JPH08124592A

JPH08124592A - 燃料電池

Info

Publication number: JPH08124592A
Application number: JP6282750A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Takahashi; 剛高橋
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1994-10-20
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 1996-05-17

Abstract

(57)【要約】【目的】燃料を各単電池に均等に配流すると共に燃料
電池を小型化する。【構成】単電池を構成する集電極２０の燃料ガス流路
２４，２６には流路を２分するブリッジ２５等が形成さ
れており、燃料ガス流路３４，３６には流路を３分する
ブリッジ３５Ａ等が形成されている。燃料電池は、電解
質膜と２つガス拡散電極からなる発電層と、集電極２０
とを、発電層を挟んで対峙する集電極２０の燃料ガス流
路２４と燃料ガス流路３４が整合するよう積層してな
る。この積層により、燃料電池には、ブリッジ２５等を
有する積層方向の燃料ガスの流路が形成される。この流
路に燃料ガスを流せば、ブリッジ２５等により燃料ガス
の流れが乱され、各集電極２０の通路２９，３９へ燃料
ガスが均等に配流される。ブリッジ２５等により燃料ガ
ス流路２４等付近の強度が向上するから、燃料ガス流路
２４等と縁との間の肉厚ｔを薄くして燃料電池を小型に
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池に関し、詳し
くは単電池を積層してなる積層体を備えた燃料電池に関
する。

【０００２】

【従来の技術】単電池を積層した積層体を備える燃料電
池では、燃料電池全体の運転効率を高くすると共に小型
化することが望まれている。燃料電池の運転効率を高く
するには、積層体を構成する単電池での電気化学反応が
効率良くかつ均等に行なわれる必要がある。このため、
積層体を構成する単電池に燃料を均等に配流する必要が
ある。

【０００３】こうした燃料を単電池に均等に配流する燃
料電池としては、従来、積層体の積層方向に沿った側面
に取り付けられたマニホールドに整流板を設けたものが
提案されている（例えば、特開昭６３−２０７０５６号
公報や実開昭６４−９３６０号公報等）。これらの燃料
電池では、マニホールド内を積層体の積層方向に沿って
流れる燃料の積層方向の圧力分布を整流板により変化さ
せることで、燃料の流向から見て上流側に位置する単電
池への燃料の供給と下流側に位置する単電池への燃料の
供給とを均等なものとしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の燃料電池では、マニホールド内に整流板を備えるた
め、小型化が困難であるという問題があった。また、各
単電池に燃料を均等に配流するためには、複数の整流板
を設ける必要があり構造が複雑になるという問題があっ
た。

【０００５】また、こうしたマニホールド内に整流板を
設ける手法を、積層体に積層方向に貫通する燃料の供給
流路を形成したいわゆる内部マニホールドタイプの燃料
電池に適用すると、整流板の設置が困難になるという問
題があった。

【０００６】本発明の燃料電池は、こうした問題を解決
し、燃料を各単電池に均等に配流すると共に燃料電池を
小型化することを目的とし、次の構成を採った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の燃料電池は、単
電池を積層してなる積層体を備えた燃料電池であって、
前記積層体の積層方向の燃料の供給流路を形成する貫通
孔を前記単電池に設けると共に、該供給流路の少なくと
も一部に前記燃料の流れを乱す構造体を設けてなること
を要旨とする。

【０００８】ここで、前記燃料電池において、前記構造
体は、前記貫通孔を２以上の孔に分離する柱である構成
とすることもできる。また、前記燃料電池において、前
記積層体は、前記貫通孔の異なる位置に前記構造体を設
けた単電池を積層してなる構成とすることもできる。あ
るいは、前記燃料電池において、前記供給流路の入口付
近に前記構造体を設けた構成とすることもできる。さら
に、前記燃料電池において、前記供給流路の所定の箇所
に前記構造体を設けた構成とすることもできる。

【０００９】

【作用】以上のように構成された本発明の燃料電池は、
単電池に設けられた貫通孔が、単電池を積層してなる積
層体の積層方向の燃料の供給流路を形成する。この供給
流路の少なくとも一部に設けられた構造体が、燃料の流
れを乱して各単電池への燃料の配流性を向上させる。

【００１０】請求項２記載の燃料電池は、構造体を、貫
通孔を２以上の孔に分離する柱としたことにより、燃料
の流れを乱して各単電池への燃料の配流性を高める共
に、単電池の貫通孔付近の強度を高める。

【００１１】請求項３記載の燃料電池は、貫通孔の異な
る位置に構造体を設けた単電池を積層することにより、
燃料の流れを十分に乱して、各単電池への燃料の配流性
を向上させる。

【００１２】請求項４記載の燃料電池は、燃料の供給流
路の入口付近に構造体を設けることで、供給流路の入口
付近を構成する単電池への燃料の配流性を向上させる。

【００１３】請求項５記載の燃料電池は、燃料の供給流
路の所定の箇所に構造体を設けることにより、供給流路
の所定の箇所付近を構成する単電池への燃料の配流性を
向上させる。ここで、所定の箇所とは、燃料の供給流路
のうち構造体を設けないと単電池への燃料の配流性が低
下する箇所またはその付近をいう。

【００１４】

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図１は、本発明の好適な一実施例としての燃料
電池を構成する積層体１０の構造を例示する説明図であ
る。図２は図１に示した積層体１０の４−４線断面図、
図３は図２に示した積層体１０の５−５線断面図であ
る。実施例の燃料電池は、固体高分子型燃料電池であ
り、図１ないし図３に示すように、電解質膜１２と、こ
の電解質膜１２を挟持してサンドイッチ構造を形成する
２つのガス拡散電極１４と、このサンドイッチ構造を挟
持する２つの集電極２０と、シール部材４０とからなる
積層体１０を備える。以下積層体１０を構成する各部材
について説明する。

【００１５】電解質膜１２は、高分子材料、例えば、フ
ッ素系樹脂により形成された厚さ１００μｍないし２０
０μｍのイオン交換膜であり、湿潤状態で良好な電気伝
導性を示す。２つのガス拡散電極１４は、共に炭素繊維
からなる糸で織成したカーボンクロスにより形成されて
いる。このカーボンクロスの電解質膜１２側の表面およ
び隙間には、触媒としての白金または白金と他の金属か
らなる合金等を担持したカーボン粉が練り込まれてい
る。この電解質膜１２と２つのガス拡散電極１４は、２
つのガス拡散電極１４が電解質膜１２を挟んでサンドイ
ッチ構造とした状態で、１００℃ないし１６０℃好まし
くは１１０℃ないし１３０℃の温度で、１ＭＰａ｛１
０．２kgf／cm²｝ないし２０ＭＰａ｛２０４kgf／cm²｝
好ましくは８ＭＰａ｛８２kgf／cm²｝ないし１５ＭＰａ
｛１５３kgf／cm²｝の圧力を作用させて接合するホット
プレス法により接合されている。

【００１６】図４は集電極２０の外観を例示する斜視図
であり、図５は図４に示した集電極２０の裏面から見た
斜視図である。図４および図５に示すように、集電極２
０は、カーボンを圧縮して緻密化しガス不透過とした緻
密質カーボンにより形成されている。集電極２０のガス
拡散電極１４と接触する面（積層面）は、正方形状に形
成されており、この面の四隅には、断面が円形の冷却水
孔２２Ａ〜２２Ｄが形成されている。この冷却水孔２２
Ａ〜２２Ｄは、積層体を形成した際、積層体を積層方向
に貫通する冷却水の流路を形成する。

【００１７】冷却水孔２２Ａと冷却水孔２２Ｂとの間に
は、２つの細長い孔２４Ａ，２４Ｂとこの２つの孔２４
Ａ，２４Ｂを分けるブリッジ２５とからなる燃料ガス流
路２４が形成されている。ブリッジ２５の積層面の一方
の表面（図４の表示面）は、後述するリブ２８とガス拡
散電極１４とにより形成される燃料ガスの通路２９の形
成面と一致するよう削られている。この燃料ガス流路２
４に対向する位置、即ち冷却水孔２２Ｃと冷却水孔２２
Ｄとの間には、燃料ガス流路を構成する２つの孔２４
Ａ，２４Ｂおよびブリッジ２５と同一形状の２つの孔２
６Ａ，２６Ｂおよびブリッジ２７からなる燃料ガス流路
２６が形成されている。図２の表示面の燃料ガス流路２
４と燃料ガス流路２６との間には、この燃料ガス流路２
４，２６が形成されていない辺（後述する燃料ガス流路
３４，３６が形成されている辺）と平行な複数のリブ２
８が形成されている。このリブ２８は、ガス拡散電極１
４の表面と燃料ガス流路２４と燃料ガス流路２６とを結
ぶ燃料ガスの通路２９を形成する。

【００１８】冷却水孔２２Ｂと冷却水孔２２Ｃとの間に
は、３つの孔３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃとこの３つの孔３
４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃを分けるブリッジ３５Ａ，３５Ｂ
とからなる燃料ガス流路３４が形成されている。ブリッ
ジ３５Ａ，３５Ｂの積層面の一方の表面（図５の表示
面）は、ブリッジ２５と同様に削られている。この燃料
ガス流路３４に対向する位置、即ち冷却水孔２２Ｄと冷
却水孔２２Ａとの間には、燃料ガス流路３４を構成する
３つの孔３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃおよびブリッジ３５
Ａ，３５Ｂと同一形状の３つの孔３６Ａ，３６Ｂ，３６
Ｃおよびブリッジ３７Ａ，３７Ｂからなる燃料ガス流路
３６が形成されている。図３の表示面の燃料ガス流路３
４と燃料ガス流路３６との間には、燃料ガス流路２４，
２６が形成されている辺と平行な複数のリブ３８が形成
されている。このリブ３８は、ガス拡散電極１４の表面
とで燃料ガス流路２４と燃料ガス流路２６とを結ぶ燃料
ガスの通路３９を形成する。

【００１９】こうした電解質膜１２とガス拡散電極１４
と集電極２０とを、シール部材４０と共に積層して積層
体１０を形成する。この際、電解質膜１２および２つの
ガス拡散電極１４を挟んで対峙する２つの集電極２０
は、一方の集電極２０の燃料ガス流路２４に他方の集電
極２０の燃料ガス流路３４とが整合するように積層す
る。この結果、一方の集電極２０の燃料ガス流路２４と
他方の燃料ガス流路３４とにより積層体１０を積層方向
に貫通する燃料ガスの流路５２が形成される（図１ない
し図３参照）。この流路５２の内側には、図２に示すよ
うに、ブリッジ２５およびブリッジ３５Ａ，３５Ｂが交
互に形成される。このように積層体１０を形成すること
により、積層体１０の燃料ガスの流路５２に対向する位
置には、図４および図５に示すように、一方の集電極２
０の燃料ガス流路３４と他方の燃料ガス流路２４とによ
りこの流路５２と一対をなす燃料ガスの流路５４が形成
される。なお、図４および図５には、図示する集電極２
０を一方の集電極２０として流路５２等を記載した。ま
た、積層体１０には、一方の集電極２０の燃料ガス流路
２６と他方の集電極２０の燃料ガス流路３６とにより一
対の燃料ガスの流路５６，５８が形成される。この一対
の流路５６，５８も積層体１０を積層方向に貫通し、対
向する位置となる。

【００２０】こうして構成された積層体１０の二対の燃
料ガスの流路のうちの一方の一対の流路（例えば流路５
２，５４）を水素を含有する水素含有ガスの給排流路と
し、他の一対の流路（例えば、流路５６，５８）を酸素
を含有する酸素含有ガスの給排流路として、水素含有ガ
スおよび酸素含有ガスを流せば、電解質膜１２および２
つのガス拡散電極１４を挟んで対峙する燃料ガスの通路
２９と通路３９にそれぞれ水素含有ガスと酸素含有ガス
が流れ、各ガス拡散電極１４に水素と酸素が供給され
て、次式に示す電気化学反応が行なわれ、化学エネルギ
が直接電気エネルギに変換される。

【００２１】カソード反応（酸素極）：２Ｈ⁺＋２ｅ^-＋
（１／２）Ｏ₂→Ｈ₂Ｏアノード反応（燃料極）：Ｈ₂→２Ｈ⁺＋２ｅ^-

【００２２】次に、積層体１０の燃料ガスの流路５２に
流れる燃料ガスの様子について説明する。図６は、燃料
ガスの流路５２を流れる燃料ガスの様子を例示する説明
図である。図示するように、燃料ガスは、図中矢印で示
すように上方から下方へ流れるが、ブリッジ２５やブリ
ッジ３５Ａ，３５Ｂにより燃料ガスの流れが乱される。
このため、各単電池の図中表示面から裏面方向に形成さ
れる燃料ガスの通路２９（図２参照）には、燃料ガスが
均等に配流される。

【００２３】以上説明した実施例の燃料電池によれば、
集電極２０の燃料ガス流路２４，２６，３４，３６にブ
リッジ２５，２７，３５Ａ，３５Ｂ，３７Ａ，３７Ｂを
設けることで、燃料ガスの流路５２〜５８内の燃料ガス
の流れを乱し、各単電池に形成された燃料ガスの通路２
９，３９へ燃料ガスを均等に配流することができる。こ
の結果、各単電池を効率よく運転することができ、運転
効率の高い燃料電池とすることができる。

【００２４】また、集電極２０の燃料ガス流路２４，２
６，３４，３６にブリッジ２５，２７，３５Ａ，３５
Ｂ，３７Ａ，３７Ｂを設けたので、ブリッジ２５等を設
けないものに比して燃料ガス流路２４等付近の強度を高
くすることができる。この結果、集電極２０の縁と燃料
ガス流路２４等との間の肉厚ｔ（図１および図４参照）
を薄くすることができ、燃料電池を小型化することがで
きる。図７に、燃料ガスと外気との差圧Ｐとこの差圧Ｐ
に必要な肉厚ｔとの関係の一例を示す。図中曲線Ａは実
施例の集電極２０が示す差圧Ｐと肉厚ｔとの関係であ
り、曲線Ｂは燃料ガス流路にブリッジを設けない集電極
が示す差圧Ｐと肉厚ｔとの関係である。図示するよう
に、実施例の集電極２０では、燃料ガス流路にブリッジ
を設けない集電極に比して肉厚ｔを薄くすることができ
る。なお、差圧Ｐと肉厚ｔとの関係は、集電極２０の材
質，燃料ガス流路の形状，ブリッジの形状および数等に
より定まるものである。

【００２５】このように実施例の燃料電池では、燃料ガ
ス流路２４等付近の強度が高くなるので、集電極２０の
燃料ガス流路２４等の側部を開口して燃料ガスの供給口
または排出口を形成することもできる。この一例を図８
に示す。図８は、燃料ガスの供給口３４Ｄおよび排出口
３６Ｄを備えた集電極２０Ａの外観を例示する斜視図で
ある。集電極２０Ａは、孔３４Ａおよび孔３６Ａに供給
口３４Ｄおよび排出口３６Ｄが形成されていることを除
いて集電極２０と同一の構成をしている。したがって、
同一の構成には、同一の符号を付し、その説明は省略す
る。図示するように、集電極２０Ａの燃料ガス流路３４
を構成する孔３４Ａには燃料ガスの供給口３４Ｄが形成
されており、燃料ガス流路３６を構成する孔３６Ａには
燃料ガスの排出口３６Ｄが形成されている。こうした集
電極２０Ａを積層体１０の一部として積層すれば、積層
体１０の積層方向に沿った側面の如何なる位置からでも
積層体１０に燃料ガスを供給することができる。このた
め、燃料電池の設計の自由度を高めることができる。

【００２６】実施例の集電極２０では、燃料ガスの供給
側の流路と排ガスの排出側の流路の区別なくブリッジ２
５等を形成したので、積層体１０を１種類の集電極２０
で積層することができ、構成部材数を少なくすることが
できる。この結果、積層体１０の積層も容易となる。な
お、燃料ガスの供給側の流路のみにブリッジ２５等を形
成する構成も好適である。

【００２７】実施例の燃料電池では、ブリッジ２５等の
断面を図２および図６に示すように矩形としたが、いか
なる断面形状でもかまわない。例えば、図９に示すよう
に円形断面のブリッジ２５Ｂおよびブリッジ３５ＡＢ，
３５ＢＢとしてもよく、図１０に示すように略流線形断
面のブリッジ２５Ｃおよびブリッジ３５ＡＣ，３５ＢＣ
としてもよい。また、積層体１０を構成する単電池の集
電極２０のすべてのブリッジ２５等を同一断面形状とし
たが、異なる断面形状のブリッジ２５等が混在するもの
としてもよい。

【００２８】実施例の集電極２０では、燃料ガス流路に
は１つまたは２つのブリッジを形成したが、燃料ガス流
路に如何なる数のブリッジを形成してもかまわない。ま
た、実施例では、１種類の集電極２０により積層体１０
を形成したが、複数種類の集電極、例えば、燃料ガス流
路のブリッジの数が異なる集電極，ブリッジの断面形状
が異なる集電極，燃料ガス流路にブリッジが形成されて
いない集電極等を混在させて積層体を形成してもよい。
この一例を図１１および図１２に示す。図１１は燃料ガ
スの流路のうち燃料ガスが供給される入口付近にのみブ
リッジの形成された集電極を積層してなる積層体１０Ｄ
の燃料ガスの流路を示した説明図、図１２は燃料ガスの
流路のうちの一部にのみブリッジの形成された集電極を
積層してなる積層体１０Ｅの燃料ガスの流路を示した説
明図である。以下に、積層体１０Ｅおよび積層体１０Ｄ
について説明する。

【００２９】積層体１０Ｄは、図１１に示すように、燃
料ガスの入口となる積層端に、集電極２０に形成された
ブリッジ２５と同一形状のブリッジ２５Ｈが燃料ガス流
路に５つ形成された集電極２０Ｈ，ブリッジの形成され
ていない集電極２０Ｅ，ブリッジ２５と同一形状のブリ
ッジ２５Ｇが燃料ガス流路に４つ形成された集電極２０
Ｇ，ブリッジの形成されていない集電極２０Ｄ，ブリッ
ジ２５と同一形状のブリッジ２５Ｆが燃料ガス流路に３
つ形成された集電極２０Ｆが、この順に積層されてお
り、この入口付近以外には、ブリッジの形成されていな
い集電極２０Ｄが形成されている。このように積層され
た積層体１０Ｄの燃料ガスの流路に燃料ガスを流せば、
ブリッジ２５Ｈ等が形成された燃料ガスの入口付近での
燃料ガスの流れが乱されるから、この入口付近での各単
電池への燃料ガスの配流性を向上させることができる。
積層体１０Ｄでは、燃料ガスの入口における燃料ガスの
流路の断面積を積層体中央部の流路に比して大きくして
いる。これは、ブリッジを形成したことによる断面積の
減少を回避するためであり、圧力損失を小さくするため
である。

【００３０】積層体１０Ｅは、図１２に示すように、そ
の所定の箇所に、積層体１０Ｄを構成した集電極２０
Ｆ，集電極２０Ｇおよびブリッジ２５と同一形状のブリ
ッジ２５Ｊが燃料ガス流路に５つ形成された集電極２０
Ｊが、集電極２０Ｆ，集電極２０Ｇ，集電極２０Ｊ，集
電極２０Ｇ，集電極２０Ｆの順に積層されており、所定
の箇所以外は、ブリッジが形成されていない集電極２０
Ｄが積層されている。このように積層した積層体１０Ｅ
の燃料ガスの流路に燃料ガスを流せば、ブリッジ２５Ｆ
等が形成された所定の箇所付近での燃料ガスの流れが乱
されるから、この所定の箇所付近での各単電池への燃料
ガスの配流性を向上させることができる。積層体１０Ｅ
でも、所定の箇所における燃料ガスの流路の断面積をそ
の他の箇所の流路に比して大きくしているが、これは、
積層体１０Ｄと同様に、ブリッジを形成したことによる
断面積の減少の回避と圧力損失の防止のためである。

【００３１】ここで、所定の箇所とは、ブリッジが形成
されていない集電極２０Ｄのみで積層体１０Ｅを積層し
た際に燃料ガスの配流性が低くなる箇所またはその前後
付近である。すなわち、配流性が低くなる箇所に集電極
２０Ｄに代えてブリッジの形成された集電極２０Ｆ等を
積層する場合と、その箇所の上流側または下流側の集電
極２０Ｄに代えて集電極２０Ｆ等を積層する場合であ
る。このような箇所に集電極２０Ｆ等を積層することに
より積層体１０Ｅを構成する各単電池への燃料ガスの配
流性を均等にすることができ、運転効率の高い燃料電池
にすることができる。なお、所定の箇所は、１箇所に限
られず複数でもよい。また、所定の箇所は、実験により
定めることができる。

【００３２】次に本発明の第２の実施例の燃料電池につ
いて説明する。図１３は、第２実施例の燃料電池を構成
する積層体１１０の構造を例示する説明図である。第２
実施例の燃料電池は、第１実施例の燃料電池と同様に固
体高分子型燃料電池であり、図示するように、電解質膜
１２と、この電解質膜１２を挟持してサンドイッチ構造
を形成する２つのガス拡散電極１４と、このサンドイッ
チ構造を挟持する２つの集電極１２０と、シール部材４
０とを積層してなる積層体１１０を備える。電解質膜１
２，２つのガス拡散電極１４およびシール部材４０につ
いては、第１実施例の電解質膜１２，ガス拡散電極１４
およびシール部材４０と同一なので、同一の符号を付
し、その説明は省略する。

【００３３】図１４は、集電極１２０の外観を例示する
斜視図である。図示するように、集電極１２０は、第１
実施例の集電極２０と同様に緻密質カーボンにより形成
されており、その形状は、第１実施例の集電極２０の４
つの燃料ガス流路２４，２６，３４，３６に相当する４
つの燃料ガス流路１２４，１２６，１３４，１３６を除
いて第１実施例の集電極２０と同一の形状をしている。
すなわち、正方形の板状部材で、四隅には、断面が円形
の冷却水孔１２２Ａ〜１２２Ｄが形成されている。ま
た、集電極１２０の一方の面には対向する燃料ガス流路
１２４と燃料ガス流路１２６とを結ぶ平行で複数のリブ
１２８が形成されており、他方の面には、リブ１２８と
直交するよう燃料ガス流路３４と燃料ガス流路３６とを
結ぶ平行で複数のリブ１３８が形成されている。このリ
ブ１２８，１３８は、ガス拡散電極１４の表面とで、燃
料ガスの通路１２９，１３９を形成する。

【００３４】集電極１２０に形成された４つの燃料ガス
流路１２４，１２６，１３４，１３６は、細長い貫通孔
として形成されている。この各燃料ガス流路１２４，１
２６，１３４，１３６の長手方向の２つの内壁のうちリ
ブ１２８，１３８が形成されていない壁面には、リブ１
２８，１３８が形成されていない面に沿って張り出した
梁１２５，１２７，１３５，１３７が形成されている。

【００３５】この集電極１２０からなる積層体１１０に
形成される燃料ガスの流路に燃料ガスを流せば、図１３
に示すように、燃料ガスの流れからみて燃料ガス流路１
２４等に形成された梁１２５等の上流側は、燃料ガスに
押されて、開口している部分より正圧（図中＋印）にな
る。この結果、燃料ガスは、図中矢印で示すように、燃
料ガスの通路１２９の入口側に押されるから、通路１２
９への燃料ガスの配流性が向上する。

【００３６】以上説明した第２実施例の燃料電池によれ
ば、集電極１２０の燃料ガス流路１２４等の燃料ガスの
通路１２９等が形成されない側の壁面に梁１２５等を形
成することにより、燃料ガスの通路１２９への燃料ガス
の配流性を向上させることができる。このため、効率の
良い燃料電池とすることができる。

【００３７】次に本発明の第３の実施例の燃料電池につ
いて説明する。図１５は、第３実施例の燃料電池を構成
する積層体２１０の構造を例示する説明図である。第３
実施例の燃料電池は、第１実施例および第２実施例の燃
料電池と同様に固体高分子型燃料電池であり、図示する
ように、電解質膜１２と、この電解質膜１２を挟持して
サンドイッチ構造を形成する２つのガス拡散電極１４
と、このサンドイッチ構造を挟持する２つの集電極２２
０と、シール部材４０とを積層してなる積層体１１０を
備える。電解質膜１２，２つのガス拡散電極１４および
シール部材４０については、第１実施例の電解質膜１
２，ガス拡散電極１４およびシール部材４０と同一なの
で、同一の符号を付し、その説明は省略する。

【００３８】図１６は、集電極２２０の外観を例示する
斜視図である。図示するように、集電極２２０は、第２
実施例の集電極１２０と同様に緻密質カーボンにより形
成されており、その形状は、４つの燃料ガス流路２２
４，２２６，２３４，２３６を除いて第２実施例の集電
極１２０と同一の形状をしている。集電極２２０の４つ
の燃料ガス流路２２４，２２６，２３４，２３６には、
第２実施例の集電極１２０の燃料ガス流路１２４等に形
成された梁１２５等と同一形状の梁２２５，２２７，２
３５，２３７が、梁１２５等が形成された壁面と対向す
る壁面（リブ２２８が形成されている側の壁面）に形成
されている。

【００３９】こうした集電極２２０からなる積層体２１
０に形成される燃料ガスの流路に燃料ガスを流せば、図
１５に示すように、燃料ガスの流れからみて燃料ガス流
路１２４等に形成された梁２２５等の下流側は、梁２２
５等のより燃料ガスが遮られて、開口している部分より
負圧（図中−印）になる。この結果、燃料ガスは、図中
矢印で示すように、燃料ガスの通路２２９の入口側に引
き込まれるから、通路２２９への燃料ガスの配流性が向
上する。

【００４０】以上説明した第３実施例の燃料電池によれ
ば、集電極２２０の燃料ガス流路２２４等の燃料ガスの
通路２２９等が形成された壁面に梁２２５等を形成する
ことにより、燃料ガスの通路２２９への燃料ガスの配流
性を向上させることができる。このため、効率の良い燃
料電池とすることができる。

【００４１】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、例えば、燃料ガス流路２４等に形成されたブリッジ
２５等に代えて突出部を設ける構成、リン酸型燃料電池
に適用する構成など、本発明の要旨を逸脱しない範囲内
において、種々なる態様で実施し得ることは勿論であ
る。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の燃料電池に
よれば、燃料の供給流路の少なくとも一部に設けられた
構造体が、供給流路における燃料の流れを乱すので、各
単電池への燃料の配流性を向上させることができる。こ
の結果、効率の良い燃料電池とすることができる。

【００４３】請求項２記載の燃料電池によれば、構造体
として貫通孔を２以上の孔に分離する柱を形成したの
で、単電池の貫通孔付近の強度を高めることができる。
この結果、欠損などを防止することができ、燃料電池を
小型化することができる。もとより、供給流路における
燃料の流れを乱すので、各単電池への燃料の配流性を向
上させることができる。

【００４４】請求項３記載の燃料電池によれば、貫通孔
の異なる位置に構造体を設けた単電池を積層するだけで
燃料の供給流路の燃料の流れを十分に乱して各単電池へ
の燃料の配流性を向上させることができるので、効率の
良い燃料電池を容易に組み付けることができる。

【００４５】請求項４記載の燃料電池によれば、燃料の
供給流路の入口付近に構造体を設けることにより、燃料
の供給流路の入口付近を構成する単電池への燃料の配流
性を向上させることができる。

【００４６】請求項５記載の燃料電池は、燃料の供給流
路の所定の箇所に構造体を設けることにより、供給流路
の所定の箇所付近を構成する単電池への燃料の配流性を
向上させることができる。この結果、効率の良い燃料電
池とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な一実施例としての燃料電池を構
成する積層体１０の構造を例示する説明図である。

【図２】図１に示した積層体１０の４−４線断面図であ
る。

【図３】図２に示した積層体１０の５−５線断面図であ
る。

【図４】集電極２０の外観を例示する斜視図である。

【図５】図４に示した集電極２０の裏面から見た斜視図
である。

【図６】燃料ガスの流路５２を流れる燃料ガスの様子を
例示する説明図である。

【図７】燃料ガスと外気との差圧Ｐと集電極２０の燃料
ガス流路３４側の肉厚ｔとの関係を例示するグラフであ
る。

【図８】燃料ガスの供給口３４Ｄおよび排出口３６Ｄを
備えた集電極２０Ａの外観を例示する斜視図である。

【図９】ブリッジを円形断面のとした集電極２０Ｂによ
る燃料ガスの流路５２を流れる燃料ガスの様子を例示す
る説明図である。

【図１０】ブリッジを略流線形断面のとした集電極２０
Ｃによる燃料ガスの流路５２を流れる燃料ガスの様子を
例示する説明図である。

【図１１】燃料ガスが供給される入口付近にのみブリッ
ジの形成された集電極を積層してなる積層体１０Ｄの燃
料ガスの流路を示した説明図である。

【図１２】燃料ガスの流路のうちの一部にのみブリッジ
の形成された集電極を積層してなる積層体１０Ｅの燃料
ガスの流路を示した説明図である。

【図１３】第２実施例の燃料電池を構成する積層体１１
０の構造を例示する説明図である。

【図１４】第２実施例の積層体１１０に用いられる集電
極１２０の外観を例示する斜視図である。

【図１５】第３実施例の燃料電池を構成する積層体１１
０の構造を例示する説明図である。

【図１６】第３実施例の積層体２１０に用いられる集電
極２２０の外観を例示する斜視図である。

【符号の説明】

１０…積層体１０Ｄ，１０Ｅ…積層体１２…電解質膜１４…ガス拡散電極２０…集電極２０Ａ〜２０Ｊ…集電極２２Ａ〜２２Ｄ…冷却水孔２４，２６，３４，３６…燃料ガス流路２４Ａ，２４Ｂ…孔２５，２７，３５Ａ，３５Ｂ，３７Ａ，３７Ｂ…ブリッ
ジ２５Ｂ〜２５Ｊ…ブリッジ２６Ａ，２６Ｂ…孔２８…リブ２９，３９…通路３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ…孔３４Ｄ…供給口３５ＡＢ，３５ＢＢ…ブリッジ３５ＡＣ，３５ＢＣ…ブリッジ３６Ａ，３６Ｂ，３６Ｃ…孔３６Ｄ…排出口３８…リブ３９…通路４０…シール部材５２〜５８…流路１１０…積層体１２０…集電極１２２Ａ〜１２２Ｄ…冷却水孔１２４，１２６，１３４，１３６…燃料ガス流路１２５，１２７，１３５，１３７…梁１２８，１３８…リブ１２９，１３９…通路１３８…リブ２１０…積層体２２０…集電極２２４，２２６，２３４，２３６…燃料ガス流路２２５，２２７，２３５，２３７…梁２２８…リブ２２９…通路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単電池を積層してなる積層体を備えた燃
料電池であって、前記積層体の積層方向の燃料の供給流路を形成する貫通
孔を前記単電池に設けると共に、該供給流路の少なくと
も一部に前記燃料の流れを乱す構造体を設けてなる燃料
電池。
【請求項２】前記構造体は、前記貫通孔を２以上の孔
に分離する柱である請求項１記載の燃料電池。
【請求項３】前記積層体は、前記貫通孔の異なる位置
に前記構造体を設けた単電池を積層してなる請求項１ま
たは２記載の燃料電池。
【請求項４】前記供給流路の入口付近に前記構造体を
設けた請求項１ないし３いずれか記載の燃料電池。
【請求項５】前記供給流路の所定の箇所に前記構造体
を設けた請求項１ないし３いずれか記載の燃料電池。