JP5104062B2 - Fuel cell and gas sealing method thereof - Google Patents

Fuel cell and gas sealing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5104062B2
JP5104062B2 JP2007168814A JP2007168814A JP5104062B2 JP 5104062 B2 JP5104062 B2 JP 5104062B2 JP 2007168814 A JP2007168814 A JP 2007168814A JP 2007168814 A JP2007168814 A JP 2007168814A JP 5104062 B2 JP5104062 B2 JP 5104062B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
separator
gas
support layer
edge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2007168814A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009009780A (en
Inventor
雄一郎 今村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2007168814A priority Critical patent/JP5104062B2/en
Publication of JP2009009780A publication Critical patent/JP2009009780A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5104062B2 publication Critical patent/JP5104062B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Description

本発明は、燃料電池およびそのガスシール方法に関する。さらに詳述すると、本発明は、燃料電池の内部構造の改良に関する。   The present invention relates to a fuel cell and a gas sealing method thereof. More specifically, the present invention relates to an improvement in the internal structure of a fuel cell.

一般に、燃料電池(例えば固体高分子型燃料電池)は電解質膜およびその両面に配した一対の電極からなる接合体(例えばMEA)と、該接合体を挟持する一対のセパレータとで構成されている。また、このようなセルが複数積層されていわゆる燃料電池スタックが形成されている。   In general, a fuel cell (for example, a polymer electrolyte fuel cell) is composed of an electrolyte membrane and a joined body (eg, MEA) composed of a pair of electrodes disposed on both surfaces thereof, and a pair of separators that sandwich the joined body. . In addition, a plurality of such cells are stacked to form a so-called fuel cell stack.

従来、このような燃料電池において、接合体とセパレータとの間やセパレータとセパレータとの間には、ガス漏洩を抑えるべくガスケット等のシール部材が設けられている。例示すれば、各セパレータのエッジ部を覆うようにシール部材を設けてガスをシールするようにした技術等が開示されている(例えば特許文献1参照)。
特開2004−213930号公報
Conventionally, in such a fuel cell, a seal member such as a gasket is provided between the joined body and the separator or between the separator and the separator in order to suppress gas leakage. For example, a technique or the like in which a sealing member is provided so as to cover the edge portion of each separator and gas is sealed is disclosed (for example, see Patent Document 1).
JP 2004-213930 A

しかしながら、上述のごとくシール部材によってシールした構造であっても、電極に隙間があると、ガスが本来通過すべき電極の反応部分を通過せずに流れやすい隙間に流れてしまうことがある。そうすると、反応ガス(酸化ガス、燃料ガス)の一部が発電反応に使われず、燃料電池としての性能が十分でなくなるおそれがある。しかも、電極における隙間は狭小であったりばらつきが大きかったりするため、既存のシール部材では十分にシールしきれないこともある。   However, even if the structure is sealed with the sealing member as described above, if there is a gap in the electrode, the gas may flow in a gap that easily flows without passing through the reaction portion of the electrode that should pass through. Then, a part of the reaction gas (oxidizing gas, fuel gas) is not used for the power generation reaction, and there is a possibility that the performance as a fuel cell is not sufficient. Moreover, since the gaps in the electrodes are narrow or have large variations, existing sealing members may not be able to seal sufficiently.

そこで、本発明は、燃料電池の電極におけるシールをより容易かつ確実なものとしてシール性能の向上を図りうる燃料電池およびそのガスシール方法を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a fuel cell and a gas sealing method thereof that can improve sealing performance by making the sealing of electrodes of the fuel cell easier and more reliable.

上述のように、既存のシール部材では十分なシール性能が確保できないことがある。このことについて鋭意検討した本発明者は以下のごとき知見を得た。すなわち、例えば電極(多孔体、拡散層)の脇(つまりは縁の部分)もガスが通過することから当該部分もシールされている必要があるが、かかる脇の部分に隙間が生じていると、本来ならばこれら多孔体や拡散層を通って発電反応に使われるはずのガスの一部が流れやすい隙間に流出してしまうことがある(いわば脇流れ、バイパス)。   As described above, sufficient sealing performance may not be ensured with existing sealing members. The present inventor, who has earnestly studied this matter, has obtained the following knowledge. That is, for example, gas also passes through the electrode (porous body, diffusion layer) (that is, the edge portion), so that the portion also needs to be sealed, but there is a gap in the side portion. In some cases, some of the gas that would otherwise be used for the power generation reaction flows out into the gap where it easily flows through these porous bodies and diffusion layers (so-called side flow, bypass).

その一方で、電極を構成する例えば多孔体や拡散層の端の部分は完全には揃っていないため段差があり、これが極小の隙間を生じさせている場合がある。しかも、隙間のサイズにはばらつきがあることから、例えばOリングといった既存のシール部材ではこれら隙間を埋めることが難しい。   On the other hand, for example, the porous body and the end portions of the diffusion layer constituting the electrode are not completely aligned, so there is a step, which may cause a very small gap. In addition, since there are variations in the size of the gaps, it is difficult to fill these gaps with an existing seal member such as an O-ring.

さらに、セパレータでシール部材を挟む場合、多孔体や拡散層、触媒層、電解質膜とセパレータとの間にシール部材が介在することになるが、当該シール部材の入り込んだ量を一般には目視できないことから、集電面積や面圧などを管理することが難しいという問題もある。また、場合によってはシールできたか否かの確認すらも難しいことがある。   In addition, when the sealing member is sandwiched between separators, the sealing member is interposed between the porous body, the diffusion layer, the catalyst layer, the electrolyte membrane, and the separator, but the amount of the sealing member entering is generally not visible. Therefore, there is a problem that it is difficult to manage the current collection area and the surface pressure. In some cases, it may be difficult to confirm whether or not the seal has been achieved.

これらのことに着目してさらに検討を重ねた本発明者は、かかる課題の解決に結び付く新たな知見を得るに至った。本発明はかかる知見に基づくもので、電解質膜と、該電解質膜の外側に設けられた多孔質の支持層と、該支持層のさらに外側に設けられて燃料電池セルの間を仕切るセパレータと、を有する燃料電池において、支持層の縁部がセパレータの縁から食み出しているとともに、該セパレータから食み出した支持層の縁部が外側からシールされていることを特徴としている。   The present inventor, who has further studied focusing on these matters, has come to obtain new knowledge that leads to the solution of such problems. The present invention is based on such knowledge, an electrolyte membrane, a porous support layer provided outside the electrolyte membrane, a separator provided further outside the support layer and partitioning fuel cells, The edge of the support layer protrudes from the edge of the separator, and the edge of the support layer that protrudes from the separator is sealed from the outside.

また、本発明にかかる燃料電池のガスシール方法は、電解質膜と、該電解質膜の外側に設けられた多孔質の支持層と、該支持層のさらに外側に設けられて燃料電池セルの間を仕切るセパレータと、を有する燃料電池に対し、支持層の縁部をセパレータの縁から食み出させるとともに、該セパレータから食み出した支持層の縁部を外側からシールするというものである。   The fuel cell gas sealing method according to the present invention includes an electrolyte membrane, a porous support layer provided outside the electrolyte membrane, and a fuel cell provided further outside the support layer. In the fuel cell having a separator, the edge of the support layer protrudes from the edge of the separator, and the edge of the support layer protrudes from the separator is sealed from the outside.

このように、本発明においては、支持層の一部(縁部)がセパレータから食み出した状態の燃料電池を構成することとしている。こうした場合、シール部材によってシールすべき部分、とくに支持層の縁の部分がいわば剥き出し状態となり見やすい状態(可視化状態)となるため、シールする作業がより容易なものとなる。   Thus, in this invention, it is supposed that the fuel cell of the state which a part (edge part) of the support layer protruded from the separator is comprised. In such a case, the portion to be sealed by the seal member, particularly the edge portion of the support layer, is in a so-called exposed state (visible state), so that the sealing operation becomes easier.

また、かかる発明においては、支持層が、セパレータよりも大きく形成された多孔体と、該多孔体よりも大きく形成された拡散層とを含むものであってもよい。この場合、電解質膜、拡散層および多孔体のそれぞれの縁部が階段状に形成されていることが好ましい。また、かかる多孔体および拡散層のうち、少なくともセパレータの縁から食み出している部分がシール部材によって覆われていることがさらに好ましい。   In this invention, the support layer may include a porous body formed larger than the separator and a diffusion layer formed larger than the porous body. In this case, it is preferable that each edge part of an electrolyte membrane, a diffusion layer, and a porous body is formed in step shape. Further, it is more preferable that at least a portion of the porous body and the diffusion layer protruding from the edge of the separator is covered with the sealing member.

支持層が多孔体と拡散層とを含む場合に、各部材のサイズ(大きさ)が「セパレータ<多孔体<拡散層」の順で大きくなるようにし、セパレータの端から多孔体や拡散層を食み出させることによりシールがより行いやすい状態となる。つまり、このような構造の場合、シールすべき部分である多孔体、拡散層が剥き出しの可視状態で階段状に並ぶため、シール作業が極めて容易である。しかも、このように剥き出し状態となった部分を外側からシールすれば部材間の狭小な隙間をシール部材で埋めることができるからシール性能をさらに向上させることが可能である。   When the support layer includes a porous body and a diffusion layer, the size (size) of each member is increased in the order of “separator <porous body <diffusion layer”. By sticking out, it becomes easier to seal. That is, in the case of such a structure, the porous body and the diffusion layer, which are parts to be sealed, are arranged in a stepped manner in an exposed state, so that the sealing work is extremely easy. In addition, if the exposed portion is sealed from the outside, a narrow gap between the members can be filled with the seal member, so that the sealing performance can be further improved.

本発明によれば、燃料電池の電極におけるシールがより容易かつ確実なものとなり、シール性能を向上させることが可能となる。   According to the present invention, the sealing of the electrode of the fuel cell becomes easier and more reliable, and the sealing performance can be improved.

以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on an example of an embodiment shown in the drawings.

図1〜図5に本発明の実施形態を示す。本発明にかかる燃料電池1は、電解質膜31と、該電解質膜31の外側に設けられた触媒層32A,33Aおよび多孔質の支持層32B,33Bと、該支持層32B,33Bのさらに外側に設けられて燃料電池セル2の間を仕切るセパレータ20(20a,20b)と、を有するものである。さらに本実施形態における燃料電池1は、支持層32B,33Bの縁部がセパレータ20の縁から食み出しているとともに、該セパレータ20から食み出した支持層32B,33Bの縁部が外側からシールされたものとなっている。   1 to 5 show an embodiment of the present invention. The fuel cell 1 according to the present invention includes an electrolyte membrane 31, catalyst layers 32A and 33A and porous support layers 32B and 33B provided outside the electrolyte membrane 31, and further outside the support layers 32B and 33B. And a separator 20 (20a, 20b) that is provided and partitions the fuel cells 2 from each other. Furthermore, in the fuel cell 1 according to the present embodiment, the edge portions of the support layers 32B and 33B protrude from the edge of the separator 20, and the edge portions of the support layers 32B and 33B protrude from the separator 20 from the outside. It is sealed.

以下に説明する実施形態においては、まず、燃料電池1を構成するセル(発電セル)2および複数のセル2が積層されてなる燃料電池スタックの概略構成について説明し、その後、支持層32B,33Bの縁部を外側からシールするための構造について説明することとする。   In the embodiment described below, first, a schematic configuration of a fuel cell stack in which a cell (power generation cell) 2 and a plurality of cells 2 constituting the fuel cell 1 are stacked will be described, and then the support layers 32B and 33B. A structure for sealing the edge of the outer side will be described.

図1に本実施形態における燃料電池1のセル2の概略構成を示す。図示するように構成されるセル2は、順次積層されてセル積層体3を構成している(図2参照)。また、このセル積層体3等で構成される燃料電池スタックは、例えばスタック両端を一対のエンドプレート7で挟まれ、さらにこれらエンドプレート7どうしを繋ぐようにテンションプレート8からなる拘束部材が配置された状態で積層方向への荷重がかけられて締結されている(図2参照)。   FIG. 1 shows a schematic configuration of a cell 2 of a fuel cell 1 in the present embodiment. The cells 2 configured as shown in the figure are sequentially stacked to form a cell stack 3 (see FIG. 2). Further, in the fuel cell stack composed of the cell stack 3 or the like, for example, both ends of the stack are sandwiched between a pair of end plates 7, and a restraining member including a tension plate 8 is disposed so as to connect the end plates 7 to each other. In this state, a load in the stacking direction is applied and fastened (see FIG. 2).

なお、このような燃料電池スタック等で構成される燃料電池1は、例えば燃料電池車両(FCHV;Fuel Cell Hybrid Vehicle)の車載発電システムにおいて利用可能なものであるがこれに限られることはなく、各種移動体(例えば船舶や飛行機など)やロボットなどといった自走可能なものに搭載される発電システム、さらには定置の発電システムにおいても利用することが可能である。   The fuel cell 1 configured by such a fuel cell stack or the like can be used in, for example, an in-vehicle power generation system of a fuel cell vehicle (FCHV; Fuel Cell Hybrid Vehicle), but is not limited thereto. It can also be used in power generation systems mounted on various mobile bodies (for example, ships, airplanes, etc.), self-propelled devices such as robots, and stationary power generation systems.

セル2に含まれる電解質としては、膜−電極接合体(MEA;Membrane Electrode Assembly)あるいは膜−電極−拡散層接合体(MEGA:Membrane Electrode & Gas Diffusion Layer Assembly)を用いることができる。例えば本実施形態では、膜−電極−拡散層接合体(以下、MEGAともいう)30を用いている(図1等参照)。   As an electrolyte contained in the cell 2, a membrane-electrode assembly (MEA) or a membrane-electrode-diffusion layer assembly (MEGA) can be used. For example, in this embodiment, a membrane-electrode-diffusion layer assembly (hereinafter also referred to as MEGA) 30 is used (see FIG. 1 and the like).

セル2は、MEGA30、該MEGA30を挟持する一対のセパレータ20(図1等においてはそれぞれ符号20a,20bで示している)等で構成されている(図1参照)。MEGA30および各セパレータ20a,20bはおよそ矩形の板状に形成されている。また、MEGA30はその外形が各セパレータ20a,20bの外形よりも小さくなるように形成されている。   The cell 2 includes a MEGA 30 and a pair of separators 20 (indicated by reference numerals 20a and 20b in FIG. 1 and the like) that sandwich the MEGA 30 (see FIG. 1). The MEGA 30 and the separators 20a and 20b are formed in a substantially rectangular plate shape. The MEGA 30 is formed so that its outer shape is smaller than the outer shapes of the separators 20a and 20b.

MEGA30は、高分子材料のイオン交換膜からなる高分子電解質膜(以下、単に電解質膜ともいう)31と、電解質膜31を両面から挟んだ一対の電極(アノード側拡散電極およびカソード側拡散電極)32,33とで構成されている(図1参照)。電解質膜31は、各電極32,33よりも大きく形成されている。この電解質膜31には、その周縁部34を残した状態で各電極32,33が例えばホットプレス法により接合されている。   The MEGA 30 includes a polymer electrolyte membrane (hereinafter also simply referred to as an electrolyte membrane) 31 made of a polymer material ion exchange membrane, and a pair of electrodes (an anode side diffusion electrode and a cathode side diffusion electrode) sandwiching the electrolyte membrane 31 from both sides. 32 and 33 (see FIG. 1). The electrolyte membrane 31 is formed larger than the electrodes 32 and 33. The electrodes 32 and 33 are joined to the electrolyte membrane 31 by, for example, a hot press method with the peripheral edge 34 left.

MEGA30を構成する電極32,33は、その表面に付着された白金などの触媒を担持した例えば多孔質のカーボン素材(拡散層32b,33b)で構成されている。一方の電極(アノード)32には燃料ガス(反応ガス)としての水素ガス、他方の電極(カソード)33には空気や酸化剤などの酸化ガス(反応ガス)が供給され、これら2種類の反応ガスによりMEGA30内で電気化学反応が生じてセル2の起電力が得られるようになっている。   The electrodes 32 and 33 constituting the MEGA 30 are made of, for example, porous carbon materials (diffusion layers 32b and 33b) carrying a catalyst such as platinum attached to the surface thereof. One electrode (anode) 32 is supplied with hydrogen gas as a fuel gas (reactive gas), and the other electrode (cathode) 33 is supplied with an oxidizing gas (reactive gas) such as air or an oxidizing agent. An electrochemical reaction is generated in the MEGA 30 by the gas, so that an electromotive force of the cell 2 can be obtained.

セパレータ20(20a,20b)はガス不透過性の導電性材料で構成されている。導電性材料としては、例えばカーボンや導電性を有する硬質樹脂のほか、アルミニウムやステンレス等の金属(メタル)が挙げられる。本実施形態のセパレータ20(20a,20b)の基材は板状のメタルで形成されているものであり(メタルセパレータ)、この基材の電極32,33側の面には耐食性に優れた膜(例えば金メッキで形成された皮膜)が形成されている。   The separator 20 (20a, 20b) is made of a gas impermeable conductive material. Examples of the conductive material include carbon and a hard resin having conductivity, and metals such as aluminum and stainless steel. The base material of the separator 20 (20a, 20b) of the present embodiment is formed of a plate-like metal (metal separator), and a film with excellent corrosion resistance is provided on the surface of the base material on the electrode 32, 33 side. (For example, a film formed by gold plating) is formed.

また、セパレータ20a,20bの両面には、複数の凹部によって構成される溝状の流路が形成されている。これら流路は、例えば板状のメタルによって基材が形成されている本実施形態のセパレータ20a,20bの場合であればプレス成形によって形成することができる。このようにして形成される溝状の流路は、酸化ガスのガス流路35や水素ガスのガス流路36、あるいは冷却水流路37を構成している。より具体的に説明すると、セパレータ20aの電極32側となる内側の面には水素ガスのガス流路36が形成され、その裏面(外側の面)には冷却水流路37が形成されている(図1参照)。同様に、セパレータ20bの電極33側となる内側の面には酸化ガスのガス流路35が形成され、その裏面(外側の面)には冷却水流路37が形成されている(図1参照)。例えば本実施形態の場合、隣接する2つのセル2,2に関し、一方のセル2のセパレータ20aの外面と、これに隣接するセル2のセパレータ20bの外面とを付き合わせた場合に両者の冷却水流路37が一体となり断面が例えば矩形あるいはハニカム形の流路が形成される構造となっている。   Further, a groove-like flow path constituted by a plurality of concave portions is formed on both surfaces of the separators 20a and 20b. These flow paths can be formed by press molding in the case of the separators 20a and 20b of the present embodiment in which the base material is formed of, for example, a plate-like metal. The groove-like flow path formed in this way constitutes a gas flow path 35 for oxidizing gas, a gas flow path 36 for hydrogen gas, or a cooling water flow path 37. More specifically, a gas channel 36 for hydrogen gas is formed on the inner surface of the separator 20a on the electrode 32 side, and a cooling water channel 37 is formed on the back surface (outer surface) ( (See FIG. 1). Similarly, an oxidizing gas flow channel 35 is formed on the inner surface of the separator 20b on the electrode 33 side, and a cooling water flow channel 37 is formed on the back surface (outer surface) (see FIG. 1). . For example, in the case of the present embodiment, regarding the two adjacent cells 2, 2, when the outer surface of the separator 20 a of one cell 2 and the outer surface of the separator 20 b of the cell 2 adjacent to this are combined, The channel 37 is integrated to form a channel having a rectangular or honeycomb cross section.

さらに、上述したように各セパレータ20a,20bは、少なくとも流体の流路をなすための凹凸形状が表面と裏面とで反転した関係になっている。より具体的に説明すると、セパレータ20aにおいては、水素ガスのガス流路36を形成する凸形状(凸リブ)の裏面が冷却水流路37を形成する凹形状(凹溝)であり、ガス流路36を形成する凹形状(凹溝)の裏面が冷却水流路37を形成する凸形状(凸リブ)である。さらに、セパレータ20bにおいては、酸化ガスのガス流路35を形成する凸形状(凸リブ)の裏面が冷却水流路37を形成する凹形状(凹溝)であり、ガス流路35を形成する凹形状(凹溝)の裏面が冷却水流路37を形成する凸形状(凸リブ)である。   Furthermore, as described above, the separators 20a and 20b have a relationship in which at least the uneven shape for forming a fluid flow path is reversed between the front surface and the back surface. More specifically, in the separator 20a, the back surface of the convex shape (convex rib) forming the hydrogen gas gas flow path 36 is a concave shape (concave groove) forming the cooling water flow path 37, and the gas flow path The back surface of the concave shape (concave groove) forming 36 is a convex shape (convex rib) forming the cooling water channel 37. Further, in the separator 20 b, the back surface of the convex shape (convex rib) that forms the gas flow path 35 of the oxidizing gas has a concave shape (concave groove) that forms the cooling water flow path 37, and the concave that forms the gas flow path 35. The back surface of the shape (concave groove) is a convex shape (convex rib) forming the cooling water channel 37.

また、セパレータ20a,20bの長手方向の端部付近(本実施形態の場合であれば、図1中向かって左側に示す一端部の近傍)には、酸化ガスの入口側のマニホールド15a、水素ガスの出口側のマニホールド16b、および冷却水の入口側のマニホールド17aが形成されている。例えば本実施形態の場合、これらマニホールド15a,16b,17aは各セパレータ20a,20bに設けられた略矩形ないしは台形、あるいは両端が半円形状の長細矩形の透孔によって形成されている(図1等参照)。さらに、セパレータ20a,20bのうち反対側の端部には、酸化ガスの出口側のマニホールド15b、水素ガスの入口側のマニホールド16a、および冷却水の出口側のマニホールド17bが形成されている。本実施形態の場合、これらマニホールド15b,16a,17bも略矩形ないしは台形、あるいは両端が半円形状の長細矩形の透孔によって形成されている(図1参照)。   Further, in the vicinity of the longitudinal ends of the separators 20a and 20b (in the case of this embodiment, in the vicinity of one end shown on the left side in FIG. 1), the manifold 15a on the inlet side of the oxidizing gas, hydrogen gas An outlet side manifold 16b and a cooling water inlet side manifold 17a are formed. For example, in the case of this embodiment, these manifolds 15a, 16b, and 17a are formed by substantially rectangular or trapezoidal holes provided in the respective separators 20a and 20b, or long and thin rectangular through holes having semicircular ends (FIG. 1). Etc.). Further, an oxidizing gas outlet side manifold 15b, a hydrogen gas inlet side manifold 16a, and a cooling water outlet side manifold 17b are formed at opposite ends of the separators 20a and 20b. In the case of this embodiment, these manifolds 15b, 16a, and 17b are also formed by a substantially rectangular or trapezoidal shape, or a long and narrow rectangular through hole having semicircular ends (see FIG. 1).

上述のような各マニホールドのうち、セパレータ20aにおける水素ガス用の入口側マニホールド16aと出口側マニホールド16bは、セパレータ20aに形成されている入口側の連絡通路61および出口側の連絡通路62を介してそれぞれが水素ガスのガス流路36に連通している。同様に、セパレータ20bにおける酸化ガス用の入口側マニホールド15aと出口側マニホールド15bは、セパレータ20bに形成されている入口側の連絡通路63および出口側の連絡通路64を介してそれぞれが酸化ガスのガス流路35に連通している(図1参照)。さらに、各セパレータ20a,20bにおける冷却水の入口側マニホールド17aと出口側マニホールド17bは、各セパレータ20a,20bに形成されている入口側の連絡通路65および出口側の連絡通路66を介してそれぞれが冷却水流路37に連通している。ここまで説明したような各セパレータ20a,20bの構成により、セル2には、酸化ガス、水素ガスおよび冷却水が供給されるようになっている。ここで具体例を挙げておくと、セル2が積層された場合、例えば水素ガスは、セパレータ20aの入口側マニホールド16aから連絡通路61を通り抜けてガス流路36に流入し、MEGA30の発電に供された後、連絡通路62を通り抜けて出口側マニホールド16bに流出することになる。   Of the manifolds as described above, the inlet side manifold 16a and the outlet side manifold 16b for the hydrogen gas in the separator 20a are connected via the inlet side communication passage 61 and the outlet side communication passage 62 formed in the separator 20a. Each communicates with a gas flow path 36 for hydrogen gas. Similarly, the inlet side manifold 15a and the outlet side manifold 15b for the oxidizing gas in the separator 20b are each formed of an oxidizing gas via an inlet side connecting passage 63 and an outlet side connecting passage 64 formed in the separator 20b. It communicates with the flow path 35 (see FIG. 1). Further, the inlet side manifold 17a and the outlet side manifold 17b of the cooling water in each separator 20a, 20b are respectively connected via an inlet side communication passage 65 and an outlet side communication passage 66 formed in each separator 20a, 20b. It communicates with the cooling water flow path 37. With the configuration of the separators 20a and 20b as described above, the cell 2 is supplied with oxidizing gas, hydrogen gas, and cooling water. As a specific example, when the cells 2 are stacked, for example, hydrogen gas passes from the inlet side manifold 16a of the separator 20a through the communication passage 61 and flows into the gas flow path 36, and is supplied to the MEGA 30 for power generation. After that, the fluid passes through the communication passage 62 and flows out to the outlet side manifold 16b.

なお、本実施形態においては、冷却水の入口側マニホールド17aと出口側マニホールド17bとをそれぞれセパレータ20の冷却水流れ方向両側の一方寄りおよび他方寄りに配置している(図1参照)。すなわち、本実施形態においては冷却水の入口側マニホールド17aと出口側マニホールド17bをセパレータ20の対角線上に配置することとし、これによってセパレータ20に対し冷却水が全面的に行き渡りやすくなるようにしている。   In the present embodiment, the cooling water inlet side manifold 17a and the outlet side manifold 17b are arranged on one side and on the other side of the separator 20 in the cooling water flow direction, respectively (see FIG. 1). That is, in this embodiment, the inlet side manifold 17a and the outlet side manifold 17b of the cooling water are arranged on the diagonal line of the separator 20 so that the cooling water can easily spread over the separator 20 over the entire surface. .

第1シール部材13a、第2シール部材13bは必要に応じて設けられる(図1参照)。セパレータ20a,20b間に設けられる場合、これら第1シール部材13a、第2シール部材13bは、例えば、ともに複数の部材(例えば独立した小型の4つの矩形枠体と、流体流路を形成するための大きな枠体)で形成される(図1参照)。これらのうち、第1シール部材13aはMEGA30とセパレータ20aとの間に設けられるもので、より詳細には、その一部が、電解質膜31の周縁部34と、セパレータ20aのうちガス流路36の周囲の部分との間に介在するように設けられる。また、第2シール部材13bは、MEGA30とセパレータ20bとの間に設けられるもので、より詳細には、その一部が、電解質膜31の周縁部34と、セパレータ20bのうちガス流路35の周囲の部分との間に介在するように設けられる。   The first seal member 13a and the second seal member 13b are provided as necessary (see FIG. 1). When provided between the separators 20a and 20b, the first seal member 13a and the second seal member 13b are, for example, both a plurality of members (for example, four independent small rectangular frames to form a fluid flow path. (See FIG. 1). Among these, the first seal member 13a is provided between the MEGA 30 and the separator 20a. More specifically, a part of the first seal member 13a is a peripheral portion 34 of the electrolyte membrane 31 and a gas flow path 36 of the separator 20a. It is provided so that it may interpose between the surrounding parts. Further, the second seal member 13b is provided between the MEGA 30 and the separator 20b. More specifically, a part of the second seal member 13b includes the peripheral edge 34 of the electrolyte membrane 31 and the gas flow path 35 of the separator 20b. It is provided so as to be interposed between the surrounding portions.

さらに、隣接するセル2,2のセパレータ20bとセパレータ20aとの間には、複数の部材(例えば独立した小型の4つの矩形枠体と、流体流路を形成するための大きな枠体)で形成された第3シール部材13cが設けられている(図1参照)。この第3シール部材13cは、セパレータ20bにおける冷却水流路37の周囲の部分と、セパレータ20aにおける冷却水流路37の周囲の部分との間に介在するように設けられてこれらの間をシールする部材である。   Further, a plurality of members (for example, four independent small rectangular frames and a large frame for forming a fluid flow path) are formed between the separators 20b and 20a of the adjacent cells 2 and 2. A third seal member 13c is provided (see FIG. 1). The third seal member 13c is provided so as to be interposed between a portion around the cooling water passage 37 in the separator 20b and a portion around the cooling water passage 37 in the separator 20a, and seals between them. It is.

なお、第1〜第3シール部材13a〜13cとしては、隣接する部材との物理的な密着により流体を封止する弾性体(ガスケット)や、隣接する部材との化学的な結合により接着する接着剤などを用いることができる。例えば本実施形態では各シール部材13a〜13cとして弾性によって物理的にシールする部材を採用しているが、この代わりに上述した接着剤のような化学結合によってシールする部材を採用することもできる。   In addition, as the first to third seal members 13a to 13c, an elastic body (gasket) that seals a fluid by physical contact with an adjacent member, or an adhesive that is bonded by chemical bonding with an adjacent member. An agent or the like can be used. For example, in this embodiment, a member that is physically sealed by elasticity is employed as each of the seal members 13a to 13c, but instead, a member that is sealed by a chemical bond such as the adhesive described above may be employed.

枠状部材40は、MEGA30とともにセパレータ20a,20b間に挟持される例えば樹脂からなる部材(以下、樹脂フレームともいう)である。例えば本実施形態では、薄い枠形状の樹脂フレーム40をセパレータ20a,20b間に介在させ、当該樹脂フレーム40によってMEGA30の少なくとも一部、例えば周縁部34に沿った部分を表側と裏側から挟持するようにしている。このように設けられる樹脂フレーム40は、締結力を支持するセパレータ20(20a,20b)間のスペーサとしての機能、絶縁部材としての機能、セパレータ20(20a,20b)の剛性を補強する補強部材としての機能を発揮する。   The frame-like member 40 is a member made of, for example, resin (hereinafter also referred to as a resin frame) that is sandwiched between the separators 20a and 20b together with the MEGA 30. For example, in the present embodiment, a thin frame-shaped resin frame 40 is interposed between the separators 20a and 20b, and at least a part of the MEGA 30 such as a portion along the peripheral edge 34 is sandwiched from the front side and the back side by the resin frame 40. I have to. The resin frame 40 provided in this way functions as a spacer between the separators 20 (20a, 20b) that supports the fastening force, functions as an insulating member, and as a reinforcing member that reinforces the rigidity of the separator 20 (20a, 20b). Demonstrate the function.

続いて、燃料電池1の構成について簡単に説明する(図2参照)。本実施形態における燃料電池1は、複数のセル2を積層してなるセル積層体3を備え、当該セル積層体3の両端に位置するセル(端セル)2,2の外側に順次、断熱セル4、出力端子5a付のターミナルプレート5、インシュレータ(絶縁プレート)6およびエンドプレート7をさらに備えた構成となっている。セル積層体3に対しては、両エンドプレート7をつなぐように架け渡されたテンションプレート8によって積層方向への所定の圧縮力が加えられている。さらに、セル積層体3の一端側のエンドプレート7とインシュレータ6との間にはプレッシャプレート9とばね機構9aとが設けられており、セル2に作用する荷重の変動が吸収されるようになっている。   Next, the configuration of the fuel cell 1 will be briefly described (see FIG. 2). The fuel cell 1 according to the present embodiment includes a cell stack 3 formed by stacking a plurality of cells 2, and sequentially heat-insulating cells outside the cells (end cells) 2 and 2 located at both ends of the cell stack 3. 4 and a terminal plate 5 with an output terminal 5a, an insulator (insulating plate) 6, and an end plate 7. A predetermined compressive force in the stacking direction is applied to the cell stack 3 by a tension plate 8 that is bridged so as to connect both end plates 7. Further, a pressure plate 9 and a spring mechanism 9a are provided between the end plate 7 on one end side of the cell stack 3 and the insulator 6, so that the fluctuation of the load acting on the cell 2 is absorbed. ing.

断熱セル4は例えば2枚のセパレータとシール部材とで断熱層が形成されているもので、発電に伴い生じる熱が大気等に放熱されるのを抑える役割を果たす。すなわち、一般に、セル積層体3の端部は大気との熱交換により温度が低くなりやすいことから、当該セル積層体3の端部に断熱層を形成することによって熱交換(放熱)を抑えることが行われている。このような断熱層としては、例えば、セル2におけるものと同様の一対のセパレータに、膜−電極アッセンブリの代わりとして導電板などの断熱部材10を挟み込んだ構成のものがある。この場合に用いられる断熱部材10は断熱性に優れるほど好適であり、具体的には例えば導電性多孔質シートなどが用いられる。また、このような断熱部材10の周囲をシール部材で封止することによって空気層が形成される。   The heat insulation cell 4 has a heat insulation layer formed of, for example, two separators and a seal member, and plays a role of suppressing heat generated by power generation to be radiated to the atmosphere. That is, in general, the temperature of the end portion of the cell stack 3 is likely to be lowered by heat exchange with the atmosphere, and thus heat exchange (heat dissipation) is suppressed by forming a heat insulating layer at the end of the cell stack 3. Has been done. As such a heat insulating layer, for example, there is a structure in which a heat insulating member 10 such as a conductive plate is sandwiched between a pair of separators similar to those in the cell 2 instead of the membrane-electrode assembly. The heat insulating member 10 used in this case is more suitable as it has better heat insulating properties. Specifically, for example, a conductive porous sheet or the like is used. Moreover, an air layer is formed by sealing the circumference | surroundings of such a heat insulation member 10 with a sealing member.

ターミナルプレート5は集電板として機能する部材であり、例えば鉄、ステンレス、銅、アルミニウム等の金属で板状に形成されている。ターミナルプレート5のうち断熱セル4側の表面には、めっき処理等の表面処理が施されており、かかる表面処理により断熱セル4との接触抵抗が確保されている。めっきとしては、金、銀、アルミ、ニッケル、亜鉛、すず等を挙げることができ、例えば本実施形態では導電性、加工性および低廉性を勘案してすずめっき処理を施している。   The terminal plate 5 is a member that functions as a current collecting plate, and is formed in a plate shape from a metal such as iron, stainless steel, copper, or aluminum. The surface of the terminal plate 5 on the heat insulating cell 4 side is subjected to a surface treatment such as a plating treatment, and the contact resistance with the heat insulating cell 4 is ensured by the surface treatment. Examples of the plating include gold, silver, aluminum, nickel, zinc, tin, and the like. For example, in this embodiment, tin plating is performed in consideration of conductivity, workability, and low cost.

インシュレータ6は、ターミナルプレート5とエンドプレート7等とを電気的に絶縁する機能を果たす部材である。このような機能を果たすため、かかるインシュレータ6は例えばポリカーボネートなどの樹脂材料により板状に形成されている。   The insulator 6 is a member that functions to electrically insulate the terminal plate 5 from the end plate 7 and the like. In order to fulfill such a function, the insulator 6 is formed in a plate shape from a resin material such as polycarbonate.

エンドプレート7は、ターミナルプレート5と同様、各種金属(鉄、ステンレス、銅、アルミニウム等)で板状に形成されている。例えば本実施形態では銅を用いてこのエンドプレート7を形成しているがこれは一例に過ぎず、他の金属で形成されていても構わない。   The end plate 7 is formed in a plate shape with various metals (iron, stainless steel, copper, aluminum, etc.) like the terminal plate 5. For example, in the present embodiment, the end plate 7 is formed using copper, but this is merely an example, and the end plate 7 may be formed of another metal.

テンションプレート8は両エンドプレート7,7間を架け渡すようにして設けられているもので、例えば一対がセル積層体3の両側に対向するように配置される(図2参照)。テンションプレート8は、各エンドプレート7,7にボルト等で固定され、単セル2の積層方向に所定の締結力(圧縮力)を作用させた状態を維持する。このテンションプレート8の内側面(セル積層体3を向く面)には漏電やスパークが生じるのを防止すべく絶縁膜が形成されている。絶縁膜は、具体的には例えば当該テンションプレート8の内側面に貼り付けられた絶縁テープ、あるいは当該面を覆うように塗布された樹脂コーティングなどによって形成されている。   The tension plate 8 is provided so as to bridge between the end plates 7 and 7 and is disposed so that, for example, a pair is opposed to both sides of the cell stack 3 (see FIG. 2). The tension plate 8 is fixed to the end plates 7 and 7 with bolts or the like, and maintains a state in which a predetermined fastening force (compression force) is applied in the stacking direction of the single cells 2. An insulating film is formed on the inner surface of the tension plate 8 (the surface facing the cell stack 3) in order to prevent leakage or sparks. Specifically, the insulating film is formed by, for example, an insulating tape attached to the inner surface of the tension plate 8 or a resin coating applied so as to cover the surface.

続いて、燃料電池1の支持層32B,33Bの縁部またはその近傍におけるシール構造について説明する(図3等参照)。   Next, the seal structure at or near the edges of the support layers 32B and 33B of the fuel cell 1 will be described (see FIG. 3 and the like).

本実施形態では、燃料電池1の電極32,33におけるシールをより容易かつ確実とし、さらにシール性能を向上させるべく、支持層32B,33Bの縁部を外側からシールする構造としている(図3等参照)。より具体的には、支持層32B,33Bの縁部をセパレータ20a,20bの縁から食み出させるとともに、該セパレータ20a,20bから食み出した支持層32B,33Bの縁部を外側からシールするようにしている。   In this embodiment, the electrodes 32 and 33 of the fuel cell 1 are structured to seal the edges of the support layers 32B and 33B from the outside in order to make the sealing of the electrodes 32 and 33 easier and more reliable and improve the sealing performance (FIG. 3 and the like). reference). More specifically, the edges of the support layers 32B and 33B protrude from the edges of the separators 20a and 20b, and the edges of the support layers 32B and 33B protruding from the separators 20a and 20b are sealed from the outside. Like to do.

ここで、多孔質の支持層32B,33Bについて説明しておくと以下のとおりである。すなわち、支持層32B,33Bは、電解質膜31の両面に設けられた触媒層32A,33Aのさらに外側に設けられているもので、かかる触媒層32A,33Aに対して反応ガス(酸化ガス、燃料ガス)を供給するガス供給層として機能する。これら支持層32B,33Bと触媒層32A,33Aとで燃料電池1の電極(ガス拡散電極)32,33が形成されている(図3参照)。このような多孔質の支持層32B,33Bの具体的な構成が特に限定されることはないが、例えば本実施形態においてはガス拡散層32b,33bおよび層状の多孔体32c,33cとで当該支持層32B,33Bを構成している(図3参照)。   Here, the porous support layers 32B and 33B will be described as follows. That is, the support layers 32B and 33B are provided on the outer side of the catalyst layers 32A and 33A provided on both surfaces of the electrolyte membrane 31, and the reaction gas (oxidizing gas, fuel) is supplied to the catalyst layers 32A and 33A. It functions as a gas supply layer for supplying gas. These support layers 32B and 33B and catalyst layers 32A and 33A form electrodes (gas diffusion electrodes) 32 and 33 of the fuel cell 1 (see FIG. 3). The specific structure of the porous support layers 32B and 33B is not particularly limited. For example, in the present embodiment, the gas diffusion layers 32b and 33b and the layered porous bodies 32c and 33c support the support. Layers 32B and 33B are formed (see FIG. 3).

また、本実施形態においては、各部材のサイズ(大きさ)に関し、多孔体32c,33cをセパレータ20a,20bよりも大きくし、さらにガス拡散層32b,33bをこれら多孔体32c,33cよりもさらに大きくしている。なお、電解質膜31のサイズはこれら多孔体32c,33よりも大きい。以上により、本実施形態の燃料電池1においては、電解質膜31、拡散層32b,33b、多孔体32c,33cのそれぞれの縁部が、セパレータ20a,20bの縁部に至るまでいわば剥き出しの階段状となっている(図3、図4の楕円部分参照)。   In the present embodiment, with respect to the size (size) of each member, the porous bodies 32c and 33c are made larger than the separators 20a and 20b, and the gas diffusion layers 32b and 33b are further made larger than the porous bodies 32c and 33c. It is getting bigger. The size of the electrolyte membrane 31 is larger than those of the porous bodies 32c and 33. As described above, in the fuel cell 1 according to the present embodiment, the edge portions of the electrolyte membrane 31, the diffusion layers 32b and 33b, and the porous bodies 32c and 33c reach the edge portions of the separators 20a and 20b. (Refer to the oval portions in FIGS. 3 and 4).

こうした場合、拡散層32b,33bおよび多孔体32c,33cおよびのうち、少なくともセパレータ20a,20bの縁から食み出して可視化した部分をシール部材(図3において符号13dで示す)によって覆いやすい。このため、シールに要する作業が極めて容易になる(図3等参照)。しかも、このように縁部が階段状になった電極32,33に対してシールを施す本実施形態の場合には、各部材間に生じうる狭小な隙間をシール部材(例えば液状ガスケット)13dで埋めることが可能または容易になるから、ガス流出をブロックしてシール性能をさらに向上させることが可能である(図5(A)、図5(B)参照)。   In such a case, among the diffusion layers 32b and 33b and the porous bodies 32c and 33c, at least a portion protruding from the edges of the separators 20a and 20b and visualized is easily covered with a seal member (indicated by reference numeral 13d in FIG. 3). For this reason, the operation | work required for a seal | sticker becomes very easy (refer FIG. 3 etc.). In addition, in the case of this embodiment in which sealing is performed on the electrodes 32 and 33 whose edges are stepped as described above, a narrow gap that may be generated between the members is formed by the sealing member (for example, a liquid gasket) 13d. Since it is possible or easy to fill, it is possible to block gas outflow and further improve the sealing performance (see FIGS. 5A and 5B).

すなわち、従前のような構造であれば、支持層(拡散層32b,33bや多孔体32c,33c)が本実施形態のように階段状になっているわけではないからセパレータ20a,20bの間に隙間が生じていることがある(図6参照)。この場合、本来ならば拡散層32b,33bや多孔体32c,33cを通過して化学反応(つまり発電)に使われるはずの反応ガスが、より流れやすい隙間に流出してしまうことがあり、燃料電池1の発電反応部(図7中において符号Rで示す)を回避するような反応ガスのいわば脇流れが生じ(図7中の破線矢印参照)、バイパスする分だけ発電に使用されず発電性能が低下してしまう(図7参照)。   That is, in the conventional structure, the support layers (diffusion layers 32b and 33b and porous bodies 32c and 33c) are not stepped as in the present embodiment, and therefore between the separators 20a and 20b. There may be a gap (see FIG. 6). In this case, the reaction gas that would otherwise be used for the chemical reaction (that is, power generation) through the diffusion layers 32b and 33b and the porous bodies 32c and 33c may flow out into the gap where the fuel flows more easily. A so-called side flow of the reaction gas that avoids the power generation reaction portion (indicated by symbol R in FIG. 7) of the battery 1 occurs (see the broken line arrow in FIG. 7), and the power generation performance is not used for power generation due to bypassing. (See FIG. 7).

また、従前構造の場合には、シールしたい隙間がよく見えないためシール作業が難しく、尚かつシールできたかどうかの確認も困難である。しかも、電極32,33の縁部をシールしても隙間が残り、当該シール部材13dが潰れたとしても隙間に入っていかず、十分にシールしきれないおそれがある(図8参照)。加えて、このような場合にシール部材13dを無理やり内側へ挿し込むと、当該シール部材13dの一部が部材間に入り込んで集電面積(ガスの化学反応領域)に影響を及ぼしたり、当該シール部材13dの反力によって面圧(セパレータ20や各部材間の作用する圧力)に影響を及ぼしたりする可能性がある(図9参照)。   In the case of the conventional structure, since the gap to be sealed is not clearly visible, it is difficult to perform the sealing work, and it is also difficult to confirm whether or not the sealing has been performed. In addition, even if the edges of the electrodes 32 and 33 are sealed, a gap remains, and even if the seal member 13d is crushed, it does not enter the gap and may not be sufficiently sealed (see FIG. 8). In addition, if the sealing member 13d is forcibly inserted in such a case, a part of the sealing member 13d enters between the members and affects the current collection area (gas chemical reaction region). The reaction force of the member 13d may affect the surface pressure (the pressure acting between the separator 20 and each member) (see FIG. 9).

この点、ここまで説明したように、本実施形態においては支持層(拡散層32b,33bや多孔体32c,33c)をセパレータ20a,20bの外側にいわば剥き出しの状態として可視化しているため、電極32,33におけるシールをより容易かつ確実なものとしてシール性能を向上させやすい。しかも、シール部材13dを内側へと挿し込む必要もないから、集電面積(ガスの化学反応領域)や面圧(セパレータ20や各部材間の作用する圧力)に影響を及ぼすこともない(図5等参照)。さらには、拡散層32b,33bや多孔体32c,33c等のサイズを変えることのみによって実現可能であるから他の特別な装置等を必要としないという利点もある。   In this respect, as described so far, in this embodiment, the support layers (diffusion layers 32b and 33b and porous bodies 32c and 33c) are visualized as being exposed outside the separators 20a and 20b. It is easy to improve the sealing performance by making the sealing at 32 and 33 easier and more reliable. In addition, since it is not necessary to insert the sealing member 13d inward, it does not affect the current collection area (gas chemical reaction region) or the surface pressure (the pressure acting between the separator 20 and each member) (FIG. (See 5). Furthermore, since it can be realized only by changing the size of the diffusion layers 32b and 33b and the porous bodies 32c and 33c, there is an advantage that no other special device is required.

ちなみに、拡散層32b,33bや多孔体32c,33cの一部が触媒層32A,33Aよりも外側へと食み出した状態になっていると、食み出していない場合と比較して反応ガスの通過面積(通過領域)は増えることになる。しかし、隙間の形状等の変更に伴うガス流れの変化に比べれば、通過面積増加によるガス流れの均一さ、分布、流速等への影響は小さく、発電性能に与える影響はほとんどない。   Incidentally, if the diffusion layers 32b and 33b and a part of the porous bodies 32c and 33c are protruded outward from the catalyst layers 32A and 33A, the reaction gas is compared with the case where they are not protruded. The passage area (passage region) of the slab increases. However, compared to changes in the gas flow accompanying changes in the shape of the gap, etc., the influence on the uniformity, distribution, flow rate, etc. of the gas flow due to the increase in passage area is small, and there is almost no influence on the power generation performance.

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば本実施形態ではMEGA(膜−電極−拡散層接合体)30が用いられている場合を例示して説明したが、これがMEA(膜−電極接合体)であっても同様の作用効果を実現しうる。   The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention. For example, in the present embodiment, the case where the MEGA (membrane-electrode-diffusion layer assembly) 30 is used has been described as an example. However, even if this is an MEA (membrane-electrode assembly), the same effect is realized. Yes.

また、本実施形態では拡散層32b,33bや多孔体32c,33c等の縁部がほぼ直線状に並んだ均等な階段状の支持層32B,33Bを例示したが(図3参照)、これは好適な一例にすぎず階段の幅が必ずしも均等でなくても構わない。要は、シールが容易かつ確実となるように各部材が段差のある状態で剥き出しとなっていれば足りる。   In the present embodiment, the uniform support layers 32B and 33B in which the edges of the diffusion layers 32b and 33b and the porous bodies 32c and 33c and the like are arranged substantially linearly are illustrated (see FIG. 3). It is only a suitable example, and the width of the stairs may not necessarily be uniform. In short, it is sufficient that each member is exposed in a state where there is a step so that the sealing is easy and reliable.

本実施形態における燃料電池のセルの構造例を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structural example of the cell of the fuel cell in this embodiment. 燃料電池の構造例を示す側面図である。It is a side view which shows the structural example of a fuel cell. 本発明の概念を示す燃料電池のセルの部分側面図である。It is a partial side view of the cell of the fuel cell which shows the concept of this invention. 燃料電池における反応ガスの流れの様子を示す概略図である。It is the schematic which shows the mode of the flow of the reactive gas in a fuel cell. (A)従前構造の隙間におけるシール材と、(B)本発明におけるシール材とを比較して示す概略図である。(A) It is the schematic which compares and shows the sealing material in the clearance gap of a conventional structure, and the (B) sealing material in this invention. 本発明にかかる燃料電池の作用効果を比較により示すための従前構造の燃料電池の部分側面図である。It is a partial side view of the fuel cell of the conventional structure for showing the effect of the fuel cell concerning this invention by comparison. 燃料電池の発電反応部をバイパスするガスの脇流れの様子を示す外略図である。It is the outline figure which shows the mode of the side flow of the gas which bypasses the electric power generation reaction part of a fuel cell. 従前構造の燃料電池の部分側面図である。It is a partial side view of the fuel cell of conventional structure. 従前構造の燃料電池の部分側面図である。It is a partial side view of the fuel cell of conventional structure.

符号の説明Explanation of symbols

1…燃料電池、2…セル(燃料電池セル)、13d…シール部材、20(20a,20b)…セパレータ、31…高分子電解質膜(電解質膜)、32…アノード側拡散電極(電極)、32B,33B…(多孔質の)支持層、33…カソード側拡散電極(電極)、32b,33b…ガス拡散層(拡散層)、32c,33c…多孔体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell, 2 ... Cell (fuel cell), 13d ... Sealing member, 20 (20a, 20b) ... Separator, 31 ... Polymer electrolyte membrane (electrolyte membrane), 32 ... Anode side diffusion electrode (electrode), 32B 33B ... (porous) support layer, 33 ... cathode side diffusion electrode (electrode), 32b, 33b ... gas diffusion layer (diffusion layer), 32c, 33c ... porous body

Claims (5)

電解質膜と、該電解質膜の外側に設けられた多孔質の支持層と、該支持層のさらに外側に設けられて燃料電池セルの間を仕切るセパレータと、を有する燃料電池において、
前記支持層の縁部が前記セパレータの縁から食み出しているとともに、該セパレータから食み出した前記支持層の縁部が外側からシールされていることを特徴とする燃料電池。
In a fuel cell comprising an electrolyte membrane, a porous support layer provided outside the electrolyte membrane, and a separator provided further outside the support layer and partitioning fuel cell cells,
The fuel cell, wherein an edge of the support layer protrudes from an edge of the separator, and an edge of the support layer protrudes from the separator is sealed from the outside.
前記支持層が、前記セパレータよりも大きく形成された多孔体と、該多孔体よりも大きく形成された拡散層とを含むものである請求項1に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the support layer includes a porous body formed larger than the separator and a diffusion layer formed larger than the porous body. 前記電解質膜、前記拡散層および前記多孔体のそれぞれの縁部が階段状に形成されている請求項2に記載の燃料電池。   3. The fuel cell according to claim 2, wherein each of the electrolyte membrane, the diffusion layer, and the porous body has stepped edges. 前記多孔体および前記拡散層のうち、少なくとも前記セパレータの縁から食み出している部分がシール部材によって覆われている請求項2または3に記載の燃料電池。   4. The fuel cell according to claim 2, wherein at least a portion of the porous body and the diffusion layer protruding from an edge of the separator is covered with a sealing member. 電解質膜と、該電解質膜の外側に設けられた多孔質の支持層と、該支持層のさらに外側に設けられて燃料電池セルの間を仕切るセパレータと、を有する燃料電池に対し、前記支持層の縁部を前記セパレータの縁から食み出させるとともに、該セパレータから食み出した前記支持層の縁部を外側からシールすることを特徴とする燃料電池のガスシール方法。   For a fuel cell having an electrolyte membrane, a porous support layer provided outside the electrolyte membrane, and a separator provided further outside the support layer and partitioning the fuel cell, the support layer A gas sealing method for a fuel cell, wherein the edge of the support layer protrudes from the edge of the separator, and the edge of the support layer protruding from the separator is sealed from the outside.
JP2007168814A 2007-06-27 2007-06-27 Fuel cell and gas sealing method thereof Expired - Fee Related JP5104062B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007168814A JP5104062B2 (en) 2007-06-27 2007-06-27 Fuel cell and gas sealing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007168814A JP5104062B2 (en) 2007-06-27 2007-06-27 Fuel cell and gas sealing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009009780A JP2009009780A (en) 2009-01-15
JP5104062B2 true JP5104062B2 (en) 2012-12-19

Family

ID=40324674

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007168814A Expired - Fee Related JP5104062B2 (en) 2007-06-27 2007-06-27 Fuel cell and gas sealing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5104062B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6715277B2 (en) * 2018-03-15 2020-07-01 本田技研工業株式会社 Fuel cell stack and dummy cell for fuel cell stack

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3570669B2 (en) * 1998-04-17 2004-09-29 松下電器産業株式会社 Solid polymer electrolyte fuel cell and manufacturing method thereof
US6207312B1 (en) * 1998-09-18 2001-03-27 Energy Partners, L.C. Self-humidifying fuel cell
JP2007048568A (en) * 2005-08-09 2007-02-22 Nissan Motor Co Ltd Membrane/electrode assembly of fuel cell, fuel cell, and manufacturing method of membrane/electrode assembly

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009009780A (en) 2009-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5146899B2 (en) Fuel cell
JP5077226B2 (en) Cell stack and fuel cell having the same
JP4856006B2 (en) Seal support diffusion media for improved fuel cell design
JP5029813B2 (en) Fuel cell separator
JP4978881B2 (en) Fuel cell
JP2008010367A (en) Diagnostic device and diagnostic method of fuel cell
US8206875B2 (en) Fuel cell and separator for the same
JP2007317428A (en) Fuel cell
JP4899869B2 (en) Insulated cell for fuel cell and method for producing the same
JP2009170273A (en) Fuel cell
JP2009146572A (en) Fuel battery cell and its processing method
JP5104062B2 (en) Fuel cell and gas sealing method thereof
JP2009105005A (en) Fuel cell and its separator
JP2007207555A (en) Fuel cell
JP2009277521A (en) Fuel cell stack
JP2009152134A (en) Fuel cell
JP5190752B2 (en) Membrane-electrode assembly and method for forming seal part thereof
JP2009123447A (en) Fuel cell and its separator
JP5780490B2 (en) Fastening method of fuel cell stack
JP5804587B2 (en) Fuel cell stack
JP2008004300A (en) Press separator for fuel cell
JP2008293808A (en) Separator and fuel cell
JP4840686B2 (en) FUEL CELL, FUEL CELL SYSTEM, AND FUEL CELL MANUFACTURING METHOD
JP3580525B2 (en) Polymer electrolyte fuel cell
JP2009176621A (en) Fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091112

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120829

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120904

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120917

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151012

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees