JP5857817B2 - Fuel cell - Google Patents

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Description

本発明は、燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell.

近年、エネルギー・環境問題を背景とした社会的要求や動向と呼応して、常温でも作動して高出力密度が得られる燃料電池が電気自動車用電源、定置型電源として注目されている。燃料電池は、電極反応による生成物が原理的に水であり、地球環境への悪影響がほとんどないクリーンな発電システムである。特に、固体高分子形燃料電池(PEFC)は、比較的低温で作動することから、電気自動車用電源として期待されている。固体高分子形燃料電池は、発電機能を発揮する複数の単セルが積層された構造を有する。この単セルは、高分子電解質膜、当該膜の両面に順次形成される一対の触媒層および一対のガス拡散層(GDL)を有する膜−電極接合体(MEA)を備える。そして、個々の単セルが有するMEAは、セパレータを介して隣接する単セルのMEAと電気的に接続される。このようにして単セルが積層されることにより、燃料電池スタックが構成される。そして、この燃料電池スタックは、種々の用途に使用可能な発電手段として機能する。   In recent years, in response to social demands and trends against the background of energy and environmental problems, fuel cells that can operate at room temperature and obtain high output density have attracted attention as power sources for electric vehicles and stationary power sources. A fuel cell is a clean power generation system in which the product of an electrode reaction is water in principle and has almost no adverse effect on the global environment. In particular, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) is expected as a power source for electric vehicles because it operates at a relatively low temperature. The polymer electrolyte fuel cell has a structure in which a plurality of single cells that exhibit a power generation function are stacked. This single cell includes a polymer-electrolyte membrane, a membrane-electrode assembly (MEA) having a pair of catalyst layers and a pair of gas diffusion layers (GDL) that are sequentially formed on both surfaces of the membrane. And MEA which each single cell has is electrically connected with MEA of an adjacent single cell through a separator. Thus, a fuel cell stack is comprised by laminating | stacking a single cell. The fuel cell stack functions as power generation means that can be used for various applications.

このような燃料電池スタックにおいて、セパレータは、上述したように、隣接する単セル同士を電気的に接続する機能を発揮する。これに加えて、MEAと対向するセパレータの表面にはガス流路が設けられるのが通常である。当該ガス流路は、アノード及びカソードに燃料ガス及び酸化剤ガスをそれぞれ供給するためのガス供給手段として機能する。   In such a fuel cell stack, the separator exhibits a function of electrically connecting adjacent single cells as described above. In addition to this, a gas flow path is usually provided on the surface of the separator facing the MEA. The gas flow path functions as gas supply means for supplying fuel gas and oxidant gas to the anode and the cathode, respectively.

ここで、PEFCの発電メカニズムを簡単に説明すると、PEFCの運転時には、単セルのアノード側に燃料ガス(例えば、水素ガス)が供給され、カソード側に酸化剤ガス(例えば、大気、酸素)が供給される。その結果、アノード及びカソードのそれぞれにおいて、下記反応式で表される電気化学反応が進行し、電気が生み出される。   Here, the power generation mechanism of the PEFC will be briefly described. During operation of the PEFC, fuel gas (for example, hydrogen gas) is supplied to the anode side of the single cell, and oxidant gas (for example, atmospheric air, oxygen) is supplied to the cathode side. Supplied. As a result, in each of the anode and the cathode, an electrochemical reaction represented by the following reaction formula proceeds to generate electricity.

アノード反応:H→2H+2e …(1)
カソード反応:2H+2e+(1/2)O→HO …(2)
上記電気化学反応を進行させるために、GDLは、燃料ガスや酸化剤ガスを効率的に拡散して触媒層に供給するガス供給機能が必要であり、様々な提案がなされている。例えば、特許文献1には、触媒層とセパレータとの間に、GDLに代えて、ガス拡散用空間を形成する電極部材を配置した燃料電池が報告される。電極部材は、微細な溝が並列に複数本形成された導電性の織物から構成されている。溝が伸びる方向に対して直交する方向の断面において見ると、織物には溝を形成するための頂点部が規則的に連続して現れる。これによって、ガス拡散用空間を均等ないし規則的な流路として、ガス拡散用空間の圧力損失を少なくし、十分なガス供給機能を確保している。
Anode reaction: H 2 → 2H + + 2e (1)
Cathode reaction: 2H + + 2e + (1/2) O 2 → H 2 O (2)
In order to advance the electrochemical reaction, GDL requires a gas supply function that efficiently diffuses fuel gas and oxidant gas and supplies them to the catalyst layer, and various proposals have been made. For example, Patent Document 1 reports a fuel cell in which an electrode member that forms a gas diffusion space is disposed between a catalyst layer and a separator instead of GDL. The electrode member is composed of a conductive fabric in which a plurality of fine grooves are formed in parallel. When viewed in a cross section in a direction perpendicular to the direction in which the grooves extend, apexes for forming the grooves appear regularly and continuously in the fabric. As a result, the gas diffusion space is made uniform or regular, the pressure loss in the gas diffusion space is reduced, and a sufficient gas supply function is ensured.

特開2011−48936号公報JP 2011-48936 A

特許文献1に開示された燃料電池は、十分なガス供給機能を確保しているが、燃料電池の効率を向上させるために、電気抵抗の一層の低減を図ることが要請されている。さらに、燃料電池を構成するときに積層方向に作用する圧縮荷重に抗して、電極部材がガス拡散用空間を維持し得ることも要請されている。   Although the fuel cell disclosed in Patent Document 1 has a sufficient gas supply function, it is required to further reduce the electrical resistance in order to improve the efficiency of the fuel cell. Furthermore, it is also required that the electrode member can maintain the gas diffusion space against the compressive load acting in the stacking direction when configuring the fuel cell.

そこで、本発明の目的は、電気抵抗の低減を図ることができ、さらには、圧縮荷重に抗してガス拡散用空間を維持して優れたガス拡散性を有する燃料電池を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell that can reduce electric resistance and further has excellent gas diffusibility by maintaining a gas diffusion space against a compressive load. .

上記目的を達成するための本発明の燃料電池は、高分子電解質膜と、高分子電解質膜の一方の側に配置されるカソード触媒層と、高分子電解質膜の他方の側に配置されるアノード触媒層と、を有する。また、本発明の燃料電池は、導電性を有しかつガスを遮断するカソードセパレータ及びアノードセパレータを有する。そして、カソード触媒層とカソードセパレータとの間、及びアノード触媒層とアノードセパレータとの間の少なくとも一方に、導電性多孔質基材からなる電極部材が配置されている。電極部材は、触媒層に面接触する平面部と、平面部に設けられセパレータを支持してガス拡散用空間を形成する複数の支持部とを有し、複数の支持部が散点状に配列されたドット形状を有する。   In order to achieve the above object, a fuel cell of the present invention comprises a polymer electrolyte membrane, a cathode catalyst layer disposed on one side of the polymer electrolyte membrane, and an anode disposed on the other side of the polymer electrolyte membrane. And a catalyst layer. In addition, the fuel cell of the present invention has a cathode separator and an anode separator that have conductivity and block gas. An electrode member made of a conductive porous substrate is disposed between at least one of the cathode catalyst layer and the cathode separator and between the anode catalyst layer and the anode separator. The electrode member has a planar portion that is in surface contact with the catalyst layer, and a plurality of support portions that are provided on the planar portion and support the separator to form a gas diffusion space, and the plurality of support portions are arranged in a scattered manner. Having a dotted shape.

本発明の燃料電池では、電極部材が平面部で触媒層と面接触することによって電極部材と触媒層とが良好に接触するため、電気抵抗低減を図ることができる。さらに、散点状に配列された複数の支持部によって圧縮荷重が分散されるとともに支持部が平面部によって支えられるため、圧縮荷重による支持部の変形及び触媒層への埋没が抑制されてガス拡散用空間が維持されるので、ガス拡散性が優れる。   In the fuel cell of the present invention, since the electrode member is in surface contact with the catalyst layer at the flat portion, the electrode member and the catalyst layer are in good contact with each other, so that electric resistance can be reduced. Furthermore, since the compressive load is dispersed by the plurality of support portions arranged in the form of dots and the support portion is supported by the flat portion, the deformation of the support portion due to the compressive load and the burying in the catalyst layer are suppressed, and gas diffusion Since the working space is maintained, gas diffusibility is excellent.

実施形態の燃料電池の基本構成を概略的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematically the basic composition of the fuel cell of embodiment. 図1の2−2線に沿う部分拡大断面図である。It is a partial expanded sectional view which follows the 2-2 line of FIG. 実施形態の電極部材を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows the electrode member of embodiment schematically. 実施形態と異なる電極部材の例を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows the example of the electrode member different from embodiment schematically. 実施形態と異なる電極部材の他の例を概略的に示す平面図である。It is a top view which shows roughly the other example of the electrode member different from embodiment.

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the dimension ratio of drawing is exaggerated on account of description, and is different from an actual ratio.

図1に示すように、実施形態の燃料電池10は、高分子電解質によって形成された高分子電解質膜11と、高分子電解質膜11の一方の側に配置されるカソード触媒層13と、高分子電解質膜11の他方の側に配置されるアノード触媒層12と、を有する。また、燃料電池10は、カソード触媒層13に対向して配置されたカソードセパレータ16と、アノード触媒層12に対向して配置されたアノードセパレータ15と、を有する。   As shown in FIG. 1, a fuel cell 10 according to an embodiment includes a polymer electrolyte membrane 11 formed of a polymer electrolyte, a cathode catalyst layer 13 disposed on one side of the polymer electrolyte membrane 11, a polymer An anode catalyst layer 12 disposed on the other side of the electrolyte membrane 11. In addition, the fuel cell 10 includes a cathode separator 16 disposed to face the cathode catalyst layer 13 and an anode separator 15 disposed to face the anode catalyst layer 12.

導電性多孔質基材からなるカソード電極部材18が、カソード触媒層13とカソードセパレータ16との間に配置される。導電性多孔質基材からなるアノード電極部材17が、アノード触媒層12とアノードセパレータ15との間に配置される。   A cathode electrode member 18 made of a conductive porous substrate is disposed between the cathode catalyst layer 13 and the cathode separator 16. An anode electrode member 17 made of a conductive porous substrate is disposed between the anode catalyst layer 12 and the anode separator 15.

積層された以上の構成要素は、これらを積層方向から挟み込む一対のエンドプレート(不図示)から圧縮荷重を受けて保持される。また、カソードセパレータ16と高分子電解質膜11との間、及びアノードセパレータ15と高分子電解質膜11との間等にガスシールが配置されてもよいが、図1では図示を省略している。   The above laminated components are held by receiving a compressive load from a pair of end plates (not shown) that sandwich them from the lamination direction. Further, a gas seal may be disposed between the cathode separator 16 and the polymer electrolyte membrane 11 and between the anode separator 15 and the polymer electrolyte membrane 11, but the illustration is omitted in FIG. 1.

(高分子電解質膜11)
高分子電解質膜11は、燃料電池10の運転時にアノード触媒層12で生成したプロトンをカソード触媒層13へと選択的に透過させる機能を有する。また、高分子電解質膜11は、アノード側に供給される燃料ガスとカソード側に供給される酸化剤ガスとを混合させないための隔壁としての機能を有する。高分子電解質膜11、アノード触媒層12、アノード電極部材17、カソード触媒層13、及びカソード電極部材18は、積層されて膜電極接合体14(MEA)を構成する。
(Polymer electrolyte membrane 11)
The polymer electrolyte membrane 11 has a function of selectively allowing protons generated in the anode catalyst layer 12 during the operation of the fuel cell 10 to permeate the cathode catalyst layer 13. Further, the polymer electrolyte membrane 11 has a function as a partition wall for preventing the fuel gas supplied to the anode side and the oxidant gas supplied to the cathode side from being mixed. The polymer electrolyte membrane 11, the anode catalyst layer 12, the anode electrode member 17, the cathode catalyst layer 13, and the cathode electrode member 18 are laminated to constitute a membrane electrode assembly 14 (MEA).

高分子電解質膜11としては、特に限定されず、燃料電池10の技術分野において従来公知の高分子電解質からなる膜が適宜採用できる。高分子電解質膜11に用いられる高分子電解質と、各触媒層に用いられる高分子電解質とは、同じであっても異なっていてもよいが、各触媒層と高分子電解質膜11との密着性を向上させる観点から、同じものを用いるのが好ましい。   The polymer electrolyte membrane 11 is not particularly limited, and a membrane made of a conventionally known polymer electrolyte in the technical field of the fuel cell 10 can be appropriately employed. The polymer electrolyte used for the polymer electrolyte membrane 11 and the polymer electrolyte used for each catalyst layer may be the same or different, but the adhesion between each catalyst layer and the polymer electrolyte membrane 11 From the viewpoint of improving the above, it is preferable to use the same one.

高分子電解質膜11の厚みとしては、得られる膜電極接合体14の特性を考慮して適宜決定すればよい。   The thickness of the polymer electrolyte membrane 11 may be appropriately determined in consideration of the characteristics of the membrane electrode assembly 14 to be obtained.

(アノード触媒層12、カソード触媒層13)
アノード触媒層12、及びカソード触媒層13は、実際に電池反応が進行する層である。具体的には、アノード触媒層12では水素の酸化反応が進行し、一方、カソード触媒層13では酸素の還元反応が進行する。アノード触媒層12、及びカソード触媒層13は、それぞれ、触媒成分、触媒成分を担持する導電性の触媒担体、及び高分子電解質を含む。
(Anode catalyst layer 12, cathode catalyst layer 13)
The anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 are layers in which the cell reaction actually proceeds. Specifically, a hydrogen oxidation reaction proceeds in the anode catalyst layer 12, while an oxygen reduction reaction proceeds in the cathode catalyst layer 13. The anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 each include a catalyst component, a conductive catalyst carrier that supports the catalyst component, and a polymer electrolyte.

カソード触媒層13に用いられる触媒成分は、酸素の還元反応に触媒作用を有するものであれば特に制限はなく公知の触媒が同様にして使用できる。また、アノード触媒層12に用いられる触媒成分も、水素の酸化反応に触媒作用を有するものであれば特に制限はなく公知の触媒が同様にして使用できる。   The catalyst component used for the cathode catalyst layer 13 is not particularly limited as long as it has a catalytic action in the oxygen reduction reaction, and a known catalyst can be used in the same manner. Further, the catalyst component used in the anode catalyst layer 12 is not particularly limited as long as it has a catalytic action in the oxidation reaction of hydrogen, and a known catalyst can be used in the same manner.

触媒粒子は導電性担体に担持されて電極触媒となる。ここで、導電性担体としては、触媒粒子を所望の分散状態で担持させるための比表面積を有し、集電体として十分な電子導電性を有しているものであればよい。   The catalyst particles are supported on a conductive carrier and become an electrode catalyst. Here, any conductive carrier may be used as long as it has a specific surface area for supporting the catalyst particles in a desired dispersed state and has sufficient electronic conductivity as a current collector.

アノード触媒層12及びカソード触媒層13は、電極触媒の他に、高分子電解質を含む。ここで、高分子電解質としては、特に限定されず公知のものを用いることができる。   The anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 contain a polymer electrolyte in addition to the electrode catalyst. Here, the polymer electrolyte is not particularly limited, and a known one can be used.

(アノードセパレータ15、カソードセパレータ16)
アノードセパレータ15、及びカソードセパレータ16は、導電性を有し、そして燃料電池10を複数個直列に接続して燃料電池スタックを構成する際に、各燃料電池10を電気的に接続する機能を有する。また、アノードセパレータ15、及びカソードセパレータ16は、燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却剤を互いに遮断する隔壁としての機能も有する。
(Anode separator 15 and cathode separator 16)
The anode separator 15 and the cathode separator 16 have conductivity, and have a function of electrically connecting the fuel cells 10 when a plurality of fuel cells 10 are connected in series to form a fuel cell stack. . In addition, the anode separator 15 and the cathode separator 16 also have a function as a partition that blocks the fuel gas, the oxidant gas, and the coolant from each other.

アノードセパレータ15、及びカソードセパレータ16を構成する材料としては、緻密カーボングラファイト、炭素板などのカーボンや、ステンレスなどの金属など、従来公知の材料を適宜用いることができる。   As materials constituting the anode separator 15 and the cathode separator 16, conventionally known materials such as dense carbon graphite, carbon such as a carbon plate, and metals such as stainless steel can be appropriately used.

(アノード電極部材17、カソード電極部材18)
図2に示すように、アノード電極部材17は、アノード触媒層12に面接触する平面部170と、平面部170に設けられアノードセパレータ15を支持してガス拡散用空間を形成する複数の支持部171とを有する。図3に示すように、アノード電極部材17は、複数の支持部171が散点状に配列されたドット形状を有する。
(Anode electrode member 17, cathode electrode member 18)
As shown in FIG. 2, the anode electrode member 17 includes a planar portion 170 that is in surface contact with the anode catalyst layer 12 and a plurality of support portions that are provided on the planar portion 170 and support the anode separator 15 to form a gas diffusion space. 171. As shown in FIG. 3, the anode electrode member 17 has a dot shape in which a plurality of support portions 171 are arranged in a dotted pattern.

支持部171は、平面部170の一方の面に対して窪み且つ平面部170の他方の面に対して突出したエンボス形状を有する。また、支持部171は円柱形状を有する。支持部171と支持部171との間の距離、支持部171の外径、及び支持部171の高さ等は、特に制限されず、強度向上及びガスの拡散性向上等の所望の効果等を考慮して適宜決定できる。   The support portion 171 has an emboss shape that is recessed with respect to one surface of the flat portion 170 and protrudes with respect to the other surface of the flat portion 170. The support portion 171 has a cylindrical shape. The distance between the support part 171 and the support part 171, the outer diameter of the support part 171, the height of the support part 171, and the like are not particularly limited, and desired effects such as an improvement in strength and an improvement in gas diffusibility are obtained. It can be determined as appropriate in consideration.

支持部171は、アノードセパレータ15に直接接触することによって、アノードセパレータ15との間の導電性を確保する。支持部171と支持部171との間の空間が、燃料ガスが流れるガス拡散用空間である。燃料ガスは、アノードセパレータ15に形成された燃料ガスが流れるマニホールド(不図示)から、支持部171と支持部171との間のガス拡散用空間に流れ込む。そして、燃料ガスは、平面部170を形成する導電性多孔質基材の孔を通じアノード触媒層12に供給される。図3に示すように、複数の支持部171は、ガス拡散用空間を移動する燃料ガスの流れ方向F1に対して千鳥状に配置されている。すなわち、燃料ガスの流れ方向F1に交差する方向における支持部171の位置が、燃料ガスの流れ方向F1に沿って交互にずれるように、複数の支持部171は配置されている。   The support portion 171 ensures electrical conductivity with the anode separator 15 by directly contacting the anode separator 15. A space between the support portion 171 and the support portion 171 is a gas diffusion space through which the fuel gas flows. The fuel gas flows into a gas diffusion space between the support portion 171 and the support portion 171 from a manifold (not shown) through which the fuel gas formed in the anode separator 15 flows. Then, the fuel gas is supplied to the anode catalyst layer 12 through the holes of the conductive porous substrate that forms the flat portion 170. As shown in FIG. 3, the plurality of support portions 171 are arranged in a staggered manner with respect to the flow direction F <b> 1 of the fuel gas that moves in the gas diffusion space. That is, the plurality of support portions 171 are arranged so that the positions of the support portions 171 in the direction intersecting the fuel gas flow direction F1 are alternately shifted along the fuel gas flow direction F1.

平面部170は、アノード触媒層12に接触しアノード触媒層12との間の導電性を確保する。平面部170は、アノード触媒層12の全面を覆うように配置されるが、支持部171のエンボス形状の窪みにおける開口部172では、平面部170とアノード触媒層12とが接触しない。従って、開口部172の径φ1は、平面部170とアノード触媒層12との接触面積を増加させて接触抵抗低減を図る観点から、小さい方が好ましい。開口部172の径φ1は、好ましくは、0.5mm以下である。支持部171の外径は、開口部172の径φ1と略等しい。   The flat portion 170 is in contact with the anode catalyst layer 12 to ensure conductivity between the anode catalyst layer 12. The flat portion 170 is disposed so as to cover the entire surface of the anode catalyst layer 12, but the flat portion 170 and the anode catalyst layer 12 do not contact at the opening 172 in the embossed depression of the support portion 171. Accordingly, the diameter φ1 of the opening 172 is preferably smaller from the viewpoint of reducing the contact resistance by increasing the contact area between the flat portion 170 and the anode catalyst layer 12. The diameter φ1 of the opening 172 is preferably 0.5 mm or less. The outer diameter of the support portion 171 is substantially equal to the diameter φ1 of the opening 172.

図2に示すように、カソード電極部材18は、カソード触媒層13に面接触する平面部180と、平面部180に設けられカソードセパレータ16を支持してガス拡散用空間を形成する複数の支持部181とを有する。図3に示すように、カソード電極部材18は、複数の支持部181が散点状に配列されたドット形状を有する。   As shown in FIG. 2, the cathode electrode member 18 includes a flat portion 180 that is in surface contact with the cathode catalyst layer 13 and a plurality of support portions that are provided on the flat portion 180 and support the cathode separator 16 to form a gas diffusion space. 181. As shown in FIG. 3, the cathode electrode member 18 has a dot shape in which a plurality of support portions 181 are arranged in a dotted pattern.

支持部181は、平面部180の一方の面に対して窪み且つ平面部180の他方の面に対して突出したエンボス形状を有する。また、支持部181は円柱形状を有する。支持部181と支持部181との間の距離、支持部181の外径、及び支持部181の高さ等は、特に制限されず、強度向上及びガスの拡散性向上等の所望の効果等を考慮して適宜決定できる。   The support portion 181 has an emboss shape that is recessed with respect to one surface of the flat portion 180 and protrudes with respect to the other surface of the flat portion 180. Moreover, the support part 181 has a cylindrical shape. The distance between the support portion 181 and the support portion 181, the outer diameter of the support portion 181, the height of the support portion 181, and the like are not particularly limited, and desired effects such as improvement in strength and improvement in gas diffusibility are obtained. It can be determined as appropriate in consideration.

支持部181は、カソードセパレータ16に直接接触することによって、カソードセパレータ16との間の導電性を確保する。支持部181と支持部181との間の空間が、酸化剤ガスが流れるガス拡散用空間である。酸化剤ガスは、カソードセパレータ16に形成された酸化剤ガスが流れるマニホールド(不図示)から、支持部181と支持部181との間のガス拡散用空間に流れ込む。そして、酸化剤ガスは、平面部180を形成する導電性多孔質基材の孔を通じカソード触媒層13に供給される。図3に示すように、複数の支持部181は、ガス拡散用空間を移動する酸化剤ガスの流れ方向F2に対して千鳥状に配置されている。すなわち、酸化剤ガスの流れ方向F2に交差する方向における支持部181の位置が、酸化剤ガスの流れ方向F2に沿って交互にずれるように、複数の支持部181は配置されている。   The support portion 181 ensures electrical conductivity with the cathode separator 16 by directly contacting the cathode separator 16. A space between the support portion 181 and the support portion 181 is a gas diffusion space through which the oxidant gas flows. The oxidant gas flows into a gas diffusion space between the support part 181 and the support part 181 from a manifold (not shown) through which the oxidant gas formed in the cathode separator 16 flows. Then, the oxidant gas is supplied to the cathode catalyst layer 13 through the holes of the conductive porous substrate that forms the flat portion 180. As shown in FIG. 3, the plurality of support portions 181 are arranged in a staggered manner with respect to the flow direction F2 of the oxidant gas that moves in the gas diffusion space. That is, the plurality of support portions 181 are arranged so that the positions of the support portions 181 in the direction intersecting the flow direction F2 of the oxidant gas are alternately shifted along the flow direction F2 of the oxidant gas.

平面部180は、カソード触媒層13に接触しカソード触媒層13との間の導電性を確保する。平面部180は、カソード触媒層13の全面を覆うように配置されるが、支持部181のエンボス形状の窪みにおける開口部182では、平面部180とカソード触媒層13とが接触しない。従って、開口部182の径φ2は、平面部180とカソード触媒層13との接触面積を増加させて接触抵抗低減を図る観点から、小さい方が好ましい。開口部182の径φ2は、好ましくは、0.5mm以下である。支持部181の外径は、開口部182の径φ2と略等しい。   The flat portion 180 is in contact with the cathode catalyst layer 13 and ensures electrical conductivity with the cathode catalyst layer 13. The flat portion 180 is disposed so as to cover the entire surface of the cathode catalyst layer 13, but the flat portion 180 and the cathode catalyst layer 13 are not in contact with each other at the opening 182 in the embossed depression of the support portion 181. Therefore, the diameter φ2 of the opening 182 is preferably smaller from the viewpoint of reducing the contact resistance by increasing the contact area between the flat portion 180 and the cathode catalyst layer 13. The diameter φ2 of the opening 182 is preferably 0.5 mm or less. The outer diameter of the support portion 181 is substantially equal to the diameter φ2 of the opening 182.

支持部171と支持部181とは、好ましくは、厚み方向で高分子電解質膜11、アノード触媒層12、及びカソード触媒層13を介して実質的に相互に重なるような位置(実質的に同位置)に配置される
アノード電極部材17及びカソード電極部材18を形成する導電性多孔質基材は金網である。例えば、シート状の金網にエンボス加工が施されることによって、支持部171が平面部170と一体的に形成される。また、同様に、シート状の金網にエンボス加工が施されることによって、支持部181が平面部180と一体的に形成される。
The support part 171 and the support part 181 are preferably positioned so as to substantially overlap each other via the polymer electrolyte membrane 11, the anode catalyst layer 12, and the cathode catalyst layer 13 in the thickness direction (substantially the same position). The conductive porous base material forming the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 is a wire mesh. For example, the support portion 171 is integrally formed with the flat portion 170 by embossing a sheet-like wire mesh. Similarly, the embossing is performed on the sheet-shaped wire net, so that the support portion 181 is formed integrally with the flat portion 180.

アノード電極部材17及びカソード電極部材18を形成する金網の寸法は、特に制限されず、電気抵抗低減及びガスの拡散性向上等の所望の効果等を考慮して適宜決定できる。例えば、金網のメッシュ数は、100メッシュ以上であることが好ましく、100〜500メッシュであることがより好ましい。このような開口数であれば、平面部170を通じたアノード触媒層12への燃料ガスの供給、及び平面部180を通じたカソード触媒層13への酸化剤ガスの供給が容易である。また、金網を構成する線材の線径は、25〜110μmであることが好ましい。このような線径であれば、単位面積あたりのアノード触媒層12とアノード電極部材17との接触面積、及び単位面積あたりのカソード触媒層13とカソード電極部材18との接触面積が多くなる。また、金網のピッチは、50〜260μmであることが好ましい。金網の織り方は特に限定されず、平織、綾織、平畳織、綾畳織など何れでもよい。金網における交錯した線材同士の間の網目は、導電性多孔質基材における孔に相当する。メッシュ数及び線径は、JIS G3555に従い、測定することができる。   The dimensions of the metal mesh that forms the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 are not particularly limited, and can be appropriately determined in consideration of desired effects such as a reduction in electrical resistance and an improvement in gas diffusibility. For example, the number of meshes of the wire mesh is preferably 100 mesh or more, and more preferably 100 to 500 mesh. With such a numerical aperture, it is easy to supply the fuel gas to the anode catalyst layer 12 through the flat portion 170 and supply the oxidant gas to the cathode catalyst layer 13 through the flat portion 180. Moreover, it is preferable that the wire diameter which comprises a metal-mesh is 25-110 micrometers. With such a wire diameter, the contact area between the anode catalyst layer 12 and the anode electrode member 17 per unit area and the contact area between the cathode catalyst layer 13 and the cathode electrode member 18 per unit area increase. Moreover, it is preferable that the pitch of a wire mesh is 50-260 micrometers. The weaving method of the wire mesh is not particularly limited, and any of plain weave, twill, plain tatami, twill, etc. The mesh between the interlaced wires in the wire mesh corresponds to the pores in the conductive porous substrate. The number of meshes and the wire diameter can be measured according to JIS G3555.

アノード電極部材17、及びカソード電極部材18を形成する導電性材料は、特に制限はない。具体的には、アノード電極部材17、及びカソード電極部材18は、金属製、又は表面が金属で被覆されたものであることが好ましい。ここで、金属としては、特に制限されないが、金属セパレータの構成材料として用いられているものが適宜用いられる。例えば、鉄、チタン及びアルミニウム、並びにこれらの合金などが挙げられる。これらの材料は、機械的強度、汎用性、コストパフォーマンス及び加工容易性などの観点から好ましく用いられる。ここで、鉄合金にはステンレスが含まれる。なかでも、アノード電極部材17、及びカソード電極部材18は、ステンレス、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成することが好ましい。また、表面が金属で被覆されたものをアノード電極部材17及びカソード電極部材18として使用する場合の、金属は、特に制限されず、上記したのと同様の材料が使用できる。また、この場合の表面が被覆される基材は、特に制限されないが、導電性を有することが好ましい。例えば、導電性の高分子材料、導電性炭素材料などが使用できる。   The conductive material forming the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 is not particularly limited. Specifically, the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 are preferably made of metal or coated on the surface with metal. Here, although it does not restrict | limit especially as a metal, What is used as a constituent material of a metal separator is used suitably. For example, iron, titanium, aluminum, and alloys thereof can be used. These materials are preferably used from the viewpoints of mechanical strength, versatility, cost performance, ease of processing, and the like. Here, the iron alloy includes stainless steel. Especially, it is preferable that the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 are comprised from stainless steel, aluminum, or aluminum alloy. Moreover, the metal in particular when using what coat | covered the surface with the metal as the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 is not restrict | limited, The material similar to having mentioned above can be used. In addition, the substrate on which the surface is coated is not particularly limited, but preferably has conductivity. For example, a conductive polymer material or a conductive carbon material can be used.

導電性の防食処理が、アノード電極部材17及びカソード電極部材18の表面に施されてもよい。導電性の防食処理によって、燃料電池10内の環境下でアノード電極部材17及びカソード電極部材18の腐食を抑制・防止して、耐久性を高めることができる。   Conductive anticorrosion treatment may be performed on the surfaces of the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18. Due to the conductive anticorrosion treatment, the corrosion of the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 can be suppressed / prevented under the environment in the fuel cell 10 and the durability can be improved.

導電性防食処理としては、金又は導電性炭素のコーティングであることが好ましい。金コーティングとしては、金メッキを用いることができる。また、金コーティングとしては、金を表面に張り合わせた金クラッドを用いることができる。さらに、導電性炭素のコーティングとしては、表面に導電性炭素層を設けることが好ましい。導電性炭素層を構成する導電性炭素は、特に制限されないが、例えば、カーボンブラック、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバ、カーボンナノホーン、カーボンフィブリルなどを使用することができる。また、カーボンブラックの具体例として、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、オイルファーネスブラック又はサーマルブラックなどが挙げられる。なお、カーボンブラックは、グラファイト化処理が施されていてもよい。上記炭素材料は、単独で用いてもよく、または2種以上を併用してもよい。   The conductive anticorrosion treatment is preferably a gold or conductive carbon coating. Gold plating can be used as the gold coating. Further, as the gold coating, a gold clad in which gold is bonded to the surface can be used. Further, as the conductive carbon coating, it is preferable to provide a conductive carbon layer on the surface. The conductive carbon constituting the conductive carbon layer is not particularly limited, and for example, carbon black, graphite, fullerene, carbon nanotube, carbon nanofiber, carbon nanohorn, carbon fibril, and the like can be used. Specific examples of carbon black include ketjen black, acetylene black, channel black, lamp black, oil furnace black, and thermal black. Carbon black may be subjected to a graphitization treatment. The said carbon material may be used independently or may use 2 or more types together.

また、撥水処理がアノード電極部材17及びカソード電極部材18に施されてもよい。撥水処理によって、アノード電極部材17とアノードセパレータ15との間、及びカソード電極部材18とカソードセパレータ16との間での水の滞留が減少し、その結果、水によるガス供給の阻害が抑制される。また、水のフラッティングが抑えられることによって、アノード触媒層12及びカソード触媒層13にガスを滞りなく供給できる。これによって電圧の急激な低下を抑えて、電圧をより安定させることが可能となる。撥水処理としては、アノード電極部材17及びカソード電極部材18に撥水剤を被覆させる方法や上記導電性炭素層に撥水剤を含有させる方法がある。   Further, the water repellent treatment may be applied to the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18. The water repellent treatment reduces the retention of water between the anode electrode member 17 and the anode separator 15 and between the cathode electrode member 18 and the cathode separator 16, and as a result, inhibition of gas supply by water is suppressed. The In addition, by suppressing the flooding of water, the gas can be supplied to the anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 without stagnation. As a result, it is possible to suppress a sudden drop in voltage and stabilize the voltage. As the water repellent treatment, there are a method in which the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 are coated with a water repellent, and a method in which the conductive carbon layer contains a water repellent.

また、親水処理が撥水処理の代わりにアノード電極部材17及びカソード電極部材18に施されてもよい。親水処理によって、アノード触媒層12及びカソード触媒層13からの液水をガス拡散用空間側に引き寄せるため、アノード触媒層12及びカソード触媒層13での水詰まりを低減できる。この結果、電圧の急激な低下を抑えて、電圧をより安定させることができる。親水処理としては、アノード電極部材17及びカソード電極部材18に親水剤を被覆する方法や上記導電性炭素層に親水剤を含有させる方法がある。   Further, hydrophilic treatment may be applied to the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 instead of the water repellent treatment. By the hydrophilic treatment, liquid water from the anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 is drawn to the gas diffusion space side, so that water clogging in the anode catalyst layer 12 and the cathode catalyst layer 13 can be reduced. As a result, it is possible to suppress a sudden drop in voltage and stabilize the voltage. As the hydrophilic treatment, there are a method in which the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 are coated with a hydrophilic agent, and a method in which the conductive carbon layer contains a hydrophilic agent.

燃料電池10の製造方法は、特に制限されることなく、燃料電池10の分野において従来公知の知見が適宜参照され得る。また、燃料電池10を運転する際に用いられる燃料は特に限定されない。   The manufacturing method of the fuel cell 10 is not particularly limited, and conventionally known knowledge in the field of the fuel cell 10 can be appropriately referred to. The fuel used when operating the fuel cell 10 is not particularly limited.

さらに、燃料電池10が所望する電圧を発揮できるように、複数の膜電極接合体14を、アノードセパレータ15、及びカソードセパレータ16を介して積層した燃料電池スタックを構成してもよい。燃料電池10の形状などは、特に限定されず、所望する電圧などの電池特性が得られるように適宜決定すればよい。   Furthermore, a fuel cell stack in which a plurality of membrane electrode assemblies 14 are stacked via an anode separator 15 and a cathode separator 16 may be configured so that the fuel cell 10 can exhibit a desired voltage. The shape of the fuel cell 10 is not particularly limited, and may be determined as appropriate so that desired battery characteristics such as voltage can be obtained.

本実施形態の作用効果を述べる。   The effect of this embodiment is described.

本実施形態の燃料電池10では、アノード電極部材17が平面部170でアノード触媒層12と面接触することによってアノード電極部材17とアノード触媒層12とが良好に接触するため、電気抵抗低減ひいては燃料電池10の発電効率向上を図り得る。また、カソード電極部材18が平面部180でカソード触媒層13と面接触することによってカソード電極部材18とカソード触媒層13とが良好に接触するため、電気抵抗低減ひいては燃料電池10の発電効率向上を図り得る。   In the fuel cell 10 of the present embodiment, since the anode electrode member 17 is in surface contact with the anode catalyst layer 12 at the flat portion 170, the anode electrode member 17 and the anode catalyst layer 12 are in good contact with each other. The power generation efficiency of the battery 10 can be improved. In addition, since the cathode electrode member 18 is in surface contact with the cathode catalyst layer 13 at the flat portion 180, the cathode electrode member 18 and the cathode catalyst layer 13 are in good contact with each other, so that electric resistance can be reduced, and thus power generation efficiency of the fuel cell 10 can be improved. It can be planned.

また、積層方向に作用する圧縮荷重が複数の支持部171によって分散されるとともに、支持部171が平面部170によって支えられる。このため、圧縮荷重による支持部171の変形及びアノード触媒層12への埋没が抑制されてガス拡散用空間が維持されるので、燃料ガスのガス拡散性が優れる。また、積層方向に作用する圧縮荷重が複数の支持部181によって分散されるとともに、支持部181が平面部180によって支えられる。このため、圧縮荷重による支持部181の変形及びカソード触媒層13への埋没が抑制されてガス拡散用空間が維持されるので、酸化剤ガスのガス拡散性が優れる。   Further, the compressive load acting in the stacking direction is dispersed by the plurality of support portions 171, and the support portion 171 is supported by the flat portion 170. For this reason, the deformation of the support portion 171 due to the compressive load and the burying in the anode catalyst layer 12 are suppressed and the gas diffusion space is maintained, so that the gas diffusibility of the fuel gas is excellent. Further, the compressive load acting in the stacking direction is dispersed by the plurality of support portions 181, and the support portion 181 is supported by the flat portion 180. For this reason, the deformation of the support portion 181 due to the compressive load and the burying in the cathode catalyst layer 13 are suppressed and the gas diffusion space is maintained, so that the gas diffusibility of the oxidant gas is excellent.

また、アノードセパレータ15からの押圧によって支持部171に生じる曲げモーメントが、支持部171が散点状に配列されることによって緩和される。このため、支持部171において開口部172が広がるような変形が生じ難く、その結果、アノード電極部材17とアノード触媒層12との接触面積の減少が抑制される。よって燃料電池10の発電効率が良好である。また、カソードセパレータ16からの押圧によって支持部181に生じる曲げモーメントが、支持部181が散点状に配列されることによって緩和される。このため、支持部181において開口部182が広がるような変形が生じ難く、その結果、カソード電極部材18とカソード触媒層13との接触面積の減少が抑制される。よって燃料電池10の発電効率が良好である。   Further, the bending moment generated in the support portion 171 due to the pressure from the anode separator 15 is alleviated by arranging the support portions 171 in the form of dots. For this reason, the support portion 171 is unlikely to be deformed so that the opening 172 expands, and as a result, a reduction in the contact area between the anode electrode member 17 and the anode catalyst layer 12 is suppressed. Therefore, the power generation efficiency of the fuel cell 10 is good. Further, the bending moment generated in the support portion 181 due to the pressure from the cathode separator 16 is alleviated by arranging the support portions 181 in the form of dots. For this reason, the support portion 181 is unlikely to deform so that the opening 182 is widened, and as a result, a reduction in the contact area between the cathode electrode member 18 and the cathode catalyst layer 13 is suppressed. Therefore, the power generation efficiency of the fuel cell 10 is good.

また、平面部170が導電性多孔質基材によって形成されているため、多数の孔を通じ燃料ガスがアノード触媒層12に供給され易い。また、平面部180が導電性多孔質基材によって形成されているため、多数の孔を通じ酸化剤ガスがカソード触媒層13に供給され易い。また、導電性多孔質基材が金網であるため、パンチングメタル等の他の導電性多孔質基材に比べ、平面部170及び平面部180の開口率が大きい上に肉厚が薄い。従って燃料ガスが平面部170を通ってアノード触媒層12に達し易く、また酸化剤ガスが平面部180を通ってカソード触媒層13に達し易いので、発電効率を向上できる。   Further, since the flat portion 170 is formed of the conductive porous substrate, the fuel gas is easily supplied to the anode catalyst layer 12 through a large number of holes. Further, since the flat portion 180 is formed of the conductive porous substrate, the oxidant gas is easily supplied to the cathode catalyst layer 13 through a large number of holes. In addition, since the conductive porous substrate is a wire mesh, the opening ratio of the flat portion 170 and the flat portion 180 is large and the wall thickness is thin compared to other conductive porous substrates such as punching metal. Accordingly, the fuel gas can easily reach the anode catalyst layer 12 through the flat portion 170, and the oxidant gas can easily reach the cathode catalyst layer 13 through the flat portion 180, so that power generation efficiency can be improved.

また、平面部170と支持部171とが一体的に形成されているため、平面部170と支持部171とを別々に形成した後それらを組み合わせる場合に比べ本実施形態では両者を組み合わせる手間を省けるので、コストを抑えられる。また、平面部180と支持部181とが一体的に形成されているため、平面部180と支持部181とを別々に形成した後それらを組み合わせる場合に比べ本実施形態では両者を組み合わせる手間を省けるので、コストを抑えられる。   In addition, since the flat portion 170 and the support portion 171 are integrally formed, compared with the case where the flat portion 170 and the support portion 171 are separately formed and then combined, the present embodiment saves the trouble of combining the two. So you can keep costs down. In addition, since the flat surface portion 180 and the support portion 181 are integrally formed, compared to the case where the flat surface portion 180 and the support portion 181 are separately formed and then combined with each other, this embodiment saves the trouble of combining the both. So you can keep costs down.

また、支持部171がエンボス形状を有するため、支持部171をエンボス加工によって容易に平面部170と一体的に形成することができ、従って低コスト化できる。また、支持部181がエンボス形状を有するため、支持部181をエンボス加工によって容易に平面部180と一体的に形成することができ、従って低コスト化できる。   Further, since the support portion 171 has an embossed shape, the support portion 171 can be easily formed integrally with the flat portion 170 by embossing, so that the cost can be reduced. Further, since the support portion 181 has an embossed shape, the support portion 181 can be easily formed integrally with the flat portion 180 by embossing, so that the cost can be reduced.

また、複数の支持部171が、燃料ガスの流れ方向F1に対して千鳥状に配置されているため、例えば図4に示すように複数の支持部171Aがガスの流れ方向F1に沿うように配置されている場合に比べ、燃料ガスが分散して各支持部171と接し易い。そのため、より多くの燃料ガスが各支持部171の内部に流入して留まる。支持部171の内部に留まった燃料ガスは、流れている場合に比べアノード触媒層12に達し易いため、燃料電池10の発電効率向上を図り得る。同様に、複数の支持部181が、酸化剤ガスの流れ方向F2に対して千鳥状に配置されているため、酸化剤ガスが分散して各支持部181の内部に留まり易く、従って燃料電池10の発電効率向上を図り得る。   Further, since the plurality of support portions 171 are arranged in a staggered manner with respect to the fuel gas flow direction F1, for example, as shown in FIG. 4, the plurality of support portions 171A are arranged along the gas flow direction F1. Compared with the case where it is made, fuel gas disperse | distributes and it is easy to contact each support part 171. FIG. Therefore, more fuel gas flows into each support portion 171 and remains. Since the fuel gas remaining inside the support portion 171 is likely to reach the anode catalyst layer 12 as compared with the case of flowing, the power generation efficiency of the fuel cell 10 can be improved. Similarly, since the plurality of support portions 181 are arranged in a staggered manner with respect to the flow direction F2 of the oxidant gas, the oxidant gas is easily dispersed and stays in each support portion 181. Therefore, the fuel cell 10 The power generation efficiency can be improved.

本実施形態と異なり例えば図5に示すように角柱形状を有する支持部171Bが平面部170に設けられる場合、圧縮荷重によって支持部171Bの角で応力集中が生じる可能性がある。これに対し、本実施形態では支持部171が円柱形状を有し、そのため外周が円弧状であるので、応力集中が生じ難い。従って、高分子電解質膜11の破損を防止できる。支持部181についても同様で、支持部181が円柱形状を有するため応力集中が生じ難く、よって高分子電解質膜11の破損を防止できる。   Unlike the present embodiment, for example, as shown in FIG. 5, when the support portion 171 </ b> B having a prismatic shape is provided on the plane portion 170, stress concentration may occur at the corner of the support portion 171 </ b> B due to the compressive load. On the other hand, in the present embodiment, the support portion 171 has a columnar shape, and therefore the outer periphery has an arc shape, so that stress concentration hardly occurs. Therefore, damage to the polymer electrolyte membrane 11 can be prevented. The same applies to the support portion 181. Since the support portion 181 has a cylindrical shape, stress concentration is unlikely to occur, and therefore the damage of the polymer electrolyte membrane 11 can be prevented.

また、開口部172の径φ1が0.5mm以下であるため、平面部170のうちアノード触媒層12と接触しない部分の面積が小さく抑えられる。従って、電気抵抗低減ひいては燃料電池10の発電効率向上を図り得る。また、開口部182の径φ2が0.5mm以下であるため、平面部180のうちカソード触媒層13と接触しない部分の面積が小さく抑えられる。従って、電気抵抗低減ひいては燃料電池10の発電効率向上を図り得る。   Moreover, since the diameter φ1 of the opening 172 is 0.5 mm or less, the area of the flat portion 170 that does not come into contact with the anode catalyst layer 12 can be reduced. Therefore, the electric resistance can be reduced, and the power generation efficiency of the fuel cell 10 can be improved. Moreover, since the diameter φ2 of the opening 182 is 0.5 mm or less, the area of the flat portion 180 that does not come into contact with the cathode catalyst layer 13 can be reduced. Therefore, the electric resistance can be reduced, and the power generation efficiency of the fuel cell 10 can be improved.

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変できる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the claims.

例えば、上記実施形態ではアノード電極部材17及びカソード電極部材18を形成する導電性多孔質基材が金網であるが、本発明はこれに限定されない。例えば、導電性多孔質基材は、パンチングメタル、エッチングメタル及びエキスパンドメタル等であってもよい。   For example, in the above embodiment, the conductive porous base material forming the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 is a wire mesh, but the present invention is not limited to this. For example, the conductive porous substrate may be a punching metal, an etching metal, an expanded metal, or the like.

また、上記実施形態では、アノード触媒層12とアノードセパレータ15との間にアノード電極部材17が配置され、且つカソード触媒層13とカソードセパレータ16との間にカソード電極部材18が配置されるが、これに限定されない。すなわち、アノード電極部材17及びカソード電極部材18のうちの一方が、公知の電極部材であってもよい。   In the above embodiment, the anode electrode member 17 is disposed between the anode catalyst layer 12 and the anode separator 15, and the cathode electrode member 18 is disposed between the cathode catalyst layer 13 and the cathode separator 16. It is not limited to this. That is, one of the anode electrode member 17 and the cathode electrode member 18 may be a known electrode member.

また、上記実施形態では、金網がエンボス加工されることによってその金網から支持部と平面部とが一体的に形成されているが、本発明はこれに限定されない。つまり、支持部と平面部とが別々に形成され、その後、平面部の上に支持部が固定される形態であってもよい。   Moreover, in the said embodiment, although a metal mesh is embossed and the support part and the plane part are integrally formed from the metal mesh, this invention is not limited to this. That is, the support part and the plane part may be formed separately, and then the support part may be fixed on the plane part.

また、複数の支持部は、例えば図4のように、千鳥状と異なる配置で設けられてもよい。   Moreover, a some support part may be provided by arrangement | positioning different from zigzag form, for example like FIG.

また、支持部のエンボス形状の窪みにおける開口部の形状は、上記実施形態の開口部172、182のような円形形状に限定されず、楕円形状であってもよい。この場合、開口部において最も幅広に形成されている箇所の幅、すなわち長径が、好ましくは0.5mm以下である。   In addition, the shape of the opening in the embossed depression of the support portion is not limited to a circular shape like the openings 172 and 182 of the above embodiment, and may be an elliptical shape. In this case, the width of the widest portion in the opening, that is, the major axis is preferably 0.5 mm or less.

また、支持部は、例えば図5のように角柱形状を有するものであってもよい。この場合、支持部のエンボス形状の窪みにおける開口部の形状は矩形形状であり、そして開口部において最も幅広に形成されている箇所の幅、すなわち対角線の長さが、好ましくは0.5mm以下である。   Further, the support portion may have a prismatic shape as shown in FIG. 5, for example. In this case, the shape of the opening in the embossed depression of the support portion is a rectangular shape, and the width of the widest portion in the opening, that is, the length of the diagonal line is preferably 0.5 mm or less. is there.

10 燃料電池、
11 高分子電解質膜、
12 アノード触媒層、
13 カソード触媒層、
14 膜電極接合体、
15 アノードセパレータ、
16 カソードセパレータ、
17 アノード電極部材(電極部材)、
18 カソード電極部材(電極部材)、
170、180 平面部、
171、171A、171B 支持部、
181、181A、181B 支持部、
172、182 開口部。
10 Fuel cell,
11 Polymer electrolyte membrane,
12 anode catalyst layer,
13 cathode catalyst layer,
14 membrane electrode assembly,
15 anode separator,
16 cathode separator,
17 Anode electrode member (electrode member),
18 Cathode electrode member (electrode member),
170, 180 plane part,
171, 171A, 171B support part,
181, 181A, 181B support part,
172, 182 openings.

Claims (7)

高分子電解質膜と、
前記高分子電解質膜の一方の側に配置されるカソード触媒層および導電性を有しかつガスを遮断するカソードセパレータと、
前記高分子電解質膜の他方の側に配置されるアノード触媒層および導電性を有しかつガスを遮断するアノードセパレータと、
前記カソード触媒層と前記カソードセパレータとの間、および前記アノード触媒層と前記アノードセパレータとの間の少なくとも一方に配置され、導電性多孔質基材からなる電極部材と、を有し、
前記電極部材は、前記触媒層に面接触する平面部と、前記平面部に設けられ前記セパレータを支持してガス拡散用空間を形成する複数の支持部とを有し、前記複数の支持部が散点状に配列されたドット形状を有してなる、燃料電池。
A polymer electrolyte membrane;
A cathode catalyst layer disposed on one side of the polymer electrolyte membrane and a cathode separator having conductivity and blocking gas;
An anode catalyst layer disposed on the other side of the polymer electrolyte membrane and an anode separator having conductivity and blocking gas;
An electrode member disposed between at least one of the cathode catalyst layer and the cathode separator and between the anode catalyst layer and the anode separator and made of a conductive porous substrate;
The electrode member includes a flat portion that is in surface contact with the catalyst layer, and a plurality of support portions that are provided on the flat portion and support the separator to form a gas diffusion space, and the plurality of support portions include A fuel cell having dot shapes arranged in a dotted pattern.
前記電極部材は、前記平面部と前記支持部とが一体的に形成されている、請求項1に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 1, wherein the electrode member has the planar portion and the support portion formed integrally. 前記支持部は、前記平面部の一方の面に対して窪み且つ前記平面部の他方の面に対して突出したエンボス形状を有する、請求項2に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 2, wherein the support portion has an embossed shape that is recessed with respect to one surface of the planar portion and protrudes with respect to the other surface of the planar portion. 複数の前記支持部は、前記ガス拡散用空間を移動するガスの流れ方向に沿って当該ガスの流れ方向に交差する方向における前記支持部の位置を交互にずらした千鳥状に配置されている、請求項1〜請求項3のうちのいずれか1つに記載の燃料電池。   The plurality of support portions are arranged in a zigzag pattern in which the positions of the support portions in the direction intersecting the gas flow direction are alternately shifted along the gas flow direction moving through the gas diffusion space. The fuel cell according to any one of claims 1 to 3. 前記導電性多孔質基材は金網からなる、請求項1〜請求項4のうちのいずれか1つに記載の燃料電池。   The fuel cell according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductive porous substrate is made of a wire mesh. 前記支持部は円柱形状を有する、請求項1〜請求項5のうちのいずれか1つに記載の燃料電池。   The fuel cell according to any one of claims 1 to 5, wherein the support portion has a cylindrical shape. 前記エンボス形状の窪みにおける開口部は、最も幅広に形成されている箇所で0.5mm以下の幅を有する、請求項3に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 3, wherein the opening in the embossed recess has a width of 0.5 mm or less at the widest portion.
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