JP5027695B2 - 双極板の流れ場における流路の二叉分岐 - Google Patents
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Description
追加の一実施形態では、燃料電池用の双極板は、活性表面の長さに沿って交互に二叉に分岐しかつ合流する複数の流路を有する。
4 膜電極接合体(MEA)
6 膜電極接合体(MEA)
8 導電性の流体分配要素、双極板
10 端板
12 端板
14 端部接触要素
16 端部接触要素
18 流路
20 流路
22 流路
24 流路
26 非導電性ガスケット
28 非導電性ガスケット
30 非導電性ガスケット
32 非導電性ガスケット
34 電極
36 電極
38 電極
40 電極
42 供給管路
44 供給管路
46 貯蔵タンク
48 貯蔵タンク
50 管路
52 管路
54 管路
200 単極板
202 単極板
204 外側表面
206 流れ場
208 ランド
210 流路
212 第1の端部
214 第2の端部
216 供給口
217 供給口
218 入口ヘッダ
219 入口ヘッダ
220 出口
221 出口
222 出口ヘッダ
223 出口ヘッダ
224 内部面
226 畝
228 流路
230 第1の縁部
232 第2の縁部
236 排出開口
237 排出開口
300 活性表面
302 入口領域
304 出口領域
306 流路
308 二叉分岐
310 副流路
312 第1の領域
313 流路部分
314 第2の領域
316 第3の領域
317 流路部分
318 合流
320 長さ
400 第1の数量
402 第2の数量
404 副流路
406 第1の領域
407 流路部分
408 二叉分岐
410 第2の領域
500 第1の流路
502 第2の流路
600 対流
Claims (13)
- 入口領域および出口領域を有し、電極に当接する活性表面を含む流れ場を備え、前記活性表面が、前記入口領域および前記出口領域と連通し、かつその中に形成された複数の流路を有し、前記複数の流路の前記出口領域での断面積が、前記入口領域での断面積より小さく、前記複数の流路は複数のランドを画定し、各ランドは一対の前記流路の間に配置され、
前記複数の流路が、第1の流路および第2の流路を含み、前記第1の流路は前記流れ場の前記活性表面において前記第2の流路に隣接して配置され、
前記第1の流路は、二叉分岐の前に配置された第1の領域と、少なくとも2つの副流路を有する第2の領域と、前記少なくとも2つの副流路の合流の後に配置された第3の領域とを有し、前記副流路のそれぞれは前記第1の領域の断面積よりも小さな断面積を有し、前記第1の領域、前記第2の領域、及び前記第3の領域は全体として前記第1の流路の繰返し単位を形成し、前記第1の流路は、前記入口領域及び前記出口領域の間の前記第1の流路の長さ方向に沿って複数の前記繰返し単位を含み、
前記第2の流路は、二叉分岐の前に配置された第1の領域と、少なくとも2つの副流路を有する第2の領域と、前記少なくとも2つの副流路の合流の後に配置された第3の領域とを有し、前記副流路のそれぞれは前記第1の領域の断面積よりも小さな断面積を有し、前記第1の領域、前記第2の領域、及び前記第3の領域は全体として前記第2の流路の繰返し単位を形成し、前記第2の流路は、前記入口領域及び前記出口領域の間の前記第2の流路の長さ方向に沿って複数の前記繰返し単位を含む、
燃料電池用の双極板。 - 前記第2の領域内の副流路の1つの断面積が、前記第1の領域内の前記流路の断面積の半分より小さい、請求項1に記載の双極板。
- 前記第3の領域内の前記流路の断面積が、前記第1の領域内の前記流路の断面積より小さい、請求項1に記載の双極板。
- 前記第3の領域における前記流路の断面積と、前記第2の領域内の副流路の1つの断面積が等しい、請求項3に記載の双極板。
- 入口領域および出口領域を有し、電極に当接する活性表面を含む流れ場を備え、前記活性表面が、前記入口領域および前記出口領域と連通し、かつその中に形成された複数の流路を有し、
前記複数の流路は複数のランドを画定し、各ランドは一対の前記流路の間に配置され、
前記複数の流路が、第1の流路および第2の流路を含み、前記第1の流路は前記流れ場の前記活性表面において前記第2の流路に隣接して配置され、
前記第1の流路は、二叉分岐の前に配置された第1の領域と、少なくとも2つの副流路を有する第2の領域と、前記少なくとも2つの副流路の合流の後に配置された第3の領域とを有し、前記副流路のそれぞれは前記第1の領域の断面積よりも小さな断面積を有し、前記第1の領域、前記第2の領域、及び前記第3の領域は全体として前記第1の流路の繰返し単位を形成し、前記第1の流路は、前記入口領域及び前記出口領域の間の前記第1の流路の長さ方向に沿って複数の前記繰返し単位を含み、
前記第2の流路は、二叉分岐の前に配置された第1の領域と、少なくとも2つの副流路を有する第2の領域と、前記少なくとも2つの副流路の合流の後に配置された第3の領域とを有し、前記副流路のそれぞれは前記第1の領域の断面積よりも小さな断面積を有し、前記第1の領域、前記第2の領域、及び前記第3の領域は全体として前記第2の流路の繰返し単位を形成し、前記第2の流路は、前記入口領域及び前記出口領域の間の前記第2の流路の長さ方向に沿って複数の前記繰返し単位を含み、
前記第1の流路が前記第2の流路からずらされ、前記第1の流路の前記第2の領域が、前記第2の流路の前記第1または第3の領域に隣接して配置される、
燃料電池用の双極板。 - 前記第1の領域内の前記流路の断面積と、前記第2の領域内の1つの副流路の断面積が等しい、請求項5に記載の双極板。
- アノード層およびカソード層をもつ膜電極接合体を有する少なくとも1つの燃料電池を備え、前記膜電極接合体が一対の双極板の間に配置されており、各双極板が流れ場を有し、前記流れ場が、気体状反応物が前記流れ場に供給される入口領域と、前記気体状反応物が前記流れ場から出る出口領域とを有し、
また前記流れ場が、その中に形成された複数の流路をもち、電極に当接する活性表面を有し、前記複数の流路が、前記気体状反応物を前記アノード層および前記カソード層のうちの一方へ分配するための前記入口領域および前記出口領域と連通し、前記複数の流路は複数のランドを画定し、各ランドは一対の前記流路の間に配置され、
前記複数の流路が、第1の流路および第2の流路を含み、前記第1の流路は前記流れ場の前記活性表面において前記第2の流路に隣接して配置され、
前記第1の流路は、二叉分岐の前に配置された第1の領域と、少なくとも2つの副流路を有する第2の領域と、前記少なくとも2つの副流路の合流の後に配置された第3の領域とを有し、前記副流路のそれぞれは前記第1の領域の断面積よりも小さな断面積を有し、前記第1の領域、前記第2の領域、及び前記第3の領域は全体として前記第1の流路の繰返し単位を形成し、前記第1の流路は、前記入口領域及び前記出口領域の間の前記第1の流路の長さ方向に沿って複数の前記繰返し単位を含み、
前記第2の流路は、二叉分岐の前に配置された第1の領域と、少なくとも2つの副流路を有する第2の領域と、前記少なくとも2つの副流路の合流の後に配置された第3の領域とを有し、前記副流路のそれぞれは前記第1の領域の断面積よりも小さな断面積を有し、前記第1の領域、前記第2の領域、及び前記第3の領域は全体として前記第2の流路の繰返し単位を形成し、前記第2の流路は、前記入口領域及び前記出口領域の間の前記第2の流路の長さ方向に沿って複数の前記繰返し単位を含む、
燃料電池積層体。 - 前記気体状反応物が水素を含む、請求項7に記載の燃料電池積層体。
- 前記流れ場が、前記第1の流路と前記第2の流路の間に圧力勾配をもたらし、それによって前記ランドを越えて前記気体状反応物の対流を促す、請求項7に記載の燃料電池積層体。
- 前記流路はそれぞれ、入口領域での前記流路のそれぞれの断面積よりも小さな出口領域での断面積を有する、請求項1に記載の双極板。
- 前記第1の流路が前記第2の流路からずらされ、前記第1の流路の前記第2の領域が、前記第2の流路の前記第1または第3の領域に隣接して配置される、請求項1に記載の双極板。
- 前記第1の流路が前記第2の流路からずらされ、前記第1の流路の前記第2の領域が、前記第2の流路の前記第2の領域に隣接して配置される、請求項1に記載の双極板。
- 前記流れ場が、前記入口領域から前記出口領域への前記気体状反応物の流速の低下を防ぐように作用する、請求項7に記載の燃料電池積層体。
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