JP5582193B2 - 燃料電池用セパレータ、燃料電池、燃料電池の製造方法 - Google Patents
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Description
第1の表面側に凹な形状であり前記第1の表面側に第1の流体用の流路を形成する第1の溝部と、前記第1の表面側とは反対の第2の表面側に凹な形状であり前記第2の表面側に第2の流体用の流路を形成する第2の溝部と、が交互に繰り返し並んだ波形断面形状を有する波形部を備え、
各前記第2の溝部は、前記第2の表面側から見た深さが他の部分より浅い浅溝部であって、前記浅溝部の位置の前記第1の表面側に、前記浅溝部を挟んで隣接する2つの前記第1の流体用の流路空間を連通する連通流路を形成する少なくとも1つの浅溝部を有する、セパレータ。
前記第1の流体および前記第2の流体の組み合わせは、燃料ガスと酸化剤ガスと冷却液との内のいずれか2つの組み合わせである、セパレータ。
前記第1の流体は、冷却液である、セパレータ。
前記セパレータの平面形状は略矩形であり、
前記セパレータの前記波形部を挟んで対向する2つの外縁辺付近に、前記第1の流体用のマニホールドを構成する第1の開口と前記第2の流体用のマニホールドを構成する第2の開口とが形成されている、セパレータ。
ことができる。
各前記第2の溝部の有する前記浅溝部は、隣接する他の前記第2の溝部の有する前記浅溝部と並んだ位置に形成されており、
前記浅溝部の断面形状は、前記連通流路における前記第1の流体の流れの下流側の曲率半径または抜き角度が上流側の曲率半径または抜き角度より大きい形状である、セパレータ。
各前記第2の溝部の有する前記浅溝部は、隣接する他の前記第2の溝部の有する前記浅溝部と並んだ位置に形成されており、
前記浅溝部の断面形状は、前記連通流路における前記第1の流体の流れの下流側の曲率半径または抜き角度が上流側の曲率半径または抜き角度より小さい形状である、セパレータ。
前記波形部の前記第1の表面側には、前記第1の溝部において前記浅溝部に隣接する領域の耐食性を高める被膜処理と、前記第1の溝部において前記浅溝部に隣接する領域の撥水性を高める撥水処理と、前記浅溝部における親水性を高める親水処理と、の少なくとも1つが施されている、セパレータ。
各前記第2の溝部は、複数の前記浅溝部を有し、
各前記第2の溝部の有する前記浅溝部は、隣接する他の前記第2の溝部の有する前記浅溝部と並んだ位置に形成されており、
前記波形部の前記第1の表面側において、前記深溝部の前記連通流路における前記第1の流体の流れ方向の下流側に、前記深溝部と前記浅溝部との境界壁の延長上に位置する壁体が形成されていると共に、前記浅溝部の前記下流側に、前記浅溝部の床面の延長上に位置する床体が形成されている、セパレータ。
各前記第2の溝部は、複数の前記浅溝部を有し、
各前記第2の溝部の有する前記浅溝部は、隣接する他の前記第2の溝部の有する前記浅溝部と並んだ位置に形成されており、
前記波形部の前記第1の表面側において、前記第1の溝部において前記深溝部に隣接する位置に、空間を充填するスペーサーが配置されている、セパレータ。
各前記第2の溝部は、通常の前記浅溝部と、通常の前記浅溝部よりも深さの深い中浅溝部と、を含む複数の前記浅溝部を有し、
各前記第2の溝部の有する前記浅溝部は、隣接する他の前記第2の溝部の前記浅溝部と並んだ位置に形成されており、
各前記第2の溝部の有する前記中浅溝部は、隣接する前記第2の溝部の有する通常の前記浅溝部に対向する位置に配置される、セパレータ。
各前記第2の溝部は、複数の前記浅溝部を有し、
各前記第2の溝部における前記深溝部と、前記第2の流体用流路における前記第2の流体の流れの下流側において前記深溝部と隣接する前記浅溝部と、の境界壁は、前記第2の表面側に近いほど前記下流側に位置するように傾いている、セパレータ。
各前記第2の溝部の有する複数の前記浅溝部は、前記第2の流体用流路における前記第2の流体の流れの下流側に位置する前記浅溝部ほど深さが深く、かつ、前記下流側に位置する前記浅溝部ほど前記第2の流体の流れ方向に沿った幅が大きい、セパレータ。
前記波形部は、深さの互いに異なる複数種類の前記浅溝部を含む、セパレータ。
各前記第2の溝部は、複数の前記浅溝部を有し、
各前記第2の溝部における前記深溝部と、前記第2の流体用流路における前記第2の流体の流れの下流側において前記深溝部と隣接する前記浅溝部と、の境界壁は、前記第2の表面側から遠いほど前記下流側に位置するように傾いている、セパレータ。
前記第2の表面側において、各前記第2の溝部の前記浅溝部に親水性を高める親水処理が施されている、セパレータ。
各前記第2の溝部は、複数の前記浅溝部を有し、
各前記第2の溝部における前記深溝部と前記浅溝部との境界壁は、前記連通流路における前記第1の流体の流れ方向に対して所定の角度だけ傾いた部分を有する、セパレータ。
各前記第2の溝部の有する前記浅溝部は、隣接する他の前記第2の溝部の有する前記浅溝部の位置に対して前記連通流路における前記第1の流体の流れ方向に直交する方向に所定の距離だけずれた位置に配置されている、セパレータ。
各前記第2の溝部は、複数の前記浅溝部を有し、
各前記第2の溝部の有する前記浅溝部は、隣接する他の前記第2の溝部の有する前記浅溝部の位置に対して前記連通流路における前記第1の流体の流れ方向に直交する方向に所定の距離だけずれた位置に形成されている、セパレータ。
各前記第2の溝部は、複数の前記浅溝部を有し、
前記第2の溝部の有する前記深溝部の径は、前記浅溝部の径より大きい、セパレータ。
電解質膜と前記電解質膜の一方の側に配置されたアノードと前記電解質膜の他方の側に配置されたカソードとを含む発電体層と、
前記発電体層を間に挟んで配置された適用例1ないし適用例19に記載のセパレータと、を備える、燃料電池。
前記第1の流体用流路における圧力損失が所定の閾値より小さくなったことを検出することにより、前記第1の流体用流路における異常を検出する検出部を備える、燃料電池。
前記セパレータの前記第1の溝部の前記第1の表面側に冷却液を接触させる工程と、
前記接触させる工程の後に、前記セパレータと前記発電体層とを積層する工程と、を備える、方法。
電解質膜と前記電解質膜の一方の側に配置されたアノードと前記電解質膜の他方の側に配置されたカソードとを含む複数の発電体層と、
各前記発電体層の前記アノード側に配置された適用例1に記載のセパレータと、
各前記発電体層の前記カソード側に配置された平坦な板状の第2のセパレータと、を備える、燃料電池。
前記セパレータは、板状部材をプレス加工して製造され、
前記第2のセパレータの厚さは、前記セパレータの製造に用いられる前記板状部材の厚さより薄い、燃料電池。
少なくとも前記セパレータにおける凹凸のある位置において、前記セパレータと、前記発電体層を介さずに前記セパレータに対向する前記第2のセパレータと、の間をシールするシール部であって、前記セパレータに貼り付けられると共に前記第2のセパレータに押し付けられることによりシールを実現するシール部を備える、燃料電池。
前記燃料電池は、偶数個の前記発電体層を含む第1のセルと、奇数個の前記発電体層を含む第2のセルと、を交互に積層することにより製造され、
前記シール部は、前記燃料電池の積層前において、前記第1のセルに設けられ、前記第2のセルには設けられない、燃料電池。
電解質膜と前記電解質膜の一方の側に配置されたアノードと前記電解質膜の他方の側に配置されたカソードとを含む複数の発電体層と、
各前記発電体層の前記アノード側に配置された適用例1に記載のセパレータと、
各前記発電体層の前記カソード側に配置された平坦な板状の第2のセパレータと、
前記セパレータと、前記発電体層を介さずに前記セパレータに対向する前記第2のセパレータと、の間をシールする第1のシール部と、
前記発電体層の端部において、前記アノード側と前記カソード側との間をシールする第2のシール部と、を備え、
前記セパレータと前記発電体層との少なくとも一方は、前記第2の流体用流路空間と前記第1のシールを挟んで前記第2の流体用流路空間の反対側の流路空間とを前記第1のシールによるシールラインの下を通って連通するトンネル流路を形成するためのトンネル流路形成部を有し、
前記トンネル流路形成部は、前記第2のシール部より前記発電体層の面方向に沿った内側に位置する、燃料電池。
前記トンネル流路形成部は、前記セパレータに形成された前記第2の表面側に凹な形状の第3の溝部を含み、
前記第3の溝部は、前記第2の溝部の有する前記深溝部よりも深さが浅い、燃料電池。
前記トンネル流路形成部は、前記発電体層の前記セパレータに対向する側の表面が前記発電体層の他の部分の表面より後退している部分である薄部を含む、燃料電池。
前記セパレータは、複数の前記トンネル流路形成部を有し、
前記複数の前記トンネル流路形成部は、前記燃料電池の使用時において最も重力方向下側に位置する前記トンネル流路形成部が前記第2の流体用流路空間に最も近い位置まで伸びるように形成されている、燃料電池。
図1は、本発明の第1実施例における燃料電池システム10の概略構成を示す説明図である。燃料電池システム10は、燃料電池100を備えている。燃料電池100は、エンドプレート110と、絶縁板120と、集電板130と、複数の単セル140と、集電板130と、絶縁板120と、エンドプレート110と、が、この順に積層されたスタック構造を有している。
図7は、第2実施例における燃料電池100の断面構成を示す説明図である。図7には、図2のB1−B1の位置における燃料電池100の部分断面を示している。第7実施例の燃料電池100は、トンネル流路TRの構成の点で第1実施例の燃料電池100(図4参照)と異なっており、その他の点は第1実施例の燃料電池100と同様である。ここで、トンネル流路TRは、シール部440,450によるシールラインSLの下(発電体層200側)を通る流路である。第2実施例のトンネル流路TRは、第1実施例と同様に、燃料ガス供給マニホールド162と燃料ガス用コモンレールACRとの間および燃料ガス排出マニホールド164と燃料ガス用コモンレールACRとの間を連通する流路である。
図8は、第3実施例の燃料電池100におけるトンネル流路TR付近の構成を示す説明図である。図8には、トンネル流路TRおよびトンネル流路TRに連通する燃料ガス用コモンレールACRの平面と、当該平面におけるA2−A2およびB2−B2の位置における断面を示している。第3実施例の燃料電池100は、トンネル流路TRの構成の点で第1実施例の燃料電池100と異なっており、その他の点は第1実施例の燃料電池100と同様である。トンネル流路TRは、シール部440,450によるシールラインSLの下(発電体層200側)を通り、燃料ガス供給マニホールド162と燃料ガス用コモンレールACRとの間および燃料ガス排出マニホールド164と燃料ガス用コモンレールACRとの間を連通する流路である。
図10は、第4実施例における燃料電池100の平面構成を示す説明図である。また、図11,12は、第4実施例における燃料電池100の断面構成を示す説明図である。図11には、図10のA1−A1の位置における燃料電池100の部分断面を示しており、図12には、図10のB1−B1の位置における燃料電池100の部分断面を示している。
図13は、第5実施例における燃料電池100のアノード側セパレータ310の断面構成を示す説明図である。図13には、アノード側セパレータ310の浅溝部314(図4,6参照)の位置を通るX方向に沿った断面を示している。図13には、アノード側セパレータ310の浅溝部314とカソード側セパレータ320との間に形成された連通流路CPと、第1の溝部316とカソード側セパレータ320との間に形成された冷却液用流路空間CSと、により構成された凹凸のある冷却液用の流路における冷却液の流れ方向を矢印で示している。図13に示す例では、図の左側が上流側であり、図の右側が下流側である。
図15は、第6実施例における燃料電池100のアノード側セパレータ310の断面構成を示す説明図である。図15には、アノード側セパレータ310の浅溝部314(図4,6参照)の位置を通るX方向に沿った断面を示している。図15には、アノード側セパレータ310の浅溝部314とカソード側セパレータ320との間に形成された連通流路CPと、第1の溝部316とカソード側セパレータ320との間に形成された冷却液用流路空間CSと、により構成された凹凸のある冷却液用の流路における冷却液の流れ方向を矢印で示している。図15に示す例では、図の左側が上流側であり、図の右側が下流側である。
図17は、第7実施例における燃料電池100のアノード側セパレータ310の構成を示す説明図である。第7実施例の燃料電池100は、アノード側セパレータ310の第1の表面(カソード側セパレータ320に対向する側の表面)に所定の表面処理が施されている点で第1実施例の燃料電池100と異なっており、その他の点は第1実施例の燃料電池100と同様である。
図18は、第8実施例における燃料電池100のアノード側セパレータ310の構成を示す説明図である。図18(a)には、アノード側セパレータ310の第1の表面側(カソード側セパレータ320に対向する表面側)の一部の平面構成を示しており、図18(b)には、図18(a)のA3−A3の位置における断面構成を示している。また、図18(c)には、深溝部313および浅溝部314付近の斜視図を示している。
図19は、第9実施例における燃料電池100のアノード側セパレータ310の構成を示す説明図である。図19(a)には、アノード側セパレータ310の第1の表面側(カソード側セパレータ320に対向する表面側)の一部の平面構成を示しており、図19(b)には、図19(a)のA4−A4の位置における断面構成を示しており、図19(c)には、図19(a)のB4−B4の位置における断面構成を示している。
図20は、第10実施例における燃料電池100のアノード側セパレータ310の構成を示す説明図である。第10実施例の燃料電池100は、アノード側セパレータ310の第2の溝部315の構成の点で第1実施例の燃料電池100と異なっており、その他の点は第1実施例の燃料電池100と同様である。
図22は、第11実施例における燃料電池100のアノード側セパレータ310の構成を示す説明図である。図22には、アノード側セパレータ310の第2の溝部315(図4,6参照)の位置を通るY方向に沿った断面を示している。図22には、アノード側セパレータ310の第2の溝部315(深溝部313および浅溝部314)と発電体層200(のアノード側拡散層216)との間に形成された燃料ガス用流路空間ASにおける水素の流れ方向を矢印で示している。図22に示す例では、図の上方が上流側であり、図の下方が下流側である。第11実施例の燃料電池100は、アノード側セパレータ310の構成の点で第1実施例の燃料電池100と異なっており、その他の点は第1実施例の燃料電池100と同様である。
図24は、第12実施例における燃料電池100のアノード側セパレータ310の構成を示す説明図である。図24には、アノード側セパレータ310の第2の溝部315(図4,6参照)の位置を通るY方向に沿った断面を示している。図24には、アノード側セパレータ310の第2の溝部315(深溝部313および浅溝部314)と発電体層200(のアノード側拡散層216)との間に形成された燃料ガス用流路空間ASにおける水素の流れ方向を矢印で示している。第12実施例の燃料電池100は、アノード側セパレータ310の構成の点で第1実施例の燃料電池100と異なっており、その他の点は第1実施例の燃料電池100と同様である。
図25は、第13実施例における燃料電池100の制御方法を示す説明図である。第1実施例のように、アノード側セパレータ310に第1の溝部316と第2の溝部315とを設け、さらに、第2の溝部315に深溝部313と浅溝部314とを設けると、燃料電池100の運転に伴い、燃料ガス用流路空間ASにおける深溝部313に隣接する部分にコンタミネーションや気泡がトラップされる。当該部分にコンタミネーションや気泡がトラップされると、図25に示すように、冷却液の乱流が抑制され、冷却液用の流路の圧力損失が低下する。
図26は、第14実施例における燃料電池100のアノード側セパレータ310の構成を示す説明図である。図26には、アノード側セパレータ310の第2の溝部315(図4,6参照)の位置を通るY方向に沿った断面を示している。図26には、アノード側セパレータ310の第2の溝部315(深溝部313および浅溝部314)と発電体層200(のアノード側拡散層216)との間に形成された燃料ガス用流路空間ASにおける水素の流れ方向を矢印で示している。図26に示す例では、図の上方が上流側であり、図の下方が下流側である。第14実施例の燃料電池100は、アノード側セパレータ310の構成の点で第1実施例の燃料電池100と異なっており、その他の点は第1実施例の燃料電池100と同様である。
図27は、第15実施例における燃料電池100のアノード側セパレータ310の構成を示す説明図である。図27には、アノード側セパレータ310の第1の表面側(カソード側セパレータ320に対向する表面側)の一部の平面構成を示している。
図29は、第16実施例における燃料電池100のアノード側セパレータ310の構成を示す説明図である。図29には、アノード側セパレータ310の第1の表面側(カソード側セパレータ320に対向する表面側)の一部の平面構成を示している。
図31は、第17実施例における燃料電池100のアノード側セパレータ310の構成を示す説明図である。図31には、アノード側セパレータ310の波形部WSPの第2の溝部315(深溝部313および浅溝部314)を拡大して示している。第17実施例の燃料電池100は、深溝部313および浅溝部314の構成の点で第1実施例の燃料電池100と異なっており、その他の点は第1実施例の燃料電池100と同様である。
図33〜35は、第18実施例における燃料電池100の構成を示す説明図である。第18実施例の燃料電池100は、シール部の構成の点で第1実施例の燃料電池100と異なっており、その他の点は第1実施例の燃料電池100と同様である。
図36は、第19実施例における燃料電池100の平面構成を示す説明図である。第19実施例の燃料電池100は、各マニホールドの配置の点で第1実施例の燃料電池100と異なっており、その他の点は第1実施例の燃料電池100と同様である。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
上記各実施例における燃料電池システム10の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記各実施例では、膜電極接合体210がアノード側拡散層216およびカソード側拡散層217を含むとしているが、膜電極接合体210がアノード側拡散層216およびカソード側拡散層217の少なくとも一方を含まないとしてもよい。
上記各実施例では、アノード側セパレータ310が波形断面形状の波形部WSPを有する形状である一方、カソード側セパレータ320は平坦な板状形状であるとしているが、反対に、カソード側セパレータ320が波形断面形状の波形部WSPを有する形状である一方、アノード側セパレータ310は平坦な板状形状であるとしてもよい。この場合には、発電体層200にカソード側多孔体流路層230が含まれない代わりにアノード側に多孔体流路層が設けられ、カソード側セパレータ320と発電体層200との間に酸化剤ガス用の流路が形成されると共にカソード側セパレータ320とアノード側セパレータ310との間に冷却液用の流路が形成される。
上記各実施例では、各第2の溝部315に複数の浅溝部314が設けられているとしているが、各第2の溝部315に少なくとも1つの浅溝部314が設けられていれば、冷却液の流れ方向を燃料ガスの流れ方向に平行な方向に限定されず自由に設定することができる。また、上記各実施例における波形部WSP平面上の浅溝部314の配置パターンはあくまで一例であり、浅溝部314の配置パターンは任意に変更可能である。
上記各実施例では、燃料電池100の燃料ガス供給マニホールド162および燃料ガス排出マニホールド164の付近には、複数のトンネル流路TRが並んで形成されるとしているが(図5等参照)、1つのみのトンネル流路TRが形成されるとしてもよい。
上記各実施例では、アノード側セパレータ310に第4の溝部312が設けられて燃料ガス用コモンレールACRが形成され、各燃料ガス用流路空間ASが燃料ガス用コモンレールACRに連通するとしているが、燃料ガス用コモンレールACRが形成されず、各燃料ガス用流路空間ASと燃料ガス供給マニホールド162および燃料ガス排出マニホールド164とが燃料ガス用コモンレールACRを介さずに連通するものとしてもよい。
上記第7実施例では、アノード側セパレータ310の波形部WSPの第1の表面側に、第1の溝部316における浅溝部314に隣接する領域S1の耐食性を高める被膜処理と、第1の溝部316における浅溝部314に隣接する領域S1の撥水性を高める撥水処理と、浅溝部314における親水性を高める親水処理と、が施されているとしているが、必ずしも3つの処理がすべて施されている必要はなく、これらの処理の内の少なくとも1つが施されていれば当該処理に対応する上述の効果が得られる。
50…水素タンク
51…シャットバルブ
52…レギュレータ
53…配管
54…排出配管
60…エアポンプ
61…配管
63…配管
70…ラジエータ
71…ウォーターポンプ
72…配管
73…配管
80…制御部
100…燃料電池
110…エンドプレート
120…絶縁板
130…集電板
140…単セル
152…酸化剤ガス供給マニホールド
154…酸化剤ガス排出マニホールド
162…燃料ガス供給マニホールド
164…燃料ガス排出マニホールド
172…冷却液供給マニホールド
174…冷却液排出マニホールド
200…発電体層
210…膜電極接合体
212…電解質膜
214…アノード
215…カソード
216…アノード側拡散層
217…カソード側拡散層
230…カソード側多孔体流路層
310…アノード側セパレータ
312…第4の溝部
313…深溝部
314…浅溝部
315…第2の溝部
316…第1の溝部
317…第3の溝部
318…開口
320…カソード側セパレータ
322…開口
352…壁体
354…床体
362…スペーサー
420,430,440,450,460…シール部
452…先端
Claims (29)
- 燃料電池用のセパレータであって、
第1の表面側に凹な形状であり前記第1の表面側に第1の流体用の流路を形成する第1の溝部と、前記第1の表面側とは反対の第2の表面側に凹な形状であり前記第2の表面側に第2の流体用の流路を形成する第2の溝部と、が交互に繰り返し並んだ波形断面形状を有する波形部を備え、
各前記第2の溝部は、前記第2の表面側から見た深さが他の部分より浅い浅溝部であって、前記浅溝部の位置の前記第1の表面側に、前記浅溝部を挟んで隣接する2つの前記第1の流体用の流路空間を連通する連通流路を形成する少なくとも1つの浅溝部を有し、
各前記第2の溝部の有する前記浅溝部は、隣接する他の前記第2の溝部の有する前記浅溝部と並んだ位置に形成されており、
前記浅溝部の断面形状は、前記連通流路における前記第1の流体の流れの下流側の曲率半径または抜き角度が上流側の曲率半径または抜き角度より大きい形状である、セパレータ。 - 請求項1に記載のセパレータであって、
前記第1の流体および前記第2の流体の組み合わせは、燃料ガスと酸化剤ガスと冷却液との内のいずれか2つの組み合わせである、セパレータ。 - 請求項1に記載のセパレータであって、
前記第1の流体は、冷却液である、セパレータ。 - 請求項1に記載のセパレータであって、
前記セパレータの平面形状は略矩形であり、
前記セパレータの前記波形部を挟んで対向する2つの外縁辺付近に、前記第1の流体用のマニホールドを構成する第1の開口と前記第2の流体用のマニホールドを構成する第2の開口とが形成されている、セパレータ。 - 燃料電池用のセパレータであって、
第1の表面側に凹な形状であり前記第1の表面側に第1の流体用の流路を形成する第1の溝部と、前記第1の表面側とは反対の第2の表面側に凹な形状であり前記第2の表面側に第2の流体用の流路を形成する第2の溝部と、が交互に繰り返し並んだ波形断面形状を有する波形部を備え、
各前記第2の溝部は、前記第2の表面側から見た深さが他の部分より浅い浅溝部であって、前記浅溝部の位置の前記第1の表面側に、前記浅溝部を挟んで隣接する2つの前記第1の流体用の流路空間を連通する連通流路を形成する少なくとも1つの浅溝部を有し、
各前記第2の溝部の有する前記浅溝部は、隣接する他の前記第2の溝部の有する前記浅溝部と並んだ位置に形成されており、
前記浅溝部の断面形状は、前記連通流路における前記第1の流体の流れの下流側の曲率半径または抜き角度が上流側の曲率半径または抜き角度より小さい形状である、セパレータ。 - 燃料電池用のセパレータであって、
第1の表面側に凹な形状であり前記第1の表面側に第1の流体用の流路を形成する第1の溝部と、前記第1の表面側とは反対の第2の表面側に凹な形状であり前記第2の表面側に第2の流体用の流路を形成する第2の溝部と、が交互に繰り返し並んだ波形断面形状を有する波形部を備え、
各前記第2の溝部は、前記第2の表面側から見た深さが他の部分より浅い浅溝部であって、前記浅溝部の位置の前記第1の表面側に、前記浅溝部を挟んで隣接する2つの前記第1の流体用の流路空間を連通する連通流路を形成する少なくとも1つの浅溝部を有し、
前記第1の流体は、冷却液であり、
前記波形部の前記第1の表面側には、前記浅溝部における親水性を高める親水処理が施されている、セパレータ。 - 燃料電池用のセパレータであって、
第1の表面側に凹な形状であり前記第1の表面側に第1の流体用の流路を形成する第1の溝部と、前記第1の表面側とは反対の第2の表面側に凹な形状であり前記第2の表面側に第2の流体用の流路を形成する第2の溝部と、が交互に繰り返し並んだ波形断面形状を有する波形部を備え、
各前記第2の溝部は、前記第2の表面側から見た深さが他の部分より浅い浅溝部であって、前記浅溝部の位置の前記第1の表面側に、前記浅溝部を挟んで隣接する2つの前記第1の流体用の流路空間を連通する連通流路を形成する少なくとも1つの浅溝部を有し、
各前記第2の溝部は、複数の前記浅溝部を有し、
各前記第2の溝部の有する前記浅溝部は、隣接する他の前記第2の溝部の有する前記浅溝部と並んだ位置に形成されており、
前記波形部の前記第1の表面側において、前記第2の溝部における前記浅溝部以外の部分である深溝部の前記連通流路における前記第1の流体の流れ方向の下流側に、前記深溝部と前記浅溝部との境界壁の延長上に位置する壁体が形成されていると共に、前記浅溝部の前記下流側に、前記浅溝部の床面の延長上に位置する床体が形成されている、セパレータ。 - 燃料電池用のセパレータであって、
第1の表面側に凹な形状であり前記第1の表面側に第1の流体用の流路を形成する第1の溝部と、前記第1の表面側とは反対の第2の表面側に凹な形状であり前記第2の表面側に第2の流体用の流路を形成する第2の溝部と、が交互に繰り返し並んだ波形断面形状を有する波形部を備え、
各前記第2の溝部は、前記第2の表面側から見た深さが他の部分より浅い浅溝部であって、前記浅溝部の位置の前記第1の表面側に、前記浅溝部を挟んで隣接する2つの前記第1の流体用の流路空間を連通する連通流路を形成する少なくとも1つの浅溝部を有し、
各前記第2の溝部は、複数の前記浅溝部を有し、
各前記第2の溝部の有する前記浅溝部は、隣接する他の前記第2の溝部の有する前記浅溝部と並んだ位置に形成されており、
前記波形部の前記第1の表面側において、前記第1の溝部において前記第2の溝部における前記浅溝部以外の部分である深溝部に隣接する位置に、空間を充填するスペーサーが配置されている、セパレータ。 - 燃料電池用のセパレータであって、
第1の表面側に凹な形状であり前記第1の表面側に第1の流体用の流路を形成する第1の溝部と、前記第1の表面側とは反対の第2の表面側に凹な形状であり前記第2の表面側に第2の流体用の流路を形成する第2の溝部と、が交互に繰り返し並んだ波形断面形状を有する波形部を備え、
各前記第2の溝部は、前記第2の表面側から見た深さが他の部分より浅い浅溝部であって、前記浅溝部の位置の前記第1の表面側に、前記浅溝部を挟んで隣接する2つの前記第1の流体用の流路空間を連通する連通流路を形成する少なくとも1つの浅溝部を有し、
各前記第2の溝部は、通常の前記浅溝部と、通常の前記浅溝部よりも深さの深い中浅溝部と、を含む複数の前記浅溝部を有し、
各前記第2の溝部の有する前記浅溝部は、隣接する他の前記第2の溝部の前記浅溝部と並んだ位置に形成されており、
各前記第2の溝部の有する前記中浅溝部は、隣接する前記第2の溝部の有する通常の前記浅溝部に対向する位置に配置される、セパレータ。 - 燃料電池用のセパレータであって、
第1の表面側に凹な形状であり前記第1の表面側に第1の流体用の流路を形成する第1の溝部と、前記第1の表面側とは反対の第2の表面側に凹な形状であり前記第2の表面側に第2の流体用の流路を形成する第2の溝部と、が交互に繰り返し並んだ波形断面形状を有する波形部を備え、
各前記第2の溝部は、前記第2の表面側から見た深さが他の部分より浅い浅溝部であって、前記浅溝部の位置の前記第1の表面側に、前記浅溝部を挟んで隣接する2つの前記第1の流体用の流路空間を連通する連通流路を形成する少なくとも1つの浅溝部を有し、
各前記第2の溝部は、複数の前記浅溝部を有し、
各前記第2の溝部における前記浅溝部以外の部分である深溝部と、前記第2の流体用流路における前記第2の流体の流れの下流側において前記深溝部と隣接する前記浅溝部と、の境界壁は、前記第2の表面側に近いほど前記下流側に位置するように傾いている、セパレータ。 - 請求項10に記載のセパレータであって、
各前記第2の溝部の有する複数の前記浅溝部は、前記第2の流体用流路における前記第2の流体の流れの下流側に位置する前記浅溝部ほど深さが深く、かつ、前記下流側に位置する前記浅溝部ほど前記第2の流体の流れ方向に沿った幅が大きい、セパレータ。 - 燃料電池用のセパレータであって、
第1の表面側に凹な形状であり前記第1の表面側に第1の流体用の流路を形成する第1の溝部と、前記第1の表面側とは反対の第2の表面側に凹な形状であり前記第2の表面側に第2の流体用の流路を形成する第2の溝部と、が交互に繰り返し並んだ波形断面形状を有する波形部を備え、
各前記第2の溝部は、前記第2の表面側から見た深さが他の部分より浅い浅溝部であって、前記浅溝部の位置の前記第1の表面側に、前記浅溝部を挟んで隣接する2つの前記第1の流体用の流路空間を連通する連通流路を形成する少なくとも1つの浅溝部を有し、
前記波形部は、深さの互いに異なる複数種類の前記浅溝部を含む、セパレータ。 - 燃料電池用のセパレータであって、
第1の表面側に凹な形状であり前記第1の表面側に第1の流体用の流路を形成する第1の溝部と、前記第1の表面側とは反対の第2の表面側に凹な形状であり前記第2の表面側に第2の流体用の流路を形成する第2の溝部と、が交互に繰り返し並んだ波形断面形状を有する波形部を備え、
各前記第2の溝部は、前記第2の表面側から見た深さが他の部分より浅い浅溝部であって、前記浅溝部の位置の前記第1の表面側に、前記浅溝部を挟んで隣接する2つの前記第1の流体用の流路空間を連通する連通流路を形成する少なくとも1つの浅溝部を有し、
各前記第2の溝部は、複数の前記浅溝部を有し、
各前記第2の溝部における前記浅溝部以外の部分である深溝部と、前記第2の流体用流路における前記第2の流体の流れの下流側において前記深溝部と隣接する前記浅溝部と、の境界壁は、前記第2の表面側から遠いほど前記下流側に位置するように傾いている、セパレータ。 - 請求項13に記載のセパレータであって、
前記第2の表面側において、各前記第2の溝部の前記浅溝部に親水性を高める親水処理が施されている、セパレータ。 - 請求項1に記載のセパレータであって、
各前記第2の溝部は、複数の前記浅溝部を有し、
各前記第2の溝部における前記浅溝部以外の部分である深溝部と前記浅溝部との境界壁は、前記連通流路における前記第1の流体の流れ方向に対して所定の角度だけ傾いた部分を有する、セパレータ。 - 請求項15に記載のセパレータであって、
各前記第2の溝部の有する前記浅溝部は、隣接する他の前記第2の溝部の有する前記浅溝部の位置に対して前記連通流路における前記第1の流体の流れ方向に直交する方向に所定の距離だけずれた位置に配置されている、セパレータ。 - 請求項1に記載のセパレータであって、
各前記第2の溝部は、複数の前記浅溝部を有し、
各前記第2の溝部の有する前記浅溝部は、隣接する他の前記第2の溝部の有する前記浅溝部の位置に対して前記連通流路における前記第1の流体の流れ方向に直交する方向に所定の距離だけずれた位置に形成されている、セパレータ。 - 燃料電池用のセパレータであって、
第1の表面側に凹な形状であり前記第1の表面側に第1の流体用の流路を形成する第1の溝部と、前記第1の表面側とは反対の第2の表面側に凹な形状であり前記第2の表面側に第2の流体用の流路を形成する第2の溝部と、が交互に繰り返し並んだ波形断面形状を有する波形部を備え、
各前記第2の溝部は、前記第2の表面側から見た深さが他の部分より浅い浅溝部であって、前記浅溝部の位置の前記第1の表面側に、前記浅溝部を挟んで隣接する2つの前記第1の流体用の流路空間を連通する連通流路を形成する少なくとも1つの浅溝部を有し、
各前記第2の溝部は、複数の前記浅溝部を有し、
前記第2の溝部の有する前記浅溝部以外の部分である深溝部の前記連通流路における前記第1の流体の流れ方向に沿った径は、前記浅溝部の前記連通流路における前記第1の流体の流れ方向に沿った径より大きい、セパレータ。 - 燃料電池であって、
電解質膜と前記電解質膜の一方の側に配置されたアノードと前記電解質膜の他方の側に配置されたカソードとを含む発電体層と、
前記発電体層を間に挟んで配置された請求項1ないし請求項18に記載のセパレータと、を備える、燃料電池。 - 請求項19に記載の燃料電池であって、さらに、
前記第1の流体用流路における圧力損失が所定の閾値より小さくなったことを検出することにより、前記第1の流体用流路における異常を検出する検出部を備え、
前記第1の流体は、冷却液である、燃料電池。 - 電解質膜と前記電解質膜の一方の側に配置されたアノードと前記電解質膜の他方の側に配置されたカソードとを含む発電体層と、前記発電体層を間に挟んで配置された請求項3に記載のセパレータと、を有する燃料電池の製造方法であって、
前記セパレータの前記第1の溝部の前記第1の表面側に冷却液を接触させる工程と、
前記接触させる工程の後に、前記セパレータと前記発電体層とを積層する工程と、を備える、方法。 - 燃料電池であって、
電解質膜と前記電解質膜の一方の側に配置されたアノードと前記電解質膜の他方の側に配置されたカソードとを含む複数の発電体層と、
各前記発電体層の前記アノード側に配置された第1のセパレータと、
各前記発電体層の前記カソード側に配置された平坦な板状の第2のセパレータと、を備え、
前記第1のセパレータは、
第1の表面側に凹な形状であり前記第1の表面側に第1の流体用の流路を形成する第1の溝部と、前記第1の表面側とは反対の第2の表面側に凹な形状であり前記第2の表面側に第2の流体用の流路を形成する第2の溝部と、が交互に繰り返し並んだ波形断面形状を有する波形部を備え、
各前記第2の溝部は、前記第2の表面側から見た深さが他の部分より浅い浅溝部であって、前記浅溝部の位置の前記第1の表面側に、前記浅溝部を挟んで隣接する2つの前記第1の流体用の流路空間を連通する連通流路を形成する少なくとも1つの浅溝部を有する、燃料電池。 - 請求項22に記載の燃料電池であって、
前記第1のセパレータは、板状部材をプレス加工して製造され、
前記第2のセパレータの厚さは、前記第1のセパレータの製造に用いられる前記板状部材の厚さより薄い、燃料電池。 - 請求項22または請求項23に記載の燃料電池であって、さらに、
少なくとも前記第1のセパレータにおける凹凸のある位置において、前記第1のセパレータと、前記発電体層を介さずに前記第1のセパレータに対向する前記第2のセパレータと、の間をシールするシール部であって、前記第1のセパレータに貼り付けられると共に前記第2のセパレータに押し付けられることによりシールを実現するシール部を備える、燃料電池。 - 請求項24に記載の燃料電池であって、
前記燃料電池は、偶数個の前記発電体層を含む第1のセルと、奇数個の前記発電体層を含む第2のセルと、を交互に積層することにより製造され、
前記シール部は、前記燃料電池の積層前において、前記第1のセルに設けられ、前記第2のセルには設けられない、燃料電池。 - 燃料電池であって、
電解質膜と前記電解質膜の一方の側に配置されたアノードと前記電解質膜の他方の側に配置されたカソードとを含む複数の発電体層と、
各前記発電体層の前記アノード側に配置された第1のセパレータと、
各前記発電体層の前記カソード側に配置された平坦な板状の第2のセパレータと、
前記第1のセパレータと、前記発電体層を介さずに前記第1のセパレータに対向する前記第2のセパレータと、の間をシールする第1のシール部と、
前記発電体層の端部において、前記アノード側と前記カソード側との間をシールする第2のシール部と、を備え、
前記第1のセパレータと前記発電体層との少なくとも一方は、前記第2の流体用流路空間と前記第1のシールを挟んで前記第2の流体用流路空間の反対側の流路空間とを前記第1のシールによるシールラインの下を通って連通するトンネル流路を形成するためのトンネル流路形成部を有し、
前記トンネル流路形成部は、前記第2のシール部より前記発電体層の面方向に沿った内側に位置し、
前記第1のセパレータは、
第1の表面側に凹な形状であり前記第1の表面側に第1の流体用の流路を形成する第1の溝部と、前記第1の表面側とは反対の第2の表面側に凹な形状であり前記第2の表面側に第2の流体用の流路を形成する第2の溝部と、が交互に繰り返し並んだ波形断面形状を有する波形部を備え、
各前記第2の溝部は、前記第2の表面側から見た深さが他の部分より浅い浅溝部であって、前記浅溝部の位置の前記第1の表面側に、前記浅溝部を挟んで隣接する2つの前記第1の流体用の流路空間を連通する連通流路を形成する少なくとも1つの浅溝部を有する、燃料電池。 - 請求項26に記載の燃料電池であって、
前記トンネル流路形成部は、前記第1のセパレータに形成された前記第2の表面側に凹な形状の第3の溝部を含み、
前記第3の溝部は、前記第2の溝部における前記浅溝部以外の部分である深溝部よりも深さが浅い、燃料電池。 - 請求項26または請求項27に記載の燃料電池であって、
前記トンネル流路形成部は、前記発電体層の前記第1のセパレータに対向する側の表面が前記発電体層の他の部分の表面より後退している部分である薄部を含む、燃料電池。 - 請求項26ないし請求項28のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記第1のセパレータは、複数の前記トンネル流路形成部を有し、
前記複数の前記トンネル流路形成部は、前記燃料電池の使用時において最も重力方向下側に位置する前記トンネル流路形成部が前記第2の流体用流路空間に最も近い位置まで伸びるように形成されている、燃料電池。
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