの流速を高めることができる。従って、燃料ガス流路36に発生する結露水やカソード側電極22から逆拡散される生成水は、前記燃料ガス流路36から燃料ガス出口連通孔34bに良好且つ確実に排出され、前記燃料ガス流路36に滞留水が存在することを阻止することが可能になる。
For this reason, the flow velocity of the fuel gas discharged from the
これにより、第1の実施形態では、排水性を一層向上させることができ、簡単且つ経済的な構成で、圧損の増加による燃料ガスの流速の低下を抑制し、効率的な発電を良好に行うことが可能になるという効果が得られる。 Thereby, in 1st Embodiment, drainage can be improved further, the fall of the flow velocity of the fuel gas by the increase in pressure loss is suppressed with a simple and economical structure, and efficient electric power generation is performed favorably. The effect that it becomes possible is acquired.
しかも、連結通路42bは、燃料ガス流路36の出口側端部36bの下部に寄って設けられている。従って、出口側端部36bから出口バッファ部38bに排出される水は、前記連結通路42bを構成する各通路溝44bを介して容易且つ円滑に燃料ガス出口連通孔34bに排出され、下部の水滴の滞留を防止することができる。
Moreover, the connecting
さらに、連結通路42bの通路面は、燃料ガス流路36の流路面に比べて親水性が高く設定されている。このため、連結通路42bで水分が水滴化することがなく、この連結通路42bから燃料ガス出口連通孔34bへの排水性が一層向上するという利点がある。
Furthermore, the passage surface of the
さらにまた、電解質膜・電極構造体12と第1及び第2セパレータ14、16とは、水平方向に積層されるとともに、燃料ガス出口連通孔34bの出口側端部36bは、水平方向に向かって延在している。従って、第1及び第2セパレータ14、16の水平方向両端に連通孔を設けることができ、燃料電池スタックの高さを低く抑える事が可能になり、特に前記燃料電池スタックを床下に搭載する際に好適である。
Furthermore, the electrolyte membrane /
一方、酸化剤ガス流路48では、図5に示すように、燃料ガス流路36と同様に出口側端部48bに、流路本数を略半減して連結通路52bが連通している。これにより、上記の燃料ガス流路36と同様の効果が得られる。
On the other hand, in the oxidant
なお、第1の実施形態では、燃料ガス流路36の出口側端部36bの溝本数に対して、連結通路42bの通路溝44bの溝本数を削減しているが、これに限定されるものではない。例えば、通路溝44bを出口側端部36bと同数で且つ該出口側端部36bよりも幅狭に構成することによって、連結通路42bの流路開口断面積を小さく設定してもよい。
In the first embodiment, the number of grooves of the
図6は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池80の要部分解斜視図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池10と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第3の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。
FIG. 6 is an exploded perspective view of a main part of a
燃料電池80は、電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)82と、前記電解質膜・電極構造体82を挟持する第1及び第2セパレータ(金属プレート又はカーボンプレート)84、86とを備える。
The
電解質膜・電極構造体82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88と、前記固体高分子電解質膜88を挟持するアノード側電極90及びカソード側電極92とを備える。アノード側電極90の表面積は、カソード側電極92の表面積よりも小さく設定される。
The electrolyte membrane /
図6及び図7に示すように、第1セパレータ84は、燃料ガス入口連通孔34aの近傍に複数の供給孔部(連結通路)94aを設ける一方、燃料ガス出口連通孔34bの近傍に複数の排出孔部(連結通路)94bを設ける。排出孔部94bの流路開口断面積は、燃料ガス流路36の出口側端部36bの流路開口断面積よりも小さく設定される。
As shown in FIGS. 6 and 7, the
具体的には、図7に示すように、供給孔部94aは、燃料ガス流路36を構成する燃料ガス流路溝36aと同数に設定される一方、排出孔部94bは、前記燃料ガス流路溝36aの出口側端部36bの溝本数よりも少なく、例えば、半数に設定される。出口側端部36bが、例えば、6本の溝本数を有する際には、排出孔部94bが3本に設定されるとともに、前記排出孔部94bは、前記出口側端部36bの下部に寄って設けられる。第1セパレータ84の面14aは、排出孔部94bの孔部面が燃料ガス流路36の流路面に比べて親水性が高く設定される。
Specifically, as shown in FIG. 7, the
このように構成される燃料電池80では、燃料ガスが燃料ガス入口連通孔34aから第1セパレータ84の面14b側から供給孔部94aを通って面14a側に移動し、燃料ガス流路36に供給される。この燃料ガスは、燃料ガス流路36に沿って水平方向に蛇行しながら鉛直下方向に移動した後、排出孔部94bを通って面14b側に導入され、燃料ガス出口連通孔34bから排出される。
In the
その際、排出孔部94bの流路開口断面積は、燃料ガス流路36の出口側端部36bの流路開口断面積よりも小さく設定されている。このため、排出孔部94bを通過する燃料ガスの流速を高く維持することができ、排水性の向上が図られる等、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
At that time, the flow path opening cross-sectional area of the
なお、第2の実施形態では、供給孔部94a及び排出孔部94bと燃料ガス流路36との間には、図示していないが、バッファ部を設けてもよい。
In the second embodiment, although not shown, a buffer portion may be provided between the
図8は、本発明の第3の実施形態に係る燃料電池を構成する第1セパレータ100の正面説明図である。
FIG. 8 is an explanatory front view of the
第1セパレータ100は、燃料ガス流路36と燃料ガス出口連通孔34bとの間に、複数のエンボス(又はディンプル)を有する出口バッファ部102が設けられる。この出口バッファ部102は、上部側に傾斜面102aを有しており、図8中、エンボスの右上部に滞留し易く水は、前記傾斜面102aの傾斜に沿って円滑に流動する。これにより、出口バッファ部102に滞留水が発生することを一層確実に阻止することが可能になる。
The
10、80…燃料電池 12、82…電解質膜・電極構造体
14、16、84、86、100…セパレータ
18、88…固体高分子電解質膜 20、90…アノード側電極
22、92…カソード側電極 30a…酸化剤ガス入口連通孔
30b…酸化剤ガス出口連通孔 32a…冷却媒体入口連通孔
32b…冷却媒体出口連通孔 34a…燃料ガス入口連通孔
34b…燃料ガス出口連通孔 36…燃料ガス流路
36a…燃料ガス流路溝 36b、48b…出口側端部
38a、50a…入口バッファ部
38b、50b、102…出口バッファ部
42a、42b、52a、52b…連結通路
44a、44b、56b…通路溝 48…酸化剤ガス流路
48a…酸化剤ガス流路溝 58…冷却媒体流路
94a…供給孔部 94b…排出孔部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記反応ガス流路の入口側と前記反応ガス入口連通孔とは、該反応ガス流路の本数と同数の入口側連結通路を介して連通する一方、
前記反応ガス流路の出口側と前記反応ガス出口連通孔とは、出口側連結通路を介して連通するとともに、
前記出口側連結通路は、前記反応ガス流路の本数よりも少ない本数に設定され且つ前記反応ガス流路の出口側の下部に寄って設けられることを特徴とする燃料電池。 And both sides are a pair of electrodes separator and the electrolyte electrode assembly disposed in the electrolyte is laminated in the horizontal direction, the between the electrolyte electrode assembly and the separator, and has a folded portion in the horizontal direction A reaction gas channel for supplying a reaction gas from the upper side to the lower side along the electrode surface is formed, a reaction gas inlet communication hole communicating with the inlet side of the reaction gas channel, and a horizontal direction of the reaction gas channel A reaction gas outlet communication hole communicating with the outlet side extending in the direction is a fuel cell formed so as to penetrate in the stacking direction,
The inlet side of the reactive gas flow path and the reactive gas inlet communication hole communicate with each other through the same number of inlet side connecting passages as the reactive gas flow path,
The outlet side of the reactive gas flow channel and the reactive gas outlet communication hole communicate with each other via an outlet side connecting passage,
It said outlet side connecting communication path, a fuel cell, characterized by being provided closer to the bottom of the outlet side of the set to less number than the number of the reaction gas channel and the reaction gas channel.
前記出口バッファ部は、上部側に傾斜面を有することを特徴とする燃料電池。 The fuel cell according to claim 1 , wherein an outlet buffer portion is provided on an outlet side of the reaction gas flow path,
The fuel cell, wherein the outlet buffer portion has an inclined surface on an upper side.
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