JP5137478B2 - 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を配設した電解質・電極構造体を備え、前記電解質・電極構造体と金属セパレータとが積層されるとともに、少なくとも燃料ガス、酸化剤ガス又は冷却媒体のいずれかである流体を積層方向に供給する流体連通孔が前記積層方向に形成される燃料電池に関する。   The present invention includes an electrolyte / electrode structure in which a pair of electrodes are disposed on both sides of an electrolyte, the electrolyte / electrode structure and a metal separator are stacked, and at least a fuel gas, an oxidant gas, or a cooling medium. The present invention relates to a fuel cell in which fluid communication holes for supplying any fluid in the stacking direction are formed in the stacking 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発電セルを備えている。この種の燃料電池は、通常、所定の数の発電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. It has a power generation cell. This type of fuel cell is normally used as a fuel cell stack by stacking a predetermined number of power generation cells.

上記の燃料電池には、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(流体)を流すための燃料ガス流路(流体流路)と、カソード側電極に対向して酸化剤ガス(流体)を流すための酸化剤ガス流路(流体流路)とが設けられている。さらに、セパレータの周縁部には、該セパレータの積層方向に貫通して、燃料ガス流路に連通する流体連通孔である燃料ガス入口連通孔及び燃料ガス出口連通孔と、酸化剤ガス流路に連通する流体連通孔である酸化剤ガス入口連通孔及び酸化剤ガス出口連通孔とが形成されている。また、セパレータ間には、電解質膜・電極構造体を冷却するための冷却媒体流路(流体流路)が設けられるとともに、積層方向に貫通して前記冷却媒体流路に連通する冷却媒体入口連通孔及び冷却媒体出口連通孔(流体連通孔)が形成されている。   In the fuel cell described above, a fuel gas flow path (fluid flow path) for flowing a fuel gas (fluid) facing the anode side electrode and an oxidant gas facing the cathode side electrode in the plane of the separator An oxidant gas flow path (fluid flow path) for flowing (fluid) is provided. Further, a fuel gas inlet communication hole and a fuel gas outlet communication hole that are fluid communication holes that penetrate the separator in the stacking direction and communicate with the fuel gas flow path, and an oxidant gas flow path An oxidant gas inlet communication hole and an oxidant gas outlet communication hole, which are fluid communication holes communicating with each other, are formed. In addition, a cooling medium flow path (fluid flow path) for cooling the electrolyte membrane / electrode structure is provided between the separators, and a cooling medium inlet communication that penetrates in the stacking direction and communicates with the cooling medium flow path. A hole and a cooling medium outlet communication hole (fluid communication hole) are formed.

この場合、流体流路と流体連通孔とは、流体を円滑且つ均等に流すために平行溝部等を有する連結流路を介して連通している。ところが、セパレータと電解質・電極構造体とを、シール部材を介装して締め付け固定する際に、このシール部材が連結流路内に進入してしまい、所望のシール性を維持することができず、しかも反応ガスが良好に流れないという問題がある。   In this case, the fluid channel and the fluid communication hole communicate with each other via a connection channel having parallel grooves or the like in order to allow fluid to flow smoothly and evenly. However, when the separator and the electrolyte / electrode structure are clamped and fixed with a seal member interposed therebetween, the seal member enters the connecting flow path, and the desired sealing performance cannot be maintained. In addition, there is a problem that the reaction gas does not flow well.

そこで、特許文献1に開示されている固体高分子型燃料電池スタックでは、図14に示すように、セパレータ1の面内に蛇行する反応ガス流路、例えば、酸化剤ガス流路2が形成されている。この酸化剤ガス流路2は、セパレータ1の周縁部に積層方向に貫通した酸化剤ガス供給用貫通孔3と酸化剤ガス排出用貫通孔4とに連通している。セパレータ1にはパッキン5が配置されており、このセパレータ1の面内で貫通孔3、4と酸化剤ガス流路2とを連通するとともに、他の貫通孔をこれらからシールしている。   Therefore, in the polymer electrolyte fuel cell stack disclosed in Patent Document 1, as shown in FIG. 14, a meandering reaction gas channel, for example, an oxidant gas channel 2 is formed in the plane of the separator 1. ing. The oxidant gas flow channel 2 communicates with an oxidant gas supply through hole 3 and an oxidant gas discharge through hole 4 that penetrate the peripheral edge of the separator 1 in the stacking direction. A packing 5 is disposed in the separator 1, and the through holes 3, 4 and the oxidant gas flow path 2 are communicated with each other in the plane of the separator 1, and other through holes are sealed from these.

貫通孔3、4と酸化剤ガス流路2とを連通する連結流路6a、6bには、この連結流路6a、6bを覆ってシール部材であるSUS板7が配置されている。SUS板7は長方形状に構成されており、それぞれ2箇所に耳部7a、7bが設けられるとともに、各耳部7a、7bは、セパレータ1に形成された段差部8に嵌合している。   In the connection flow paths 6a and 6b that connect the through holes 3 and 4 and the oxidant gas flow path 2, a SUS plate 7 that is a seal member is disposed so as to cover the connection flow paths 6a and 6b. The SUS plate 7 is configured in a rectangular shape, and ears 7a and 7b are provided at two locations, respectively, and the ears 7a and 7b are fitted into a step 8 formed on the separator 1.

このように、特許文献1では、SUS板7が連結流路6a、6bを覆っているために、高分子膜(図示せず)及びパッキン5が酸化剤ガス流路2に落ち込むことがなく、所望のシール性を確保して、反応ガスの圧力損失の増大を防止することができる、としている。   Thus, in Patent Document 1, since the SUS plate 7 covers the connection flow paths 6a and 6b, the polymer film (not shown) and the packing 5 do not fall into the oxidant gas flow path 2, The desired sealing performance can be ensured, and an increase in the pressure loss of the reaction gas can be prevented.

特開2001−266911号公報JP 2001-266911 A

しかしながら、上記の特許文献1では、セパレータ1の連結流路6a、6bにそれぞれSUS板7が装着されており、前記SUS板7の装着作業が煩雑である。特に、数十〜数百の燃料電池が積層される場合には、SUS板7の装着工程が相当に煩雑で且つ時間のかかるものとなってしまうとともに、コストが大幅に高騰するという問題がある。   However, in Patent Document 1 described above, the SUS plate 7 is attached to each of the connection flow paths 6a and 6b of the separator 1, and the attaching operation of the SUS plate 7 is complicated. In particular, when several tens to several hundreds of fuel cells are stacked, there is a problem that the mounting process of the SUS plate 7 becomes considerably complicated and time-consuming, and the cost is significantly increased. .

本発明はこの種の問題を解決するものであり、燃料電池の組立工程が有効に簡素化されるとともに、経済的且つ簡単な構成で、所望のシール機能を確保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 provides a fuel cell capable of effectively simplifying the assembly process of the fuel cell and ensuring a desired sealing function with an economical and simple configuration. The purpose is to provide.

本発明は、電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体を備え、前記電解質・電極構造体と金属セパレータとが積層されるとともに、少なくとも燃料ガス、酸化剤ガス又は冷却媒体のいずれかである流体を前記金属セパレータの面方向に流す流体流路と、前記流体を積層方向に供給する流体連通孔とが形成される燃料電池に関するものである。   The present invention includes an electrolyte / electrode structure in which a pair of electrodes are disposed on both sides of an electrolyte, the electrolyte / electrode structure and a metal separator are stacked, and at least a fuel gas, an oxidant gas, or a cooling medium. The present invention relates to a fuel cell in which a fluid flow path for flowing one of the fluids in the surface direction of the metal separator and a fluid communication hole for supplying the fluid in the stacking direction are formed.

そして、金属セパレータには、流体流路と流体連通孔との間を仕切るゴム製壁部材が設けられるとともに、前記ゴム製壁部材には、前記流体流路と前記流体連通孔とを連通する通路部と、前記通路部を流れる流体の流れ方向に向かって延在し、積層方向に切り欠かれる溝部と、前記溝部の少なくとも一部を閉塞し、前記流体の流れを阻止可能な隔壁部とが設けられている。 The metal separator is provided with a rubber wall member that partitions between the fluid flow path and the fluid communication hole, and the rubber wall member has a passage that communicates the fluid flow path and the fluid communication hole. A groove portion that extends in the flow direction of the fluid flowing through the passage portion and is notched in the stacking direction, and a partition wall portion that blocks at least a part of the groove portion and can block the flow of the fluid. Is provided.

また、金属セパレータのゴム製壁部材が設けられる一方の面とは反対の他方の面には、前記ゴム製壁部材に積層方向に重なり合ってシール用凸部が設けられることが好ましい。さらに、隔壁部は、金属セパレータに対してゴム製壁部材と一体成形されることが好ましい。   Moreover, it is preferable that the other surface opposite to the surface on which the rubber wall member of the metal separator is provided is provided with a sealing convex portion overlapping the rubber wall member in the stacking direction. Further, it is preferable that the partition wall is integrally formed with the rubber wall member with respect to the metal separator.

さらにまた、金属セパレータは、ゴム製壁部材と共に一体成形されて流体の漏れを阻止するためのゴム製シール部材を備えることが好ましい。   Furthermore, the metal separator is preferably provided with a rubber seal member that is integrally formed with the rubber wall member to prevent fluid leakage.

本発明によれば、流体流路と流体連通孔との間を仕切るゴム製壁部材は、比較的大きな寸法に構成されており、このゴム製壁部材に溝部を形成することによって、前記ゴム製壁部材自体の弾性を高めることができる。ゴム製壁部材の圧縮荷重特性が低下するからである。このため、金属セパレータは、積層方向の密着性が向上し、所望のシール性を確保することが可能になる。   According to the present invention, the rubber wall member for partitioning between the fluid flow path and the fluid communication hole is configured to have a relatively large size, and the rubber wall member is formed by forming a groove in the rubber wall member. The elasticity of the wall member itself can be increased. This is because the compression load characteristics of the rubber wall member are deteriorated. For this reason, the metal separator has improved adhesion in the stacking direction, and can secure a desired sealing property.

しかも、溝部の少なくとも一部を閉塞し、流体の流れを阻止する隔壁部が設けられている。従って、流体は、通路部のみを流れることになり、所定量の流体を確実に流通させることができ、所望の発電性能や冷却性能を確保することが可能になる。   And the partition part which obstruct | occludes at least one part of a groove part and blocks | prevents the flow of the fluid is provided. Therefore, the fluid flows only through the passage portion, and a predetermined amount of fluid can be reliably circulated, so that desired power generation performance and cooling performance can be ensured.

図1は、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池10の要部分解斜視説明図である。図2は、複数の燃料電池10を矢印A方向に積層する燃料電池スタック12の、図1中、II−II線断面説明図であり、図3は、前記燃料電池スタック12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 fuel cell 10 according to the first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional explanatory view taken along line II-II in FIG. 1 of the fuel cell stack 12 in which a plurality of fuel cells 10 are stacked in the direction of arrow A. FIG. 3 is a cross-sectional view of the fuel cell stack 12 in FIG. , III-III line cross-sectional explanatory drawing.

図1に示すように、燃料電池10は、電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)14が、第1及び第2金属セパレータ16、18に挟持されている。第1及び第2金属セパレータ16、18は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、あるいはめっき処理鋼板等により構成される。   As shown in FIG. 1, in the fuel cell 10, an electrolyte membrane / electrode structure (electrolyte / electrode structure) 14 is sandwiched between first and second metal separators 16 and 18. The first and second metal separators 16 and 18 are made of, for example, a steel plate, a stainless steel plate, an aluminum plate, a plated steel plate, or the like.

燃料電池10の矢印B方向(図1中、水平方向)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20a、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔22b、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24b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 fuel cell 10 in the direction of arrow B (horizontal direction in FIG. 1) communicates with each other in the direction of arrow A, which is the stacking direction, and oxidant for supplying an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas An agent gas inlet communication hole 20a, a cooling medium outlet communication hole 22b for discharging a cooling medium, and a fuel gas outlet communication hole 24b for discharging a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas, are provided in an arrow C direction (vertical direction). Are provided in an array.

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24a、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔22a、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20bが、矢印C方向に配列して設けられる。酸化剤ガス入口連通孔20a、酸化剤ガス出口連通孔20b、冷却媒体入口連通孔22a、冷却媒体出口連通孔22b、燃料ガス入口連通孔24a及び燃料ガス出口連通孔24bは、流体連通孔を構成する。   The other end edge in the direction of arrow B of the fuel cell 10 communicates with each other in the direction of arrow A, a fuel gas inlet communication hole 24a for supplying fuel gas, and a cooling medium inlet communication hole for supplying a cooling medium. 22a and an oxidizing gas outlet communication hole 20b for discharging the oxidizing gas are arranged in the direction of arrow C. The oxidant gas inlet communication hole 20a, the oxidant gas outlet communication hole 20b, the cooling medium inlet communication hole 22a, the cooling medium outlet communication hole 22b, the fuel gas inlet communication hole 24a, and the fuel gas outlet communication hole 24b constitute a fluid communication hole. To do.

図1及び図4に示すように、第1金属セパレータ16の電解質膜・電極構造体14側の面16aには、例えば、矢印B方向に延在する酸化剤ガス流路(流体流路)26が設けられる。酸化剤ガス流路26は、第1金属セパレータ16を波形状に成形することにより設けられる複数の溝部を備えており、前記酸化剤ガス流路26と酸化剤ガス入口連通孔20a及び酸化剤ガス出口連通孔20bとは、連結流路28a、28bを介して連通する。   As shown in FIGS. 1 and 4, for example, an oxidant gas channel (fluid channel) 26 extending in the direction of arrow B is formed on the surface 16 a of the first metal separator 16 on the electrolyte membrane / electrode structure 14 side. Is provided. The oxidant gas flow path 26 includes a plurality of grooves provided by forming the first metal separator 16 into a wave shape, and the oxidant gas flow path 26, the oxidant gas inlet communication hole 20a, and the oxidant gas. The outlet communication hole 20b communicates with the connection channels 28a and 28b.

第1金属セパレータ16の面16a、16bには、この第1金属セパレータ16の外周端部を周回して、第1シール部材(ゴム製シール部材)32が焼き付けや射出成形等により一体化される。第1シール部材32は、例えば、EPDM、NBR、フッ素ゴム、シリコンゴム、フロロシリコンゴム、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を使用する。   A first seal member (rubber seal member) 32 is integrated with the surfaces 16a and 16b of the first metal separator 16 by baking or injection molding around the outer peripheral end of the first metal separator 16. . The first seal member 32 uses, for example, a seal material such as EPDM, NBR, fluorine rubber, silicon rubber, fluorosilicon rubber, butyl rubber, natural rubber, styrene rubber, chloroplane, or acrylic rubber, a cushion material, or a packing material. To do.

第1シール部材32は、第1金属セパレータ16の面16aに一体化される第1平面部34と、前記第1金属セパレータ16の面16bに一体化される第2平面部36とを備える。図4に示すように、第1平面部34は、酸化剤ガス入口連通孔20a及び酸化剤ガス出口連通孔20bを酸化剤ガス流路26に連通するようにこれらの周囲を囲繞して形成される一方、第2平面部36は、冷却媒体入口連通孔22a及び冷却媒体出口連通孔22bを冷却媒体流路(後述する)に連通して形成される。   The first seal member 32 includes a first flat part 34 integrated with the surface 16 a of the first metal separator 16 and a second flat part 36 integrated with the surface 16 b of the first metal separator 16. As shown in FIG. 4, the first flat portion 34 is formed so as to surround the oxidant gas inlet communication hole 20 a and the oxidant gas outlet communication hole 20 b so as to communicate with the oxidant gas flow path 26. On the other hand, the second flat portion 36 is formed by communicating the cooling medium inlet communication hole 22a and the cooling medium outlet communication hole 22b with a cooling medium flow path (described later).

図1及び図5に示すように、第2金属セパレータ18の電解質膜・電極構造体14側の面18aには、燃料ガス入口連通孔24aと燃料ガス出口連通孔24bとに連通し、矢印B方向に延在する燃料ガス流路(流体流路)40が形成される。燃料ガス流路40は、複数の溝部を備えるとともに、前記燃料ガス流路40と燃料ガス入口連通孔24a及び燃料ガス出口連通孔24bとは、後述するように、連結流路42a、42bを介して連通する。   As shown in FIGS. 1 and 5, the surface 18a of the second metal separator 18 on the electrolyte membrane / electrode structure 14 side communicates with the fuel gas inlet communication hole 24a and the fuel gas outlet communication hole 24b. A fuel gas channel (fluid channel) 40 extending in the direction is formed. The fuel gas channel 40 includes a plurality of grooves, and the fuel gas channel 40, the fuel gas inlet communication hole 24a, and the fuel gas outlet communication hole 24b are connected via connection channels 42a and 42b, as will be described later. Communicate.

図1に示すように、第2金属セパレータ18の面18aとは反対の面18bには、冷却媒体入口連通孔22aと冷却媒体出口連通孔22bとに連通する冷却媒体流路(流体流路)46が形成される。   As shown in FIG. 1, a cooling medium flow path (fluid flow path) communicating with the cooling medium inlet communication hole 22 a and the cooling medium outlet communication hole 22 b is provided on a surface 18 b opposite to the surface 18 a of the second metal separator 18. 46 is formed.

第2金属セパレータ18の面18a、18bには、この第2金属セパレータ18の外周端部を周回して、第2シール部材(ゴム製シール部材)48が一体化される。この第2シール部材48は、上記の第1シール部材32と同一の材料で構成される。   A second seal member (rubber seal member) 48 is integrated with the surfaces 18 a and 18 b of the second metal separator 18 around the outer peripheral end of the second metal separator 18. The second seal member 48 is made of the same material as the first seal member 32 described above.

図5に示すように、第2シール部材48は、第2金属セパレータ18の外周端部に近接して面18aに設けられる外側凸状シール50aを備え、この外側凸状シール50aから内方に所定の距離だけ離間して内側凸状シール50bが設けられる。この内側凸状シール50bは、燃料ガス流路40を閉塞している。   As shown in FIG. 5, the second seal member 48 includes an outer convex seal 50 a provided on the surface 18 a in the vicinity of the outer peripheral end of the second metal separator 18, and inward from the outer convex seal 50 a. An inner convex seal 50b is provided at a predetermined distance. The inner convex seal 50b closes the fuel gas flow path 40.

面18aには、酸化剤ガス入口連通孔20a及び酸化剤ガス出口連通孔20bの近傍に位置して、それぞれゴムブリッジ(ゴム製壁部材)52a、52bが形成される。図5及び図6に示すように、ゴムブリッジ52aには、酸化剤ガス入口連通孔20aと酸化剤ガス流路26とを連通する通路部56aが複数形成される。ゴムブリッジ52aは、実質的に2分割される。通路部56a間には、この通路部56aよりも幅狭な複数の溝部58aが形成されるとともに、ゴムブリッジ52aには、前記溝部58aを2個所で閉塞し、酸化剤ガスの流れを阻止する一対の隔壁部60aが設けられる。   On the surface 18a, rubber bridges (rubber wall members) 52a and 52b are formed in the vicinity of the oxidant gas inlet communication hole 20a and the oxidant gas outlet communication hole 20b, respectively. As shown in FIGS. 5 and 6, the rubber bridge 52 a is formed with a plurality of passage portions 56 a that connect the oxidant gas inlet communication hole 20 a and the oxidant gas flow channel 26. The rubber bridge 52a is substantially divided into two. A plurality of groove portions 58a narrower than the passage portion 56a are formed between the passage portions 56a, and the groove portion 58a is closed at two locations in the rubber bridge 52a to prevent the flow of the oxidizing gas. A pair of partition walls 60a is provided.

隔壁部60aは、第2金属セパレータ18に対してゴムブリッジ52aと一体成形されており、溝部58aの開放側に向かって山形状に構成される。燃料ガスの流れを確実に阻止するために、隔壁部60aの高さは、ゴムブリッジ52aが圧縮される高さ又はそれ以上の高さに設定されることが好ましい。ゴムブリッジ52aは、成形時(無荷重時)の高さが積層圧縮時の高さに比べて大きくなってしまうからである。なお、隔壁部60aは、ゴムブリッジ52aとは別体に形成されてこのゴムブリッジ52aに固着されていてもよい。   The partition wall 60a is integrally formed with the rubber bridge 52a with respect to the second metal separator 18, and is formed in a mountain shape toward the open side of the groove 58a. In order to reliably prevent the flow of the fuel gas, the height of the partition wall 60a is preferably set to a height at which the rubber bridge 52a is compressed or higher. This is because the height of the rubber bridge 52a at the time of molding (no load) becomes larger than the height at the time of lamination compression. The partition wall 60a may be formed separately from the rubber bridge 52a and fixed to the rubber bridge 52a.

図5に示すように、ゴムブリッジ52bには、同様に酸化剤ガス出口連通孔20bと酸化剤ガス流路26とを連通する通路部56bが複数形成される。通路部56b間には、この通路部56bよりも幅狭な複数の溝部58bが形成されるとともに、ゴムブリッジ52bには、前記溝部58bを2個所で閉塞し、酸化剤ガスの流れを阻止する一対の隔壁部60bが設けられる。   As shown in FIG. 5, the rubber bridge 52b is similarly formed with a plurality of passage portions 56b that connect the oxidant gas outlet communication hole 20b and the oxidant gas flow path 26. A plurality of groove portions 58b narrower than the passage portion 56b are formed between the passage portions 56b, and the rubber bridge 52b closes the groove portions 58b at two locations to prevent the flow of the oxidizing gas. A pair of partition walls 60b is provided.

図7に示すように、第2金属セパレータ18の面18bには、第2シール部材48を構成する外側凸状シール62aと、この外側凸状シール62aの内方に離間し冷却媒体流路46を囲繞して設けられる内側凸状シール62bとが形成される。   As shown in FIG. 7, on the surface 18b of the second metal separator 18, an outer convex seal 62a that constitutes the second seal member 48, and a cooling medium flow path 46 spaced inward of the outer convex seal 62a. And an inner convex seal 62b provided so as to surround.

冷却媒体入口連通孔22a及び冷却媒体出口連通孔22bの近傍に位置して、それぞれゴムブリッジ(ゴム製壁部材)64a、64bが形成される。ゴムブリッジ64aには、冷却媒体入口連通孔22aと冷却媒体流路46とを連通する通路部66aが複数形成される。通路部66a間には、この通路部66aよりも幅狭な複数の溝部68aが形成されるとともに、ゴムブリッジ64aには、前記溝部68aを2個所で閉塞し、冷却媒体の流れを阻止する一対の隔壁部69aが設けられる。   Rubber bridges (rubber wall members) 64a and 64b are formed in the vicinity of the cooling medium inlet communication hole 22a and the cooling medium outlet communication hole 22b, respectively. In the rubber bridge 64a, a plurality of passage portions 66a that connect the cooling medium inlet communication hole 22a and the cooling medium flow path 46 are formed. A plurality of groove portions 68a narrower than the passage portion 66a are formed between the passage portions 66a, and a pair of the rubber bridges 64a closes the groove portions 68a at two locations to prevent the flow of the cooling medium. The partition wall 69a is provided.

ゴムブリッジ64bには、同様に冷却媒体出口連通孔22bと冷却媒体流路46とを連通する通路部66bが複数形成される。通路部66b間には、この通路部66bよりも幅狭な複数の溝部68bが形成されるとともに、ゴムブリッジ64bには、前記溝部68bを2個所で閉塞し、冷却媒体の流れを阻止する一対の隔壁部69bが設けられる。   Similarly, the rubber bridge 64b is formed with a plurality of passage portions 66b that connect the cooling medium outlet communication hole 22b and the cooling medium flow path 46. A plurality of groove portions 68b narrower than the passage portion 66b are formed between the passage portions 66b, and a pair of the rubber bridges 64b closes the groove portions 68b at two locations to prevent the flow of the cooling medium. The partition wall 69b is provided.

図2及び図3に示すように、第2金属セパレータ18の両面では、ゴムブリッジ52a、52bが、外側凸状シール62aの一部(シール用凸部)に積層方向に重なり合う一方、ゴムブリッジ64a、64bが、外側凸状シール50aの一部(シール用凸部)に積層方向に重なり合っている。   As shown in FIGS. 2 and 3, on both surfaces of the second metal separator 18, the rubber bridges 52a and 52b overlap a part of the outer convex seal 62a (sealing convex portion) in the stacking direction, while the rubber bridge 64a. 64b overlaps a part of the outer convex seal 50a (sealing convex portion) in the stacking direction.

図7に示すように、第2金属セパレータ18の面18bには、それぞれ燃料ガス入口連通孔24a及び燃料ガス出口連通孔24bに連通する複数の通路65a、65bが形成される。各通路65a、65bは、複数の孔部67a、67bに連通するとともに、前記孔部67a、67bは、面18aに設けられた燃料ガス流路40に連通する(図5参照)。   As shown in FIG. 7, a plurality of passages 65a, 65b communicating with the fuel gas inlet communication hole 24a and the fuel gas outlet communication hole 24b are formed on the surface 18b of the second metal separator 18, respectively. The passages 65a and 65b communicate with the plurality of holes 67a and 67b, and the holes 67a and 67b communicate with the fuel gas flow path 40 provided on the surface 18a (see FIG. 5).

図1に示すように、電解質膜・電極構造体14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70と、前記固体高分子電解質膜70を挟持するアノード側電極72及びカソード側電極74とを備える。アノード側電極72の表面積は、カソード側電極74及び固体高分子電解質膜70の表面積よりも小さく設定され、所謂、段差MEAを構成する。   As shown in FIG. 1, the electrolyte membrane / electrode structure 14 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 70 in which a perfluorosulfonic acid thin film is impregnated with water, and an anode side sandwiching the solid polymer electrolyte membrane 70. The electrode 72 and the cathode side electrode 74 are provided. The surface area of the anode side electrode 72 is set to be smaller than the surface areas of the cathode side electrode 74 and the solid polymer electrolyte membrane 70 and constitutes a so-called step MEA.

アノード側電極72及びカソード側電極74は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、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た電極触媒層とを有する。電極触媒層は、互いに固体高分子電解質膜70を介装して対向するように、前記固体高分子電解質膜70の両面に接合されている。   The anode side electrode 72 and the cathode side electrode 74 include a gas diffusion layer made of carbon paper or the like, and an electrode catalyst layer in which porous carbon particles having a platinum alloy supported on the surface are uniformly applied to the surface of the gas diffusion layer. And have. The electrode catalyst layers are bonded to both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 70 so as to face each other with the solid polymer electrolyte membrane 70 interposed therebetween.

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 fuel cell 10 configured as described above will be described below.

先ず、図1に示すように、燃料ガス入口連通孔24aに水素含有ガス等の燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス入口連通孔20aに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔22a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, a fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied to the fuel gas inlet communication hole 24a, and an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas inlet communication hole 20a. Further, a cooling medium such as pure water, ethylene glycol, or oil is supplied to the cooling medium inlet communication hole 22a.

このため、燃料ガスは、図5に示すように、第2金属セパレータ18の燃料ガス入口連通孔24aから通路65aを通った後、複数の孔部67aから面18a側に移動して燃料ガス流路40に導入される。燃料ガス流路40では、燃料ガスが矢印B方向に移動しながら、電解質膜・電極構造体14を構成するアノード側電極72に供給される。   Therefore, as shown in FIG. 5, the fuel gas passes through the passage 65a from the fuel gas inlet communication hole 24a of the second metal separator 18, and then moves from the plurality of holes 67a to the surface 18a side to flow the fuel gas. It is introduced into the road 40. In the fuel gas channel 40, the fuel gas is supplied to the anode side electrode 72 constituting the electrolyte membrane / electrode structure 14 while moving in the arrow B direction.

一方、酸化剤ガスは、図2及び図6に示すように、酸化剤ガス入口連通孔20aから第2金属セパレータ18に設けられたゴムブリッジ52aの各通路部56aを通って第1金属セパレータ16の酸化剤ガス流路26に導入される。これにより、酸化剤ガスは、図1及び図4に示すように、酸化剤ガス流路26を矢印B方向に移動しながら、電解質膜・電極構造体14を構成するカソード側電極74に供給される。   On the other hand, as shown in FIGS. 2 and 6, the oxidant gas passes through the passage portions 56 a of the rubber bridge 52 a provided in the second metal separator 18 from the oxidant gas inlet communication hole 20 a and passes through the first metal separator 16. The oxidant gas flow path 26 is introduced. As a result, the oxidant gas is supplied to the cathode side electrode 74 constituting the electrolyte membrane / electrode structure 14 while moving the oxidant gas flow path 26 in the arrow B direction as shown in FIGS. 1 and 4. The

従って、電解質膜・電極構造体14では、カソード側電極74に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極72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 / electrode structure 14, the oxidant gas supplied to the cathode side electrode 74 and the fuel gas supplied to the anode side electrode 72 are consumed by an electrochemical reaction in the electrode catalyst layer to generate power. Is done.

次いで、アノード側電極72に供給されて消費された燃料ガスは、複数の孔部67bから通路65bに移動した後、燃料ガス出口連通孔24bに沿って矢印A方向に排出される。同様に、カソード側電極74に供給されて消費された酸化剤ガスは、ゴムブリッジ52bの通路部56bから酸化剤ガス出口連通孔20bに沿って矢印A方向に排出される。   Next, the fuel gas consumed by being supplied to the anode electrode 72 moves from the plurality of holes 67b to the passage 65b, and is then discharged in the direction of arrow A along the fuel gas outlet communication hole 24b. Similarly, the oxidant gas supplied to and consumed by the cathode side electrode 74 is discharged from the passage portion 56b of the rubber bridge 52b in the direction of arrow A along the oxidant gas outlet communication hole 20b.

また、冷却媒体入口連通孔22aに供給された冷却媒体は、図7に示すように、ゴムブリッジ64aの各通路部66aを通って第1及び第2金属セパレータ16、18間の冷却媒体流路46に導入された後、矢印B方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体14を冷却した後、ゴムブリッジ64bの各通路部66bを通って冷却媒体出口連通孔22bに排出される。   Further, as shown in FIG. 7, the cooling medium supplied to the cooling medium inlet communication hole 22a passes through the passage portions 66a of the rubber bridge 64a, and the cooling medium flow path between the first and second metal separators 16 and 18. After being introduced to 46, it circulates in the direction of arrow B. The cooling medium cools the electrolyte membrane / electrode structure 14 and then is discharged to the cooling medium outlet communication hole 22b through the passage portions 66b of the rubber bridge 64b.

この場合、第1の実施形態では、図5及び図6に示すように、酸化剤ガス入口連通孔20aと酸化剤ガス流路26との間を仕切るゴムブリッジ52aには、前記酸化剤ガス入口連通孔20aと前記酸化剤ガス流路26とを連通する1以上の通路部56aが形成されている。さらに、通路部56a間には、幅狭な複数の溝部58aが形成されており、比較的寸法の大きなゴムブリッジ52aが複数に分割されている。このため、ゴムブリッジ52aの圧縮荷重特性が低下し、前記ゴムブリッジ52a自体の弾性を有効に高めることができる。   In this case, in the first embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the oxidant gas inlet is provided in the rubber bridge 52 a that partitions the oxidant gas inlet communication hole 20 a and the oxidant gas flow path 26. One or more passage portions 56a are formed for communicating the communication hole 20a with the oxidant gas flow path 26. Further, a plurality of narrow groove portions 58a are formed between the passage portions 56a, and the rubber bridge 52a having a relatively large size is divided into a plurality of portions. For this reason, the compressive load characteristic of the rubber bridge 52a is lowered, and the elasticity of the rubber bridge 52a itself can be effectively increased.

従って、燃料電池10が積層方向に締め付けられて、積層方向に重なり合っているゴムブリッジ52aと外側凸状シール62aの一部とに締め付け荷重が付与される際、前記ゴムブリッジ52aと前記外側凸状シール62aの一部との圧縮率が近似することになる。   Accordingly, when the fuel cell 10 is tightened in the stacking direction and a tightening load is applied to the rubber bridge 52a and the part of the outer convex seal 62a overlapping in the stacking direction, the rubber bridge 52a and the outer convex shape are provided. The compression ratio with a part of the seal 62a is approximated.

このため、例えば、幅狭な外側凸状シール62aの圧縮率が高くなって大きなへたりが発生し、幅広で圧縮率の低いゴムブリッジ52aがシールに必要な線圧を保持できなくなる等の不具合を回避することができる。これにより、ゴムブリッジ52a及び外側凸状シール62aでは、それぞれシールに必要な所望の線圧を保持することができ、酸化剤ガス、燃料ガス及び冷却媒体の漏れ等を可及的に阻止することが可能になるという効果が得られる。   For this reason, for example, the compression rate of the narrow outer convex seal 62a increases and a large sag occurs, and the wide and low compression rate of the rubber bridge 52a cannot maintain the linear pressure necessary for the seal. Can be avoided. As a result, the rubber bridge 52a and the outer convex seal 62a can each maintain a desired linear pressure necessary for sealing, and prevent leakage of oxidant gas, fuel gas, and cooling medium as much as possible. Can be obtained.

さらに、ゴムブリッジ52aには、溝部58aを閉塞し、酸化剤ガスの流れを阻止するために隔壁部60aが設けられている。従って、酸化剤ガスは、通路部56aのみを流れるため、酸化剤ガス流路26に供給される前記酸化剤ガスの流量を所定量に確実に維持することができ、所望の発電性能を確保することが可能になる。なお、ゴムブリッジ52bは、上記のゴムブリッジ52aと同様の効果が得られる。   Further, the rubber bridge 52a is provided with a partition wall 60a for closing the groove 58a and preventing the flow of the oxidizing gas. Therefore, since the oxidant gas flows only through the passage portion 56a, the flow rate of the oxidant gas supplied to the oxidant gas flow path 26 can be reliably maintained at a predetermined amount, and desired power generation performance is ensured. It becomes possible. The rubber bridge 52b has the same effect as the rubber bridge 52a.

一方、図7に示すように、冷却媒体入口連通孔22aと冷却媒体流路46との間を仕切るゴムブリッジ64aには、前記冷却媒体入口連通孔22aと前記冷却媒体流路46とを連通する1以上の通路部66aが形成されるとともに、前記通路部66a間には、それぞれ一対の隔壁部69aにより閉塞される複数の溝部68aが形成されている。このため、比較的寸法の大きなゴムブリッジ64aを複数に分割して前記ゴムブリッジ64aの圧縮率を高めることができる。   On the other hand, as shown in FIG. 7, the cooling medium inlet communication hole 22 a and the cooling medium flow path 46 are communicated with a rubber bridge 64 a that partitions the cooling medium inlet communication hole 22 a and the cooling medium flow path 46. One or more passage portions 66a are formed, and a plurality of groove portions 68a each closed by a pair of partition walls 69a are formed between the passage portions 66a. For this reason, the rubber bridge 64a having a relatively large size can be divided into a plurality of parts to increase the compression rate of the rubber bridge 64a.

これにより、ゴムブリッジ64aと積層方向に重なり合う凸部50とは、それぞれの圧縮率が同等に調整されるため、前記ゴムブリッジ64aにおける冷却媒体の漏れや外側凸状シール50aにおける燃料ガスの漏れ等を良好に阻止することが可能になる等、上記のゴムブリッジ52aと同様の効果が得られる。なお、冷却媒体出口連通孔22bと冷却媒体流路46とを仕切るゴムブリッジ64bは、上記のゴムブリッジ64aと同様の効果が得られる。   As a result, the compression ratio of the rubber bridge 64a and the convex portion 50 overlapping in the stacking direction is adjusted to be equal to each other. Therefore, the cooling medium leaks in the rubber bridge 64a, the fuel gas leaks in the outer convex seal 50a, etc. The same effects as those of the rubber bridge 52a can be obtained. The rubber bridge 64b that partitions the cooling medium outlet communication hole 22b and the cooling medium flow path 46 has the same effect as the rubber bridge 64a.

さらにまた、第1の実施形態では、第2金属セパレータ18の面18a、18bに第2シール部材48が一体成形される際、ゴムブリッジ52a、52b、64a及び64bも一体成形されている。その際、隔壁部60a、60b、69a及び69bは、ゴムブリッジ52a、52b、64a及び64bと共に一体成形されている。これにより、シール成形工程が一挙に簡素化され、第2金属セパレータ18の生産性を有効に向上させることができるという利点が得られる。   Furthermore, in the first embodiment, when the second seal member 48 is integrally formed on the surfaces 18a and 18b of the second metal separator 18, the rubber bridges 52a, 52b, 64a and 64b are also integrally formed. At that time, the partition walls 60a, 60b, 69a and 69b are integrally formed together with the rubber bridges 52a, 52b, 64a and 64b. Thereby, the sealing molding process is simplified at a time, and the advantage that the productivity of the second metal separator 18 can be effectively improved is obtained.

なお、第1の実施形態では、第2金属セパレータ18の面18a、18bにそれぞれ外側凸状シール50a、内側凸状シール50b、外側凸状シール62a及び内側凸状シール62bを設けているが、これに限定されるものではない。例えば、第2金属セパレータ18の面18bに、内側凸状シール62bとゴムブリッジ64a、64bとを一体成形する一方、前記第2金属セパレータ18の面18aには、外側凸状シール50aのみを設けてもよい。また、以下に説明する第2〜第4の実施形態においても、同様である。   In the first embodiment, the outer convex seal 50a, the inner convex seal 50b, the outer convex seal 62a, and the inner convex seal 62b are provided on the surfaces 18a and 18b of the second metal separator 18, respectively. It is not limited to this. For example, the inner convex seal 62b and the rubber bridges 64a and 64b are integrally formed on the surface 18b of the second metal separator 18, while only the outer convex seal 50a is provided on the surface 18a of the second metal separator 18. May be. The same applies to the second to fourth embodiments described below.

図8は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池を構成する第2金属セパレータ80の一方の面18aの説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電池10を構成する第2金属セパレータ18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及び第4の実施形態においても同様に、その説明は省略する。   FIG. 8 is an explanatory view of one surface 18a of the second metal separator 80 constituting the fuel cell according to the second embodiment of the present invention. In addition, the same referential mark is attached | subjected to the component same as the 2nd metal separator 18 which comprises the fuel cell 10 which concerns on 1st Embodiment, and the detailed description is abbreviate | omitted. In the third and fourth embodiments described below, the description thereof is also omitted.

酸化剤ガス入口連通孔20a及び酸化剤ガス出口連通孔20bの近傍に位置してそれぞれゴムブリッジ(ゴム製壁部材)82a、82bが形成される。ゴムブリッジ82aは、複数の通路部56aによって、実質的に3分割される。図8及び図9に示すように、通路部56a間には、この通路部56aよりも幅狭な複数の溝部84aが形成されるとともに、ゴムブリッジ82aには、前記溝部84aを1個所で閉塞し、酸化剤ガスの流れを阻止する隔壁部86aが設けられる。   Rubber bridges (rubber wall members) 82a and 82b are formed in the vicinity of the oxidant gas inlet communication hole 20a and the oxidant gas outlet communication hole 20b, respectively. The rubber bridge 82a is substantially divided into three by a plurality of passage portions 56a. As shown in FIGS. 8 and 9, a plurality of groove portions 84a narrower than the passage portion 56a are formed between the passage portions 56a, and the groove portion 84a is closed at one place on the rubber bridge 82a. In addition, a partition wall portion 86a for preventing the flow of the oxidant gas is provided.

ゴムブリッジ82bは、複数の通路部56bを介して、実質的に3分割されるとともに、前記通路部56b間には、該通路部56bよりも幅狭な複数の溝部84bが形成される。ゴムブリッジ82bには、溝部84bを1個所で閉塞し、酸化剤ガスの流れを阻止する隔壁部86bが設けられる。   The rubber bridge 82b is substantially divided into three via a plurality of passage portions 56b, and a plurality of groove portions 84b narrower than the passage portion 56b are formed between the passage portions 56b. The rubber bridge 82b is provided with a partition wall portion 86b that closes the groove portion 84b at one place and prevents the flow of the oxidant gas.

第2金属セパレータ90の面18b側には、図示していないが、ゴムブリッジ64a、64bに代えて、上記のゴムブリッジ82a、82bが設けられる。   Although not shown, the rubber bridges 82a and 82b are provided on the surface 18b side of the second metal separator 90 in place of the rubber bridges 64a and 64b.

図10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2金属セパレータ90の一方の面18aの説明図である。   FIG. 10 is an explanatory view of one surface 18a of the second metal separator 90 constituting the fuel cell according to the third embodiment of the present invention.

酸化剤ガス入口連通孔20a及び酸化剤ガス出口連通孔20bの近傍に位置してゴムブリッジ(ゴム製壁部材)92a、92bが形成される。ゴムブリッジ92a、92bは、複数の通路部56a、56bにより、実質的に3分割される。通路部56a、56b間には、前記通路部56a、56bよりも幅狭な複数の溝部94a、94bが形成されるとともに、ゴムブリッジ92a、92bには、前記溝部94a、94bの一端部を閉塞し、酸化剤ガスの流れを阻止する隔壁部96a、96bが設けられる(図10及び図11参照)。   Rubber bridges (rubber wall members) 92a and 92b are formed in the vicinity of the oxidant gas inlet communication hole 20a and the oxidant gas outlet communication hole 20b. The rubber bridges 92a and 92b are substantially divided into three by a plurality of passage portions 56a and 56b. A plurality of groove portions 94a and 94b narrower than the passage portions 56a and 56b are formed between the passage portions 56a and 56b, and one end portions of the groove portions 94a and 94b are closed in the rubber bridges 92a and 92b. In addition, partition walls 96a and 96b that prevent the flow of the oxidant gas are provided (see FIGS. 10 and 11).

なお、第2金属セパレータ90の面18bには、図示していないが、ゴムブリッジ64a、64bに代えて、ゴムブリッジ92a、92bが設けられる。   Although not shown, rubber bridges 92a and 92b are provided on the surface 18b of the second metal separator 90 in place of the rubber bridges 64a and 64b.

図12は、本発明の第4の実施形態に係る燃料電池を構成する第2金属セパレータ100の一方の面18aの説明図である。   FIG. 12 is an explanatory view of one surface 18a of the second metal separator 100 constituting the fuel cell according to the fourth embodiment of the present invention.

面18aには、酸化剤ガス入口連通孔20a及び酸化剤ガス出口連通孔20bの近傍に位置してそれぞれゴムブリッジ(ゴム製壁部材)102a、102bが形成される。ゴムブリッジ102a、102bは、複数の通路部56a、56bによって、実質的に3分割される。通路部56a、56b間には、この通路部56a、56bよりも幅狭な複数の溝部104a、104bが形成されるとともに、ゴムブリッジ102a、102bには、前記溝部104a、104bの両端部を閉塞し、酸化剤ガスの流れを阻止する一対の隔壁部106a、106bが設けられる(図12及び図13参照)。   On the surface 18a, rubber bridges (rubber wall members) 102a and 102b are formed in the vicinity of the oxidant gas inlet communication hole 20a and the oxidant gas outlet communication hole 20b, respectively. The rubber bridges 102a and 102b are substantially divided into three by a plurality of passage portions 56a and 56b. A plurality of groove portions 104a and 104b narrower than the passage portions 56a and 56b are formed between the passage portions 56a and 56b, and both end portions of the groove portions 104a and 104b are closed in the rubber bridges 102a and 102b. In addition, a pair of partition walls 106a and 106b for preventing the flow of the oxidizing gas is provided (see FIGS. 12 and 13).

なお、面18bには、図示していないが、ゴムブリッジ64a、64bに代えて、ゴムブリッジ102a、102bが設けられる。   Although not shown, the surface 18b is provided with rubber bridges 102a and 102b instead of the rubber bridges 64a and 64b.

このように構成される第2〜第4の実施形態では、それぞれ通路部56a、56bと、前記通路部56a、56bよりも幅狭な溝部84a、84b、94a、94b及び104a、104bとを備えており、上記の第1の実施形態と同様の効果が得られる。   In the second to fourth embodiments configured as described above, passage portions 56a and 56b and groove portions 84a, 84b, 94a, 94b and 104a, 104b narrower than the passage portions 56a and 56b are provided. Thus, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

さらに、第4の実施形態では、溝部104a、104bの両端部を閉塞して隔壁部106a、106bが設けられており、前記溝部104a、104bは、通路部56a、56bから閉塞されている。従って、溝部104a、104bへの排水の浸入を良好に阻止することができるという利点がある。   Furthermore, in the fourth embodiment, both end portions of the groove portions 104a and 104b are closed to provide partition portions 106a and 106b, and the groove portions 104a and 104b are closed from the passage portions 56a and 56b. Therefore, there is an advantage that it is possible to satisfactorily prevent drainage from entering the grooves 104a and 104b.

本発明の第1の実施形態に係る燃料電池の要部分解斜視説明図である。It is a principal part disassembled perspective explanatory drawing of the fuel cell which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 前記燃料電池が積層された燃料電池スタックの、図1中、II−II線断面説明図である。FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view taken along the line II-II in FIG. 1 of the fuel cell stack in which the fuel cells are stacked. 前記燃料電池スタックの、図1中、III−III線断面説明図である。FIG. 3 is a cross-sectional explanatory view of the fuel cell stack taken along line III-III in FIG. 1. 前記燃料電池を構成する第1金属セパレータの正面説明図である。It is front explanatory drawing of the 1st metal separator which comprises the said fuel cell. 前記燃料電池を構成する第2金属セパレータの一方の面の説明図である。It is explanatory drawing of one surface of the 2nd metal separator which comprises the said fuel cell. 前記燃料電池を構成するゴムブリッジの概略斜視説明図である。It is a schematic perspective view of a rubber bridge constituting the fuel cell. 前記第2金属セパレータの他方の面の説明図である。It is explanatory drawing of the other surface of the said 2nd metal separator. 本発明の第2の実施形態に係る燃料電池を構成する第2金属セパレータの一方の面の説明図である。It is explanatory drawing of one surface of the 2nd metal separator which comprises the fuel cell which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 前記燃料電池を構成するゴムブリッジの概略斜視説明図である。It is a schematic perspective view of a rubber bridge constituting the fuel cell. 本発明の第3の実施形態に係る燃料電池を構成する第2金属セパレータの一方の面の説明図である。It is explanatory drawing of one surface of the 2nd metal separator which comprises the fuel cell which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 前記燃料電池を構成するゴムブリッジの概略斜視説明図である。It is a schematic perspective view of a rubber bridge constituting the fuel cell. 本発明の第4の実施形態に係る燃料電池を構成する第2金属セパレータの一方の面の説明図である。It is explanatory drawing of one surface of the 2nd metal separator which comprises the fuel cell which concerns on the 4th Embodiment of this invention. 前記燃料電池を構成するゴムブリッジの概略斜視説明図である。It is a schematic perspective view of a rubber bridge constituting the fuel cell. 特許文献1に係る燃料電池スタックを構成するセパレータの正面視説明図である。It is front view explanatory drawing of the separator which comprises the fuel cell stack which concerns on patent document 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…燃料電池 12…燃料電池スタック
14…電解質膜・電極構造体 16、18、80、90、100…金属セパレータ
20a…酸化剤ガス入口連通孔 20b…酸化剤ガス出口連通孔
22a…冷却媒体入口連通孔 22b…冷却媒体出口連通孔
24a…燃料ガス入口連通孔 24b…燃料ガス出口連通孔
26…酸化剤ガス流路 32、48…シール部材
40…燃料ガス流路 46…冷却媒体流路
50a、62a…外側凸状シール 50b、62b…内側凸状シール
52a、52b、64a、64b、82a、82b、92a、92b、102a、102b…ゴムブリッジ
56a、56b、66a、66b…通路部
58a、58b、68a、68b、84a、84b、94a、94b、104a、104b…溝部
60a、60b、69a、69b、86a、86b、96a、96b、106a、106b…隔壁部
70…固体高分子電解質膜 72…アノード側電極
74…カソード側電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell 12 ... Fuel cell stack 14 ... Electrolyte membrane and electrode structure 16, 18, 80, 90, 100 ... Metal separator 20a ... Oxidant gas inlet communication hole 20b ... Oxidant gas outlet communication hole 22a ... Cooling medium inlet Communication hole 22b ... Cooling medium outlet communication hole 24a ... Fuel gas inlet communication hole 24b ... Fuel gas outlet communication hole 26 ... Oxidant gas flow path 32, 48 ... Seal member 40 ... Fuel gas flow path 46 ... Cooling medium flow path 50a, 62a ... Outer convex seal 50b, 62b ... Inner convex seals 52a, 52b, 64a, 64b, 82a, 82b, 92a, 92b, 102a, 102b ... Rubber bridges 56a, 56b, 66a, 66b ... Passage portions 58a, 58b, 68a, 68b, 84a, 84b, 94a, 94b, 104a, 104b ... groove portions 60a, 60b, 69a, 69b, 6a, 86b, 96a, 96b, 106a, 106b ... partition wall 70 ... solid polymer electrolyte membrane 72 ... anode 74 ... cathode

Claims (4)

電解質の両側に一対の電極を配設した電解質・電極構造体を備え、前記電解質・電極構造体と金属セパレータとが積層されるとともに、少なくとも燃料ガス、酸化剤ガス又は冷却媒体のいずれかである流体を前記金属セパレータの面方向に流す流体流路と、前記流体を積層方向に供給する流体連通孔とが形成される燃料電池であって、
前記金属セパレータには、前記流体流路と前記流体連通孔との間を仕切るゴム製壁部材が設けられるとともに、
前記ゴム製壁部材には、前記流体流路と前記流体連通孔とを連通する通路部と、
前記通路部を流れる前記流体の流れ方向に向かって延在し、前記積層方向に切り欠かれる溝部と、
前記溝部の少なくとも一部を閉塞し、前記流体の流れを阻止可能な隔壁部と、
が設けられることを特徴とする燃料電池。
An electrolyte / electrode structure having a pair of electrodes disposed on both sides of the electrolyte, the electrolyte / electrode structure and the metal separator are stacked, and at least one of a fuel gas, an oxidant gas, or a cooling medium A fuel cell in which a fluid flow path for flowing a fluid in a surface direction of the metal separator and a fluid communication hole for supplying the fluid in a stacking direction are formed;
The metal separator is provided with a rubber wall member that partitions between the fluid flow path and the fluid communication hole,
The rubber wall member has a passage portion communicating the fluid flow path and the fluid communication hole;
A groove that extends in the flow direction of the fluid flowing through the passage and is notched in the stacking direction;
A partition wall that closes at least a part of the groove and can block the flow of the fluid;
A fuel cell comprising:
請求項1記載の燃料電池において、前記金属セパレータの前記ゴム製壁部材が設けられる一方の面とは反対の他方の面には、前記ゴム製壁部材に積層方向に重なり合ってシール用凸部が設けられることを特徴とする燃料電池。   2. The fuel cell according to claim 1, wherein a sealing convex portion overlaps the rubber wall member in the stacking direction on the other surface of the metal separator opposite to the one surface on which the rubber wall member is provided. A fuel cell provided. 請求項1記載の燃料電池において、前記隔壁部は、前記金属セパレータに対して前記ゴム製壁部材と一体成形されることを特徴とする燃料電池。   2. The fuel cell according to claim 1, wherein the partition wall is integrally formed with the rubber wall member with respect to the metal separator. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池において、前記金属セパレータは、前記ゴム製壁部材と共に一体成形されて前記流体の漏れを阻止するためのゴム製シール部材を備えることを特徴とする燃料電池。   4. The fuel cell according to claim 1, wherein the metal separator includes a rubber seal member that is integrally formed with the rubber wall member and prevents leakage of the fluid. 5. A fuel cell.
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