JP5286888B2 - Hydrogen flow path and fuel cell having hydrogen flow path - Google Patents
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Description
本発明は、燃料電池のアノードセパレータの水素流路の改良に関する。 The present invention relates to an improvement in a hydrogen flow path of an anode separator of a fuel cell.
ＰＥＭ型の燃料電池本体は、燃料極と空気極との間に高分子固体電解質膜が挟持された構成である。燃料極及び空気極はともに触媒物質を含む触媒層と、前記触媒層を支持すると共に反応ガスを供給しさらに集電体としての機能を有する拡散層からなる。燃料極と空気極の更に外側には、反応ガスを外部より電極内に均一に供給するとともに、余剰ガスを外部に排出するためのガス流路を設けたセパレータ（コネクタ板）が積層される。このセパレータはガスの透過を防止するとともに発生した電流を外部へ取り出すための集電を行う。 A PEM type fuel cell body has a structure in which a polymer solid electrolyte membrane is sandwiched between a fuel electrode and an air electrode. Both the fuel electrode and the air electrode are composed of a catalyst layer containing a catalyst material, and a diffusion layer that supports the catalyst layer, supplies a reaction gas, and further functions as a current collector. On the further outer side of the fuel electrode and the air electrode, a separator (connector plate) provided with a gas flow path for uniformly supplying the reaction gas from the outside into the electrode and discharging excess gas to the outside is laminated. This separator collects current to prevent gas permeation and to take out the generated current to the outside.
上記燃料電池本体とセパレータとで単位構造の燃料電池（以下、「単セル」ということがある）が構成される。実際の燃料電池システムでは、かかる単セルの多数個が直列に積層されてスタックが構成される。このような構成の燃料電池の起電力は、燃料極側（アノード）に燃料ガスとして水素ガスが供給され、空気極側に酸化ガスとして空気が供給された結果、電気化学反応の進行に伴い電子が発生し、この電子を外部回路に取り出すことにより、発生される。即ち、燃料極（アノード）にて得られる水素イオンがプロトン（Ｈ＋)の形態で、水分を含んだ電解質膜中を空気極（カソード）側に移動し、また燃料極（アノード）にて得られた電子が外部負荷を通って空気極（カソード）側に移動して酸化ガス（空気を含む）中の酸素とプロトンが反応して発電し、反応生成物として水を排出する。 The fuel cell main body and the separator constitute a unit structure fuel cell (hereinafter also referred to as “single cell”). In an actual fuel cell system, a stack is formed by stacking a large number of such single cells in series. The electromotive force of the fuel cell having such a structure is such that hydrogen gas is supplied as a fuel gas to the fuel electrode side (anode), and air is supplied as an oxidizing gas to the air electrode side. Is generated by taking out the electrons to an external circuit. That is, hydrogen ions obtained at the fuel electrode (anode) move in the form of protons (H +) to the air electrode (cathode) side in the electrolyte membrane containing moisture, and are also obtained at the fuel electrode (anode). The electrons move through the external load to the air electrode (cathode) side, and oxygen and protons in the oxidizing gas (including air) react to generate electricity and discharge water as a reaction product.
発電効率を向上させる見地から燃料電池システムの補機を省略することが検討されている。補機の代表例として電解質膜の湿潤状態を維持するための加湿器がある。この加湿器を省略すると、反応ガス（導入空気及び水素ガス）が乾燥しているため、反応ガスの導入側で電解質膜が乾燥傾向にある。流路を流通するに従って反応ガスは発電反応に伴う生成水により加湿されるので、反応ガス流路の排出側では反応ガスは導入口側より水蒸気リッチな状態となる。そのため、電解質膜から水分が蒸発し難くなり、電解質膜は湿潤傾向となる。
そこで、空気と水素ガスを反対方向に流通させることが提案されている。
図１（Ａ）にかかる従来例の燃料電池１の構成を示す。この燃料電池１は燃料電池本体２をアノードセパレータ２０とカソードセパレータ３０とで挟持した構成である。
燃料電池本体２は固体高分子電解質膜３をアノード側電極４とカソード側電極５とで挟持した構成である。各電極４、５は触媒層６，７及び拡散層８，９を備える。
このように構成された燃料電池本体２はアノードセパレータ２０及びカソードセパレータ３０で挟持される。図中の符号１０はシール材である。
From the viewpoint of improving the power generation efficiency, it is considered to omit the auxiliary equipment of the fuel cell system. A typical example of the auxiliary machine is a humidifier for maintaining the wet state of the electrolyte membrane. If this humidifier is omitted, since the reaction gas (introduction air and hydrogen gas) is dry, the electrolyte membrane tends to dry on the reaction gas introduction side. As the reaction gas flows through the flow path, the reaction gas is humidified by the generated water accompanying the power generation reaction, so that the reaction gas is richer in water vapor than the introduction port side on the discharge side of the reaction gas flow path. Therefore, it becomes difficult for water to evaporate from the electrolyte membrane, and the electrolyte membrane tends to be wet.
Therefore, it has been proposed to distribute air and hydrogen gas in opposite directions.
1 shows a configuration of a conventional fuel cell 1 according to FIG. This fuel cell 1 has a configuration in which a fuel cell body 2 is sandwiched between an anode separator 20 and a cathode separator 30.
The fuel cell main body 2 has a configuration in which a solid polymer electrolyte membrane 3 is sandwiched between an anode side electrode 4 and a cathode side electrode 5. Each electrode 4, 5 includes catalyst layers 6, 7 and diffusion layers 8, 9.
The fuel cell body 2 configured as described above is sandwiched between the anode separator 20 and the cathode separator 30. Reference numeral 10 in the figure denotes a sealing material.
この燃料電池１のアノードセパレータ２０は、図１（Ｂ）に示す水素流路２１を備える。この水素流路２１はアノードセパレータ２０へ溝を彫ることにより形成される。水素流路２１は、水素導入口２２に連通した導入部２３と水素排出口２４に連通した排出部２５とを備える。水素導入口２２は図示しない水素ボンベへ管路連結されている。水素排出口２４は開閉弁などを介して管路大気へ連通される。導入部２３と排出部２５とはアノードセパレータ２０の対向する上辺及び下辺にそって形成されている。
導入部２３と排出部２５との間には複数の流路が平行に形成されている（平行流路２６）。各平行流路２６には、図中矢印で示すとおり、導入部２３から排出部２５方向へ水素ガスが流される。この平行流路２６により水素流路の分散部２７が形成される。
The anode separator 20 of the fuel cell 1 includes a hydrogen channel 21 shown in FIG. The hydrogen channel 21 is formed by carving a groove in the anode separator 20. The hydrogen flow path 21 includes an introduction portion 23 that communicates with the hydrogen introduction port 22 and a discharge portion 25 that communicates with the hydrogen discharge port 24. The hydrogen inlet 22 is connected to a hydrogen cylinder (not shown) by a pipe. The hydrogen discharge port 24 communicates with the pipeline atmosphere via an on-off valve or the like. The introduction part 23 and the discharge part 25 are formed along the opposing upper and lower sides of the anode separator 20.
A plurality of flow paths are formed in parallel between the introduction part 23 and the discharge part 25 (parallel flow path 26). As shown by the arrows in the figure, hydrogen gas flows from the introduction part 23 toward the discharge part 25 in each parallel flow path 26. The parallel flow channel 26 forms a hydrogen flow channel dispersion portion 27.
この燃料電池１のカソードセパレータ２０は、図１（Ｃ）に示す空気流路３１を備える。この空気流路３１はカソードセパレータ３０へ溝を彫ることにより形成される。空気流路流路３１は、空気導入口３２に連結した導入部３３と空気排出口３４に連結した排出部３５とを備える。空気導入口３２は図示しないブロアへ管路連結されている。空気排出口３４は開閉弁などを介して管路大気へ連通される。導入部３３と排出部３５とはカソードセパレータ３０の対向する下辺及び上辺にそって形成されている。
導入部３３と排出部３５との間には複数の流路が平行に形成されている（平行流３６）。各平行流路３６には、図中矢印で示すとおり、導入部３３から排出部３５方向へ空気が流される。この空気の流れ方向は、アノードセパレータ２３の平行流路２６における水素流れ方向と逆方向である。
The cathode separator 20 of the fuel cell 1 includes an air flow path 31 shown in FIG. The air flow path 31 is formed by carving a groove in the cathode separator 30. The air flow path 31 includes an introduction portion 33 connected to the air introduction port 32 and a discharge portion 35 connected to the air discharge port 34. The air inlet 32 is connected to a blower (not shown) by a pipe. The air discharge port 34 communicates with the pipeline atmosphere via an on-off valve or the like. The introduction part 33 and the discharge part 35 are formed along the opposite lower side and upper side of the cathode separator 30.
A plurality of flow paths are formed in parallel between the introduction part 33 and the discharge part 35 (parallel flow 36). As shown by the arrows in the figure, air flows from the introduction part 33 toward the discharge part 35 in each parallel flow path 36. The air flow direction is opposite to the hydrogen flow direction in the parallel flow path 26 of the anode separator 23.
このように構成された燃料電池によれば、空気と水素ガスとが反対方向に流通するので、各反応ガスの導入部（乾燥傾向にある）が他方の反応ガスの排出部（湿潤傾向にある）と対向するので、電解質膜３を介して水分の均等化が図られる。
なお、本件に関連する文献として特許文献１を参照されたい。
Please refer to Patent Document 1 as a document related to this case.
昨今、燃料電池に要求される高出力化・安定化に対応するためには、電解質膜の湿潤状態をより一層均一化することが必要である。
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものである。即ち、この発明の第１の局面は次のように規定される。即ち。
燃料電池のアノードセパレータに設けられる水素流路であって、前記セパレータの対向する辺に沿って設けられる導入部及び排出部と、該導入部と排出部との間に設けられる分散部とを備える水素流路において、
前記分散部は平行な流路を備え、隣あう前記平行流路において水素ガスが逆方向に流れる、ことを特徴とする水素流路。
In order to cope with the high output and stabilization required for fuel cells in recent years, it is necessary to make the wet state of the electrolyte membrane more uniform.
The present invention has been made to solve such problems. That is, the first aspect of the present invention is defined as follows. That is.
A hydrogen flow path provided in an anode separator of a fuel cell, comprising an introduction part and a discharge part provided along opposite sides of the separator, and a dispersion part provided between the introduction part and the discharge part In the hydrogen flow path,
The dispersive part includes parallel flow paths, and hydrogen gas flows in the opposite direction in the adjacent parallel flow paths.
このように規定される第１の局面の水素流路によれば、分散部において隣り合う平行流路の水素ガスの流れ方向が逆となっているので、導入部から排出部側への流れにおいては、アノードに供給された水素ガスがそのまま流されるので、比較的乾いた水素ガスが流れる。これに対し、分散部から導入部側への流れにおいては、前提として水素ガスが一旦導入部から分散部側まで流れているのでその間に加湿され、もって比較的加湿された水素ガス流となる。これにより、一対の平行流路をみれば水分状態が平均化される。よって、電解質膜の湿潤状態がより均一化され、燃料電池の出力が安定する。 According to the hydrogen flow path of the first aspect defined in this way, the flow direction of the hydrogen gas in the parallel flow paths adjacent to each other in the dispersion section is reversed, so in the flow from the introduction section to the discharge section side. Since the hydrogen gas supplied to the anode flows as it is, a relatively dry hydrogen gas flows. On the other hand, in the flow from the dispersion part to the introduction part side, since hydrogen gas once flows from the introduction part to the dispersion part side as a premise, it is humidified during that time, so that a relatively humidified hydrogen gas flow is obtained. Thereby, if a pair of parallel flow path is seen, a moisture state will be averaged. Therefore, the wet state of the electrolyte membrane is made more uniform, and the output of the fuel cell is stabilized.
この発明の第２の局面は次のように規定される。即ち、
第１の局面に規定の水素流路において、前記平行流路は前記導入部及び前記排出部に開口した第１の流路と前記排出部のみに開口した第２の流路とが交互に配置されている。
このように規定される第２の局面の水素流路は、水素加圧デッドエンド型の燃料電池に好適に用いられる。当該水素加圧デッドエンド型では、水素排出口を閉塞状態としてかつ水素流路を加圧状態とし、水素が消費されるに応じて水素流路内を水素ガスが流れる。
第２の局面で規定するように、隣あう一方の平行流路（第１の流路）を導入部と排出部に開口し、他方の平行流路（第２の流路）は排出部のみに開口して導入部には開口させない。従って、第１の流路では導入部側から排出部側へと向かう水素ガス流れが生じ、他方第２の流路においては排出部側から導入部側へと向かう水素ガス流れが生じる。即ち、隣り合う平行流路において逆方向の水素ガス流れが生じ、その結果、一対の平行流路をみれば水分状態が平均化される。よって、電解質膜においてもその湿潤状態がより均一化され、燃料電池の出力が安定する。
The second aspect of the present invention is defined as follows. That is,
In the hydrogen flow path defined in the first aspect, the parallel flow paths are alternately arranged with a first flow path opened in the introduction part and the discharge part and a second flow path opened only in the discharge part. Has been.
The hydrogen channel of the second aspect defined in this manner is suitably used for a hydrogen pressurized dead end type fuel cell. In the hydrogen pressurization dead end type, the hydrogen discharge port is closed and the hydrogen flow path is pressurized, and hydrogen gas flows through the hydrogen flow path as hydrogen is consumed.
As defined in the second aspect, one adjacent parallel flow path (first flow path) is opened to the introduction section and the discharge section, and the other parallel flow path (second flow path) is only the discharge section. But not in the introduction part. Accordingly, in the first flow path, a hydrogen gas flow is generated from the introduction section side to the discharge section side, while in the second flow path, a hydrogen gas flow is generated from the discharge section side to the introduction section side. That is, a reverse hydrogen gas flow occurs in adjacent parallel flow paths, and as a result, the moisture state is averaged when a pair of parallel flow paths is viewed. Therefore, the wet state of the electrolyte membrane is made more uniform, and the output of the fuel cell is stabilized.
この発明の第３の局面は次のように規定される。即ち、
第１又は第２の局面で規定の水素流路において、前記導入部は前記アノードセパレータの一辺に沿ってＵ字形に形成されており、
前記燃料電池のカソード側では、前記導入部に対向する部分が空気流れの最下流である。
このように規定される水素流路によれば、水素導入部の流路が長くなるので、乾燥状態の水素ガスがより長く燃料電池本体等に触れて加湿される。ここに、水素導入部に対向するカソード側の部分は空気流れの最下流とされているため、その部分の燃料電池本体は高い湿潤状態となる。従って、長い導入部を流通する際に水素ガスが燃料電池本体の水分で加湿される。
ここに、水素ガスをより効率よく加湿するためには、この発明の第４の局面で規定するように、導入部に直接燃料電池の電解質膜を表出させ、該導入部に対向するカソード側においても空気流路に電解質膜を表出させることが好ましい。即ち、導入部に対向する部分において、燃料電池本体は電極構造を備えず、電解質膜を直接カソードセパレータ及びアノードセパレータに表出させることが好ましい。カソード側からアノード側への水分移動の抵抗が減少し、水素ガスをより効率よく加湿できるとともに、乾燥部位に電極構造を備えないことで発電効率を高めることができる。
The third aspect of the present invention is defined as follows. That is,
In the hydrogen flow path defined in the first or second aspect, the introduction part is formed in a U shape along one side of the anode separator,
On the cathode side of the fuel cell, the portion facing the introduction portion is the most downstream of the air flow.
According to the hydrogen flow path defined in this way, the flow path of the hydrogen introduction section becomes longer, so that the dry hydrogen gas is longer and humidified by touching the fuel cell main body and the like. Here, since the part on the cathode side facing the hydrogen introduction part is the most downstream of the air flow, the fuel cell main body in that part is in a highly wet state. Accordingly, hydrogen gas is humidified by the moisture of the fuel cell body when flowing through the long introduction part.
Here, in order to humidify the hydrogen gas more efficiently, as defined in the fourth aspect of the present invention, the electrolyte membrane of the fuel cell is directly exposed to the introduction part, and the cathode side facing the introduction part In this case, it is preferable to expose the electrolyte membrane in the air flow path. That is, it is preferable that the fuel cell main body does not have an electrode structure in a portion facing the introduction portion, and the electrolyte membrane is directly exposed to the cathode separator and the anode separator. The resistance of moisture movement from the cathode side to the anode side is reduced, hydrogen gas can be humidified more efficiently, and the power generation efficiency can be increased by not providing an electrode structure at the drying site.
本発明の一実施の形態の燃料電池１００を図２に基づいて説明する。なお、図２において、図１と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。
アノードセパレータ１２０において、その水素流路１２１は導入部１２３、排出部２５及び両者の間に形成される分散部１２８（平行流路１２６、１２７）を備えてなる。
導入部１２３はアノードセパレータの一辺に沿ってＵ字形に形成される。即ち、水素ガス導入口２２に連通した上側流路１２４とこの上側流路１２４から折り返されてかつ上側流路１２４と平行な下側流路１２５とを備えている。
図２（Ａ）から明らかなとおり、燃料電池本体２においてこの導入部１２３に対向する部分には反応層及び拡散層はない。従って、導入部１２３とカソードセパレータ３０の空気排出部３５及びその他の空気流路下流部分との間には電解質膜２のみ介在している。これにより、空気流路下流部分の水分がより効率よくアノード側へ浸透し、導入部１２３を流れる水素ガスを加湿する。
導入部１２３における流路の折り返しを３段以上とすることができる。この場合においても、Ｕ字状部分が含まれている。
A fuel cell 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 2, the same elements as those in FIG.
In the anode separator 120, the hydrogen flow path 121 includes an introduction part 123, a discharge part 25, and a dispersion part 128 (parallel flow paths 126, 127) formed between them.
The introduction part 123 is formed in a U shape along one side of the anode separator. That is, an upper flow path 124 that communicates with the hydrogen gas inlet 22 and a lower flow path 125 that is folded back from the upper flow path 124 and parallel to the upper flow path 124 are provided.
As is apparent from FIG. 2A, the reaction cell and the diffusion layer are not present in the portion of the fuel cell body 2 that faces the introduction portion 123. Therefore, only the electrolyte membrane 2 is interposed between the introduction portion 123 and the air discharge portion 35 of the cathode separator 30 and other downstream portions of the air flow path. Thereby, the water | moisture content of an air flow path downstream part osmose | permeates to an anode side more efficiently, and humidifies the hydrogen gas which flows through the introducing | transducing part 123. FIG.
The flow path of the introduction part 123 can be folded back to three or more stages. Even in this case, a U-shaped portion is included.
導入部１２３と排出部２５との間にはそれぞれに連通するように第１の流路１２６が形成されている。第１の流路１２６の排出側端部から第２の流路１２７が枝分かれして導入部１２３側へ伸びている。この第１の流路１２６と第２の流路１２７とは平行である。第２の流路１２７の先端部は閉じており、導入部１２３に連通していない。
第１の流路１２６と第２の流路１２７とは同じ径に形成され、導入部１２３及び排出部２５に対して垂直である。
水素ガス排出口２４を閉じた状態で、即ちデッドエンド状態で加圧した水素ガスをこの水素流路へ供給すると、図２（Ｂ）に矢印で示した水素ガス流が生じる。矢印の長さは水素ガス流の流速を示している。第１の流路１２６と第２の流路１２７とは同じ径で形成されているため、水素ガス流の速さは逓減している。
A first flow path 126 is formed between the introduction part 123 and the discharge part 25 so as to communicate with each other. A second flow path 127 branches from the discharge side end of the first flow path 126 and extends to the introduction section 123 side. The first channel 126 and the second channel 127 are parallel. The distal end portion of the second flow path 127 is closed and does not communicate with the introduction portion 123.
The first channel 126 and the second channel 127 are formed to have the same diameter and are perpendicular to the introduction part 123 and the discharge part 25.
When hydrogen gas pressurized in a dead end state is supplied to the hydrogen flow path with the hydrogen gas discharge port 24 closed, a hydrogen gas flow indicated by an arrow in FIG. 2B is generated. The length of the arrow indicates the flow rate of the hydrogen gas flow. Since the first flow path 126 and the second flow path 127 are formed with the same diameter, the speed of the hydrogen gas flow is gradually reduced.
このような第１の流路１２６において導入部１２３に開口する部分では、導入部１２３による加湿効果があるものの、水素ガスは比較的乾燥傾向にある。他方、第２の流路１２７において末端部分（導入部１２３に近い部分）は比較的湿潤状態となる。これは、第１の流路１２６から流入した水素ガスが第２の流路１２７の末端部分まで到達するのに長い時間（長い距離）に渡り燃料電池本体２に接触したためである。
これにより、第１の流路１２６と第２の流路１２７で構成される水素流路の分散部１２８では、当該流路に対向する燃料電池本体において水分の分布がより均一化される。
In such a portion of the first flow path 126 that opens to the introduction portion 123, although there is a humidifying effect by the introduction portion 123, the hydrogen gas tends to be relatively dry. On the other hand, the end portion (portion close to the introduction portion 123) in the second flow path 127 is relatively wet. This is because the hydrogen gas flowing in from the first flow path 126 has contacted the fuel cell body 2 for a long time (long distance) to reach the end portion of the second flow path 127.
As a result, in the hydrogen flow path dispersion portion 128 composed of the first flow path 126 and the second flow path 127, the water distribution is more uniform in the fuel cell body facing the flow path.
図３〜図５において、実施例で使用するアノードセパレータ１２０、燃料電池本体２及びカソードセパレータ３０の各平面図、正面図、下面図及び断面図を示した。
図６は燃料電池（単セル）１００の分解図であり、図７は当該単セル１００のスタック状態を示す。図８は燃料電池装置２００の斜視図である。図８に示すように、単セル１００のスタックの両端には集電板１３０が取り付けられる。集電板１３０の側面から集電端子１３１が立設されている。集電板１３０には絶縁板１３３及び終端板１３５が順次積層されている。
3 to 5, a plan view, a front view, a bottom view, and a sectional view of the anode separator 120, the fuel cell main body 2, and the cathode separator 30 used in the embodiment are shown.
FIG. 6 is an exploded view of the fuel cell (single cell) 100, and FIG. 7 shows a stack state of the single cell 100. FIG. 8 is a perspective view of the fuel cell device 200. As shown in FIG. 8, current collecting plates 130 are attached to both ends of the stack of unit cells 100. A current collecting terminal 131 is erected from the side surface of the current collecting plate 130. An insulating plate 133 and a termination plate 135 are sequentially stacked on the current collector plate 130.
図９は、図８に示した燃料電池装置２００を組み込んだ燃料電池システム３００を示す。
この燃料電池システム３００は、水素ガス供給系３１０、空気供給系３３０及び冷却系３５０を備えてなる。
水素ガス供給系３１０では、水素タンク３１１の水素ガス圧がレギュレータ３１３で調圧され、水素導入弁３１５を介して燃料電池装置２００の水素供給口１４０へ供給される。水素供給口１４０へ供給された水素ガスは単セル１００の水素流路１２１へ供給される。パージ弁３１９を所定のタイミングで開閉することにより、燃料電池装置２００から水素ガスが排出される。この水素排出ガスを排気空気へ混合させて強制的に水素濃度の低下を図ることが好ましい。
FIG. 9 shows a fuel cell system 300 incorporating the fuel cell device 200 shown in FIG.
The fuel cell system 300 includes a hydrogen gas supply system 310, an air supply system 330, and a cooling system 350.
In the hydrogen gas supply system 310, the hydrogen gas pressure in the hydrogen tank 311 is adjusted by the regulator 313 and supplied to the hydrogen supply port 140 of the fuel cell device 200 via the hydrogen introduction valve 315. The hydrogen gas supplied to the hydrogen supply port 140 is supplied to the hydrogen flow path 121 of the single cell 100. Hydrogen gas is discharged from the fuel cell device 200 by opening and closing the purge valve 319 at a predetermined timing. It is preferable to forcibly reduce the hydrogen concentration by mixing this hydrogen exhaust gas into the exhaust air.
空気供給系３３０は空気導入ファン３３１により、常圧で空気を空気流路へ送風している。
冷却系３５０は冷却水ポンプ３５１とラジエータ３５３を備え、カソードセパレータ３０に形成されている冷却水路３８へ冷却水を循環させている。
The air supply system 330 blows air to the air flow path at normal pressure by an air introduction fan 331.
The cooling system 350 includes a cooling water pump 351 and a radiator 353, and circulates cooling water to the cooling water passage 38 formed in the cathode separator 30.
このように構成された実施例の燃料電池１００によれば、導入部１２３がＵ字形に形成されてその流路が長くされ、かつ導入部１２３に直接表出する電解質膜３はカソード側において湿潤傾向にあるので、導入部を流れる水素ガスが効率的に加湿される。 According to the fuel cell 100 of the embodiment configured as described above, the introduction portion 123 is formed in a U shape, the flow path thereof is lengthened, and the electrolyte membrane 3 directly exposed to the introduction portion 123 is wet on the cathode side. Since there exists a tendency, the hydrogen gas which flows through an introducing | transducing part is humidified efficiently.
また、図２において燃料電池本体２の中央部分に対向する分散部１２８においても、第1の流路１２６と第2の流路１２７とがＵ字形に配置され、平行に配置された第1の流路１２６と第2の流路１２７とを流れる水素ガスの流れが逆向きとなる。このような第１の流路１２６において導入部１２３に開口する部分では、導入部１２３による加湿効果があるものの、水素ガスは比較的乾燥傾向にある。他方、第２の流路１２７において末端部分（導入部１２３に近い部分）は比較的湿潤状態となる。これは、第１の流路１２６から流入した水素ガスが第２の流路１２７の末端部分まで到達するのに長い時間（長い距離）に渡り燃料電池本体２に接触したためである。
これにより、第１の流路１２６と第２の流路１２７で構成される水素流路の分散部１２８では、当該流路に対向する燃料電池本体２において水分の分布がより均一化される。
Also in FIG. 2, the first flow path 126 and the second flow path 127 are arranged in a U shape in the dispersion portion 128 facing the central portion of the fuel cell main body 2, and the first flow paths are arranged in parallel. The flow of hydrogen gas flowing through the flow path 126 and the second flow path 127 is reversed. In such a portion of the first flow path 126 that opens to the introduction portion 123, although there is a humidifying effect by the introduction portion 123, the hydrogen gas tends to be relatively dry. On the other hand, the end portion (portion close to the introduction portion 123) in the second flow path 127 is relatively wet. This is because the hydrogen gas flowing in from the first flow path 126 has contacted the fuel cell body 2 for a long time (long distance) to reach the end portion of the second flow path 127.
As a result, in the hydrogen flow path dispersion portion 128 constituted by the first flow path 126 and the second flow path 127, the water distribution is more uniform in the fuel cell body 2 facing the flow path.
本発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様も本発明に含まれる。 The present invention is not limited to the description of the embodiments and examples of the invention described above. Various modifications are also included in the present invention as long as those skilled in the art can easily conceive without departing from the scope of the claims.
１、１００ 燃料電池（単セル）、 ２ 燃料電池本体、 ３ 電解質膜、 4 アノード電極、 ５ カソード電極、 ２０、１２０ アノードセパレータ、 ２１、１２１ 水素流路 ２３、１２３ 導入部、 ２５ 排出部、 ２７、１２８ 分散部、 ３０ カソードセパレータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,100 Fuel cell (single cell), 2 Fuel cell main body, 3 Electrolyte membrane, 4 Anode electrode, 5 Cathode electrode, 20, 120 Anode separator, 21, 121 Hydrogen flow path 23, 123 Introduction part, 25 Exhaust part, 27 , 128 dispersion section, 30 cathode separator
Claims (3)
前記分散部は平行な流路を備え、隣あう前記平行な流路において水素ガスが逆方向に流れ、
前記平行な流路は前記導入部及び前記排出部に開口した第１の流路と前記排出部のみに開口した第２の流路とが交互に配置されている、ことを特徴とする水素流路。 A hydrogen flow path provided in an anode separator of a fuel cell, comprising an introduction part and a discharge part provided along opposite sides of the separator, and a dispersion part provided between the introduction part and the discharge part In the hydrogen flow path,
The dispersion section includes parallel flow paths, and hydrogen gas flows in the opposite direction in the adjacent parallel flow paths,
The parallel flow path includes a first flow path opened in the introduction part and the discharge part and a second flow path opened only in the discharge part, and the hydrogen flow is characterized in that Road.
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