JP6101253B2 - 腐食を抑制した燃料電池 - Google Patents
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Description
アノードでは、 H2→2H++2e−
カソードでは、 4H++4e−+O2→2H2O
5 交換膜
21〜23 バイポーラプレート
31〜33 膜/電極接合体、すなわちMEA
41、42 金属シート
43 流路
110 燃料源
112 空気源
211、221、231 溶接部
311 電解質の層
312 アノード
313 カソード
314、315 ガス拡散層
321 電解質の層
322 アノード
323 カソード
324、325 ガス拡散層
331 電解質の層
332 アノード
333 カソード
334、335 ガス拡散層
411 彫り込み面
412 流路
413 近接対向部
422 流路
423 近接対向部
Claims (14)
- 少なくとも3つの膜/電極接合体(31、32、33)と、
前記少なくとも3つの膜/電極接合体の各間に、それぞれ接触配置された少なくとも第1および第2のバイポーラ金属プレート(21、22)とを備える燃料電池であって、
各バイポーラ金属プレートは、それぞれの膜/電極接合体に対向し、かつ、複数の局所的な溶接部(211、221)によって互いに固定的に結合されている、2枚の金属シート(41、42)を備え、
前記2枚の金属シートは、ガスを誘導するために、これらの両金属シートの各々対向方向に溝状に突出する連続的で、蛇行状の誘導用流路であって、
前記各金属シートの一端部から、対向する他端部まで、離隔して平行に伸びる複数の延在部と、前記誘導用流路が蛇行状となるように、前記複数の延在部の近接する端部同士を、これら延在部の延在方向に対して直角方向に交互に接続する端部接続部とを有する蛇行状の誘導用流路(412、422)を各々備え、
前記両誘導用流路の複数の延在部は、それらの延在方向に対して前記各金属シート上で直角方向に分布するように、前記2枚の金属シート上における対向位置で、同じ方向に伸びており、
前記複数の局所的な溶接部は、前記両誘導用流路の近接対向部(413、423)に形成されており、
前記第1のバイポーラ金属プレートの溶接部(211)の少なくとも一部は、前記第2のバイポーラ金属プレートの溶接部(221)に平面視において重ね合わされておらず、前記第2のバイポーラ金属プレートの溶接部に対して、前記誘導用流路(412、422)の延在部が伸びる方向、および前記延在部の分布方向において、かつ平面視において異なる位置に配置されており、
かつ前記両誘導用流路の近接対向部(413、423)のうち、前記溶接部が形成されていない近接対向部も、互いに接触していることを特徴とする燃料電池。 - 前記第1及び第2のバイポーラ金属プレート(21、22)の誘導用流路の各々の蛇行状パターンは、平面視において一致するように重ね合わされていることを特徴とする、請求項1に記載の燃料電池。
- 前記第1のバイポーラ金属プレートの溶接部(211)は、前記第2のバイポーラ金属プレートの溶接部(221)に、平面視において、各々まったく重ね合わされていないことを特徴とする、請求項1又は2に記載の燃料電池。
- 前記第1および第2のバイポーラ金属プレートの溶接部の、これらのプレートに垂直な方向の同一面上での投影は、相互に、少なくとも5mm離れていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池。
- 前記第1および第2のバイポーラ金属プレートの溶接部の、これらのプレートに垂直な方向の同一面上での投影は、相互に、少なくとも10mm離れていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池。
- 前記第1および第2のバイポーラ金属プレートの溶接部の、これらのプレートに垂直な方向の同一面上での投影は、相互に、少なくとも50mm離れていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池。
- 前記第1のバイポーラ金属プレートの前記溶接部(211)は、それぞれ、前記第2のバイポーラ金属プレートの最も近い溶接部(221)間の重心に対し、平面視において重なる位置に配置されていることを特徴とする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の燃料電池。
- さらに第3のバイポーラ金属プレート(23)を備え、
前記第2のバイポーラ金属プレート(22)が、前記第1のバイポーラ金属プレート(21)と第3のバイポーラ金属プレート(23)との間に配置され、
前記第3のバイポーラ金属プレートは、複数の局所的な溶接部(231)によって固定的に結合された2枚の金属シート(41、42)を備え、
前記2枚の金属シートは、ガスを誘導するために、これらの両金属シートの各々対向方向に溝状に突出する連続的で、蛇行状の誘導用流路であって、
前記各金属シートの一端部から、対向する他端部まで、離隔して平行に伸びる複数の延在部と、前記誘導用流路が蛇行状となるように、前記複数の延在部の近接する端部同士を、これら延在部の延在方向に対して直角方向に交互に接続する端部接続部とを有する蛇行状の誘導用流路(412、422)を各々備え、
前記両誘導用流路の複数の延在部は、それらの延在方向に対して前記各金属シート上で直角方向に分布するように、前記2枚の金属シート上における対向位置で、同じ方向に伸びており、
前記複数の局所的な溶接部は、前記両誘導用流路の近接対向部(413、423)に設けられ、
前記第3のバイポーラ金属プレートの溶接部(231)の少なくとも一部は、前記第1および第2のバイポーラ金属プレートの溶接部(211、221)に対して、前記誘導用流路の延在部が伸びる方向、および前記延在部の分布方向において、かつ平面視において異なる位置に配置され、
前記第2のバイポーラ金属プレートの前記溶接部は、それぞれ、前記第1および/または第3のバイポーラ金属プレートにおける4つの最も近い溶接部間の重心に対し、平面視において重なる位置に配置されていることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の燃料電池。 - 前記第1〜第3のバイポーラ金属プレート(21、22、23)の誘導用流路の各々の蛇行状パターンは、平面視において一致するように重ね合わされていることを特徴とする、請求項8に記載の燃料電池。
- 前記第1および第2のバイポーラ金属プレートの溶接部の密集度は、1cm2当たり0.1〜1個の範囲にあることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の燃料電池。
- 前記バイポーラ金属プレートの溶接部は、前記バイポーラ金属プレート上に均一に分散されていることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の燃料電池。
- 前記金属シート(41、42)は、ステンレススチールからなることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の燃料電池。
- 前記金属シート(41、42)は、冷却液用の流路(43)を画定していることを特徴とする、請求項1〜12のいずれか1項に記載の燃料電池。
- 前記溶接部は、スポット溶接部または直線シーム溶接部であることを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1項に記載の燃料電池。
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