JP4899440B2 - 燃料電池用流路板及び燃料電池 - Google Patents
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Description
このため、流路部で流量分布が不均一であると流量が少ない流路があると、燃料利用率を高め高出力にしようとしたとき、反応ガスの欠乏が、この流量の少ない流路で発生してセル電圧の低下や寿命の低下を招くという課題がある。同時に、反応ガスの欠乏を招かなくても流量分布に偏りが生じると、上記電気化学反応による熱の発生も偏りが生じ、温度分布も偏りが生じて最高温度が上がり膜電極集合体(以降、MEA)を保護する観点から燃料利用率を下げ低出力化しなければならなくなる。
Caガス入口マニホールド4、Anガス入口マニホールド2から流路板1に入る部分として入口部10はシール性を考慮して多孔質の入口整流ブロック部12を延長している。入口部10を通過したAnガスが、複数の流路からなる流路部8へ入る前に流量均一化制御を行う空間部である入口流量制御部9、その入口流量制御部9と入口部10に渡って設けた流量制御用の導電性多孔質製の入口整流ブロック部12、その入口流量制御部9の多孔質材を設けた残余の空間で形成した入口流量ヘッダ部11、流量制御されて均一化分配されたAnガスが複数の流路を流れながら、紙面方向上に図示してはいないがガス拡散層、MEAを通りAnガス中の水素を消費されていく流路部8、その流路部8から出たAnガスが流れ込み、下流で流量均一化制御の半分の役割を行う空間部である出口流量ヘッダ部16、この出口流量ヘッダ部16と出口部14に渡って設けた流量制御用の多孔質製の出口整流ブロック部15、出口整流ブロック部15を出たAnガスが出る、出口流量制御部13の多孔質材を設けた残余の空間で形成した出口流量ヘッダ部16,Anガスが流路板1からAnガス出口マニホールド5へ出る部分で流れがAnガス出口マニホールド5へ出る前に流れを整える出口部14、外部へ排出するAnガスを、各セルから集合するためのAnガス出口マニホールド5、同様に冷却媒体を集合する冷却媒体出口マニホールド6、同様にCaガスを分配するCaガス出口マニホールド7。なお、流量ヘッダ部とは、流体の流速を一時的に減少させて圧力を回復させて流量分配の均等化を行うための蓄圧部の働きを行う。
Caガス入口マニホールド、5…Anガス出口マニホールド、6…冷却媒体出口マニホールド、7…Caガス出口マニホールド、8…流路部、9…入口流量制御部、10…入口部、11…入口流量ヘッダ部、12…入口整流ブロック部、13…出口流量制御部、14…出口部、15…出口整流ブロック部、16…出口流量ヘッダ部、17…流路間ブリッジ流路、100…スタック、101…セパレータ、102…電解質膜、103…電極、104…Anガス排出口、105…発電部分、106…ガス拡散層、107…冷却水排出口、
108…Caガス排出口、109…絶縁板、110…冷却水供給口、111…Caガス供給口、112…Anガス供給口、113…集電板、120…Anガス流路部、121…冷却水流路部、122…Caガス流路部。
Claims (10)
- 反応ガスが流入する入口マニホールドと、
前記入口マニホールドから流入される反応ガスが通過する入口部と、
前記入口部を通過した反応ガスの流量が制御される流量制御空間と、
前記流量制御空間で流量が制御された反応ガスが通過する流路部と、を備えるセパレータを有する燃料電池において、
前記流路部における流路は、前記流量制御空間から、当該流路部を挟んで当該流量制御空間と対向する前記セパレータの辺に向かって直線状に形成され、
前記流量制御空間は、流量ヘッダ部と流量制御部を有し、
前記流量制御部には多孔質体である整流ブロック部が配置され、
前記流量ヘッダ部は、前記入口部と前記流量制御部の間に形成された空間であり、
前記流量制御空間における前記流量ヘッダ部が占める割合は、前記入口部から、前記流路部の流路方向と垂直の方向に遠ざかるにつれて増加し、
前記流量制御空間における前記流量制御部が占める割合は、前記入口部から、前記流路部の流路方向と垂直の方向に遠ざかるにつれて減少することを特徴とする燃料電池。 - 請求項1に記載の燃料電池において、
前記流量制御部は、空隙率の異なる複数の整流ブロック部で構成されることを特徴とする燃料電池。 - 請求項1または2のいずれかに記載の燃料電池において、
前記入口部は多孔質体で構成された整流ブロック部を有し、
当該入口部と、前記流量制御部は一体で形成されることを特徴とする燃料電池。 - 請求項1または2のいずれかに記載の燃料電池において、
前記入口部は多孔質体で構成された整流ブロック部を有し、
当該入口部と前記流量制御部は別体で形成されることを特徴とする燃料電池。 - 請求項1または2のいずれかに記載の燃料電池において、
前記入口部は、溝を有した構造をしていることを特徴とする燃料電池。 - 反応ガスが流入する流路部と、
前記流路部から流入される反応ガスの流量が制御される流量制御空間と、
前記流量制御空間で流量が制御された反応ガスが通過する出口部と、
前記出口部を通過した反応ガスが流出する出口マニホールドと、を備えるセパレータを有する燃料電池において、
前記流路部における流路は、前記流量制御空間から、当該流路部を挟んで当該流量制御空間と対向する前記セパレータの辺に向かって直線状に形成され、
前記流量制御空間は、流量ヘッダ部と流量制御部を有し、
前記流量制御部は多孔質体で形成され、
前記流量ヘッダ部は、前記出口部と前記流量制御部の間に形成された空間であり、
前記流量制御空間における前記流量ヘッダ部が占める割合は、前記出口部から、前記流路部の流路方向と垂直の方向に遠ざかるにつれて増加し、
前記流量制御空間における前記流量制御部が占める割合は、前記出口部から、前記流路部の流路方向と垂直の方向に遠ざかるにつれて減少することを特徴とする燃料電池。 - 反応ガスが流入する入口マニホールドと、
前記入口マニホールドから流入される反応ガスが通過する入口部と、
前記入口部を通過した反応ガスの流量が制御される流量制御空間と、
前記流量制御空間で流量が制御された反応ガスが通過する流路部と、を備えるセパレータを有する燃料電池において、
前記流路部における流路は、前記流量制御空間から、当該流路部を挟んで当該流量制御空間と対向する前記セパレータの辺に向かって直線状に形成され、
前記流量制御空間は、流量ヘッダ部と流量制御部を有し、
前記流量ヘッダ部及び前記流量制御部は多孔質体で形成された整流ブロック部を有し、
当該流量ヘッダ部における整流ブロックを構成する多孔質体の空隙率は、前記流量制御部における整流ブロックを構成する多孔質体の空隙率よりも大きく、
前記流量ヘッダ部は、前記入口部と前記流量制御部とを隔てるように形成され、
前記流量制御空間における前記流量ヘッダ部が占める割合は、前記入口部から、前記流路部の流路方向と垂直の方向に遠ざかるにつれて増加し、
前記流量制御空間における前記流量制御部が占める割合は、前記入口部から、前記流路部の流路方向と垂直の方向に遠ざかるにつれて減少することを特徴とする燃料電池。 - 請求項7に記載の燃料電池において、
前記入口部は多孔質体で構成された整流ブロック部を有し、
当該入口部と、前記流量制御部は一体で形成されることを特徴とする燃料電池。 - 請求項7または8のいずれかに記載の燃料電池において、
前記流路ヘッダにおける整流ブロック部及び前記流量制御部における整流ブロック部は、疎水性処理された多孔質体で構成されることを特徴とする燃料電池。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の燃料電池において、
前記流路部には、複数の流路間を導通させる流路が設けられていることを特徴とする燃料電池。
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