JP5151250B2 - 燃料電池および燃料電池用セパレータ - Google Patents
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Description
図1に、本実施形態に係る固体高分子電解質型の燃料電池1の一例の概略側面図を示す。また、図2に、本実施形態に係る燃料電池1における単セル26の構成の一例の概略断面図を示す。図1における各単セル26は、図2に示すように、電解質膜10と、触媒層11及び拡散層16を含む燃料極(アノード)12と、触媒層13及び拡散層16を含む空気極(カソード)14と、セパレータ18とにより構成される。
2H2 → 4H++4e−
で示される反応式(水素酸化反応)を経て、水素ガス(H2)から水素イオン(H+)と電子(e−)とが発生する。電子(e−)は燃料極12側の拡散層16から外部回路を通り、空気極14側の拡散層16から触媒層13に到達する。触媒層13において、供給される空気中の酸素(O2)と、電解質膜10を通過した水素イオン(H+)と、外部回路を通じて触媒層13に到達した電子(e−)により、
4H++O2+4e− → 2H2O
で示される反応式(酸素還元反応)を経て、水が生成する。このように燃料極12及び空気極14において化学反応が起こり、電荷が発生して電池として機能することになる。そして、一連の反応において排出される成分は水であるので、クリーンな電池が構成されることになる。
上記燃料電池用セパレータは、メタルセパレータの場合には、メタルセパレータ基材の金属加工、プレス、エッチング等の方法により発電領域と定寸部との段差を形成することができる。また、カーボン系セパレータの場合は、カーボン系材料の成形、切削等の方法により発電領域と定寸部との段差を形成することができる。
Claims (5)
- 膜電極接合体及びセパレータを有する単セルを備える燃料電池であって、
前記単セルにおいて、前記セパレータの非発電領域が前記単セルの厚みを決める定寸部となっており、前記膜電極接合体が設けられた発電領域の前記膜電極接合体及び前記セパレータの乾燥状態での厚みに比べて、前記定寸部の厚みが大きく、前記セパレータの発電領域における前記膜電極接合体と接する面とは反対側の面と前記定寸部との間に段差があることを特徴とする燃料電池。 - 請求項1に記載の燃料電池であって、
前記定寸部の少なくとも一部に表面処理層を有し、前記表面処理層によって前記セパレータの前記発電領域と前記定寸部との間に段差があることを特徴とする燃料電池。 - 請求項1または2に記載の燃料電池であって、
前記膜電極接合体は拡散層を有し、
前記段差が前記拡散層の乾燥状態での厚みの1%〜10%の範囲内であることを特徴とする燃料電池。 - 膜電極接合体及びセパレータを有する単セルを備える燃料電池用のセパレータであって、
前記セパレータの非発電領域が前記単セルの厚みを決める定寸部となっており、前記膜電極接合体が設けられる発電領域の前記膜電極接合体及び前記セパレータの乾燥状態での厚みに比べて、前記定寸部の厚みが大きく、前記セパレータの発電領域における前記膜電極接合体と接する面とは反対側の面と前記定寸部との間に段差があることを特徴とする燃料電池用セパレータ。 - 請求項4に記載の燃料電池用セパレータであって、
前記定寸部の少なくとも一部に表面処理層を有し、前記表面処理層によって前記セパレータの前記発電領域と前記定寸部との間に段差があることを特徴とする燃料電池用セパレータ。
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