JP5369918B2 - 固体高分子型燃料電池 - Google Patents
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Description
カソード側: 2H+ +2e− +(1/2)O2 → H2O
上記反応を行うために、スタックには燃料ガス、酸化ガスが供給・排出される。また、セパレータでのジュール熱とカソードでの水生成反応で熱が出るので、セパレータ間には、各セル毎にあるいは複数個のセル毎に、冷媒(通常は冷却水)が流れる流路が形成されており、そこに冷媒が循環され、燃料電池を冷却している。スタック内における燃料ガス、酸化ガス、冷媒のスタックのそれぞれの流路からの洩れと混合を防止するために、燃料電池の構成要素(セパレータ、電解質膜など)間にはシール材が設けられて構成要素間をシールしている。このシール材のシールラインには、モジュール間ガスケットシールラインと、MEAを挟んだセパレータ間シールラインとがある。セパレータ間シールラインは、ガスケットまたは接着剤シール材からなるシールラインである。
独立しており、異種流路間で二重のシールラインが構成されている。
ールドおよびアノードガス流路まわりを取り囲むアノードシール部と、カソードシール部とアノードシール部とを接続する第三の接続シール部と、冷媒シール部とアノードシール部とを接続する第四の接続シール部と、を少なくとも有し、アノードシール部と、カソードシール部と、冷媒シール部とは互いに分離しており、かつ、カソードシール部とアノードシール部と第三の接続シール部は第三の閉領域を形成し、冷媒シール部とアノードシール部と第四の接続シール部は第四の閉領域を形成していることを特徴とする。
シール部とカソードシール部とを接続する第五の接続シール部と、冷媒シール部とカソードシール部とを接続する第六の接続シール部と、を少なくとも有し、アノードシール部と、カソードシール部と、冷媒シール部とは互いに分離しており、かつ、アノードシール部とカソードシール部と第五の接続シール部は第五の閉領域を形成し、冷媒シール部と前記カソードシール部と第六の接続シール部は第六の閉領域を形成している。これにより、カソード面シールラインにおいて、アノードシール部とカソードシール部と冷媒シール部を一体で形成することが可能となり、組立て、分解の工数を削減することができる。
以下に、本発明の実施の形態1における燃料電池について、詳細に説明する。
次に、実施の形態2に関して説明する。図4は本発明の実施の形態2における、冷媒面シールライン41の構成を示した平面図である。第一の接続シール部42のカソード側セパレータ板13cを挟んで対向する位置にはカソードシールライン81が配置されている。これによって、カソードシールラインに加わる力を第一の接続シール部42で支えることが可能となり、より信頼性の高いシールが可能となる。なお、ここでも冷媒シールライン41はセパレータ13とは分離した構成を示したが、セパレータ13と一体化して構成することも可能であり、分解時には同様の効果を得ることが出来る。
次に、実施の形態3に関して説明する。図4において、第二の接続シール部43のアノード側セパレータ板13cを挟んで対向する位置にはアノードシールライン61が配置されている。これによって、アノードシールライン61に加わる力を第二の接続シール部43で支えることが可能となり、より信頼性の高いシールが可能となる。なお、ここでも冷媒シールライン31はセパレータ13とは分離した構成を示したが、セパレータ13と一体化して構成することも可能であり、分解時には同様の効果を得ることが出来る。
次に、実施の形態4に関して説明する。図5は本発明の実施の形態4における、アノード面シールライン51の構成を示した平面図である。アノード面シールライン51は、カソードガスマニホールドまわりを取り囲むカソードシール部51cと、冷媒マニホールドまわりを取り囲む冷媒シール部51wと、アノードガスマニホールドおよびアノードガス流路まわりを取り囲むアノードシール部51aとから構成されており、カソードシール部51cとアノードシール部51aとは第三の接続シール部52で、冷媒シール部とアノードシール部とは第四の接続シール部で接続53されている。これにより、アノード面シールライン51において、アノードシール部51aとカソードシール部51cと冷媒シール部51wを一体で形成することが可能となり、組立て、分解の工数を削減することができる。
次に、実施の形態5に関して説明する。図6は本発明の実施の形態5における、アノード面シールライン61の構成を示した平面図である。第三の接続シール部62の膜電極接合体11を挟んで対向する位置にはカソード面シールライン81が配置されている。これにより、カソードシールライン81に加わる力を第三の接続シール部62で支えることが可能となり、より信頼性の高いシールが可能となる。
次に、実施の形態6に関して説明する。図6において、第四の接続シール部63のアノード側セパレータ板13aを挟んで対向する位置には冷媒面シールライン41が配置されている。これにより、冷媒シールライン41に加わる力を第四の接続シール部63で支えることが可能となり、より信頼性の高いシールが可能となる。
次に、実施の形態7に関して説明する。図7は本発明の実施の形態7における、カソード面シールライン71の構成を示した平面図である。カソード面シールライン71は、アノードガスマニホールドまわりを取り囲むアノードシール部71aと、冷媒マニホールドまわりを取り囲む冷媒シール部71wと、カソードガスマニホールドおよびカソードガス流路まわりを取り囲むカソードシール部71cとから構成されており、アノードシール部71aとカソードシール部71cとは第五の接続シール部72で、冷媒シール部71wとカソードシール部71cとは第六の接続シール部73で接続されている。これにより、カソード面シールライン71において、アノードシール部71aとカソードシール部71cと冷媒シール部71wを一体で形成することが可能となり、組立て、分解の工数を削減することができる。
次に、実施の形態8に関して説明する。図8は本発明の実施の形態8における、カソード面シールライン81の構成を示した平面図である。第五の接続シール部82の膜電極接合体11を挟んで対向する位置にはアノード面シールライン61が配置されている。これにより、アノードシールライン61に加わる力を第五の接続シール部82で支えることが可能となり、より信頼性の高いシールが可能となる。
次に、実施の形態9に関して説明する。図8において、第六の接続シール部83のカソード側セパレータ板13cを挟んで対向する位置には冷媒面シールライン41が配置されている。これにより、冷媒シールライン41に加わる力を第六の接続シール部83で支えることが可能となり、より信頼性の高いシールが可能となる。
2 セルスタック
3 集電板
4 端板
5 配管継手
10 単電池
11 MEA(電極電解質膜接合体)
12 ガスシール
13 セパレータ
13aアノードセパレータ
13cカソードセパレータ
14 高分子電解質膜
15 触媒層
16 ガス拡散層
31,41 冷媒面シールライン
31a,41a アノードシール部
31c,41c カソードシール部
32,42 第一の接続シール部
33,43 第二の接続シール部
51,61 アノード面シールライン
51w,61w 冷媒シール部
51c,61c カソードシール部
52,62 第三の接続シール部
53,63 第四の接続シール部
71,81 カソード面シールライン
71w,81w 冷媒シール部
71a,81a アノードシール部
72,82 第五の接続シール部
73,83 第六の接続シール部
Claims (8)
- 高分子電解質膜と前記高分子電解質膜を挟むアノードおよびカソードとを有する膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟持するように配置されたアノード側セパレータ板およびカソード側セパレータ板と、カソードガス及びアノードガス及び冷媒が混ざり合うのを防ぐためのカソード面シールライン、アノード面シールラインおよび冷媒面シールラインとを備え、
前記冷媒面シールラインは、アノードガスマニホールドまわりを取り囲むアノードシール部と、カソードガスマニホールドまわりを取り囲むカソードシール部と、冷媒マニホールドおよび冷媒流路まわりを取り囲む冷媒シール部と、前記アノードシール部と冷媒シール部とを接続する第一の接続シール部と、前記カソードシール部と冷媒シール部とを接続する第二の接続シール部と、を少なくとも有し、前記アノードシール部と、前記カソードシール部と、前記冷媒シール部とは互いに分離しており、かつ、前記アノードシール部と前記冷媒シール部と第一の接続シール部は第一の閉領域を形成し、前記カソードシール部と前記冷媒シール部と第二の接続シール部は第二の閉領域を形成していることを特徴とする固体高分子型燃料電池。 - 前記第一の接続シール部は前記カソード側セパレータ板を挟んで前記カソード面シールラインと対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項1記載の固体高分子型燃料電池。
- 前記第二の接続シール部は前記アノード側セパレータ板を挟んで前記アノード面シールラインと対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項1記載の固体高分子型燃料電池。
- 高分子電解質膜と前記高分子電解質膜を挟むアノードおよびカソードとを有する膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟持するように配置されたアノード側セパレータ板およびカソード側セパレータ板と、カソードガス及びアノードガス及び冷媒が混ざり合うのを防ぐためのカソード面シールライン、アノード面シールラインおよび冷媒面シールラインとを備え、
前記アノード面シールラインは、カソードガスマニホールドまわりを取り囲むカソードシ
ール部と、冷媒マニホールドまわりを取り囲む冷媒シール部と、アノードガスマニホールドおよびアノードガス流路まわりを取り囲むアノードシール部と、前記カソードシール部とアノードシール部とを接続する第三の接続シール部と、前記冷媒シール部とアノードシール部とを接続する第四の接続シール部と、を少なくとも有し、前記アノードシール部と、前記カソードシール部と、前記冷媒シール部とは互いに分離しており、かつ、前記カソードシール部と前記アノードシール部と第三の接続シール部は第三の閉領域を形成し、前記冷媒シール部と前記アノードシール部と第四の接続シール部は第四の閉領域を形成し、前記第四の接続シール部は前記アノード側セパレータ板を挟んで前記冷媒面シールラインと対向する位置に配置されていることを特徴とする固体高分子型燃料電池。 - 前記第三の接続シール部は前記膜電極接合体を挟んで前記カソード面シールラインと対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項4記載の固体高分子型燃料電池。
- 高分子電解質膜と前記高分子電解質膜を挟むアノードおよびカソードとを有する膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟持するように配置されたアノード側セパレータ板およびカソード側セパレータ板と、カソードガス及びアノードガス及び冷媒が混ざり合うのを防ぐためのカソード面シールライン、アノード面シールラインおよび冷媒面シールラインとを備え、
前記カソード面シールラインは、アノードガスマニホールドまわりを取り囲むアノードシール部と、冷媒マニホールドまわりを取り囲む冷媒シール部と、カソードガスマニホールドおよびカソードガス流路まわりを取り囲むカソードシール部と、前記アノードシール部とカソードシール部とを接続する第五の接続シール部と、前記冷媒シール部とカソードシール部とを接続する第六の接続シール部と、を少なくとも有し、前記アノードシール部と、前記カソードシール部と、前記冷媒シール部とは互いに分離しており、かつ、前記アノードシール部と前記カソードシール部と第五の接続シール部は第五の閉領域を形成し、前記冷媒シール部と前記カソードシール部と第六の接続シール部は第六の閉領域を形成し、前記第六の接続シール部は前記カソード側セパレータ板を挟んで前記冷媒面シールラインと対向する位置に配置されていることを特徴とする固体高分子型燃料電池。 - 前記第五の接続シール部は前記膜電極接合体を挟んで前記アノード面シールラインと対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項6記載の固体高分子型燃料電池。
- 前記シールラインはガスケットシールラインであることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の固体高分子型燃料電池。
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JP2009140779A Active JP5369918B2 (ja) | 2009-06-12 | 2009-06-12 | 固体高分子型燃料電池 |
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