JP7079996B2 - 燃料電池案内バッフル - Google Patents
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Description
流体通路(3)の合流セクション通路と分流通路における深さまたは幅を制御することにより、流体の流体通路(3)の各箇所における流速と向きとを調整している。
方法二:図11に示す如く、流体通路(3)の合流セクション通路の深さは、複数の分流通路の深さと異なる。
図6に示す如く、前記補助マイクロチャンネル(8)の深さは、流体通路の合流セクションにおける通路の深さより小さいとともに、分流通路の深さよりも小さい。
Claims (15)
- 複数の流体通路(3)が設けられた燃料電池案内バッフル(1)であって、
前記流体通路(3)の中央には、少なくとも1つの流線型の分流アイランド(7)が設けられ、
前記分流アイランド(7)には少なくとも1つの補助マイクロチャンネル(8)が設けられ、
前記補助マイクロチャンネル(8)は、深さと幅とが前記流体通路の合流セクション通路の深さと幅より小さく、且つ分流通路の深さと幅よりも小さくなるように前記流体通路内の各箇所における流速及び圧力を改変することにより、流体を流体拡散層に強制的に進入させて流れるようにする圧力差が形成されることを特徴とする燃料電池案内バッフル。 - 前記分流アイランド(7)の底部には、前記流体拡散層(9)が設けられ、
流体が前記流体通路(3)に沿って前記合流セクション通路と前記分流通路とを通過する際の流速の変化が流体圧力の変化を起こして圧力差を生じさせ、
前記圧力差は、流体を案内バッフル(1)に貼合せた前記流体拡散層(9)に強制的に進入させることにより、触媒層(10)における生成水を取り除き、流体のxyzの3方向における三次元の流れを形成することを特徴とする請求項1に記載の燃料電池案内バッフル。 - 前記分流アイランド(7)の上流を向いている面には、流体案内斜面または流体案内溝(14)が設けられ、
流体が前記合流セクション通路から流出して真正面から前記分流アイランド(7)に衝突する際に、流体が前記流体案内斜面または前記流体案内溝(14)によって、前記分流アイランド下の前記流体拡散層に案内されることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池案内バッフル。 - 前記分流アイランド(7)の先端の流線型曲面の曲率半径Rと、後端の流線型曲面の曲率半径rとの関係をR≧rとすることにより、
前記分流アイランド(7)は、前記流体通路(3)を、拡張セクションと収束セクションとを具備する少なくとも2つの前記分流通路に分割し、
前記少なくとも2つの前記分流通路は、前記分流アイランド(7)の後端で前記合流セクション通路に合流する場合、前記分流アイランド(7)の後端に、前記流体通路の側壁に生成水が付着することを防ぐための渦が形成されていることを特徴とする請求項3に記載の燃料電池案内バッフル。 - 前記流体通路(3)の前記合流セクション通路と前記分流通路の深さ及び/または幅が異なる場合、
流体の合流セクション通路断面(L、P)における流速S L 及び流速S P と、分流通路断面(N)における流速S N との関係は、S L 及びS P がS N 以下であることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の燃料電池案内バッフル。 - 前記流体通路(3)は、その深さが波状に変化するよう流体の流速を調整し、
前記分流アイランドの先端の合流セクション断面(L)における深さHから前記分流通路断面(N)における深さhまで徐々に減少するとともに、前記分流通路断面(N)における深さから前記分流アイランドの後端の合流セクション断面(P)における深さまで徐々に増加することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の燃料電池案内バッフル。 - 隣接する前記流体通路(3)内の前記分流アイランド(7)が交差して設けられ、前記各流体通路の前記分流通路が位置する領域は拡散領域(A)であるとともに、前記合流セクション通路が位置する領域は収束領域(B)であり、1つの前記流体通路(3)の拡散領域(A)は、隣り合う流通通路の収束領域(B)と隣接し、拡散領域(A)の流体の圧力は、収束領域(B)の流体の圧力と異なり、
隣接する拡散領域と収束領域の側壁(12)の両側に圧力差が形成された場合には、この圧力差によって流体を側壁(12)の下端の前記流体拡散層(9)に拡散して流動させ、隣接する前記流体通路に進入するように、反応媒体を前記側壁の底部領域に伝達させて拡散させると共に、前記側壁の底部の前記流体拡散層(9)における生成水を取り除くことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の燃料電池案内バッフル。 - 前記分流アイランド(7)内の前記補助マイクロチャンネル(8)の直径dと、前記流体通路の前記合流セクション通路の直径Dとの関係は、d=1/5~1/10Dであることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の燃料電池案内バッフル。
- 前記流体通路(3)の前記合流セクション通路の直径または幅Dは、複数の前記分流通路の直径または幅の合計以上であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の燃料電池案内バッフル。
- 前記分流アイランド(7)は、前記流体通路(3)の中央にて隆起した凸塊であり、
前記分流アイランド(7)内の前記補助マイクロチャンネル(8)から構成された前記流体通路は、少なくともアーク状、工字型、Y型とT型を含むことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の燃料電池案内バッフル。 - 案内バッフル(1)には、複数の流体通路(3)が設けられ、
前記流体通路(3)の中央には少なくとも1つの流線型の分流アイランド(7)が設けられ、
前記分流アイランド(7)の底部には、流体拡散層(9)が設けられ、
流体が前記流体通路(3)に沿って合流セクション通路と分流通路とを通過する際に、流速の変化が流体圧力の変化を起こして圧力差を形成し、前記圧力差により、流体を案内バッフル(1)に貼合せた前記流体拡散層(9)に強制的に進入させて触媒層(10)における生成水を取り除き、流体のxyzの3方向における三次元の流れを形成することを、含むことを特徴とする燃料電池の流体案内方法。 - 前記分流アイランド(7)の先端の流線型曲面の曲率半径Rと、後端の流線型曲面の曲率半径rとの関係を、R≧rとすることにより、前記分流アイランド(7)は、前記流体通路(3)を、拡張セクションと収束セクションを備えた少なくとも2つの前記分流通路に分割し、前記少なくとも2つの分流通路は、前記分流アイランド(7)の後端で前記合流セクション通路に合流した場合には、前記分流アイランド(7)の後端に、生成水が前記流体通路の側壁に付着するのを避けるための渦を形成することを特徴とする請求項11に記載の燃料電池の流体案内方法。
- 前記分流アイランド(7)の上流を向いている面には、流体案内斜面または流体案内溝(14)が設けられ、
流体が前記合流セクション通路から流出して前記分流アイランド(7)に真正面から衝突する際に、流体が前記流体案内斜面または前記流体案内溝(14)によって前記分流アイランドの下の前記流体拡散層に案内されることを特徴とする請求項11または12に記載の燃料電池の流体案内方法。 - 流体通路(3)の中央に少なくとも1つの流線型の分流アイランド(7)が設けられ、
前記分流アイランド(7)の上流を向いている面が接触する流体拡散層の上端面には、流体案内斜面または流体案内溝(14)が設けられ、流体が合流セクション通路から流出して前記分流アイランド(7)に真正面から衝突する際に、流体が前記流体案内斜面または前記流体案内溝(14)によって前記分流アイランドの下の前記流体拡散層に案内されることを特徴とする燃料電池の案内バッフル。 - 前記分流アイランド(7)の底部にはMEA膜電極が設けられ、前記流体拡散層(9)と、膜電極(11)と、その両側に塗布した触媒層(10)とを備え、その中で、前記流体拡散層(9)が案内バッフル(1)上に貼合せられ、
前記流体通路(3)に沿って前記合流セクション通路と前記分流通路とを通過する際に、流速の変化によって流体圧力の変化を起こして圧力差を形成することにより、流体を案内バッフル(1)に貼合せた前記流体拡散層(9)に強制的に進入させ、この流体が前記触媒層(10)における生成水を取り除くことを特徴とする請求項14に記載の燃料電池の案内バッフル。
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