JP5127422B2 - 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配設される少なくとも第1及び第2電解質・電極構造体を有し、第1セパレータ、前記第1電解質・電極構造体、第2セパレータ、前記第2電解質・電極構造体及び第3セパレータの順に積層される複数の発電ユニットを設け、前記第1電解質・電極構造体の両面と前記第2電解質・電極構造体の両面とには、発電面に沿って第1燃料ガス流路及び第1酸化剤ガス流路と第2燃料ガス流路及び第2酸化剤ガス流路とが、それぞれ流路両端にバッファ部を有して形成されるとともに、各発電ユニット間には、冷却媒体を流す冷却媒体流路が形成される燃料電池に関する。 The present invention has at least first and second electrolyte / electrode structures in which a pair of electrodes are disposed on both sides of an electrolyte, and includes a first separator, the first electrolyte / electrode structure, a second separator, 2 A plurality of power generation units stacked in the order of the electrolyte / electrode structure and the third separator are provided, and both surfaces of the first electrolyte / electrode structure and both surfaces of the second electrolyte / electrode structure are provided on the power generation surface. A first fuel gas channel, a first oxidant gas channel, a second fuel gas channel, and a second oxidant gas channel are formed with buffer portions at both ends of the channel, and The present invention relates to a fuel cell in which a cooling medium flow path for flowing a cooling medium is formed between the power generation units.
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電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体(MEA)を、セパレータによって挟持した単位セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の単位セルを積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。 For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) in which an anode side electrode and a cathode side electrode are disposed on both sides of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane is sandwiched by separators. A unit cell is provided. This type of fuel cell is normally used as a fuel cell stack by stacking a predetermined number of unit cells.
上記の燃料電池では、セパレータの面内に、アノード側電極に対向して燃料ガスを流すための燃料ガス流路と、カソード側電極に対向して酸化剤ガスを流すための酸化剤ガス流路とが設けられている。また、セパレータ間には、必要に応じて冷却媒体を流すための冷却媒体流路が、前記セパレータの面方向に沿って設けられている。 In the above fuel cell, in the plane of the separator, a fuel gas channel for flowing fuel gas facing the anode side electrode, and an oxidant gas channel for flowing oxidant gas facing the cathode side electrode And are provided. Further, between the separators, a coolant flow path for allowing a coolant to flow as needed is provided along the surface direction of the separator.
その際、冷却媒体流路を複数組の単位セル毎に設ける(所謂、間引き冷却)ことにより、前記冷却媒体流路の数を減少させて燃料電池スタック全体の積層方向の短尺化及び軽量化を図る工夫がなされている。 At that time, by providing a plurality of cooling medium flow paths for each set of unit cells (so-called thinning cooling), the number of the cooling medium flow paths can be reduced, and the fuel cell stack can be shortened and lightened in the stacking direction. Ingenuity to plan is made.
例えば、特許文献1に開示されている燃料電池は、図7に示すように、第1セパレータ1a、第1MEA(電解質膜・電極構造体)2a、第2セパレータ1b、第2MEA2b及び第3セパレータ1cが積層されて、セルユニット3を構成するとともに、複数の前記セルユニット3が積層されている。
For example, as shown in FIG. 7, the fuel cell disclosed in Patent Document 1 includes a
第1及び第2MEA2a、2bは、それぞれイオン交換膜4aと、前記イオン交換膜4aの両面に固着されるアノード電極4b及びカソード電極4cにより構成されている。第1セパレータ1aは、第1MEA2aのアノード電極4bに対向する面に、燃料通路形成部材5aが配設されるとともに、この燃料通路形成部材5aには、燃料供給通路5bが形成されている。第1セパレータ1aの他方の面には、冷却水通路形成部材6aが配設されるとともに、この冷却水通路形成部材6aには、冷却水供給通路6bが形成されている。
The first and
第2セパレータ1bは、第1MEA2aのカソード電極4cに対向する面に、酸素通路形成部材7aが配設されるとともに、この酸素通路形成部材7aには、酸素供給通路7bが形成されている。第2セパレータ1bの第2MEA2bのアノード電極4bに対向する面に、燃料通路形成部材8aが配設されるとともに、この燃料通路形成部材8aには、燃料供給通路8bが形成されている。第3セパレータ1cの第2MEA2bのカソード電極4cに対向する面には、酸素通路形成部材9aが配設されるとともに、前記酸素通路形成部材9aには、酸素供給通路9bが形成されている。
The
上記の燃料電池では、燃料電池全体で均一に発電する必要があり、酸素及び燃料を各セル毎に均等に分配することが求められている。従って、燃料供給通路5b、8bは、互いに同一形状で且つ同一深さに設定されることにより、圧力損失を均一に維持している。同様に、酸素供給通路7b、9bは、互いに同一形状で且つ同一深さに設定されることにより、均一な圧力損失を得るように構成されている。
In the fuel cell described above, it is necessary to generate power uniformly throughout the fuel cell, and it is required to distribute oxygen and fuel evenly to each cell. Therefore, the
ところが、所謂、間引き冷却構造では、第1セパレータ1aの燃料供給通路5bは、この第1セパレータ1aの反対側の面に設けられている冷却水供給通路6bと表裏の関係を有している。このため、燃料供給通路5bの下流側では、発電時の生成水の電解質を介した逆拡散によって高湿度状態となっており、冷却水により冷やされることで結露し、流路閉塞が惹起されるおそれがある。一方、第2セパレータ1bの燃料供給通路8bは、この第2セパレータ1bの反対側の面に設けられている酸素供給通路7bと表裏の関係を有しており、冷却水供給通路6bから離間している。
However, in the so-called thinning cooling structure, the
従って、燃料供給通路5b、8bでは、通路下流側での結露状態が異なっている。これにより、特に、燃料供給通路5bの閉塞によって燃料ガスが燃料供給通路8bに多量に流れる一方、前記燃料供給通路5bでは、ストイキ不足による性能低下が惹起されるという問題がある。
Therefore, in the
本発明はこの種の問題を解決するものであり、間引き冷却構造において、簡単な構成で、燃料ガス流路の下流側に結露水が滞留することがなく、燃料ガスを均等に流量分配することができ、スタック全体の発電性能を良好に向上させ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 in the thinning-out cooling structure, it is possible to distribute fuel gas evenly with a simple configuration and without dew condensation remaining on the downstream side of the fuel gas flow path. It is an object of the present invention to provide a fuel cell that can improve the power generation performance of the entire stack.
本発明は、電解質の両側に一対の電極が配設される少なくとも第1及び第2電解質・電極構造体を有し、第1セパレータ、前記第1電解質・電極構造体、第2セパレータ、前記第2電解質・電極構造体及び第3セパレータの順に積層される複数の発電ユニットを設け、前記第1電解質・電極構造体の両面と前記第2電解質・電極構造体の両面とには、発電面に沿って第1燃料ガス流路及び第1酸化剤ガス流路と第2燃料ガス流路及び第2酸化剤ガス流路とが、それぞれ流路両端に入口バッファ部及び出口バッファ部を有して形成されるとともに、各発電ユニット間には、冷却媒体を流す冷却媒体流路が形成される燃料電池に関するものである。 The present invention has at least first and second electrolyte / electrode structures in which a pair of electrodes are disposed on both sides of an electrolyte, and includes a first separator, the first electrolyte / electrode structure, a second separator, 2 A plurality of power generation units stacked in the order of the electrolyte / electrode structure and the third separator are provided, and both surfaces of the first electrolyte / electrode structure and both surfaces of the second electrolyte / electrode structure are provided on the power generation surface. A first fuel gas flow path, a first oxidant gas flow path, a second fuel gas flow path, and a second oxidant gas flow path have an inlet buffer portion and an outlet buffer portion at both ends of the flow path, respectively. The present invention also relates to a fuel cell in which a cooling medium flow path through which a cooling medium flows is formed between the power generation units.
第1セパレータは、一方の面に冷却媒体流路が形成され、且つ、他方の面に第1燃料ガス流路が形成されるとともに、前記第1燃料ガス流路に連通する出口バッファ部は、第1電解質・電極構造体側に突出するエンボスと冷却媒体流路側に突出するエンボスとを有し、第2セパレータは、一方の面に酸化剤ガス流路が形成され、且つ他方の面に第2燃料ガス流路が形成され、前記第2燃料ガス流路に連通する出口バッファ部は、前記第1電解質・電極構造体側に突出するエンボスと第2電解質・電極構造体側に突出するエンボスとを有し、前記第1燃料ガス流路に連通する前記出口バッファ部は、前記第2燃料ガス流路に連通する前記出口バッファ部よりも深さ方向の寸法が大きく設定されている。 The first separator has a cooling medium flow path formed on one surface, a first fuel gas flow path formed on the other surface, and an outlet buffer portion communicating with the first fuel gas flow path. The second separator has an emboss projecting toward the first electrolyte / electrode structure side and an emboss projecting toward the cooling medium flow path side . The second separator has an oxidant gas flow path formed on one surface and a second surface on the other surface. A fuel gas flow path is formed, and an outlet buffer portion communicating with the second fuel gas flow path has an emboss projecting toward the first electrolyte / electrode structure side and an emboss projecting toward the second electrolyte / electrode structure side. The outlet buffer portion communicating with the first fuel gas flow channel is set to have a larger dimension in the depth direction than the outlet buffer portion communicating with the second fuel gas flow channel.
また、第1燃料ガス流路に連通するバッファ部は、冷却媒体流路に連通する出口バッファ部よりも深さ方向の寸法が大きく設定されることが好ましい。 Further, it is preferable that the buffer portion communicating with the first fuel gas flow channel is set to have a larger dimension in the depth direction than the outlet buffer portion communicating with the cooling medium flow channel.
また、第1セパレータ、第2セパレータ及び第3セパレータは、金属製セパレータで構成されることが好ましい。 Moreover, it is preferable that a 1st separator, a 2nd separator, and a 3rd separator are comprised with metal separators.
本発明によれば、冷却媒体流路に近接する第1燃料ガス流路に連通するバッファ部は、第2燃料ガス流路に連通するバッファ部よりも深さ方向の寸法が大きく設定されている。このため、結露水が発生し易い第1燃料ガス流路では、排水性が良好に向上し、前記第1燃料ガス流路と第2燃料ガス流路とに対して燃料ガス流量を均等に分配することができる。これにより、流路閉塞やストイキ不足による発電性能の低下を阻止することが可能になる。 According to the present invention, the buffer portion communicating with the first fuel gas passage close to the cooling medium passage has a larger dimension in the depth direction than the buffer portion communicating with the second fuel gas passage. . For this reason, in the 1st fuel gas channel which is easy to generate dew condensation water, drainage nature improves well and distributes fuel gas flow equally to the 1st fuel gas channel and the 2nd fuel gas channel. can do. As a result, it is possible to prevent a decrease in power generation performance due to channel blockage or insufficient stoichiometry.
図1は、本発明の実施形態に係る燃料電池10の要部分解斜視説明図である。図2は、燃料電池10の、図1中、II−II線断面説明図であり、図3は、前記燃料電池10の、図1中、III−III線断面説明図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a main part of a
燃料電池10は、実質的に2つの単位セルを含む燃料電池ユニット12を、矢印A方向に積層して構成される。燃料電池ユニット12は、第1セパレータ14、第1電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)16a、第2セパレータ18、第2電解質膜・電極構造体16b及び第3セパレータ20を設ける。
The
なお、本発明では、3つ以上の単位セルを含む燃料電池ユニットを積層した燃料電池を採用することもできる。その際、後述する冷却媒体流路44は、3つ以上の単位セル毎に形成される。
In the present invention, a fuel cell in which fuel cell units including three or more unit cells are stacked may be employed. At that time, a cooling
第1セパレータ14、第2セパレータ18及び第3セパレータ20は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属板により構成されている。第1セパレータ14、第2セパレータ18及び第3セパレータ20は、金属製薄板を波形状にプレス加工することにより、断面凹凸形状を有している。なお、第1セパレータ14、第2セパレータ18及び第3セパレータ20は、金属セパレータに換えて、カーボンセパレータを使用してもよい。
The
第1及び第2電解質膜・電極構造体16a、16b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22と、前記固体高分子電解質膜22を挟持するアノード側電極24及びカソード側電極26とを備える。
The first and second electrolyte membrane /
アノード側電極24は、カソード側電極26よりも小さな表面積を有する、所謂、段差型MEAを構成している。固体高分子電解質膜22、アノード側電極24及びカソード側電極26は、それぞれ矢印B方向両端部上下に切り欠きが設けられて表面積が縮小されている。
The
アノード側電極24及びカソード側電極26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が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布され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22の両面に形成される。
The
燃料電池ユニット12の長辺方向の(矢印C方向)上端縁部には、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30a、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔32aが設けられる。
An oxidant gas
燃料電池ユニット12の長辺方向の(矢印C方向)下端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔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30bが設けられる。
The
燃料電池ユニット12の短辺方向(矢印B方向)の一端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔34aが設けられるとともに、前記燃料電池ユニット12の短辺方向の他端縁部には、前記冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔34bが設けられる。
At one edge of the
第1セパレータ14の第1電解質膜・電極構造体16aに向かう面14aには、燃料ガス入口連通孔32aと燃料ガス出口連通孔32bとを連通する第1燃料ガス流路36が形成される。第1燃料ガス流路36は、矢印C方向に延在する複数の波状流路溝を有するとともに、前記第1燃料ガス流路36の入口(上端部)及び出口(下端部)近傍には、入口バッファ部38及び出口バッファ部40が設けられる。入口バッファ部38及び出口バッファ部40は、それぞれ複数のエンボス38a及び40aを有する。
A first fuel
入口バッファ部38と燃料ガス入口連通孔32aとは、複数の連通路42aを介して連通するとともに、出口バッファ部40と燃料ガス出口連通孔32bとは、複数の連通路42bを介して連通する。
The
図4に示すように、第1セパレータ14の面14bには、冷却媒体入口連通孔34aと冷却媒体出口連通孔34bとを連通する冷却媒体流路44が形成される。冷却媒体流路44の上端部及び下端部近傍には、入口バッファ部38及び出口バッファ部40の裏面形状であるバッファ部46、48が設けられる。バッファ部46、48は、それぞれ複数のエンボス46a及び48aを有する。
As shown in FIG. 4, a cooling
第2セパレータ18の第1電解質膜・電極構造体16aに向かう面18aには、図5に示すように、酸化剤ガス入口連通孔30aと酸化剤ガス出口連通孔30bとを連通する第1酸化剤ガス流路50が形成される。第1酸化剤ガス流路50は、矢印C方向に延在する複数の波状流路溝を有する。第1酸化剤ガス流路50の入口(上端部)及び出口(下端部)近傍には、入口バッファ部52及び出口バッファ部54が設けられる。入口バッファ部52及び出口バッファ部54は、それぞれ複数のエンボス52a及び54aを有する。
As shown in FIG. 5, the
入口バッファ部52と酸化剤ガス入口連通孔30aとは、複数の連通路56aを介して連通するとともに、出口バッファ部54と酸化剤ガス出口連通孔30bとは、複数の連通路56bを介して連通する。
The
図1に示すように、第2セパレータ18の第2電解質膜・電極構造体16bに向かう面18bには、燃料ガス入口連通孔32aと燃料ガス出口連通孔32bとを連通する第2燃料ガス流路58が形成される。第2燃料ガス流路58は、矢印C方向に延在する複数の波状流路溝を有するとともに、前記第2燃料ガス流路58の入口(上端部)及び出口(下端部)近傍には、入口バッファ部60及び出口バッファ部62が設けられる。
As shown in FIG. 1, the second fuel gas flow that communicates the fuel gas
入口バッファ部60及び出口バッファ部62は、それぞれ複数のエンボス60a及び62aを有する。入口バッファ部60と燃料ガス入口連通孔32aとは、複数の連通路64aを介して連通するとともに、出口バッファ部62と燃料ガス出口連通孔32bとは、複数の連通路64bを介して連通する。
The
図6に示すように、第3セパレータ20の第2電解質膜・電極構造体16bに向かう面20aには、酸化剤ガス入口連通孔30aと酸化剤ガス出口連通孔30bとを連通する第2酸化剤ガス流路66が形成される。
As shown in FIG. 6, the
第2酸化剤ガス流路66は、矢印C方向に延在する複数の波状流路溝を有する。第2酸化剤ガス流路66の入口(上端部)及び出口(下端部)近傍には、入口バッファ部68及び出口バッファ部70が設けられる。入口バッファ部68及び出口バッファ部70は、それぞれ複数のエンボス68a及び70aを有する。入口バッファ部68と酸化剤ガス入口連通孔30aとは、複数の連通路72aを介して連通するとともに、出口バッファ部70と酸化剤ガス出口連通孔30bとは、複数の連通路72bを介して連通する。
The second oxidant
第3セパレータ20の面20bには、図1に示すように、冷却媒体入口連通孔34aと冷却媒体出口連通孔34bとを連通する冷却媒体流路44が形成される。冷却媒体流路44は、第1燃料ガス流路36及び第2酸化剤ガス流路66の裏面形状(波形状)の重ね合わせにより形成される。
As shown in FIG. 1, a cooling
第1セパレータ14の面14a、14bには、この第1セパレータ14の外周端縁部を周回して第1シール部材74が一体成形される。第2セパレータ18の面18a、18bには、この第2セパレータ18の外周端縁部を周回して第2シール部材76が一体成形されるとともに、第3セパレータ20の面20a、20bには、この第3セパレータ20の外周端縁部を周回して第3シール部材78が一体成形される。第1〜第3シール部材74、76、78としては、例えば、EPDM、NBR、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材が用いられる。
A
図1に示すように、第1セパレータ14及び第2セパレータ18には、各アノード側電極24に対向して第1燃料ガス流路36及び第2燃料ガス流路58が形成されるとともに、前記第1燃料ガス流路36の下流側(下部側)には、出口バッファ部40が形成され、前記第2燃料ガス流路58の下流側(下部側)には、出口バッファ部62が形成される。
As shown in FIG. 1, the
図3に示すように、出口バッファ部40の深さH1は、出口バッファ部62の深さH2よりも大きな寸法に設定される。同様に、第1燃料ガス流路36の上流側(上部側)に連通する入口バッファ部38は、第2燃料ガス流路58の上流側(上部側)に連通する入口バッファ部60よりも深さ方向の寸法が大きく設定される。
As shown in FIG. 3, the depth H <b> 1 of 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
先ず、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32a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34aに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
First, as shown in FIG. 1, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas
このため、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18の第1酸化剤ガス流路50及び第3セパレータ20の第2酸化剤ガス流路66に導入される(図5及び図6参照)。この酸化剤ガスは、第1酸化剤ガス流路50に沿って矢印C方向(重力方向)に移動し、第1電解質膜・電極構造体16aのカソード側電極26に供給されるとともに、第2酸化剤ガス流路66に沿って矢印C方向に移動し、第2電解質膜・電極構造体16bのカソード側電極26に供給される(図1参照)。
Therefore, the oxidant gas is introduced from the oxidant gas
一方、燃料ガスは、図1に示すように、燃料ガス入口連通孔32aから第1セパレータ14の第1燃料ガス流路36及び第2セパレータ18の第2燃料ガス流路58に導入される。この燃料ガスは、第1燃料ガス流路36に沿って矢印C方向に移動し、第1電解質膜・電極構造体16aのアノード側電極24に供給されるとともに、第2燃料ガス流路58に沿って矢印C方向に移動し、第2電解質膜・電極構造体16bのアノード側電極24に供給される。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the fuel gas is introduced into the first
従って、第1及び第2電解質膜・電極構造体16a、16bでは、カソード側電極26に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極24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て発電が行われる。
Therefore, in the first and second electrolyte membrane /
次いで、カソード側電極26に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔30bに沿って矢印A方向に排出される。同様に、アノード側電極24に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔32bに沿って矢印A方向に排出される。
Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the
また、冷却媒体入口連通孔34aに供給された冷却媒体は、図1に示すように、第1セパレータ14と第3セパレータ20との間に形成された冷却媒体流路44に導入された後、矢印B方向に流通する。この冷却媒体は、第1及び第2電解質膜・電極構造体16a、16bを冷却した後、冷却媒体出口連通孔34bに排出される。
Further, the cooling medium supplied to the cooling medium
この場合、第1セパレータ14は、面14bに冷却媒体流路44が形成される一方、面14a側に、第1燃料ガス流路36が形成されている。このため、第1燃料ガス流路36に固体高分子電解質膜22を介して逆拡散した生成水は、冷却媒体流路44に供給される冷却媒体によって結露し易い。
In this case, the
これに対して、第2セパレータ18は、面18a側に第1酸化剤ガス流路50が形成される一方、面18b側に第2燃料ガス流路58が形成されている。この第2燃料ガス流路58は、さらに、第3セパレータ20の第2酸化剤ガス流路66に隣接している。従って、第2燃料ガス流路58は、冷却媒体流路44から比較的離間しており、第1燃料ガス流路36に比べて高温となり易い。
On the other hand, the
そこで、本実施形態では、第1燃料ガス流路36の下流側に連通する出口バッファ部40の深さH1が、第2燃料ガス流路58の下流側に連通する出口バッファ部62の深さH2よりも大きな寸法に設定されている(図3参照)。
Therefore, in the present embodiment, the depth H1 of the
すなわち、結露水が発生し易い第1燃料ガス流路36の出口バッファ部40の深さH1を、比較的高温の第2燃料ガス流路58の出口バッファ部62の深さH2よりも大きな寸法に設定することにより、前記出口バッファ部40と前記出口バッファ部62との排水性を同等に設定することができ、排水性を良好に向上させることが可能になる。
That is, the depth H1 of the
ここで、出口バッファ部40の深さと出口バッファ部62の深さとが異なると、それぞれの圧力損失差が顕著になり、第1燃料ガス流路36と第2燃料ガス流路58との間で分配流量に大きな差が発生する。このため、出口バッファ部40及び出口バッファ部62の深さを少し変化させるだけで、圧力損失の値が著しく変化することになる。
Here, if the depth of the
これにより、第1燃料ガス流路36及び第2燃料ガス流路58における燃料ガス流量は、均等に分配して供給されるため、流路閉塞やストイキ不足による発電性能の低下を阻止することが可能になるという効果が得られる。
As a result, the fuel gas flow rates in the first fuel
さらに、第1燃料ガス流路36に連通する入口バッファ部38は、第2燃料ガス流路58に連通する入口バッファ部60よりも深さ方向の寸法が大きく設定されている。従って、燃料ガス入口連通孔32aから入口バッファ部38に導入される水分の流通性が向上し、結露水の滞留を阻止して第1燃料ガス流路36を流れる燃料ガス流量を良好に維持することができる。
Further, the
なお、第1酸化剤ガス流路50及び第2酸化剤ガス流路66では、それぞれの出口バッファ部54、70の深さ方向の寸法が同一に設定されている。第1酸化剤ガス流路50及び第2酸化剤ガス流路66では、入口側と出口側との圧力差が大きいため、流路閉塞が発生し難く、ストイキ不足のおそれがないからである。
In the first oxidant
10…燃料電池 12…燃料電池ユニット
14、18、20…セパレータ 16a、16b…電解質膜・電極構造体
22…固体高分子電解質膜 24…アノード側電極
26…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…燃料ガス入口連通孔
32b…燃料ガス出口連通孔 34a…冷却媒体入口連通孔
34b…冷却媒体出口連通孔 36、58…燃料ガス流路
38、52、60、68…入口バッファ部
40、54、62、70…出口バッファ部
44…冷却媒体流路 46、48…バッファ部
50、66…酸化剤ガス流路
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1セパレータは、一方の面に前記冷却媒体流路が形成され、且つ、他方の面に前記第1燃料ガス流路が形成されるとともに、前記第1燃料ガス流路に連通する前記出口バッファ部は、前記第1電解質・電極構造体側に突出するエンボスと前記冷却媒体流路側に突出するエンボスとを有し、
前記第2セパレータは、一方の面に前記酸化剤ガス流路が形成され、且つ他方の面に前記第2燃料ガス流路が形成され、前記第2燃料ガス流路に連通する前記出口バッファ部は、前記第1電解質・電極構造体側に突出するエンボスと前記第2電解質・電極構造体側に突出するエンボスとを有し、
前記第1燃料ガス流路に連通する前記出口バッファ部は、前記第2燃料ガス流路に連通する前記出口バッファ部よりも深さ方向の寸法が大きく設定されることを特徴とする燃料電池。 At least first and second electrolyte / electrode structures each having a pair of electrodes disposed on both sides of the electrolyte, and a first separator, the first electrolyte / electrode structure, a second separator, and the second electrolyte / electrode A plurality of power generation units stacked in the order of the structure and the third separator are provided, and the first electrolyte / electrode structure and both surfaces of the second electrolyte / electrode structure are arranged along the power generation surface along the first power generation surface. The fuel gas flow channel, the first oxidant gas flow channel, the second fuel gas flow channel, and the second oxidant gas flow channel are formed with an inlet buffer portion and an outlet buffer portion at both ends of the flow channel, respectively. A fuel cell in which a cooling medium flow path for flowing a cooling medium is formed between the power generation units,
The first separator has the cooling medium flow path formed on one surface, the first fuel gas flow path formed on the other surface, and the outlet communicating with the first fuel gas flow path. The buffer unit has an emboss projecting to the first electrolyte / electrode structure side and an emboss projecting to the cooling medium flow path side,
The second separator has the oxidant gas flow path formed on one side and the second fuel gas flow path formed on the other side, and the outlet buffer unit communicating with the second fuel gas flow path Has an emboss projecting to the first electrolyte / electrode structure side and an emboss projecting to the second electrolyte / electrode structure side,
The fuel cell according to claim 1, wherein the outlet buffer portion communicating with the first fuel gas flow channel is set to have a larger dimension in the depth direction than the outlet buffer portion communicating with the second fuel gas flow channel.
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