JP5604977B2 - 燃料電池 - Google Patents
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Description
本発明の実施例を説明するにあたり参考とする参考例を、まず説明する。図1は、参考例における燃料電池内部の単セル10の構成を模式的に示す分解斜視図である。参考例の燃料電池は、固体高分子型燃料電池であって、図1に示す単セル10を複数積層して直列に接続したスタック構造を有している。単セル10は、図1に示すように、膜電極接合体(MEA:Membrane-Electrode Assembly )12を、ガス拡散層13、14で挟持し、これらMEA12およびガス拡散層13、14をさらに両側からセパレータ20、30によって挟持することによって構成されている。
本発明の第1実施例について、次に説明する。第1実施例における燃料電池内部の単セルの構成は、参考例の単セル10の構成とよく似通っている。両者の相違点について、以下に説明する。相違点以外については、参考例の単セル10と同一である。
本発明の第2実施例について、次に説明する。第2実施例における燃料電池内部の単セルの構成は、参考例の単セル10の構成とよく似通っている。両者の相違点について、以下に説明する。相違点以外については、参考例の単セル10と同一である。
本発明の第3実施例について、次に説明する。第3実施例における燃料電池内部の単セルの構成は、参考例の単セル10の構成とよく似通っている。両者の相違点について、以下に説明する。相違点以外については、参考例の単セル10と同一である。
本発明の第4実施例について、次に説明する。第4実施例における燃料電池内部の単セルの構成は、参考例の単セル10の構成とよく似通っている。両者の相違点について、以下に説明する。相違点以外については、参考例の単セル10と同一である。
図7は、第5実施例におけるカソード側セパレータ530を示す説明図である。詳しくは、図7(イ)はカソード側セパレータ530の平面図であり、図7(ロ)は図7(イ)におけるA−A線断面図であり、図7(ハ)は図7(イ)におけるB−B線断面図である。
図8は、第6実施例におけるカソード側セパレータ630を示す説明図である。詳しくは、図8(イ)はカソード側セパレータ630の平面図であり、図8(ロ)は図8(イ)におけるA−A線断面図であり、図8(ハ)は図8(イ)におけるB−B線断面図であり、図8(ニ)は図8(イ)におけるC−C線断面図である。
この発明は第1ないし第6実施例やそれらの変形例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。
第1ないし第6実施例の各燃料電池では、発電部における第1の酸化剤ガス経路が位置する第1の分割発電領域(図3のS1に相当する)から出力される電流密度が、第2の酸化剤ガス経路が位置する第2の分割発電領域(図3のS2に相当する)から出力される電流密度や、第3の酸化剤ガス経路が位置する第3の分割発電領域(図3のS3に相当する)から出力される電流密度よりも小さくなるように、発電部の発電を部分的に抑制している。そして、この発電の抑制をどのように実現するかを、第1ないし第6実施例で種々に説明してきたが、こうした実現の態様はこれらに限る必要はなく、例えば、各酸化剤ガス経路を複数のストレート溝によりそれぞれ構成し、第1の分割発電領域の対応する酸化剤ガス経路に含まれる複数のストレート溝のうちの一部を閉塞する構成等、種々の手法により実現することができる。
第1ないし第6実施例の各燃料電池では、第2および第3の分割発電領域から出力される電流密度が同じであり、この電流密度よりも第1の分割発電領域から出力される電流密度が小さくなるように構成されているが、これに換えて、第2および第3の分割発電領域から出力される各電流密度が相違し、両方の電流密度よりも第1の分割発電領域から出力される電流密度が小さくなるように構成してもよい。また、電流密度が低い分割発電領域は、ガス流路形成部253において一方の辺側に位置する第1の分割発電領域としていたが、これに換えて、中央に位置する第2の分割発電領域を電流密度が低い構成としてもよい。
各実施例および変形例とは異なる種類の燃料電池に本発明を適用することとしてもよい。例えば、ダイレクトメタノール型燃料電池に適用することができる。あるいは、固体高分子以外の電解質層を有する燃料電池であってもよく、本発明を適用することで同様の効果が得られる。
13…アノード側ガス拡散層
14…カソード側ガス拡散層
20…アノード側セパレータ
30…カソード側セパレータ
41a〜49a、41b〜49b…孔
51…ガス流路形成部
53…ガス流路形成部
60…ストレート溝
130…カソード側セパレータ
153…ガス流路形成部
230…カソード側セパレータ
253…ガス流路形成部
330…カソード側セパレータ
353…ガス流路形成部
360…ストレート溝
430…カソード側セパレータ
453…ガス流路形成部
530…カソード側セパレータ
553…ガス流路形成部
630…カソード側セパレータ
653…ガス流路形成部
R1…第1の酸化剤ガス経路
S1…第1の分割発電領域
R2…第2の酸化剤ガス経路
S2…第2の分割発電領域
R3…第3の酸化剤ガス経路
S3…第3の分割発電領域
R11…第1の酸化剤ガス経路
R12…第2の酸化剤ガス経路
R13…第3の酸化剤ガス経路
R21…第1の酸化剤ガス経路
R22…第2の酸化剤ガス経路
R23…第3の酸化剤ガス経路
R31…第1の酸化剤ガス経路
R32…第2の酸化剤ガス経路
R33…第3の酸化剤ガス経路
R41…第1の酸化剤ガス経路
R42…第2の酸化剤ガス経路
R43…第3の酸化剤ガス経路
R51…第1の酸化剤ガス経路
R52…第2の酸化剤ガス経路
R53…第3の酸化剤ガス経路
R61…第1の酸化剤ガス経路
R62…第2の酸化剤ガス経路
R63…第3の酸化剤ガス経路
Claims (4)
- 燃料電池であって、
燃料ガスと酸化剤ガスとによって発電を行う発電部と、
前記発電部の周囲に配置される複数の酸化剤ガス供給口と、
前記発電部の周囲に配置され、前記複数の酸化剤ガス供給口のそれぞれに対応する複数の酸化剤ガス排出口と、
前記発電部の一方の面に沿うように位置し、前記複数の酸化剤ガス供給口のそれぞれから前記複数の酸化剤ガス排出口のそれぞれに至る複数の酸化剤ガス経路と
を備え、
前記発電部における前記複数の酸化剤ガス経路のそれぞれが位置する複数の分割発電領域のうちの第1の分割発電領域から出力される電流密度が、前記複数の分割発電領域のうちの第2の分割発電領域から出力される電流密度よりも小さくなるように、前記発電部の発電を部分的に抑制し、
前記第1の分割発電領域の対応する酸化剤ガス経路が多孔体により構成され、前記第2の分割発電領域の対応する酸化剤ガス経路が直線状のストレート溝により構成されることで、前記発電の抑制が実現されたことを特徴とする燃料電池。 - 燃料電池であって、
燃料ガスと酸化剤ガスとによって発電を行う発電部と、
前記発電部の周囲に配置される複数の酸化剤ガス供給口と、
前記発電部の周囲に配置され、前記複数の酸化剤ガス供給口のそれぞれに対応する複数の酸化剤ガス排出口と、
前記発電部の一方の面に沿うように位置し、前記複数の酸化剤ガス供給口のそれぞれから前記複数の酸化剤ガス排出口のそれぞれに至る複数の酸化剤ガス経路と
を備え、
前記発電部における前記複数の酸化剤ガス経路のそれぞれが位置する複数の分割発電領域のうちの第1の分割発電領域から出力される電流密度が、前記複数の分割発電領域のうちの第2の分割発電領域から出力される電流密度よりも小さくなるように、前記発電部の発電を部分的に抑制し、
前記第1の分割発電領域の対応する酸化剤ガス経路および前記第2の分割発電領域の対応する酸化剤ガス経路が、多孔体によりそれぞれ構成され、前記第1の分割発電領域についての多孔体の気孔率が、前記第2の分割発電領域についての多孔体の気孔率よりも小さいことで、前記発電の抑制が実現されたことを特徴とする燃料電池。 - 燃料電池であって、
燃料ガスと酸化剤ガスとによって発電を行う発電部と、
前記発電部の周囲に配置される複数の酸化剤ガス供給口と、
前記発電部の周囲に配置され、前記複数の酸化剤ガス供給口のそれぞれに対応する複数の酸化剤ガス排出口と、
前記発電部の一方の面に沿うように位置し、前記複数の酸化剤ガス供給口のそれぞれから前記複数の酸化剤ガス排出口のそれぞれに至る複数の酸化剤ガス経路と
を備え、
前記発電部における前記複数の酸化剤ガス経路のそれぞれが位置する複数の分割発電領域のうちの第1の分割発電領域から出力される電流密度が、前記複数の分割発電領域のうちの第2の分割発電領域から出力される電流密度よりも小さくなるように、前記発電部の発電を部分的に抑制し、
前記第1の分割発電領域の対応する酸化剤ガス経路および前記第2の分割発電領域の対応する酸化剤ガス経路が、同一種類の多孔体によりそれぞれ構成され、前記第1の分割発電領域の対応する酸化剤ガス経路における前記発電部に垂直な方向の高さが、前記第2の分割発電領域の対応する酸化剤ガス経路における前記発電部に垂直な方向の高さよりも低いことで、前記発電の抑制が実現されたことを特徴とする燃料電池。 - 燃料電池であって、
燃料ガスと酸化剤ガスとによって発電を行う発電部と、
前記発電部の周囲に配置される複数の酸化剤ガス供給口と、
前記発電部の周囲に配置され、前記複数の酸化剤ガス供給口のそれぞれに対応する複数の酸化剤ガス排出口と、
前記発電部の一方の面に沿うように位置し、前記複数の酸化剤ガス供給口のそれぞれから前記複数の酸化剤ガス排出口のそれぞれに至る複数の酸化剤ガス経路と
を備え、
前記発電部における前記複数の酸化剤ガス経路のそれぞれが位置する複数の分割発電領域のうちの第1の分割発電領域から出力される電流密度が、前記複数の分割発電領域のうちの第2の分割発電領域から出力される電流密度よりも小さくなるように、前記発電部の発電を部分的に抑制し、
前記複数の酸化剤ガス経路は、同一種類の多孔体によりそれぞれ構成され、前記第1の分割発電領域の対応する酸化剤ガス経路における一部分が潰されることで、前記発電の抑制が実現されたことを特徴とする燃料電池。
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