JP5200314B2 - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5200314B2 JP5200314B2 JP2002500473A JP2002500473A JP5200314B2 JP 5200314 B2 JP5200314 B2 JP 5200314B2 JP 2002500473 A JP2002500473 A JP 2002500473A JP 2002500473 A JP2002500473 A JP 2002500473A JP 5200314 B2 JP5200314 B2 JP 5200314B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode plate
- fuel cell
- flow path
- plate
- path forming
- 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
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
- H01M8/0265—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant the reactant or coolant channels having varying cross sections
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
- H01M8/026—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant characterised by grooves, e.g. their pitch or depth
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
- H01M2250/30—Fuel cells in portable systems, e.g. mobile phone, laptop
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/86—Inert electrodes with catalytic activity, e.g. for fuel cells
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
- H01M8/0256—Vias, i.e. connectors passing through the separator material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
- H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02B90/10—Applications of fuel cells in buildings
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Description
【0001】
本発明は、燃料電池に関し、更に詳細には、単位となる単位燃料電池を、所望のように、内部接続して、所望の起電力を生成することができ、小型化、薄層化を可能とする燃料電池に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、自動車などのエネルギー源としてはもちろん、電力製造などのエネルギー源として、ガソリン、軽油などの化石燃料が広く用いられてきた。この化石燃料の利用によって、人類は飛躍的な生活水準の向上や産業の発展などの利益を享受することができたが、その反面、地球は深刻な環境破壊の脅威にさらされ、更に、化石燃料の枯渇のおそれが生じてその長期的な安定供給に困難となる事態となりつつある。
【0003】
化石燃料に代わるエネルギー源として水素が着目されている。水素は、水に含まれ、地球上に無尽蔵に存在している上、物質量あたりに含まれる化学エネルギー量が大きく、また、エネルギー源として使用するときに、有害物質や地球温暖化ガスなどを放出しないなどの理由から、化石燃料に代わるクリーンで、かつ、無尽蔵なエネルギー源として、大きな注目を集めている。
【0004】
近年は、水素エネルギーから電気エネルギーを取り出すことができる燃料電池の研究開発が盛んに行われ、大規模発電から、オンサイトな自家発電、更には、自動車用電源としての応用が期特されている。
【0005】
水素エネルギーから電気エネルギーを取り出す燃料電池は、水素ガスが供給される水素電極と、酸素が供給される酸素電極とを有している。水素電極に供給された水素ガスは、触媒の作用によって、プロトン(陽子)と電子に解離され、電子は水素電極において、吸収され、他方、プロトンは酸素電極に運ばれる。水素電極において、吸収された電子は、負荷を経由して、酸素電極に運ばれる。一方、酸素電極に供給された酸素は、触媒の作用により、水素電極から運ばれたプロロン及び電子と結合して、水を生成する。このようにして、水素電極と酸素電極との間に、起電力が生じ、負荷に電流が流れるように、単位となる燃料電池は構成されている。
【0006】
かかる燃料電池は、単位となる単位燃料電池を、所望のように、内部接続して、所望の起電力を生成することができるように構成されていることが望ましい。単位となる燃料電池を内部接続するために、特別な配線を用いる場合には、燃料電池の小型化、薄層化が困難であるという問題がある。
【発明の開示】
【0007】
本発明の目的は、上述したような従来の技術が有している問題点を解決し得る新規な燃料電池を提供することにある。
【0008】
本発明の他の目的は、単位となる単位燃料電池を、所望のように、内部接続して、所望の起電力を生成することができ、小型化、薄層化が可能な燃料電池を提供することにある。
【0009】
上述の目的を達成するために提案される本発明に係る燃料電池は、複数の開口部が形成された水素ガス流路形成板と、複数の開口部が形成された水素電極板と、プロトン伝導体膜と、複数の開口部が形成された酸素電極板と、複数の開口部が形成されたエア流路形成板が、この順に積層された少なくとも1つ単位燃料電池を備え、水素電極板の周辺部及び酸素電極板の周辺部に、それぞれ選択的に切断可能であって、水素電極板、酸素電極板又は出力と接続される接続用ピンが3つ以上形成され、水素電極板、酸素電極板又は出力と接続されない接続用ピンが切断されている。
【0010】
本発明に係る燃料電池は、単位燃料電池を構成する水素電極板の周辺部及び酸素電極板の周辺部に、それぞれ、選択的に切断可能な3つ以上の接続用ピンが形成されているから、水素電極板、酸素電極板又は出力と接続されない接続用ピンを選択的に切断し、他の単位燃料電池を構成する水素電極板の周辺部及び酸素電極板の周辺部に形成された3つ以上の接続用ピンを、同様にして、選択的に切断し、切断されずに残された接続用ピンを互いに当接させることによって、2以上の単位燃料電池が内部接続された燃料電池を得ることができる。
【0011】
本発明に係る燃料電池を構成するプロトン伝導体膜は、フラーレン分子を構成する炭素原子にプロトンを解離し得る基を導入してなるフラーレン誘導体を主成分として含んだプロトン伝導体を含んでいる。
【0012】
プロトンを解離し得る基は、好ましくは、−XH(Xは2価の結合手を有する任意の原子又は原子団である。)よりなっている。
【0013】
プロトンを解離し得る基は、更に好ましくは、−OH又は−YH(Yは2価の結合手を有する任意の原子又は原子団である。)よりなっている。
【0014】
プロトンを解離し得る基は、更に好ましくは、−OH、−OSO3H、−COOH、−SO3H、−OPO(OH)3よりなる群から選ばれる基よりなっている。
【0015】
また、フラーレン誘導体は、ポリ水酸化フラーレン(フラレノール)よりなっている。
【0016】
プロトン伝導体は、好ましくは、フラーレン分子を構成する炭素原子に、プロトンを解離し得る基に加えて、電子吸引基が導入してなるフラーレン誘導体を主成分として含んでいる。
【0017】
電子吸引基は、ニトロ基、カルボニル基、カルボキシル基、ニトリル基、ハロゲン化アルキル基又はハロゲン原子を含んだものが用いられる。
【0018】
本発明において用いられるプロトン伝導体膜は、パーフルオロスルホン酸樹脂(アメリカ Du Pont社製のNafion(登録商標))よりなるプロトン伝導体を含んでいてもよい。
【0019】
本発明において、フラーレン分子とは、炭素数が、36、60、70、78、82、84などの球状の炭素クラスター分子をいう。
【0020】
本発明に係る燃料電池において、好ましくは、水素電極板及び酸素電極板は略矩形状をなし、接続用ピンが、水素電極板及び酸素電極板の少なくとも一辺に形成されている。更に好ましくは、水素電極板及び酸素電極板は略矩形状をなし、接続用ピンが、水素電極板及び酸素電極板の四辺に形成されている。
【0021】
上述のような構成を備えることにより、本発明に係る燃料電池は、より大きな自由度をもって、単位燃料電池が内部接続された燃料電池を得ることが可能になる。
【0027】
本発明に係る燃料電池は、更に、単位燃料電池を構成するエア流路形成板の酸素電極板と反対側に、複数の開口部が形成されたモジュール押さえ板を備えている。
【0028】
本発明に係る燃料電池を構成する水素ガス流路形成板は、0.01mm乃至1mmの厚さを有している。また、水素電極板は、0.01mm乃至1mmの厚さを有している。更に、エア流路形成板は、0.01mm乃至0.5mmの厚さを有している。更にまた、酸素電極板は、0.01mm乃至1mmの厚さを有している。
【0029】
本発明に係る燃料電池を構成する水素ガス流路形成板は、ポリカーボネート(アクリル樹脂、セラミック、カーボン、ハステロイ、ステンレススチール、ニッケル、モリブデン、銅、アルミニウム、鉄、銀、金、白金、タンタル及びチタンよりなる群から選ばれた材料によって形成されている。
【0030】
また、水素電極板は、ハステロイ、ステンレススチール、ニッケル、モリブデン、銅、アルミニウム、鉄、銀、金、白金、タンタル、チタン及びこれらの2以上の合金よりなる群から選ばれた材料によって形成されている。
【0031】
更に、エア流路形成板は、ポリカーボネート、アクリル樹脂、セラミック、カーボン、ハステロイ、ステンレススチール、ニッケル、モリブデン、銅、アルミニウム、鉄、銀、金、白金、タンタル及びチタンよりなる群から選ばれた材料によって形成されている。
更にまた、酸素電極板は、ハステロイ、ステンレススチール、ニッケル、モリブデン、銅、アルミニウム、鉄、銀、金、白金、タンタル、チタン及びこれらの2以上の合金よりなる群から選ばれた材料によって形成されている。
【0032】
本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下に説明される実施例の説明から一層明らかにされるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0033】
以下、本発明に係る燃料電池の実施例を図面を参照して説明する。
【0034】
本発明に係る燃料電池を構成する単位燃料電池の水素電極板1は、図1に示すように、ステンレススチールによって形成された略正方形の板部材によって構成されている。水素電極板1を構成する板部材の厚さは、0.01mm乃至1.0mmに設定されている。
【0035】
水素電極板1には、図1に示すように、13の正方形の開口部2と、8つの三角形の開口部3が、それぞれ、格子4によって、規則的に形成されている。8つの三角形の開口部3は、周辺部に形成されており、13の正方形の開口部2のうち、中央に位置する正方形の開口部2は、その中心が水素電極板1の中心P1と一致するように形成されている。
【0036】
図1において、A、B、C、D、E、F,G及びHは、電極間接続用のピンでありいずれも長尺な矩形状に形成されている。
【0037】
本発明に係る燃料電池を構成する単位燃料電池の水素ガス流路形成板6は、図2に示すように、ポリカーボネートにより形成された略正方形の板部材によって構成されている。本実施例において、水素ガス流路形成板6を構成する板部材の厚さは、0.1mm乃至0.5mmに設定されているが、0.01mm乃至1.0mmの厚さの板部材を水素ガス流路形成板6を構成するために使用することができる。
【0038】
水素ガス流路形成板6の一端部には、図2に示すように、水素ガス供給部を構成する第1の切り欠き部7が形成され、他端部に、水素ガス排出部を構成する第2の切り欠き部8が形成されている。水素ガス流路形成板6には、12の正方形の開口部9が、格子10によって、同一のサイズに形成されている。12の正方形の開口部9のうち、第1の切り欠き部7に連通する正方形の開口部9と、これに隣接する3つの正方形の開口部9は、互いに連通するように、隣接する頂角部が切り欠かれ、4つの正方形の開口部9によって、1つの開口部14が形成されている。
【0039】
図1及び図2に示すように、水素電極板1に形成された正方形の開口部2と、水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9とは、同一の及び大きさを有しており、水素電極板1の中央に形成された正方形の開口部2が、その中心P1が水素電極板1の中心と一致するように形成されているのに対し、水素ガス流路形成板6の中心には、開口部は形成されてはおらず、中央部に位置する4つの正方形の開口部9を形成している格子10の交点11が、水素ガス流路形成板6の中心P1に一致するように、正方形の開口部9が水素ガス流路形成板6に形成されている。
【0040】
水素ガス流路形成板6には、図2に示すように、更にサイズの小さい4つの正方形の開口部12と8つの長方形の開口部13が、格子10によって形成されている。8つの長方形の開口部13のうち、第1の切り欠き部7に隣接する2つの長方形の開口部13は、互いに連通し、更に、第1の切り欠き部7に隣接する辺の部分が切り欠かれて、第1の切り欠き部7に連通しており、第2の切り欠き部8に隣接する長方形の開口部13は、第2の切り欠き部8に隣接する辺の部分が切り欠かれて、第2の切り欠き部8に連通している。
【0041】
水素ガス流路形成板6上には、図3の底面図に示すように、水素電極板1が重ね合わせられて積層体が構成される。図4は、図3のIV−IV線に沿った略断面図である。
【0042】
水素ガス流路形成板6上に水素電極板1を重ね合わせたとき、図3に示すように、示されるように、水素電極板1の正方形の開口部2及び三角形の開口部3を形成している格子4の交点15が、水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9の中心に一致し、かつ、水素ガス流路形成板6の正方形の開口部9、サイズの小さい正方形の開口部12及び長方形の開口部13を形成している格子10の交点16が、水素電極板1に形成された正方形の開口部2の中心に一致するように、水素電極板1上に、水素ガス流路形成板6が重ねられて、密着されている。
【0043】
その結果、図3に示されるように、図1において、上端部に位置する正方形の開口部2を除く水素電極板1に形成された正方形の開口部2の各々は、水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9、サイズの小さい正方形の開口部12及び長方形の開口部13のうちの4つと連通し、図1において、上端部に位置する正方形の開口部2のみが、水素ガス流路形成板6に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部9及び互いに連通し、更に、第1の切り欠き部7に連通する2つの長方形の開口部13に連通している。
【0044】
また、水素電極板1に形成された三角形の開口部3の各々は、図3に示すように、水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9及び長方形の開口部13と連通している。
【0045】
一方、水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9の各々は、水素電極板1に形成された正方形の開口部2及び三角形の開口部3のうちの4つに連通し、水素ガス流路形成板6に形成されたサイズの小さい正方形の開口部12の各々は、水素電極板1に形成された正方形の開口部2の1つに連通し、水素ガス流路形成板6に形成された長方形の開口部13は、互いに連通するとともに、第1の切り欠き部7に連通する2つの長方形の開口部13を除いて、水素電極板1に形成された正方形の開口部2及び三角形の開口部3の双方に連通している。水素ガス流路形成板6に形成され、互いに連通し、更に、第1の切り欠き部7に連通する2つの長方形の開口部13は、水素電極板1に形成された1つの正方形の開口部2と2つの三角形の開口部3と連通している。
【0046】
本発明に係る燃料電池を構成する単位燃料電池は、パーソナルコンピュータの液晶ディスプレイ(図示せず)のバックライト(図示せず)の裏側部分18に取り付けられ、図4に示されるように、水素ガス流路形成板6の開口部9、12、13が、後述する図11に示すように、バックライトの裏側部分18によって閉じられて燃料電池として機能するように構成される。
【0047】
その結果、バックライトの裏側部分18、水素電極板1及び水素ガス流路形成板6の第1の切り欠き部7によって、水素ガス供給部17が形成され、他方、バックライトの裏側部分18、水素電極板1及び水素ガス流路形成板6の第2の切り欠き部8によって、水素ガス排出部19が形成される。
【0048】
水素ガス供給部17は、水素吸蔵炭素質材料、水素吸蔵合金などの水素吸蔵材料を有する水素ガス供給源(図示せず)に接続されている。
【0049】
水素ガス供給部17から、燃料電池内に供給された水素ガスは、水素ガス流路形成板6の開口部9、12、13がバックライトの裏側部分18によって閉じられ、水素電極板1及び水素ガス流路形成板6が、図3に示されるように、密着されているため、図4において、矢印Xで示すように、まず、水素ガス流路形成板6に形成された長方形の開口部13から、水素電極板1に形成された正方形の開口部2内及び2つの三角形の開口部3内に流れ、水素電極板1に形成された正方形の開口部2から、水素ガス流路形成板6に形成された隣接した2つの正方形の開口部9内に流れ、水素電極板1に形成された三角形の開口部3から、水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9内に流れる。
【0050】
水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9内に供給された水素ガスは、更に、水素電極板1に形成された隣接した2つの正方形の開口部2内に流れ、水素電極板1に形成された隣接した正方形の開口部2内に供給された水素ガスは、水素ガス流路形成板6に形成された隣接した2つの正方形の開口部9内及び水素ガス流路形成板6に形成されたサイズの小さい正方形の開口部12内に流れ、あるいは、水素ガス流路形成板6に形成された隣接した2つの正方形の開口部9内に流れる。
【0051】
このようにして、水素ガス供給部17から、燃料電池内に供給された水素ガスは、水素電極板1とバックライトの裏側部分18との間を、二次元的に広がりながら流れて、水素排出部19から燃料電池外へ排出される。したがって、水素ガスを、水素電極板1と効率よく接触させることが可能となる。
【0052】
本発明に係る燃料電池を構成する単位燃料電池の酸素電極板21は、図5に示すように、水素電極板1と全く同様に形成されており、ステンレススチールによって形成された略正方形の板部材によって構成されている。ここで、酸素電極板21を構成する板部材は、0.01mm乃至1.0mmの厚さに設定されている。
【0053】
酸素電極板21には、図5に示すように、13の正方形の開口部22と、8つの三角形の開口部23が、それぞれ、格子24によって、規則的に形成されている。三角形の開口部23は、周辺部に形成され、13の正方形の開口部22のうち、中央に形成された正方形の開口部22は、その中心が酸素電極板21の中心と一致するように形成されている。
【0054】
図5において、A、B、C、D、E、F,G及びHは、電極間接続用のピンであり、いずれも矩形状に形成されている。
【0055】
本発明に係る燃料電池を構成する単位燃料電池のエア流路形成板26は、図6に示すように、ポリカーボネートによって形成された略正方形の板部材によって形成され、板部材の各辺の2箇所に、切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d、28dが形成されている。ここに、エア流路形成板26の各辺の2箇所に、切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d、28dを形成しているのは、エア流路形成板26の周囲から、エアが取り込まれやすくするためである。エア流路形成板26を構成する板部材の厚さは、0.01mm乃至0.5mmに設定されている。
【0056】
エア流路形成板26には、図6に示すように、16の正方形の開口部29が形成されている。酸素電極板21に形成された正方形の開口部22と、エア流路形成板26に形成された正方形の開口部29とは、いずれも、図一のサイズを有しており、酸素電極板21の中央に形成された正方形の開口部22が、その中心が酸素電極板21の中心と一致するように形成されているのに対し、エア流路形成板26の中心には、開口部は形成されてはおらず、中央部に位置する4つの正方形の開口部29を形成している格子30の交点31が、エア流路形成板26の中心に一致するように、16の正方形の開口部29が、エア流路形成部材26に形成されている。
【0057】
酸素電極板21上には、図7の底面図に示すように、エア流路形成板26が重ね合わせられて、図7に示すような積層体が構成される。
【0058】
図7に示されるように、酸素電極板21の正方形の開口部22及び三角形の開口部23を形成している格子24の交点35が、エア流路形成板26に形成された正方形の各開口部29の中心に一致し、かつ、エア流路形成板26の正方形の開口部20を形成している格子30の交点36が、酸素電極板21に形成された正方形の開口部22の中心に一致するように、酸素電極板21上に、エア流路形成板26が重ねられて密着されている。
【0059】
その結果、図5において、上下左右端部に位置する開口部29を除いて、酸素電極板21に形成された正方形の開口部22の各々は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する4つの正方形の開口部29と連通し、上端部に位置する開口部29は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27a及び切り欠き部28aと連通している。また、右端部に位置する開口部29は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27b及び切り欠き部28bと連通し、下端部に位置する開口部29は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27c及び切り欠き部28cと連通しており、左端部に位置する開口部29は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27d及び切り欠き部28dと連通している。
【0060】
更に、酸素電極板21に形成された三角形の開口部23は、エアガス流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29及び切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d又は28dと連通している。
【0061】
また、エア流路形成板26に形成された正方形の開口部29のうち、中央部に位置する4つの開口部29は、酸素電極板21に形成された互いに隣接する4つの正方形の開口部22と連通し、図6において、四隅に位置する4つの正方形の開口部29は、それぞれ、酸素電極板21に形成された1つの正方形の開口部22及び2つの三角形の開口部23と連通しており、エア流路形成板26に形成されたその他の正方形の開口部29は、いずれも、酸素電極板21に形成された互いに隣接する3つの正方形の開口部22及び2つの三角形の開口部23と連通している。
【0062】
他方、エア流路形成板26に形成された切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d、28dは、いずれも、酸素電極板21に形成された1つの正方形の開口部22及び1つの三角形の開口部23と連通している。
【0063】
本発明に係る燃料電池を構成する単位燃料電池のモジュール押さえ板40は、図8に示すように、矩形状に形成され、21の円形の開口部41が規則的に形成されている。円形の開口部41は、小径部41aと、直径が次第に大きくなるように、内壁がテーパー状に形成されたテーパー部41bを備えており、モジュール押さえ板40は、テーパー部41bがエア流路形成板26側に位置するように、エア流路形成板26上に密着して、配置される。
【0064】
モジュール押さえ板40は、図9の底面図に示すように、エア流路形成板26上に密着させて重ね合わせられて積層体を構成する。図9におけるX−X線に沿った断面図を図10に示す。
【0065】
モジュール押さえ板40は、図9及び図10に示すように、モジュール押さえ板40に形成された円形の各開口部41の中心が、エア流路形成板26の正方形の開口部29を形成している格子30の交点36と一致し、かつ、モジュール押さえ板40の円形の開口部41を形成している格子42の交点43が、エア流路形成板26に形成された正方形の開口部29の中心と一致するように、エア流路形成板26上に密着されている。
【0066】
その結果、図9に示されるように、モジュール押さえ板40に形成された円形の開口部41のうち、中央部に位置する9つの開口部41は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する4つの正方形の開口部29と連通している。
【0067】
更に、図10において、上端部中央に位置する円形の開口部41は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27a及び切り欠き部28aと、右端部中央に位置する円形の開口部41は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27d及び切り欠き部28dと、下端部中央に位置する円形の開口部41は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27c及び切り欠き部28cと、左端部中央に位置する円形の開口部41は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27b及び切り欠き部28bと、それぞれ、連通している。
【0068】
また、図9に示されるように、モジュール押さえ板40に形成されたその他の円形の開口部41は、それぞれ、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29及び切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d又は28dと連通している。
【0069】
図11は、本発明に係る燃料電池の水素ガス流路形成板6に形成された開口部9、12、13と水素電極板1に形成された開口部2、3との連通関係並びに酸素電極板21に形成された開口部22、23、エア流路形成板26に形成された開口部29及びモジュール押さえ板40に形成された開口部41の連通関係を示す略断面図である。
【0070】
本発明に係る燃料電池を構成する単位燃料電池は、図11に示すように、水素ガス流路形成板6と、水素電極板1と、水素電極板1に供給された水素が、水素電極板1に含まれた触媒の作用によって、解離して、生成されたプロトン(陽子)を通過可能なプロトン伝導体膜45と、酸素電極板21と、エア流路形成板26と、モジュール押さえ板40を備え、これらが、この順に積層されて、形成されている。
【0071】
具体的には、まず、パーソナルコンピュータの液晶ディスプレイ(図示せず)のバックライト(図示せず)の裏側部分18に、水素ガス流路形成板6を密着させて固定し、水素ガス流路形成板6上に、水素電極板1を密着させる。
【0072】
次いで、プロトン伝導体膜45が、水素電極板1上に、密着するように、積層され、プロトン伝導体膜45上に、酸素電極板21が、密着するように、積層される。
【0073】
更に、酸素電極板21上にエア流路形成板26が密着して積層され、エア流路形成板26上にモジュール押さえ板40が密着するように積層された後、水素ガス流路形成板6、水素電極板1、酸素電極板21、エア流路形成板26及びモジュール押さえ板40の四隅部に形成されたねじ孔(図示せず)に、ねじが挿通され、バックライト(図示せず)の裏側部分18にねじ止めされる。
【0074】
プロトン伝導体膜45の周囲は、図11に示すように、シール部材46によって、シールされている。
【0075】
上述のように構成された本発明に係る燃料電池は、水素ガス供給部17から、燃料電池内に供給された水素ガスは、前述のようにして、水素電極板1とバックライトの裏例部分18との間を、二次元的に広がりながら、水素電極板1と接触を繰り返しつつ流れ、水素排出部19から燃料電池外へ排出される。
【0076】
水素電極板1に供給された水素は、水素電極板1に含まれた触媒の作用によって、プロトンと電子に解離され、電子は水素電極板1において吸収され、他方、プロトンは、プロトン伝導体膜45を介して、酸素電極板26に運ばれる。水素電極板1において吸収された電子は、負荷(図示せず)を経由して、酸素電極板26に遅ばれる。
【0077】
エアは、図11中矢印Yで示すように、モジュール押さえ板40に形成された円形の開口部41の各々から燃料電池内に供給される。
【0078】
モジュール押さえ板40に形成された中央部に位置する9つの開口部41に供給されたエアは、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する4つの正方形の開口部29に流入する。
【0079】
他方、図10において、上端部中央に位置する円形の開口部41に供給されたエアは、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27a及び切り欠き部28aに流入し、左端部中央に位置する円形の開口部41に供給されたエアは、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27b及び切り欠き部28bに流入する。
【0080】
更に、図10において、下端部中央に位置する円形の開口部41に供給されたエアは、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27c及び切り欠き部28cに流入し、右端部中央に位置する円形の開口部41に供給されたエアは、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27d及び切り欠き部28dに流入する。
【0081】
また、モジュール押さえ板40に形成されたその他の円形の開口部41に供給されたエアは、それぞれ、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29及び切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d又は28dに流入する。
【0082】
こうして、エア流路形成板26に形成された正方形の開口部29内に流入したエアのうち、中央部に位置する4つの開口部29内に流入したエアは、酸素電極板21に形成された互いに隣接する4つの正方形の開口部22内に流入し、図6において、四隅に位置する4つの正方形の開口部29内に流入したエアは、それぞれ、酸素電極板21に形成された1つの正方形の開口部22及び2つの三角形の開口部23内に流入する。
【0083】
他方、エア流路形成板26に形成されたその他の正方形の開口部29内に流入したエアは、いずれも、酸素電極板21に形成された互いに隣接する3つの正方形の開口部22及び2つの三角形の開口部23に流入する。
【0084】
また、エア流路形成板26に形成された切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d、28d内に流入したエアは、いずれも、酸素電極板21に形成された1つの正方形の開口部22及び1つの三角形の開口部23内に流入する。
【0085】
更に、エア流路形成板26の各辺の2箇所に形成された切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d、28dから、エアが酸素電極板21の正方形の開口部22及び三角形の開口部23に流入する。
【0086】
以上のようにして、エアが、モジュール押さえ板40に形成された開口部41を介して、エア流路形成板26に形成された開口部29及び切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d、28d内に供給されるとともに、エア流路形成板26の各辺の2箇所に形成された切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d、28dから、エアが供給されて、更に、酸素電極板21に形成された正方形の開口部22及び三角形の開口部23に供給される。
【0087】
その結果、エアに含まれている酸素が、水素電極板1において吸収され、負荷(図示せず)を経由して、酸素電極板26に運ばれた電子及びプロトン伝導体膜45を介して酸素電極板26に供給されたプロトンと結合して水を生成する。
【0088】
こうして、水素電極板1と酸素電極板26との間に起電力が生じ、負荷に電流が流れる。
【0089】
本実施例において、水素電極板1の正方形の開口部2及び三角形の開口部3を形成している格子4の交点15が、図3に示すように、水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9の中心に一致し、かつ、水素ガス流路形成板6の正方形の開口部9、サイズの小さい正方形の開口部12及び長方形の開口部13を形成している格子10の交点16が、水素電極板1に形成された正方形の開口部2の中心に一致するように、水素電極板1上に水素ガス流路形成板6が重ねられている。その結果、水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9の各々は、図3に示すように、水素電極板1に形成された正方形の開口部2及び三角形の開口部3のうちの4つに連通し、水素ガス流路形成板6に形成されたサイズの小さい正方形の開口部12の各々は、水素電極板1に形成された正方形の開口部2の1つに連通し、水素ガス流路形成板6に形成された長方形の開口部13は、互いに連通する。更に、第1の切り欠き部7に連通する2つの長方形の開口部13を除いて、水素電極板1に形成された正方形の開口部2及び三角形の開口部3の双方に連通している。水素ガス流路形成板6に形成され、互いに連通し、更に、第1の切り欠き部7に連通する2つの長方形の開口部13は、水素電極板1に形成された1つの正方形の開口部2と2つの三角形の開口部3と連通する。
【0090】
上述のように構成することにより、水素ガス供給部17から、水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9の各々に供給された水素ガスは、水素電極板1に形成された正方形の開口部2及び三角形の開口部3のうちの4つに流入し、水素ガス流路形成板6に形成されたサイズの小さい正方形の開口部12の各々に供給された水素ガスは、水素電極板1に形成された正方形の開口部2の1つに流入する。また、水素ガス流路形成板6に形成された長方形の開口部13に供給された水素ガスは、互いに連通するとともに、第1の切り欠き部7に連通する2つの長方形の開口部13を除いて、水素電極板1に形成された正方形の開口部2及び三角形の開口部3の双方に流入し、水素ガス流路形成板6に形成され、互いに連通する。更に、第1の切り欠き部7に連通する2つの長方形の開口部13に供給された水素ガスは、水素電極板1に形成された1つの正方形の開口部2と2つの三角形の開口部3に流入する。
【0091】
更に、本発明においては、水素電極板と、水素ガス流路形成板6とが、上述のようにして、重ねられた結果、図3に示すように、図1において上端部に位置する正方形の開口部2を除く水素電極板1に形成された正方形の開口部2の各々は、水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9、サイズの小さい正方形の開口部12及び長方形の開口部13のうちの4つと連通し、図1において上端部に位置する正方形の開口部2のみが、水素ガス流路形成板6に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部9及び互いに連通する。更に、第1の切り欠き部7に連通する2つの長方形の開口部13に連通し、また、図3に示すように、水素電極板1に形成された三角形の開口部3の各々は、水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9及び長方形の開口部13と連通する。
【0092】
その結果、図1において上端部に位置する正方形の開口部2を除く水素電極板1に形成された正方形の開口部2の各々に流入した水素ガスは、水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9、サイズの小さい正方形の開口部12及び長方形の開口部13のうちの4つに流入し、図1において上端部に位置する正方形の開口部2に流入した水素ガスは、水素ガス流路形成板6に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部9及び互いに連通し、更に、第1の切り欠き部7に連通する2つの長方形の開口部13に流入する。更に、水素電極板1に形成された三角形の開口部3の各々に流入した水素ガスは、水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9及び長方形の開口部13に流入する。
【0093】
水素ガス供給部17から、燃料電池内に供給された水素ガスは、上述のようにして、水素電極板1とバックライトの裏側部分18との間を二次元的に広がりながら水素電極板1と接触を繰り返しつつ流れ、水素排出部19から燃料電池外へ排出されるから、水素ガスを水素電極板1と効率よく接触させることができ、燃料電池の電気発生効率を向上させることが可能になる。
【0094】
更に、13の正方形の開口部2と、8つの三角形の開口部3が、それぞれ、格子4によって規則的に形成された水素電極板1と、水素ガス供給部を構成する第1の切り欠き部7、水素ガス排出部を構成する第2の切り欠き部8、水素電極板1に形成された正方形の開口部2と同じサイズを有する12の正方形の開口部9、サイズの小さい4つの正方形の開口部12及び8つの長方形の開口部13が形成された水素ガス流路形成板6とを、図3に示すように、単に、水素電極板1の正方形の開口部2及び三角形の開口部3を形成している格子4の交点15が、水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9の中心に一致し、かつ、水素ガス流路形成板6の正方形の開口部9、サイズの小さい正方形の開口部12及び長方形の開口部13を形成している格子10の交点16が、水素電極板1に形成された正方形の開口部2の中心に一致するように重ね合わせるだけでよいから、加工が容易であり、簡易な構造で、水素電極板1と効率よく接触するように水素ガスを供給することができ、電気発生効率を向上させることのできる燃料電池を得ることが可能になる。
【0095】
モジュール押さえ板40は、図10に示すように、モジュール押さえ板40に形成された円形の各開口部41の中心が、エア流路形成板26の正方形の開口部29を形成している格子30の交点36と一致するように、エア流路形成板26上に密着されている。その結果、モジュール押さえ板40に形成された円形の開口部41のうち中央部に位置する9つの開口部41は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する4つの正方形の開口部29と連通し、図10に示すように、図8及び図10において上端部中央に位置する円形の開口部41は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27a及び切り欠き部28aと、右端部中央に位置する円形の開口部41は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27b及び切り欠き部28bと、下端部中央に位置する円形の開口部41は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27c及び切り欠き部28cと、左端部中央に位置する円形の開口部41は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27d及び切り欠き部28dと、それぞれ連通する。更に、モジュール押さえ板40に形成されたその他の円形の開口部41は、図10に示すように、それぞれエア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29及び切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d又は28dと連通する。
【0096】
このように、モジュール押さえ板40に形成された中央部に位置する9つの開口部41に供給されたエアは、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する4つの正方形の開口部29に流入し、他方、図8及び図10において上端部中央に位置する円形の開口部41に供給されたエアは、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27a及び切り欠き部28aに流入する。また、右端部中央に位置する円形の開口部41に供給されたエアは、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27b及び切り欠き部28bに流入し、更に、図8及び図10において、下端部中央に位置する円形の開口部41に供給されたエアは、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27c及び切り欠き部28cに流入し、左端部中央に位置する円形の開口部41に供給されたエアは、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27d及び切り欠き部28dに流入する。モジュール挿さえ板40に形成されたその他の円形の開口部41に供給されたエアは、それぞれエア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29及び切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d又は28dに流入する。
【0097】
上述のような構成を備えた本発明に係る燃料電池は、酸素電極板21の正方形の開口部22及び三角形の開口部23を形成している格子24の交点35が、エア流路形成板26に形成された正方形の各開口部29の中心に一致し、かつ、エア流路形成板26の正方形の開口部29を形成している格子30の交点36が、酸素電極板21に形成された正方形の開口部22の中心に一致するように、酸素電極板21と、エア流路形成板26とが重ね合わされている。その結果、図5において上下左右端部に位置する開口部29を除いて、酸素電極板21に形成された正方形の開口部22の各々は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する4つの正方形の開口部29と連通し、上端部に位置する開口部29は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27a及び切り欠き部28aと連通し、また、右端部に位置する開口部29は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27b及び切り欠き部28bと連通し、下端部に位置する開口部29は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27c及び切り欠き部28cと連通する。更に、左端部に位置する開口部29は、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27d及び切り欠き部28dと連通し、酸素電極板21に形成された三角形の開口部23は、エアガス流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29及び切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d又は28dと連通し、また、エア流路形成板26に形成された正方形の開口部29のうち、中央部に位置する4つの開口部29は、酸素電極板21に形成された互いに隣接する4つの正方形の開口部22と連通し、図6において、四隅に位置する4つの正方形の開口部29は、それぞれ、酸素電極板21に形成ざれた1つの正方形の開口部22及び2つの三角形の開口部23と遅通し、エア流路形成板26に形成されたその他の正方形の開口部29は、いずれも、酸素電極板21に形成された互いに隣接する3つの正方形の開口部22及び2つの三角形の開口部23と連通する。他方、エア流路形成板26に形成された切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d、28dは、いずれも、酸素電極板21に形成された1つの正方形の開口部22及び1つの三角形の開口部23と連通する。
【0098】
その結果として、モジュール押さえ板40に形成された中央部に位置する9つの開口部41に供給されたエアは、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する4つの正方形の開口部29に流入し、他方、図8及び図10において上端部中央に位置する円形の開口部41に供給されたエアは、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27a及び切り欠き部28aに流入し、右端部中央に位置する円形の開口部41に供給されたエアは、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27b及び切り欠き部28bに流入する。また、図8及び図10において下端部中央に位置する円形の開口部41に供給されたエアは、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27c及び切り欠き部28cに流入し、左端部中央に位置する円形の開口部41に供給されたエアは、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29、切り欠き部27d及び切り欠き部28dに流入する。更に、モジュール押さえ板40に形成されたその他の円形の開口部41に供給されたエアは、それぞれ、エア流路形成板26に形成された互いに隣接する2つの正方形の開口部29及び切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d又は28dに流入する。更に、エア流路形成板26に形成された正方形の開口部29内に流入したエアのうち、中央部に位置する4つの開口部29内に流入したエアは、酸素電極板21に形成された互いに隣接する4つの正方形の開口部22内に流入し、図6において、四隅に位置する4つの正方形の開口部29内に流入したエアは、それぞれ、酸素電極板21に形成された1つの正方形の開口部22及び2つの三角形の開口部23内に流入する。他方、エア流路形成板26に形成されたその他の正方形の開口部29内に流入したエアは、いずれも、酸素電極板21に形成された互いに隣接する3つの正方形の開口部22及び2つの三角形の開口部23に流入する。更に、エア流路形成板26に形成された切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d、28d内に流入したエアは、いずれも、酸素電極板21に形成された1つ3の正方形の開口部22及び1つの三角形の開口部23内に流入する。
【0099】
以上のようにして、エアが、モジュール押さえ板40に形成ざれた開口部41を介して、エア流路形成板26に形成された開口部29及び切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d、28d内に供給され、更に、酸素電極板21に形成された正方形の開口部22及び三角形の開口部23に供給されるから、酸素を効率よく酸素電極板26に接触させることが可能になり、燃料電池の電気発生効率を大幅に向上させることができる。
【0100】
また、13の正方形の開口部22及び8つの三角形の開口部23が、格子24によって規則的に形成された酸素電極板26と、酸素電極板26に形成された開口部22と同じサイズを有する16の正方形の開口部29及び切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d、28dが形成されたエア流路形成板26と、21の円形の開口部41が規則的に形成されたモジュール押さえ板40とを、この順に積層するだけでよいから、加工が容易であり、簡易な構造で酸素電極版26と効率よく酸素が接触するようにエアを供給することができ、電気発生効率を向上させることのできる燃料電池を得ることが可能になる。
【0101】
更に、上述の実施例において、水素電極板1の正方形の開口部2及び三角形の開口部3を形成している格子4の交点15が、図3に示すように、水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9の中心に一致し、かつ、水素ガス流路形成板6の正方形の開口部9、サイズの小さい正方形の開口部12及び長方形の開口部13を形成している格子10の交点16が、水素電極板1に形成された正方形の開口部2の中心に一致するように水素電極板1と水素ガス流路形成板6とが重ねられて密着されている。
【0102】
また、酸素電極板21の正方形の開口部22及び三角形の開口部23を形成している格子24の交点35が、図7に示すように、エア流路形成板26に形成された正方形の各開口部29の中心に一致し、かつ、エア流路形成板26の正方形の開口部29を形成している格子30の交点36が、酸素電極板21に形成された正方形の開口部22の中心に一致するように酸素電極板21上にエア流路形成板26が重ねられて密着されるとともに、図10に示すように、モジュール押さえ板40は、モジュール押さえ板40に形成された円形の各開口部41の中心がエア流路形成板26の正方形の開口部29を形成している格子30の交点36と一致し、かつ、モジュール押さえ板40の円形の開口部41を形成する格子42の交点43がエア流路形成板26に形成された正方形の開口部29の中心と一致するようにエア流路形成板26上に密着されている。
【0103】
このような構成を備えることにより、モジュール押さえ板40に加わった力は、分散してエア流路形成板26に伝達され、更に、エア流路形成板26から分散して酸素電極板21に伝達される。酸素電極板21に伝達された力は、シール46を介して水素電極板1に伝達されるが、水素ガス流路形成板6には、再び、分散して伝達される。そのため、モジュール押さえ板40に加わった力が分散されて燃料電池全体に均一な力が加わることが保証されるから、プロトン伝導体膜45が水素電極板1及び酸素電極板21と均一に接触し、電気発生効率を向上させることが可能になる。
【0104】
次に、本発明に係る燃料電池の他の実施例を図12に示す。図12は、本発明に係る他の実施例を示す断面図であって、燃料電池を構成する各部材に形成された開口部の間の連通関係を示すものである。
【0105】
本実施例の燃料電池は、図12に示すように、前述した燃料電池と同様に、下から、水素ガス流路形成板6と、水素電極板1と、プロトン伝導体膜45と、酸素電極板21と、エア流路形成板26と、モジュール押さえ板40とを、この順に備えた第1の単位燃料電池51と、上から、水素ガス流路形成板6と、水素電極板60と、プロトン伝導体膜61と、酸素電極板62と、エア流路形成板63と、モジュール押さえ板64とを、この順に備えた第2の単位燃料電池52とが積層されて構成されており、第1の単位燃料電池51と第2の単位燃料電池52は、共通の水素ガス流路形成板6を有している。図12において、65はシール部材である。
【0106】
ここに示す燃料電池は、水素電極板60、プロトン伝導体膜61、酸素電極板62、エア流路形成板63及びモジュール押さえ板64は、それぞれ、前述した燃料電池における水素電極板1、プロトン伝導体膜45、酸素電極板21、エア流路形成板26及びモジュール押さえ板40と全く同様の構成を有しており、水素電極板51と水素ガス流路形成板6との相対的位置関係、酸素電極板53とエア流路形成板54との相対的位置関係及びエア流路形成板54とモジュール押さえ板55との相対的位置関係が、前述の燃料電池における水素電極板1と水素ガス流路形成板6との相対的位置関係、酸素電極板21とエア流路形成板26との相対的位置関係及びエア流路形成板26とモジュール押さえ板40との相対的位置関係と全く同様になるように、水素電極板60、プロトン伝導体膜61、酸素電極板62、エア流路形成板63及びモジュール押さえ板64が積層されている。
【0107】
本実施例の燃料電池において、酸素電極板21、62及び水素電極板1、60に形成された電極間接続用のピンA、B、C、D、E、F、G、Hを、選択的に切断し、あるいは、選板的に残すことによって、第1の単位燃料電池51と、第2の単位燃料電池52とを任意の接続態様で接続して燃料電池を構成することができる。
【0108】
酸素電極板21、62及び水素電極板1、60に形成された電極間接続用のピンA、B、C、D、R、F、G、Hを、表1に示すように、選択的に切断し、あるいは、選択的に残す場合には、第1の単位燃料電池51と、第2の単位燃料電池52とが直列に接続される。
【0109】
【表1】
【0110】
表1において、「0」は、その電極間接続用のピンが切断されずに残されていることを意味している。
【0111】
すなわち、第1の単位燃料電池51を構成する酸素電極板21においては、電極間接続用のピンEのみが残され、電極間接続用のピンA、B、C、D、F、G、Hが切断される一方で、第2の第2の単位燃料電池52を構成する水素電極板60においては、電極間接続用のピンC、D、Eが残され、電極間接続用のピンA、B、F、G、Hが切断され、第1の単位燃料電池51を構成する酸素電極板21に形成された電極間接続用のピンEが下方に折り曲げられ、第2の単位燃料電池52を構成する水素電極板60に形成された電極間接続用のピンEが上方に折り曲げられて、互いに接続されている。
【0112】
その結果、第1の単位燃料電池51と、第2の単位燃料電池52とが直列に接続される。
【0113】
また、第1の単位燃料電池51を構成する水素電極板1においては、電極間接続用のピンA、C、Dが残されて、電極間接続用のピンB、E、F、G、Hが切断され、一方、第2の単位燃料電池52を構成する酸素電極板62においては、電極間接続用のピンBのみが残され、電極間接続用のピンA、C、D、E、F、G、Hが切断されており、第1の単位燃料電池51を構成する水素電極板1に形成された電極間接続用のピンA及び第2の単位燃料電池52を構成する酸素電極板62に形成された電極間接続用のピンBがそれぞれ出力と接続されている。
【0114】
これに対して、酸素電極板21、62及び水素電極板1、60に形成された電極間接続用のピンA、B、C、D、E、F、G、Hを、表2に示すように、選択的に切断し、あるいは、選択的に残す場合には、第1の単位燃料電池51と、第2の単位燃料電池52とが並列に接続される。
【0115】
【表2】
【0116】
すなわち、第1の単位燃料電池51を構成する酸素電極板21においては、電極間接続用のピンFのみが残され、電極間接続用のピンA、B、C、D、E、G、Hが切断される一方で、第2の単位燃料電池52を構成する酸素電極板62においては、電極同接続用のピンB、Fが残され、電極間接続用のピンA、C、D、E、G、Hが切断され、第1の単位燃料電池51を構成する酸素電極板21に形成された電極間接続用のピンFが下方に折り曲げられ、第2の単位燃料電池52を構成する酸素電極板62に形成された電極間接続用のピンFが上方に折り曲げられて、互いに接続されている。
【0117】
また、第1の単位燃料電池51を構成する水素電極板1においては、電極間接続用のピンA、C、D、Eが残されて、電極間接続用のピンB、F、G、Hが切断され、一方、第2の単位燃料電池52を構成する水素電極板60においては電極間接続用のピンC、D、Eが残され、電極間接続用のピンA、B、F、G、Hが切断されており、第1の単位燃料電池51を構成する水素電極板1に形成された電極間接続用のピンEが下方に折り曲げられ、第2の単位燃料電池52を構成する水素電極板60に形成された電極間接続用のピンEが上方に折り曲げられて互いに接続されている。
【0118】
その結果、第1の単位燃料電池51と、第2の単位燃料電池52とが並列に接続される。
【0119】
第1の単位燃料電池51を構成する水素電極板1に形成された電極間接続用のピンA及び第2の単位燃料電池52を構成する酸素電極板62に形成された電極間接続用のピンBがそれぞれ出力に接続されている。
【0120】
以上のように構成された燃料電池にあっては、水素電極板1、水素ガス流路形成板6及び水素電極板60によって、水素ガス流路が画定され、水素ガスは、水素ガス供給部17から、水素電極板1、水素ガス流路形成板6及び水素電極板60により画定された水素ガス流路内に供給され、図12において矢印Zで示すように、水素電極板1及び水素電極板60と接触を繰り返しつつ二次元的に広がりなから水素ガス流路内を流れ、水素ガス排出部19から燃料電池外に排出される。
【0121】
また、モジュール押さえ板64を通じて供給されるエアは、モジュール押さえ板40を通じて供給されるエアと全く同様に、エア流路形成板63を介して二次元的に広がりなから酸素電極板62に供給される。
【0122】
このような構成を備えることにより、酸素電極板21、62及び水素電極板1、60に形成された電極間接続用のピンA、B、C、D、E、F、G、Hを、選択的に切断し、あるいは、選択的に残すことのみによって、接続のための導線を要することなく、第1の単位燃料電池51と、第2の単位燃料電池52とを任意の接続態様で接続して燃料電池を構成することが可能になる。
【0123】
更に、本発明に係る燃料電池は、図3に示すように、水素電極板1の正方形の開口部2及び三角形の開口部3を形成している格子4の交点15が、水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9の中心に一致し、かつ、水素ガス流路形成版6の正方形の開口部9、サイズの小さい正方形の開口部12及び長方形の開口部13を形成している格子10の交点16が、水素電極板1に形成された正方形の開口部2の中心に一致するように、水素電極板1と水素ガス流路形成板6とが重ねられて密着されている。
【0124】
また、本発明に係る燃料電池は、図7に示すように、酸素電極板21の正方形の開口部22及び三角形の開口部23を形成している格子24の交点35が、エア流路形成板26に形成された正方形の各開口部20の中心に一致し、かつ、エアア流路形成板26の正方形の開口部29を形成している格子30の交点36が、酸素電極板21に形成された正方形の開口部22の中心に一致するように、酸素電極板21上にエア流路形成板26が重ねられて密着されるとともに、図10に示すように、モジュール押さえ板40がモジュール押さえ板40に形成された円形の各開口部41の中心をエア流路形成板26の正方形の開口部20を形成している格子30の交点36と一致させ、かつ、モジュール押さえ板40の円形の開口部41を形成する格子42の交点43が、エア流路形成板26に形成された正方形の開口部29の中心と一致するようにエア流路形成板26上に密着されている。
更に、第2の単位燃料電池52を構成する水素電極板60と、水素ガス流路形成板6は、第1の単位燃料電池51を構成する水素電極板1と、水素ガス流路形成板6と全く同挿な相対的位置関係をもって重ね合わされて密着され、第2の単位燃料電池52を構成する酸素電極板62と、ニア流路形成板63は、第1の単位燃料電池51を構成する酸素電極板21と、エア流路形成板26と全く同様な相対的位置関係をもって重ね合わされて密着されている。
【0125】
このような構成を備えることにより、第1の単位燃料電池51を構成するモジュール押さえ板40に加わった力は、分散して、エア流路形成板26に伝達され、更に、エア流路形成板26から分散して酸素電極板21に伝達される。酸素電極板21に伝達された力は、シール46を介して水素電極板1に伝達されるが、水素ガス流路形成板6には、再び、分散して伝達される。一方、第2の単位燃料電池52を構成するモジュール押さえ板64に加わった力は、分散して、エア流路形成板63に伝達され、更に、エア流路形成板63から分散して、酸素電極板62に伝達される。酸素電極板62に伝達された力は、シール65を介して、水素電極板60に伝達されるが、水素ガス流路形成板6には、再び、分散して伝達される。そのため、モジュール押さえ板40及びモジュール押さえ板64に加わった力が分散されて、燃料電池全体に均一な力が加わることが保証されるから、プロトン伝導体膜45が、水素電極板1及び酸素電極板21と均一に接触するとともにプロトン伝導体膜61が、水素電極板60及び酸素電極板62と均一に接触し、電気発生効率を向上させることが可能になる。
【0126】
本発明に係る更に他の実施例を図面を参照して説明する。
【0127】
本実施例の燃料電池は、図13に示すように、下から順に、水素流路形成部材6と、水素電極板1と、プロトン伝導体膜45と、酸素電極板21と、エア流路形成部材(図示せず)と、モジュール押さえ板(図示せず)とを備えた第1の単位燃料電池51と、上から順に、水素ガス流路形成板6と、水素電極板60と、プロトン伝導体膜61と、酸素電極板62と、エア流路形成板(図示せず)と、モジュール押さえ板(図示せず)とを備えた第2の単位燃料電池52と、第1の単位燃料電池51と同様に、下から順に、水素流路形成部材76と、水素電極板70と、プロトン伝導体膜71と、酸素電極板72と、エア流路形成部材(図示せず)と、モジュール押さえ板(図示せず)とを備えた第3の単位燃料電池53と、第2の単位燃料電池52と同様に、上から順に、水素流路形成部材76と、水素電極板80と、プロトン伝導体膜81と、酸素電極板82と、エア流路形成板(図示せず)と、モジュール押さえ板(図示せず)とを備えた第4の単位燃料電池54とを備えている。
【0128】
第3の単位燃料電池53を構成する酸素電極板72は、図14に示すように、第1の単位燃料電池51を構成する酸素電極板21に対して、隣接部を通る直線に対して線対称に、その電極間接続用のピンE、F,G、Hが、第1の単位燃料電池51を構成する酸素電極板21その電極間接続用のピンE、F,G、Hと対向するように、表裏が逆にされて設けられている。
【0129】
図示はしないが、第3の単位燃料電池53を構成する水素電極板70と、第1の単位燃料電池51を構成する水素電極板1との関係も同様であり、また、第4の単位燃料電池54を構成する水素電極板80及び酸素電極板82と、第2の単位燃料電池52を構成する水素電極板60及び酸素電極板62との関係も全く同様である。
【0130】
図13に示す燃料電池において、単位燃料電池51、52、53、54の各々を構成する酸素電極板21、62、72、82及び水素電極板1、60、70、80に形成された電極同接続用のピンA、B、C、D、E、F,G、Hを選択的に切断し、あるいは、選択的に残すことによって、4つの単位燃料電池51、52、53、54を任意の接続態様で内部的に接続することができるように構成されている。
【0131】
各単位燃料電池51、52、53、54を構成する酸素電極板及び水素電極板に形成された電極間接続用のピンA、B、C、D、E、F,G、Hを、表3に示すように、選択的に切断する場合には、燃料電池を構成する4つの単位燃料電池51、52、53、54の2つが直列に接続され、2つが並列に接続される。
【0132】
【表3】
【0133】
すなわち、第1の単位燃料電池51を構成する酸素電極板21においては、電極間接続用のピンE、Fのみが残され、他のピンA、B、C、D、G、Hが切断されている一方で、第3の単位燃料電池53を構成する酸素電極板72においては、電極間接続用のピンEのみが残され、他のピンA、B、C、D、F,G、Hが切断されており、また、第1の単位燃料電池51を構成する水素電極板1においては、電極間接続用のピンA、C、D、Fが残され、他のピンB、E、G、Hが切断されている一方で、第3の単位燃料電池53を構成する水素電極板70においては、電極間接続用のピンC、D、Fが残され、他のピンA、B、E、G、Hが切断されている。ここに、第1の単位燃料電池51を構成する酸素電極板21及び水素電極板1と、第3の単位燃料電池53を構成する酸素電極板72及び水素電極板70とは、対向する電極間接続用のピンA、B、C、D、E、F、G、Hのうち、切断されずに、残されたピンが、互いに当接し、電気的に接続されるように、配置されているから、第1の単位燃料電池51を構成する酸素電極板21と、第3の単位燃料電池53を構成する酸素電極板72とが、電極間接続川のピンEによって、電気的に接続され、第1の単位燃料電池51を構成する水素電極板1と、第3の単位燃料電池53を構成する水素電極板70とが、電極間接続用のピンFによって、電気的に接続されている。
【0134】
更に、第2の単位燃料電池52を構成する水素電極抜60においては、電極間接続用のピンC、D、F、Gが残され、他のピンA、B、E、Hが切断されている一方で、第4の単位燃料電池54を構成する水素電極板80においては、電極間接続用のピンC、D、Gが残され、他のピンA、B、E、F、Hが切断されており、また、第2の単位燃料電池52を構成する酸素電極板62においては、電極間接続用のピンB、Hのみが残され、他のピンA、C、D、E、F、Gが切断されている一方で、第4の単位燃料電池54を構成する酸素電極板82においては、電極間接続用のピンHのみが残され、他のピンA、B、C、D、E、F、Gが切断されている。ここに、第2の単位燃料電池52を構成する水素電極板60及び酸素電極板62と、第4の単位燃料電池54を構成する水素電極板80及び酸素電極板82とは、対向する電極間接続用のピンA、B、C、D、E、F、G、Hのうち、切断されずに残されたピンが互いに当接し電気的に接続されるように配置されているから、第2の単位燃料電池52を構成する水素電極板60と、第4の単位燃料電池54を構成する水素電極板80とが、電極間接続用のピンGによって電気的に接続され、第2の単位燃料電池52を構成する酸素電極板62と、第4の単位燃料電池54を構成する酸素電極板82とが電極間接続用のピンHによって、電気的に接続されている。
【0135】
その結果、第1の単位燃料電池51と第3の単位燃料電池53とが並列に接続され、第2の単位燃料電池52と第4の単位燃料電池54とが並列に接続されることになる。
【0136】
また、第1の単位燃料電池51を構成する酸素電極板21に形成された電極間接続用のピンFが下方に曲げられ、第2の単位燃料電池52を構成する水素電極板60に形成された電極間接続用のピンFが上方に曲げられて、互いに接続されており、その結果、並列に接続された第1の単位燃料電池51及び第3の単位燃料電池53と、並列に接続された第2の単位燃料電池52及び第4の単位燃料電池54とが、直列に接続されている。
【0137】
第1の単位燃料電池51を構成する水素電極板1に形成された電極間接続用のピンAと、第2の単位燃料電池52を構成する酸素電極板62に形成された電極間接続用のピンBが、それぞれ、出力と接続されている。
【0138】
表4には、4つの単位燃料電池51、52、53、54をすべて直列に接続して、燃料電池を構成する場合における各単位燃料電池51、52、53、54を構成する酸素電極板及び水素電極板に形成された電極間接続用のピンA、B、C、D、E、F,G、Hの選択的切断方法が示されている。
【0139】
【表4】
【0140】
すなわち、第1の単位燃料電池51を構成する酸素電極板21においては、電極間接続用のピンEのみが残され、他のピンA、B、C、D、F、G、Hが切断されている一方で、第3の単位燃料電池53を構成する水素電極板70においては、電極間接続用のピンC、D、Eが残され、他のピンA、B、F、G、Hが切断されており、第1の単位燃料電池51を構成する酸素電極板21に形成された電極間接続用のピンEは下方に折り曲げられ、第3の単位燃料電池53を構成する水素電極板70に形成された電極間接続用のピンEは上方に折り曲げられて互いに接続されている。したがって、第1の単位燃料電池51と、第3の単位燃料電池53が直列に接続されている。
【0141】
また、第2の単位燃料電池52を構成する水素電極板60においては、電極間接続用のピンC、D、Gが残され、他のピンA、B、E、F、Hが切断されている一方で、第4の単位燃料電池54を構成する酸素電極板82においては、電極間接続用のピンGのみが残され、他のピンA、B、C、D、E、F、Hが切断されており、第2の単位燃料電池52を構成する水素電極板60に形成された電極間接続用のピンGは下方に折り曲げられ、第4の単位燃料電池54を構成する酸素電極板82に形成された電極間接続用のピンGは上方に折り曲げられて互いに接続されている。したがって、第2の単位燃料電池52と、第4の単位燃料電池54が直列に接続されている。
【0142】
更に、第3の単位燃料電池53を構成する酸素電極板72においては、電極間接続用のピンFのみが残され、他のピンA、B、C、D、E,G、Hが切断されている一方で、第4の単位燃料電池54を構成する水素電極板80においては、電極間接続用のピンC、D、Fが残され、他のピンA、B、E、G、Hが切断されており、第3の単位燃料電池53を構成する酸素電極板72に形成された電極間接続用のピンFが下方に折り曲げられ、第4の単位燃料電池54を構成する水素電極板80に形成された電極間接続用のピンFが上方に折り曲げられて互いに接続されている。したがって、第3の単位燃料電池53と、第4の単位燃料電池54が直列に接続され、その結果、4つの単位燃料電池51、52、53、54がすべて直列に接続される。
【0143】
また、表5には、4つの単位燃料電池51、52、53、54をすべて並列に接続して、燃料電池を構成する場合における各単位燃料電池51、52、53、54を構成する酸素電極板及び水素電極板に形成された電極間接続用のピンA、B、C、D、E、F,G、Hの選択的切断方法が示されている。
【0144】
【表5】
【0145】
すなわち、第1の単位燃料電池51を構成する酸素電極板21においては、電極間接続用のピンE、Gのみが残され、他のピンA、B、C、D、F、Hが切断されている一方で、第3の単位燃料電池53を構成する酸素電極板72においては、電極間接続用のピンE、Gのみが残され、他のピンA、B、C、D、F,Hが切断されており、また、第1の単位燃料電池51を構成する水素電極板1においては、電極間接続用のピンA、C、D、F、Hが残され、他のピンB、E、Gが切断されている一方で、第3の単位燃料電池53を構成する水素電極板70においては、電極間接続用のピンC、D、F、Hが残され、他のピンA、B、E、Gが切断されている。ここに、第1の単位燃料電池51を構成する酸素電極板21及び水素電極板1と、第3の単位燃料電池53を構成する酸素電極板72及び水素電極板70とは、対向する電極間接続用のピンA、B、C、D、E、F、G、Hのうち、切断されずに、残されたピンが、互いに当接し、電気的に接続されるように、配置されているから、第1の単位燃料電池51を構成する酸素電極板21と、第3の単位燃料電池53を構成する酸素電極板72とが、電極間接続用のビンEによって、電気的に接続され、第1の単位燃料電池51を構成する水素電極板1と、第3の単位燃料電池53を構成する水素電極板70とが、電極間接続用のピンHによって、電気的に接続されている。
【0146】
更に、第2の単位燃料電池52を構成する水素電極板60においては、電極間接続用のピンC、D、Fが残され、他のピンA、B、E、G、Hが切断されている一方で、電極間接続用のピンFが上方に折り曲げられ、第1の単位燃料電池51を構成する水素電極板1に形成された電極間接続用のピンFが下方に折り曲げられて、互いに接続され、また、第2の単位燃料電池52を構成する酸素電極板62においては、電極間接続用のピンB、Gのみが残され、他のピンA、C、D、E、F、Hが切断されている一方で、電極間接続用のピンGが上方に折り曲げられ、第1の単位燃料電池51を構成する酸素電極板21に形成された電極間接続用のピンGが下方に折り曲げられて、互いに接続されている。したがって、第1の単位燃料電池51と、第2の単位燃料電池52とが、電極間接続用のピンF及びGによって、並列に接続される。
【0147】
また、第4の単位燃料電池54を構成する水素電極板80においては、電極間接続用のピンC、D、Fが残され、他のピンA、B、E、G、Hが切断されている一方で、電極間接続用のピンFが上方に折り曲げられ、第3の単位燃料電池53を構成する水素電極板70に形成された電極間接続用のピンFが下方に折り曲げられて、互いに接続され、更に、第4の単位燃料電池54を構成する酸素電極板82においては、電極間接続用のピンGのみが残され、他のピンA、B、C、D、E、F、Hが切断されている一方で、電極間接続用のピンGが上方に折り曲げられ、第3の単位燃料電池53を構成する酸素電極板72に形成された電極間接続用のピンGが下方に折り曲げられて互いに接続されている。その結果、第3の単位燃料電池53と、第4の単位燃料電池54が、電極間接続用のピンF及びGによって並列に接続される。
【0148】
したがって、4つの単位燃料電池51、52、53、54がすべて並列に接続されて、燃料電池が構成されている。
【0149】
上述したように構成された燃料電池は、各単位燃料電池51、52、53、54を構成する酸素電極板及び水素電極板に形成された電極間接続用のピンA、B、C、D、E、F,G、Hを選択的に切断し、選択的に残すようにするだけで接続のための導線を要することなく、4つの単位燃料電池51、52、53、54を、任意の接続態様で接続して燃料電池を構成することが可能になる。
【0150】
本発明は、以上の実施態様及び実施態様に限定されることなく、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更が可能である。
【0151】
例えば、図3に示すように、水素電極板1の正方形の開口部2及び三角形の開口部3を形成している格子4の交点15が、水素ガス流路形成板6に形成された正方形の開口部9の中心に一致し、かつ、水素ガス流路形成板6の正方形の開口部9、サイズの小さい正方形の開口部12及び長方形の開口部13を形成している格子10の交点16が、水素電極板1に形成された正方形の開口部2の中心に一致するように、水素電極板1と、水素ガス流路形成板6とが重ねられて密着されているが、このようにして、水素電極板1と、水素ガス流路形成板6とを密着させることは必ずしも必要でなく、水素電極板1に形成された複数の開口部の各々が水素ガス流路形成板6に形成された複数の開口部の2以上と連通し、かつ、水素ガス流路形成板6に形成された複数の開口部の各々が水素電極板1に形成された複数の開口部の2以上と連通するように水素電極板1と水素ガス流路形成板6とを密着させればよい。
【0152】
また、水素電極板1には、13の正方形の開口部2と8つの三角形の開口部3が形成されているが、正方形の開口部2及び三角形の開口部3の数は任意に決定することができ、また、開口部の形状も、正方形及び三角形に限定されるものではなく、長方形などの他の多角形の形状を有する開口部や円形状の開口部を形成することもできる。
【0153】
更に、水素ガス流路形成板6には、水素電極板1に形成された正方形の開口部2と同じサイズの12の正方形の開口部9、サイズの小さい4つの正方形の開口部12及び8つの長方形の開口部13が形成されているが、水素ガス流路形成板6に、水素電極板1に形成された正方形の開口部2と同じサイズの正方形の開口部9を形成することは必ずしも必要ではなく、正方形の開口部9、サイズの小さい正方形の開口部12及び長方形の開口部13の数も任意に決定することができるし、また、開口部の形状も、正方形及び長方形に限定されるものではなく、三角形などの他の多角形の形状を有する開口部や円形状の開口部を形成することもできる。
【0154】
また、図7に示すように、酸素電極板21の正方形の開口部22及び三角形の開口部23を形成している格子24の交点35が、エア流路形成板26に形成された正方形の各開口部29の中心に一致し、かつ、エア流路形成板26の正方形の開口部29を形成している格子30の交点36が、酸素電極板21に形成された正方形の開口部22の中心に一致するように、酸素電極板21と、エア流路形成板26とが重ねられて、密着されているが、このように、酸素電極板21と、エア流路形成板26と密着させることは必ずしも必要でなく、酸素電極板21に形成された複数の正方形の開口部22及び三角形の開口部23の各々が、エア流路形成板26に形成された複数の正方形の開口部29の2以上と連通し、かつ、エア流路形成板26に形成された複数の正方形の開口部29の各々が、酸素電極板21に形成された複数の正方形の開口部22及び三角形の開口部23の2以上と連通するように、酸素電極板21と、エア流路形成板26と密着させればよい。
【0155】
更に、酸素電極板21は、水素電極板1と同一に形成され、酸素電極板21には、13の正方形の開口部22と8つの三角形の開口部23が形成されているが、正方形の開口部22及び三角形の開口部23の数は任意に決定することができ、また、開口部の形状も、正方形及び三角形に限定されるものではなく、長方形などの他の多角形の形状を有する開口部や円形状の開口部を形成することもできるし、更に、酸素電極板21を水素電極板1と同一に形成することは必ずしも必要でない。
【0156】
更にまた、エア流路形成板26には、酸素電極板21に形成された正方形の開口部22と同じサイズの16の正方形の開口部29と、切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d、28dが形成されているが、エア流路形成板26に、酸素電極板21に形成された正方形の開口部22と同じサイズの16の正方形の開口部29を形成することは必ずしも必要がなく、また、エア流路形成板26に形成される正方形の開口部29の数及び切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d、28dの数は任意に決定することができ、また、エア流路形成板26に形成される開口部の形状も、正方形に限定されるものではなく、長方形や三角形などの他の多角形状の開口部や円形の開口部を形成してもよく、図6に示されるような切り欠き部27a、28a、27b、28b、27c、28c、27d、28dを形成することも必ずしも必要でない。
【0157】
モジュール押さえ板40は、図9に示すように、モジュール押さえ板40に形成された円形の各開口部41の中心が、エア流路形成板26の正方形の開口部29を形成している格子30の交点36と一致し、かつ、モジュール押さえ板40の円形の開口部41を形成する格子42の交点43が、エア流路形成板26に形成された正方形の開口部29の中心と一致するように、エア流路形成板26上に密着されているが、このように、モジュール押さえ板40と、エア流路形成板26とを密着することは必ずしも必要でなく、モジュール押さえ板40に形成された複数の円形の開口部41の各々が、エア流路形成板26に形成された複数の正方形の開口部29の2以上と連通し、かつ、エア流路形成板26に形成された複数の正方形の開口部29の各々が、モジュール押さえ板40に形成された複数の円形の開口部41の2以上と連通するようにモジュール押さえ板40とエア流路形成板26とを密着させればよい。
【0158】
また、モジュール押さえ板40には、図8に示すように、21の円形の開口部41が形成されているが、モジュール押さえ板40に形成される円形の開口部41の数は任意に決定することができ、また、モジュール押さえ板40に形成される開口部の形状は、円形に限定されるものではなく、モジュール押さえ板40に、正方形、長方形、三角形などの多角形状の開口部を形成するようにしてもよい。
【0159】
更に、水素電極板1は、ステンレススチールによって形成されているが、水素電極板1をステンレススチールによって形成することは必ずしも必要でなく、ステンレススチールに代えて、ハステロイ、ニッケル、モリブデン、銅、アルミニウム、鉄、銀、金、白金、タンタル、チタンあるいはこれらの2以上の合金によって、水素電極板1を形成することもできる。
【0160】
また、水素ガス流路形成板6は、ポリカーボネートによって形成しているが、水素ガス流路形成板6をポリカーボネートによって形成することは必ずしも必要でなく、ポリカーボネートに代えて、アクリル樹脂、セラミック、カーボン、ハステロイ、ステンレススチール、ニッケル、モリブデン、銅、アルミニウム、鉄、銀、金、白金、タンタルあるいはチタンによって、水素ガス流路形成板6を形成することもできる。
【0161】
更に、酸素電極板21は、ステンレススチールによって形成しているが、酸素電極板21をステンレススチールによって形成することは必ずしも必要でなく、ステンレススチールに代えて、ハステロイ、ニッケル、モリブデン、銅、アルミニウム、鉄、銀、金、白金、タンタル、チタンあるいはこれらの2以上の合金によって酸素電極板21を形成するようにしてもよい。
【0162】
また、エア流路形成板26は、ポリカーボネートによって形成しているが、エア流路形成板26ポリカーボネートによって形成することは必ずしも必要でなく、ポリカーボネートに代えて、アクリル樹脂、セラミック、カーボン、ハステロイ、ステンレススチール、ニッケル、モリブデン、銅、アルミニウム、鉄、銀、金、白金、タンタルあるいはチタンによって、エア流路形成板26を形成することもできる。
【0163】
更に、水素電極板1、60、70、80及び酸素電極板21、62、72、82は、その四辺に、8つの矩形状の電極間接続用のピンA、B、C、D、E、F,G、Hを形成しているが、電極間接続用のピンA、B、C、D、E、F,G、Hの数、形状、形成する位置は、任意に選択し、決定することができ(水素電極板1、60、70、80及び酸素電極板21、62、72、82の四辺に、8つの矩形状の電極間接続用のピンA、B、C、D、E、F,G、Hを形成することは必ずしも必要でない。
【産業上の利用可能性】
【0164】
上述したように、本発明に係る燃料電池は、所望のように、内部接続して、所望の起電力を生成することができ、小型化、薄層化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0165】
【図1】図1は、本発明に係る燃料電池を構成する単位燃料電池の水素電極板を示す平面図である。
【図2】図2は、本発明に係る燃料電池を構成する単位燃料電池の水素ガス流路形成板を示す平面図である。
【図3】図3は、水素電極板上に水素ガス流路形成板を重ねて得られた積層体の平面図である。
【図4】図4は、図3のIV−IV線に沿った断面図である。
【図5】図5は、本発明に係る燃料電池を構成する単位燃料電池の酸素電極板を示す平面図である。
【図6】図6は、本発明に係る燃料電池を構成する単位燃料電池のエア流路形成板を示す平面図である。
【図7】図7は、酸素電極板上に、エア流路形成板を重ねて得られた積層体の底面図である。
【図8】図8は、本発明に係る燃料電池を構成する単位燃料電池のモジュール押さえ板を示す平面図である。
【図9】図9は、モジュール押さえ板を、エア流路形成板上に密着させて得た積層体の平面図である。
【図10】図10は、図9のX−X線に沿った断面図である。
【図11】図11は、本発明に係る燃料電池の水素ガス流路形成板に形成された開口部と水素電極板に形成された開口部との連通関係並びに酸素電極板に形成された開口部、エア流路形成板に形成された開口部及びモジュール押さえ板に形成された開口部の連通関係を示す略断面図である。
【図12】図12は、本発明に係る燃料電池の他の例を示す断面図であって、燃料電池を構成する各部材に形成された開口部の間の連通関係を示す。
【図13】図13は、本発明に係る燃料電池の更に他の例を示す側面図である。
【図14】図14は、本発明に係る燃料電池の更に他の例を示す平面図である。
Claims (10)
- 複数の開口部が形成された水素ガス流路形成板と、複数の開口部が形成された水素電極板と、
プロトン伝導体膜と、複数の開口部が形成された酸素電極板と、
複数の開口部が形成されたエア流路形成板が、この順に積層された少なくとも1つ単位燃料電池を備え、
前記水素電極板の周辺部及び前記酸素電極板の周辺部に、それぞれ選択的に切断可能であって、前記水素電極板、前記酸素電極板又は出力と接続される接続用ピンが3つ以上形成され、前記水素電極板、前記酸素電極板又は前記出力と接続されない前記接続用ピンが切断された燃料電池。 - 前記水素電極板及び前記酸素電極板が略矩形状をなし、前記接続用ピンが、前記水素電極板及び前記酸素電極板の少なくとも一辺に形成された請求項1記載の燃料電池。
- 前記水素電極板及び前記酸素電極板が略矩形状をなし、前記接続用ピンが、前記水素電極板及び前記酸素電極板の四辺に形成された請求項2記載の燃料電池。
- 更に、前記単位燃料電池を構成する前記エア流路形成板の前記酸素電極板と反対側に、複数の開口部が形成されたモジュール押さえ板を備えた請求項1記載の燃料電池。
- 前記水素ガス流路形成板が、0.01mm乃至1mmの厚さを有している請求項1項記載の燃料電池。
- 前記水素電極板が、0.01mm乃至1mmの厚さを有している請求項1記載の燃料電池。
- 前記エア流路形成板が、0.01mm乃至0.5mmの厚さを有している請求項1記載の燃料電池。
- 前記酸素電極板が、0.01mm乃至1mmの厚さを有している請求項1記載の燃料電池。
- 前記水素ガス流路形成板が、ポリカーボネート、アクリル樹脂、セラミック、カーボン、ハステロイ、ステンレススチール、ニッケル、モリブデン、銅、アルミニウム、鉄、銀、金、白金、タンタル及びチタンよりなる群から選ばれた材料によって形成された請求項1記載の燃料電池。
- 前記エア流路形成板が、ポリカーボネート、アクリル樹脂、セラミック、カーボン、ハステロイ、ステンレススチール、ニッケル、モリブデン、銅、アルミニウム、鉄、銀、金、白金、タンタル及びチタンよりなる群から選ばれた材料によって形成された請求項1記載の燃料電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002500473A JP5200314B2 (ja) | 2000-06-02 | 2001-06-01 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000165954 | 2000-06-02 | ||
JP2000165954 | 2000-06-02 | ||
JP2002500473A JP5200314B2 (ja) | 2000-06-02 | 2001-06-01 | 燃料電池 |
PCT/JP2001/004671 WO2001093357A1 (fr) | 2000-06-02 | 2001-06-01 | Batterie de piles a combustible |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5200314B2 true JP5200314B2 (ja) | 2013-06-05 |
Family
ID=18669344
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002500473A Expired - Fee Related JP5200314B2 (ja) | 2000-06-02 | 2001-06-01 | 燃料電池 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20030064276A1 (ja) |
EP (1) | EP1291945A1 (ja) |
JP (1) | JP5200314B2 (ja) |
KR (1) | KR20030011766A (ja) |
CN (1) | CN1398435A (ja) |
AU (1) | AU6069801A (ja) |
CA (1) | CA2407920A1 (ja) |
WO (1) | WO2001093357A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2940857B1 (fr) * | 2009-01-07 | 2011-02-11 | Commissariat Energie Atomique | Procede de fabrication d'un electrolyseur haute temperature ou d'une pile a combustible haute temperature comprenant un empilement de cellules elementaires |
CN103378361A (zh) * | 2012-04-20 | 2013-10-30 | 尹华文 | 复合极燃料电池 |
JP7018807B2 (ja) * | 2018-03-30 | 2022-02-14 | 大阪瓦斯株式会社 | 金属板、電気化学素子、電気化学モジュール、電気化学装置、エネルギーシステム、固体酸化物形燃料電池及び金属板の製造方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS3910412B1 (ja) * | 1962-09-03 | 1964-06-12 | ||
JPS5819871A (ja) * | 1981-07-29 | 1983-02-05 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 燃料電池 |
JPH0660905A (ja) * | 1992-08-06 | 1994-03-04 | Aqueous Res:Kk | 集合化燃料電池 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63236268A (ja) * | 1987-03-25 | 1988-10-03 | Hitachi Ltd | 燃料電池 |
JPH0227670A (ja) * | 1988-07-15 | 1990-01-30 | Fuji Electric Co Ltd | 燃料電池 |
US6099984A (en) * | 1997-12-15 | 2000-08-08 | General Motors Corporation | Mirrored serpentine flow channels for fuel cell |
US6127058A (en) * | 1998-10-30 | 2000-10-03 | Motorola, Inc. | Planar fuel cell |
-
2001
- 2001-06-01 CA CA002407920A patent/CA2407920A1/en not_active Abandoned
- 2001-06-01 KR KR1020027008659A patent/KR20030011766A/ko not_active Application Discontinuation
- 2001-06-01 CN CN01804621A patent/CN1398435A/zh active Pending
- 2001-06-01 US US10/110,822 patent/US20030064276A1/en not_active Abandoned
- 2001-06-01 EP EP01934508A patent/EP1291945A1/en not_active Withdrawn
- 2001-06-01 WO PCT/JP2001/004671 patent/WO2001093357A1/ja not_active Application Discontinuation
- 2001-06-01 AU AU60698/01A patent/AU6069801A/en not_active Abandoned
- 2001-06-01 JP JP2002500473A patent/JP5200314B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS3910412B1 (ja) * | 1962-09-03 | 1964-06-12 | ||
JPS5819871A (ja) * | 1981-07-29 | 1983-02-05 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 燃料電池 |
JPH0660905A (ja) * | 1992-08-06 | 1994-03-04 | Aqueous Res:Kk | 集合化燃料電池 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2407920A1 (en) | 2002-10-29 |
CN1398435A (zh) | 2003-02-19 |
WO2001093357A1 (fr) | 2001-12-06 |
AU6069801A (en) | 2001-12-11 |
EP1291945A1 (en) | 2003-03-12 |
KR20030011766A (ko) | 2003-02-11 |
US20030064276A1 (en) | 2003-04-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4284068B2 (ja) | 内蔵型流場を備える直接メタノール燃料電池システム | |
JP5438900B2 (ja) | 電気化学的装置 | |
CN101312251B (zh) | 燃料电池 | |
JP5251062B2 (ja) | 燃料電池用複合集電板及び燃料電池 | |
TW515128B (en) | Electrochemical device and method for preparing the same | |
CN101253641A (zh) | 集成微型燃料电池装置 | |
EP1791204B1 (en) | Direct oxidation fuel cell | |
JP2003264003A (ja) | 直接形燃料電池 | |
JPH10284094A (ja) | 燃料電池 | |
JP5200314B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP4686820B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP4686819B2 (ja) | 燃料電池 | |
JPH01313855A (ja) | 固体電解質型燃料電池の電極部材、その製造方法および固体電解質型燃料電池 | |
TW201232910A (en) | Electrode structure of a vanadium redox flow battery | |
TWI333291B (en) | Fuel cell and flow field plate for the fuel cell | |
EP1306914A1 (en) | Electric energy generating element | |
JP2005100807A (ja) | 燃料電池スタック及び燃料電池セル | |
JP4977930B2 (ja) | 燃料電池用のセパレータおよび燃料電池 | |
JP2007048586A (ja) | 挟持構造体および電子機器 | |
JP2007214016A (ja) | 挟持構造体及び電子機器 | |
JP2020170631A (ja) | 電気化学反応セルスタック | |
JP2005174770A (ja) | 燃料電池 | |
JP2002056863A (ja) | 電気エネルギー発生素子 | |
JPH01313856A (ja) | 固体電解質型燃料電池の電極部材、その製造方法および固体電解質型燃料電池 | |
JP2007157527A (ja) | 燃料電池およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080220 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110920 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120522 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120713 |
|
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: 20130115 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20130128 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160222 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |