JPH0935737A - Solid polymer electrolyte fuel cell - Google Patents

Solid polymer electrolyte fuel cell

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JPH0935737A
JPH0935737A JP7181240A JP18124095A JPH0935737A JP H0935737 A JPH0935737 A JP H0935737A JP 7181240 A JP7181240 A JP 7181240A JP 18124095 A JP18124095 A JP 18124095A JP H0935737 A JPH0935737 A JP H0935737A
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JP
Japan
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fuel cell
polymer electrolyte
solid polymer
heat medium
unit
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JP7181240A
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Japanese (ja)
Inventor
Akihiro Kabasawa
明裕 樺澤
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Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04082Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
    • H01M8/04089Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
    • H01M8/04119Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2300/00Electrolytes
    • H01M2300/0017Non-aqueous electrolytes
    • H01M2300/0065Solid electrolytes
    • H01M2300/0082Organic polymers
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid polymer electrolyte fuel cell capable of easily uniformizing temperature distribution in the stacking direction of unit fuel cells. SOLUTION: A Solid polymer electrolyte fuel cell (stack) 1 uses current collecting plates 51, 51, humidifying devices 2A, 2B, and pressure applying plates 53, 54 instead of a current collector, an electrical insulating plate, and a pressure applying plate used in the conventional cell. The current collecting plates 51, 51 and the pressure applying plates 53, 53 have through holes which communicate to an inlet side flow path 90A and an outlet side flow path 90B formed in the stack of unit cells 8. A heat medium 99 is supplied to the stack 1 from a piping connecting body 991 fixed to the through hole formed in each of the pressure applying plates 53, 54. The humidifying device 2A is constituted by stacking three unit humidifying bodies, and the humidifying device 2B is constituted by stacking two unit humidifying bodies, and an oxidizing agent gas 98 is passed through a groove 631 of the humidifying device 2A, a fuel gas is passed through a groove 631 of the humidifying device 2B, and the heat medium 99 flowing out from the flow path 90B is passed through a groove 641 of the humidifying devices 2A, 2B.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、固体高分子電解質型
燃料電池に係わり、単位燃料電池が持つ燃料電池セルの
温度の,単位燃料電池の積層方向における温度分布の均
一化が容易となるように改良されたその構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid polymer electrolyte fuel cell, and makes it easy to make the temperature distribution of the fuel cells of a unit fuel cell uniform in the stacking direction of the unit fuel cells. To its improved structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は水素と酸素とを利用して直流
電力を発生する一種の発電装置であり、すでによく知ら
れているとおり、他のエネルギー機関と比較して、電気
エネルギーへの変換効率が高く,しかも,炭酸ガスや窒
素酸化物等の大気汚染物質の排出量が少ないことから、
いわゆるクリーン・エネルギー源として期待されてい
る。この燃料電池としては、使用される電解質の種類に
より、固体高分子電解質型,りん酸型,溶融炭酸塩型,
固体酸化物型などの各種の燃料電池が知られている。
2. Description of the Related Art A fuel cell is a kind of power generator that generates direct current power by using hydrogen and oxygen, and as is well known, it is converted into electric energy as compared with other energy engines. High efficiency and low emission of carbon dioxide, nitrogen oxides and other air pollutants,
It is expected as a so-called clean energy source. Depending on the type of electrolyte used, this fuel cell may be a solid polymer electrolyte type, a phosphoric acid type, a molten carbonate type,
Various fuel cells such as a solid oxide fuel cell are known.

【0003】これ等の燃料電池の内、固体高分子電解質
型燃料電池は、分子中にプロトン(水素イオン)交換基
を有する高分子樹脂膜を飽和に含水させると、低い電気
抵抗率を示してプロトン導電性電解質として機能するこ
とを利用した燃料電池である。分子中にプロトン交換基
を有する高分子樹脂膜(以降、固体高分子電解質膜また
は単にPE膜と略称することがある。)としては、パ−
フルオロスルホン酸樹脂膜(例えば、米国のデュポン社
製、商品名ナフィオン膜)を代表とするフッ素系イオン
交換樹脂膜が現時点では著名であるが、この他に、炭化
水素系イオン交換樹脂膜、複合樹脂膜等が用いられてい
る。これ等の固体高分子電解質膜(PE膜)は、飽和に
含水されることにより、常温で20〔Ω・cm〕以下の
電気抵抗率を示し、いずれも、プロトン導電性電解質と
して機能する膜である。
Among these fuel cells, solid polymer electrolyte fuel cells show a low electric resistivity when a polymer resin membrane having a proton (hydrogen ion) exchange group in the molecule is saturated with water. A fuel cell that utilizes the function of a proton conductive electrolyte. A polymer resin membrane having a proton exchange group in the molecule (hereinafter, may be abbreviated as a solid polymer electrolyte membrane or simply PE membrane) is a par.
Fluorine-based ion-exchange resin membranes represented by fluorosulfonic acid resin membranes (for example, Nafion membrane manufactured by DuPont, USA) are well known at this time, but in addition to these, hydrocarbon-based ion-exchange resin membranes and composite membranes are also known. A resin film or the like is used. These solid polymer electrolyte membranes (PE membranes) show an electric resistivity of 20 [Ω · cm] or less at room temperature when they are saturated with water, and both are membranes that function as a proton conductive electrolyte. is there.

【0004】まず、従来例の固体高分子電解質型燃料電
池が備える単位燃料電池を、図9を用いて説明する。こ
こで、図9は、従来例の固体高分子電解質型燃料電池が
備える単位燃料電池の要部を展開した状態で模式的に示
したその上部側から見た断面図である。図9において、
8は、燃料電池セル7と、その両主面のそれぞれに対向
させて配置されたセパレータ81,82などで構成され
た単位燃料電池(以降、単電池と略称することがあ
る。)である。燃料電池セル7は、シート状の固体高分
子電解質膜7Cと、シート状の燃料電極膜(アノード極
でもある。)7Aと、シート状の酸化剤電極膜(カソー
ド極でもある。)7Bとで構成されている。この燃料電
池セル7は、燃料電極膜7Aに後記する燃料ガス97
の、また、酸化剤電極膜7Bに後記する酸化剤ガス98
の供給をそれぞれ受けて、後記する電気化学反応によっ
て直流電力を発生する。固体高分子電解質膜7Cには、
前記のPE膜が用いられている。このPE膜7Cは、
0.1〔mm〕程度の厚さ寸法と、電極膜7A,7Bの
面方向の外形寸法よりも大きい面方向の外形寸法とを持
つものであり、従って、電極膜7A,7Bの周辺部に
は、PE膜7Cの端部との間にPE膜7Cの露出面が存
在することになる。燃料電極膜7Aの外側面が,燃料電
池セル7の一方の側面7aであり、酸化剤電極膜7Bの
外側面が,燃料電池セル7の他方の側面7bである。
First, a unit fuel cell included in a conventional solid polymer electrolyte fuel cell will be described with reference to FIG. Here, FIG. 9 is a cross-sectional view seen from the upper side, schematically showing the main part of the unit fuel cell provided in the solid polymer electrolyte fuel cell of the conventional example in an expanded state. In FIG.
Reference numeral 8 denotes a unit fuel cell (hereinafter, may be simply referred to as a unit cell) composed of the fuel cell 7 and separators 81 and 82 arranged so as to face each of both main surfaces thereof. The fuel cell 7 includes a sheet-shaped solid polymer electrolyte membrane 7C, a sheet-shaped fuel electrode film (also an anode electrode) 7A, and a sheet-shaped oxidant electrode film (also a cathode electrode) 7B. It is configured. The fuel cell 7 has a fuel gas 97 which will be described later on the fuel electrode film 7A.
Further, an oxidant gas 98 described later on the oxidant electrode film 7B
, And generate DC power by the electrochemical reaction described later. In the solid polymer electrolyte membrane 7C,
The PE film described above is used. This PE film 7C is
It has a thickness dimension of about 0.1 [mm] and an outer dimension in the plane direction larger than the outer dimension in the plane direction of the electrode films 7A and 7B. Therefore, in the peripheral portions of the electrode films 7A and 7B. Means that the exposed surface of the PE film 7C exists between the end of the PE film 7C. The outer surface of the fuel electrode film 7A is one side surface 7a of the fuel cell 7, and the outer surface of the oxidant electrode film 7B is the other side surface 7b of the fuel cell 7.

【0005】燃料電極膜7Aおよび酸化剤電極膜7Bは
共に、触媒活物質を含む触媒層と電極基材とを備えて構
成されており、前記の触媒層側でPE膜7Cの両主面に
ホットプレスにより密着させるのが一般である。電極基
材は、触媒層を支持すると共に反応ガス(以降、燃料ガ
スと酸化剤ガスを総称してこのように言うことが有
る。)の供給および排出を行い、しかも、集電体として
の機能も有する多孔質のシート(使用材料としては、例
えば、カーボンペーパーが用いられる。)である。
Both the fuel electrode film 7A and the oxidizer electrode film 7B are constituted by including a catalyst layer containing a catalyst active material and an electrode base material, and the both sides of the PE film 7C are formed on the catalyst layer side. It is general that they are brought into close contact with each other by hot pressing. The electrode base material supports the catalyst layer, supplies and discharges a reaction gas (hereinafter, the fuel gas and the oxidant gas may be collectively referred to as such), and has a function as a current collector. It is also a porous sheet (for example, carbon paper is used as the material used).

【0006】燃料電極膜7A,酸化剤電極膜7Bに反応
ガスが供給されると、それぞれの電極膜7A,7Bに備
えられた触媒層と、PE膜7Cとの界面に、気相(燃料
ガスまたは酸化剤ガス)・液相(固体高分子電解質)・
固相(燃料電極膜,酸化剤電極膜が持つ触媒)の三相界
面が形成され、電気化学反応を生じさせることで直流電
力を発生させている。なお、触媒層は多くの場合に、微
小な粒子状の白金触媒とはっ水性を有するフッ素樹脂と
から形成されており、しかも層内に多数の細孔が形成さ
れるようにすることで、反応ガスの三相界面までの効率
的な拡散を維持すると共に、十分広い面積の三相界面が
形成されるように構成されている。
When the reaction gas is supplied to the fuel electrode film 7A and the oxidizer electrode film 7B, a gas phase (fuel gas) is formed at the interface between the PE layer 7C and the catalyst layer provided on each of the electrode films 7A and 7B. Or oxidant gas), liquid phase (solid polymer electrolyte),
A three-phase interface of a solid phase (a catalyst of the fuel electrode film and the oxidant electrode film) is formed, and a DC power is generated by causing an electrochemical reaction. Incidentally, in many cases, the catalyst layer is formed from a fine particulate platinum catalyst and a fluororesin having water repellency, and by forming a large number of pores in the layer, It is configured to maintain efficient diffusion of the reaction gas to the three-phase interface and form a sufficiently large area of the three-phase interface.

【0007】この三相界面では、次記する電気化学反応
が生じる。まず、燃料電極膜7A側では(1)式による
電気化学反応が起こる。
At the three-phase interface, the following electrochemical reaction occurs. First, on the fuel electrode film 7A side, an electrochemical reaction according to the formula (1) occurs.

【0008】[0008]

【化1】 Embedded image

【0009】また、酸化剤電極膜7B側では(2)式に
よる電気化学反応が起こる。
On the side of the oxidant electrode film 7B, an electrochemical reaction according to the equation (2) occurs.

【0010】[0010]

【化2】 Embedded image

【0011】すなわち、これらの電気化学反応の結果、
燃料電極膜7Aで生成されたH+ イオン(プロトン)
は、PE膜7C中を酸化剤電極膜7Bに向かって移動
し、また、電子(e- )は、固体高分子電解質型燃料電
池の図示しない負荷を通って酸化剤電極膜7Bに移動す
る。一方、酸化剤電極膜7Bでは、酸化剤ガス98中に
含有される酸素と、PE膜7C中を燃料電極膜7Aから
移動してきたH+ イオンと、図示しない負荷装置を通っ
て移動してきた電子とが反応し、H2 O(水蒸気)が生
成される。かくして、固体高分子電解質型燃料電池は、
水素と酸素とを得て直流電力を発生し、そうして、副生
成物としてH2 O(水蒸気)を生成している。
That is, as a result of these electrochemical reactions,
H + ions (protons) generated in the fuel electrode film 7A
Moves in the PE film 7C toward the oxidant electrode film 7B, and the electrons (e ) move to the oxidant electrode film 7B through a load (not shown) of the solid polymer electrolyte fuel cell. On the other hand, in the oxidant electrode film 7B, oxygen contained in the oxidant gas 98, H + ions transferred from the fuel electrode film 7A in the PE film 7C, and electrons transferred through a load device (not shown). React with each other to generate H 2 O (steam). Thus, the solid polymer electrolyte fuel cell
It obtains hydrogen and oxygen to generate DC power, and thus H 2 O (steam) as a by-product.

【0012】前記の機能を備える燃料電池セル7の厚さ
寸法は、多くの場合に1〔mm〕前後程度あるいはそれ
以下であり、燃料電池セル7においてPE膜7Cは、燃
料ガス97と酸化剤ガス98との混合を防止するため
の、シール用膜の役目も兼ねていることになる。また、
セパレータ81とセパレータ82とは、燃料電池セル7
への反応ガスの供給と、余剰となった反応ガスの燃料電
池セル7からの排出、燃料電池セル7で発生された直流
電力の燃料電池セル7からの取り出し、直流電力の発生
に関連して燃料電池セル7で発生する熱を燃料電池セル
7から除去する役目などを担うものである。セパレータ
81は、その側面81aを燃料電池セル7の側面7aに
密接させて、また、セパレータ82は、その側面82a
を燃料電池セル7の側面7bに密接させて、それぞれ燃
料電池セル7を挟むようにして配設されている。セパレ
ータ81,82は共に、ガスを透過せず,かつ、良好な
熱伝導性と良好な電気伝導性を備え、しかも、生成水を
汚損させることの無い材料(例えば、炭素系の材料,金
属材料が使用されている。)を用いて製作されている。
In many cases, the fuel cell 7 having the above-mentioned function has a thickness of about 1 mm or less, and in the fuel cell 7, the PE film 7C is composed of a fuel gas 97 and an oxidizer. It also serves as a sealing film for preventing mixing with the gas 98. Also,
The separator 81 and the separator 82 are used for the fuel cell 7
The supply of the reaction gas to the fuel cell 7, the discharge of the excess reaction gas from the fuel cell 7, the extraction of the DC power generated in the fuel cell 7 from the fuel cell 7, and the generation of the DC power. It plays a role of removing heat generated from the fuel cell 7 from the fuel cell 7. The side surface 81a of the separator 81 is in close contact with the side surface 7a of the fuel cell 7, and the side surface 82a of the separator 82 is 82a.
Are brought into close contact with the side surfaces 7b of the fuel battery cells 7 so that the fuel battery cells 7 are sandwiched therebetween. Both the separators 81 and 82 do not allow gas to permeate, have good thermal conductivity and good electrical conductivity, and do not pollute the generated water (for example, a carbon-based material or a metal material). Are used.).

【0013】セパレータ81,82には、燃料電池セル
7に反応ガスの供給,排出を行うための手段として、そ
れぞれガス通流用の溝が備えられている。すなわち、セ
パレータ81は、燃料電池セル7の側面7aに接する側
面81a側に、燃料ガス97を通流させると共に,未消
費の水素を含む余剰となった燃料ガス97を排出するた
めの間隔を設けて設けられた凹状の溝(ガス通流用の
溝)811Aと、この溝811A間に介在する凸状の隔
壁812Aとが、互いに交互に形成されている。セパレ
ータ82は、燃料電池セル7の側面7bに接する側面8
2a側に、酸化剤ガス98を通流させると共に,未消費
の酸素を含む余剰となった酸化剤ガス98を排出するた
めの間隔を設けて設けられた凹状の溝(ガス通流用の
溝)821Aと、この溝821A間に介在する凸状の隔
壁822Aとが、互いに交互に形成されている。なお、
凸状の隔壁812A,822Aの頂部は、それぞれ、セ
パレータ81,82のそれぞれの側面81a,82aと
同一面になるように形成されている。
Each of the separators 81 and 82 is provided with a groove for gas flow as a means for supplying and discharging a reaction gas to and from the fuel cell 7. That is, the separator 81 is provided on the side surface 81a side that is in contact with the side surface 7a of the fuel cell 7 with a space for allowing the fuel gas 97 to flow therethrough and discharging the excess fuel gas 97 containing unconsumed hydrogen. The concave grooves (grooves for gas flow) 811A provided and the convex partition walls 812A interposed between the grooves 811A are alternately formed. The separator 82 has a side surface 8 that contacts the side surface 7 b of the fuel cell 7.
On the 2a side, a concave groove (groove for gas flow) provided with a space for allowing the oxidant gas 98 to flow therethrough and discharging the excess oxidant gas 98 containing unconsumed oxygen 821A and convex partition walls 822A interposed between the grooves 821A are alternately formed. In addition,
The tops of the convex partition walls 812A and 822A are formed to be flush with the side surfaces 81a and 82a of the separators 81 and 82, respectively.

【0014】セパレータ81,82には、燃料電池セル
7で発生した熱を燃料電池セル7から除去するための熱
交換体として、熱媒99を通流させる溝が備えられてい
る。すなわち、セパレータ82には、その側面82b側
に熱媒99を通流させる凹状の溝(熱媒通流用の溝)8
21Bが形成され、セパレータ81にも、その側面81
b側に熱媒99を通流させる凹状の溝(熱媒通流用の
溝)811Bが形成されている。
The separators 81 and 82 are provided with grooves for allowing the heat medium 99 to flow therethrough as a heat exchanger for removing the heat generated in the fuel cell 7 from the fuel cell 7. That is, in the separator 82, a concave groove (a groove for heat medium flow) 8 for allowing the heat medium 99 to flow on the side surface 82b side thereof.
21B is formed, and the side surface 81 of the separator 81 is also formed.
A concave groove (heat medium flow groove) 811B for allowing the heat medium 99 to flow therethrough is formed on the b side.

【0015】さらに、73は、前記したガス通流路中を
通流する反応ガスが、ガス通流路外に漏れ出るのを防止
する役目を負う弾性材製のガスシール体(例えば、Oリ
ングである。)である。ガスシール体73は、それぞれ
のセパレータ81,82の周縁部に形成された凹形状の
溝819,829内に収納されて装着されている。ま
た、セパレータ81の側面81b,セパレータ82の側
面82bには、溝811B,821Bを取り巻いて、凹
形状の溝818B,828Bがそれぞれ形成されてい
る。これ等の凹形状の溝は、熱媒99が漏れ出るのを防
止するための、弾性材製のシール体(例えば、Oリング
である。)を収納するためのものである。
Further, 73 is a gas seal body made of an elastic material (for example, an O-ring) which has a function of preventing the reaction gas flowing in the gas flow passage from leaking out of the gas flow passage. It is). The gas seal body 73 is housed and mounted in concave grooves 819 and 829 formed in the peripheral portions of the respective separators 81 and 82. Further, on the side surface 81b of the separator 81 and the side surface 82b of the separator 82, concave grooves 818B and 828B are formed surrounding the grooves 811B and 821B, respectively. These concave grooves are for accommodating a seal body (for example, an O-ring) made of an elastic material for preventing the heat medium 99 from leaking out.

【0016】ところで公知のごとく、1個の燃料電池セ
ル7が発生する電圧は、1〔V〕程度以下と低い値であ
る。このため、前記の構成を持つ単電池8は、その複数
個(数十個から数百個であることが多い。)を、燃料電
池セル7の発生電圧が互いに直列接続されるように積層
した単電池の積層体として構成し、電圧を高めて実用に
供されるのが一般である。次に、この単電池の積層体で
ある固体高分子電解質型燃料電池の従来例について説明
する。
By the way, as is well known, the voltage generated by one fuel battery cell 7 is as low as about 1 [V] or less. For this reason, the unit cells 8 having the above-described structure are stacked in plural (often several tens to several hundreds) so that the generated voltages of the fuel cells 7 are connected in series. It is generally constructed as a laminated body of unit cells and used for practical purposes by increasing the voltage. Next, a conventional example of a solid polymer electrolyte fuel cell which is a laminated body of the unit cells will be described.

【0017】図10は、従来の一例の固体高分子電解質
型燃料電池を模式的に示した要部の構成図で,(a)は
その側面図であり、(b)はその上面図であり、図11
は、図10におけるQ部の詳細断面図である。図12
は、図10,図11に示した固体高分子電解質型燃料電
池における熱媒の通流経路を説明する説明図である。な
お、図10,図11中には、図9で付した符号について
は、代表的な符号のみを記した。なおまた、図12中に
は、図9〜図11で付した符号については、代表的な符
号のみを記した。
FIG. 10 is a constitutional view of a main part schematically showing a conventional solid polymer electrolyte fuel cell, in which (a) is a side view thereof and (b) is a top view thereof. , Fig. 11
FIG. 11 is a detailed sectional view of a Q portion in FIG. 10. FIG.
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating a heat medium flow path in the solid polymer electrolyte fuel cell shown in FIGS. 10 and 11. In addition, in FIG. 10 and FIG. 11, as for the reference numerals given in FIG. 9, only representative reference numerals are shown. In addition, in FIG. 12, as for the reference numerals given in FIGS. 9 to 11, only representative reference numerals are shown.

【0018】図10〜図12において、9は、複数(図
10では、単電池8の個数が8個である場合を例示し
た。)の単電池8を積層して構成された、単電池8の積
層体を主体とした固体高分子電解質型燃料電池(以降、
スタックと略称することがある。)である。スタック9
は、単電池8の積層体の両端部に、単電池8で発生した
直流電力をスタック9から取り出すための,銅材等の導
電材製の集電板91,91と、単電池8,集電板91を
構造体から電気的に絶縁するための電気絶縁材製の電気
絶縁板92,92と、両電気絶縁板92の両外側面側に
配設される鉄材等の金属製の加圧板93,94とを順次
積層して構成されている。そうして、加圧板93,94
にそれぞれの外側面側から複数の締付けボルト95によ
り適度の加圧力を与えるようにしている。
In FIGS. 10 to 12, reference numeral 9 denotes a unit cell 8 which is formed by stacking a plurality of unit cells 8 (in FIG. 10, the number of unit cells 8 is eight). Solid polymer electrolyte fuel cell (hereinafter,
It may be abbreviated as a stack. ). Stack 9
Are current collector plates 91, 91 made of a conductive material such as a copper material for extracting the DC power generated in the cell 8 from the stack 9 at both ends of the stacked body of the cell 8; Electric insulating plates 92, 92 made of an electric insulating material for electrically insulating the electric plate 91 from the structure, and a metal pressing plate made of a metal material such as an iron material disposed on both outer side surfaces of the electric insulating plates 92. 93 and 94 are sequentially laminated. Then, the pressing plates 93, 94
An appropriate pressing force is applied from the outer surface side by a plurality of tightening bolts 95.

【0019】図11において、825Aは、溝821A
に連通している酸化剤ガス98が通流される通流路であ
り、溝827Aは、通流路825Aの側面82bへの開
口部を取り巻いて、酸化剤ガス98がこの部位からガス
通流路外に漏れ出るのを防止する役目を負う弾性材製の
ガスシール体(例えば、Oリングである。)982を収
納するための凹形状の溝である。集電板91,電気絶縁
板92,加圧板93には、図11中に示されているよう
に、通流路825Aと合致される部位に、貫通穴91
1,921,および管用めねじ付きの貫通穴931がそ
れぞれ形成されている。また、集電板91,電気絶縁板
92,加圧板93にはその図示を省略したが、溝811
Aに連通している通流路825Aと同様の,燃料ガス9
7の通流路と合致される部位に、貫通穴911,921
と同様の貫通穴,および管用めねじ付きの貫通穴931
と同様の貫通穴932がそれぞれ形成されている。さら
に、加圧板94にも、貫通穴931,932と同様の貫
通穴941,942がそれぞれ形成されており、加圧板
94と隣接されている電気絶縁板92,集電板91に
も、貫通穴941,942と合致される部位に、貫通穴
921,911と同様の貫通穴がそれぞれ形成されてい
る。
In FIG. 11, 825A is a groove 821A.
Is a flow passage through which the oxidant gas 98 is communicated, and the groove 827A surrounds the opening of the flow passage 825A to the side surface 82b, and the oxidant gas 98 is communicated from this portion to the gas flow passage. This is a concave groove for accommodating a gas seal body (for example, an O-ring) 982 made of an elastic material, which has a function of preventing the gas from leaking out. As shown in FIG. 11, the current collector plate 91, the electrical insulating plate 92, and the pressure plate 93 are provided with through holes 91 at positions corresponding to the flow passages 825A.
1, 921, and a through hole 931 with a female thread for a pipe are formed respectively. Although not shown in the drawings, the current collector plate 91, the electrical insulating plate 92, and the pressure plate 93 are not shown.
A fuel gas 9 similar to the communication channel 825A communicating with A
7 through holes 911, 921
Through holes similar to the above, and through holes 931 with female threads for pipes
Through holes 932 similar to the above are respectively formed. Further, through-holes 941 and 942 similar to the through-holes 931 and 932 are formed in the pressure plate 94, respectively, and through-holes are also formed in the electrical insulating plate 92 and the current collector plate 91 adjacent to the pressure plate 94. Through-holes similar to the through-holes 921 and 911 are formed in the portions that match with 941 and 942, respectively.

【0020】これ等により、複数の単電池8を積層する
際に、全部の単電池8がそれぞれに持つ溝811Aは、
燃料ガス97用のガス通流路に関して互いに連通される
ことになる。このことは、酸化剤ガス98用の溝821
Aに関しても同様である。そうして、加圧板94のスタ
ック9の外側面となる側面の貫通穴941には、燃料ガ
ス97が供給され、貫通穴942からは、余剰分の酸化
剤ガス98が排出される。また、加圧板93のスタック
9の外側面となる側面の貫通穴931には、酸化剤ガス
98が供給され、貫通穴932からは、余剰分の燃料ガ
ス97が排出される。そうして、集電板91の一方の側
面の貫通穴911の開口部、および、電気絶縁板92が
持つ貫通穴921の一方の側面側の開口部には、それぞ
れの貫通穴を取り巻いて、凹形状の溝912,922が
形成されている。そうして、それぞれの溝827A,9
12,922には、シール体982が装着されている
(図11を参照)。
As a result, when stacking a plurality of unit cells 8, the grooves 811A that all unit cells 8 have are
The gas passages for the fuel gas 97 are communicated with each other. This means that the groove 821 for the oxidizing gas 98 is
The same applies to A. Then, the fuel gas 97 is supplied to the through hole 941 on the side surface which is the outer surface of the stack 9 of the pressure plate 94, and the excess oxidant gas 98 is discharged from the through hole 942. Further, the oxidant gas 98 is supplied to the through holes 931 on the side surface which is the outer surface of the stack 9 of the pressurizing plate 93, and the surplus fuel gas 97 is discharged from the through holes 932. Then, each through hole is surrounded by the opening portion of the through hole 911 on one side surface of the current collector plate 91 and the opening portion on the one side surface side of the through hole 921 of the electric insulating plate 92. Recessed grooves 912 and 922 are formed. Then, each groove 827A, 9
A seal body 982 is attached to each of 12, 922 (see FIG. 11).

【0021】また、スタック9においては、複数の単電
池8を積層する際に、全部の単電池8がそれぞれに持つ
溝811B,821Bは、熱媒99の通流に関して互い
に並列となるようにして、その熱媒99の流入部同志お
よび流出部同志が、互いに連通されて接続される。した
がって、全部の単電池8がそれぞれに持つ溝811B,
821Bの熱媒99の流入部は、熱媒99の通流路に関
して連続させて接続されて、熱媒99の入口側の通流路
部90Aを形成している。また同様に、全部の溝811
B,821Bの熱媒99の流出部は、熱媒99の通流路
に関して連続させて接続されて、熱媒99の出口側の通
流路部90Bを形成している。加圧板94と加圧板94
に隣接している電気絶縁板92,集電板91とには、通
流路部90Aに連通している明示しない貫通穴が形成さ
れている。また、加圧板93と加圧板93に隣接してい
る電気絶縁板92,集電板91とには、通流路部90B
に連通している明示しない貫通穴が形成されている。こ
れ等の貫通穴の内、加圧板93,94に形成された貫通
穴には、熱媒99用の配管接続体991がそれぞれ装着
されている。
In the stack 9, when stacking a plurality of unit cells 8, the grooves 811B and 821B of all the unit cells 8 are arranged in parallel with each other with respect to the flow of the heat medium 99. The inflow section and the outflow section of the heat medium 99 are connected to each other by communicating with each other. Therefore, all the cells 8 have grooves 811B,
The inflow part of the heat medium 99 of 821B is connected continuously with respect to the flow path of the heat medium 99 to form a flow path part 90A on the inlet side of the heat medium 99. Similarly, all the grooves 811
The outflow portions of the heat medium 99 of B and 821B are continuously connected with respect to the flow path of the heat medium 99 to form a flow path portion 90B on the outlet side of the heat medium 99. Pressure plate 94 and pressure plate 94
A through hole (not shown) communicating with the flow passage portion 90A is formed in the electric insulating plate 92 and the current collector plate 91 which are adjacent to each other. In addition, the pressurizing plate 93 and the electric insulating plate 92 and the current collector plate 91 adjacent to the pressurizing plate 93 are connected to the flow passage portion 90B.
An unspecified through hole communicating with the. Among these through holes, the pipe connecting bodies 991 for the heating medium 99 are mounted in the through holes formed in the pressure plates 93 and 94, respectively.

【0022】そうして、配管接続体991を介してスタ
ック9に供給される熱媒99は、図12中に代表的な部
位について点線で示したように、まず、通流路部90A
にその加圧板94側の端部から流入し、通流路部90A
から複数の単電池8に分流される。分流された熱媒99
は、続いて各単電池8が持つ溝811B,821B内を
通流して単電池8との間で熱交換を行った上で、通流路
部90Bにおいて順次合流し、その加圧板93側の端部
から流出し、配管接続体991を介してスタック9の外
部に排出されることになる。
The heat medium 99 supplied to the stack 9 via the pipe connection body 991 is, first, as shown by the dotted line in FIG.
From the end on the pressurizing plate 94 side, and passes through the flow passage portion 90A.
Is divided into a plurality of unit cells 8. Divided heat medium 99
Next, after passing through the grooves 811B and 821B of each unit cell 8 to perform heat exchange with the unit cell 8, they are sequentially joined in the flow path section 90B, and the pressure plate 93 side It flows out from the end and is discharged to the outside of the stack 9 through the pipe connection body 991.

【0023】なお、スタック9として示した事例の場合
には、各単電池8がそれぞれ2個持つ溝811B,82
1B毎に、通流路部90Aおよび通流路部90Bが形成
されるように構成している。このために、加圧板93と
加圧板94とには、それぞれ2個の配管接続体991が
装着されているのである。なお、それぞれ複数ある溝8
11B,821Bに対して、入口側通流路部,出口側通
流路部を、スタック9の内部で各1個に集約させて形成
できることは勿論のことであって、この場合には、加圧
板93,94には、それぞれ1個の配管接続体991が
装着されればよいことになる。
In the case shown as the stack 9, each unit cell 8 has two grooves 811B, 82 respectively.
The flow passage portion 90A and the flow passage portion 90B are formed for each 1B. For this reason, each of the pressure plate 93 and the pressure plate 94 is provided with two pipe connectors 991. In addition, there are a plurality of grooves 8 respectively.
It is needless to say that the inlet side flow passage portion and the outlet side flow passage portion can be collectively formed into one inside the stack 9 with respect to 11B and 821B. It suffices that each of the pressure plates 93 and 94 has one pipe connection body 991.

【0024】締付けボルト95は、加圧板93,94に
跨がって装着される六角ボルト等であり、それぞれの締
付けボルト95は、これ等と嵌め合わされる六角ナット
等と、安定した加圧力を与えるための皿ばね等と協同し
て、単電池8をその積層方向に加圧する。この締付けボ
ルト95が単電池8を加圧する加圧力は、燃料電池セル
7の見掛けの表面積あたりで、5〔kg/cm2〕内外程度で
あるのが一般である。
The tightening bolts 95 are hexagonal bolts and the like mounted across the pressure plates 93 and 94, and the respective tightening bolts 95 are hexagonal nuts and the like fitted with these and provide stable pressure. The unit cells 8 are pressed in the stacking direction in cooperation with a disc spring or the like for giving. The pressure applied by the tightening bolt 95 to the unit cell 8 is generally about 5 [kg / cm 2 ] per apparent surface area of the fuel cell 7.

【0025】前述のように構成されたスタック9におい
て、燃料電池セル7に供給される反応ガスは、それぞれ
のセパレータ81,82に形成されたガス通流用の溝8
11A,821A中を、図10(a)中に矢印で示した
ごとく、その供給側を重力方向に関して上側に、その排
出側を重力方向に関して下側になるように配置されるの
が一般である。これは、燃料電池セル7においては、前
記したように、発電時の副生成物として水蒸気が生成さ
れるが、この水蒸気のために、下流側の反応ガスほど多
量に水蒸気が含有されることとなり、この結果、排出端
付近の反応ガスでは過飽和に相当する水蒸気が凝縮して
液体状態の水として存在することとなる可能性が有るた
めである。反応ガスの供給側を重力方向に関して上側
に,反応ガスの排出側を重力方向に関して下側になるよ
うに配置することで、凝縮した水は、反応ガス通流用の
溝811A,821A中を重力により自力で流下できる
ので、それぞれの単電池8からの凝縮した水の除去が容
易になるのである。
In the stack 9 having the above-described structure, the reaction gas supplied to the fuel cell unit 7 has a gas passage groove 8 formed in each of the separators 81 and 82.
In general, 11A and 821A are arranged so that the supply side thereof is the upper side in the direction of gravity and the discharge side thereof is the lower side in the direction of gravity, as indicated by the arrow in FIG. . This is because, as described above, in the fuel cell 7, steam is generated as a by-product at the time of power generation, but due to this steam, a larger amount of steam is contained in the reaction gas on the downstream side. As a result, in the reaction gas near the discharge end, water vapor corresponding to supersaturation may be condensed and exist as water in a liquid state. By arranging the supply side of the reaction gas on the upper side in the direction of gravity and the discharge side of the reaction gas on the lower side in the direction of gravity, the condensed water is generated by gravity in the reaction gas flow channels 811A and 821A. Since it can flow down by itself, it becomes easy to remove condensed water from each unit cell 8.

【0026】そうして、燃料電池セル7に使用されてい
るPE膜7Cは、前述したとおりに飽和に含水させるこ
とにより良好なプロトン導電性電解質として機能する膜
であり、乾燥して含水量が低下した場合には、その電気
抵抗値が増大することでスタック9の発電性能は低下す
る。こうしたことの発生を防止するために、反応ガス
は、適度の湿度値に加湿され、しかも70〜80〔℃〕
程度の温度に加熱されてスタック9に供給されている。
Thus, the PE membrane 7C used in the fuel cell 7 is a membrane that functions as a good proton conductive electrolyte by being saturated with water as described above, and has a water content of dried. When it decreases, the electric resistance value increases, so that the power generation performance of the stack 9 decreases. In order to prevent this from occurring, the reaction gas is humidified to an appropriate humidity value, and at a temperature of 70 to 80 ° C.
It is heated to about the temperature and supplied to the stack 9.

【0027】ところで、PE膜7C部の温度,従って,
単電池8の温度は、発電時に燃料電池セル7で生成され
る水分を円滑に蒸発させるなどのために、70〜80
〔℃〕程度の温度で使用されるのが一般である。また、
燃料電池セル7で行われる前記の(1)式,(2)式で
記述した電気化学反応は、発熱反応である。従って、燃
料電池セル7で(1)式,(2)式による電気化学反応
によって発電を行う際には、発生される直流電力値とほ
ぼ同等値の熱が発生することも避けられないものであ
る。単電池8の温度を70〜80〔℃〕程度に維持する
ためには、この損失による熱を燃料電池セル7から除去
する必要が有る。
By the way, the temperature of the PE film 7C,
The temperature of the unit cell 8 is 70 to 80 in order to smoothly evaporate the water generated in the fuel cell 7 during power generation.
It is generally used at a temperature of about [° C]. Also,
The electrochemical reaction described in the above equations (1) and (2) performed in the fuel cell 7 is an exothermic reaction. Therefore, when power is generated by the electrochemical reaction according to the formulas (1) and (2) in the fuel cell unit 7, it is unavoidable that heat having a value almost equal to the DC power value generated is generated. is there. In order to maintain the temperature of the unit cell 8 at about 70 to 80 [° C.], it is necessary to remove the heat due to this loss from the fuel cell unit 7.

【0028】始動時におけるまだ低温のスタック9を7
0〜80〔℃〕程度の温度に加熱したり、また、運転時
温度を70〜80〔℃〕程度の温度に維持するために,
発電運転中のスタック9から発熱反応による発生した熱
量を除去するのが、例えば、市水である熱媒99の主た
る役目である。単電池8では、この70〜80〔℃〕程
度の温度に調整された熱媒99が、セパレータ81,8
2に形成された溝811B,821B中を通流すること
で、燃料電池セル7は、その適温に維持されて運転され
るのである。この熱媒99は、この事例の場合には、加
圧板94に装着された配管接続体991からスタック9
に流入し、加圧板93に装着された配管接続体991か
らスタック9の外部に流出されている。
The stack 9 which is still cold at the time of starting is
In order to heat to a temperature of 0 to 80 [° C] or to maintain the operating temperature at a temperature of 70 to 80 ° C,
The main role of the heat medium 99, which is, for example, city water, is to remove the amount of heat generated by the exothermic reaction from the stack 9 during the power generation operation. In the unit cell 8, the heat medium 99 adjusted to a temperature of about 70 to 80 [° C.] is used as the separator 81, 8
By passing the gas through the grooves 811B and 821B formed in No. 2, the fuel cell unit 7 is operated while being maintained at an appropriate temperature. In this case, the heat medium 99 is transferred from the pipe connector 991 mounted on the pressure plate 94 to the stack 9
To the outside of the stack 9 from the pipe connection body 991 mounted on the pressure plate 93.

【0029】なおセパレータとして、一方の側面に燃料
ガス97を通流させる溝811Aを、また、他方の側面
に酸化剤ガス98を通流させる溝821Aを、それぞれ
形成するようにしたものも知られている。さらにまた、
単電池として、熱交換体としての熱媒99を通流させる
溝が備えられていないセパレータを用い、その替わり
に、単電池の積層体中に、熱交換体としての専用の冷却
体を介挿するようにしたスタックも知られている。この
場合には、冷却体には適宜の配管を介して熱媒99の供
給を行うことが一般である。
As the separator, there is also known a separator having a groove 811A for allowing the fuel gas 97 to flow therethrough and a groove 821A for allowing the oxidant gas 98 to flow therethrough on the other side. ing. Furthermore,
As the unit cell, a separator not provided with a groove for allowing the heat medium 99 as the heat exchange body to flow therethrough is used, and instead, a dedicated cooling body as the heat exchange body is inserted in the stacked body of the unit cells. It is also known to do the stack. In this case, the cooling medium is generally supplied with the heat medium 99 via an appropriate pipe.

【0030】次に、前記のスタック9を用いた燃料電池
発電装置について、スタック9に供給される反応ガスの
供給経路を主体に、図13を用いて説明する。ここで図
13は、従来例の固体高分子電解質型燃料電池を用いた
燃料電池発電装置の固体高分子電解質型燃料電池に対す
る反応ガスの供給経路を説明する説明図である。図13
において、図10〜図12に示した従来例による固体高
分子電解質型燃料電池(スタック)と同一部分には同じ
符号を付し、その説明を省略する。なお、図13中に
は、図10〜図12で付した符号については、代表的な
符号のみを記した。
Next, a fuel cell power generator using the stack 9 will be described with reference to FIG. 13 mainly on the supply path of the reaction gas supplied to the stack 9. Here, FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a supply path of a reaction gas to a solid polymer electrolyte fuel cell of a fuel cell power generation device using a conventional solid polymer electrolyte fuel cell. FIG.
In FIG. 10, the same parts as those in the solid polymer electrolyte fuel cell (stack) according to the conventional example shown in FIGS. 10 to 12 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In addition, in FIG. 13, about the code | symbol attached | subjected in FIG. 10-FIG. 12, only the typical code | symbol was described.

【0031】図13において、7Dは、スタック9と、
燃料ガス97用の加湿器71,除滴器72,凝縮器73
と、酸化剤ガス98用の加湿器74,除滴器75,凝縮
器76とを備えた燃料電池発電装置である。加湿器7
1,74は、それぞれの反応ガスの供給を受けてこれ等
の反応ガスを加湿する公知の装置であり、例えば、水を
貯留した容器を有しており、供給された反応ガスを管路
を介してこの水中に吐出させ、いわゆるバブリングを行
うことで加湿するのである。除滴器72,75は、加湿
器71,74で加湿されることなどでそれぞれの反応ガ
スに含まれた水蒸気が、凝縮されることで生成された水
滴を除去する公知の装置である。除滴器72,75は、
例えば、除去された水滴を貯留する容器と、容器の側壁
に装着され,それぞれの反応ガスが流入される流入管
と、容器の側壁に装着され,それぞれの反応ガスが流出
される流出管とを有している。この事例の除滴器72,
75の容器は、流出管を流入管よりも高い位置に装着し
ており、これによって流入管から容器に流入してきた反
応ガスをまず容器の側壁に衝突させ、衝突させることで
水滴を側壁に付着させて反応ガスから除去するようにし
ている。
In FIG. 13, 7D is a stack 9 and
Humidifier 71 for fuel gas 97, dropper 72, condenser 73
And a humidifier 74 for the oxidant gas 98, a drip remover 75, and a condenser 76. Humidifier 7
Reference numerals 1 and 74 denote known devices that receive supply of the respective reaction gases and humidify these reaction gases, and have, for example, a container that stores water, and supply the supplied reaction gases to a pipeline. It is humidified by being discharged into this water through so-called bubbling. The drop removers 72 and 75 are known devices that remove water droplets generated by condensation of water vapor contained in the respective reaction gases by being humidified by the humidifiers 71 and 74. The drop removers 72 and 75 are
For example, a container for storing the removed water droplets, an inflow pipe attached to the side wall of the container for inflowing respective reaction gases, and an outflow pipe attached to the side wall of the container for outflowing each reaction gas are provided. Have The dropper 72 in this case,
In the container of No. 75, the outflow pipe is installed at a position higher than the inflow pipe, whereby the reaction gas flowing into the container from the inflow pipe is first made to collide with the side wall of the container, and the water droplets are attached to the side wall by colliding. The reaction gas is removed.

【0032】スタック9から排出された燃料ガス97
a,酸化剤ガス98a中には、前述したところにより、
電気化学反応により生成されるなどした水蒸気と、この
水蒸気が凝縮されることで生成された水とが含まれてい
る。凝縮器73,76は、反応ガス97a,98a中の
水蒸気を凝縮することでその量を低減することと、この
反応ガス中の水の除去とを行う公知の装置である。凝縮
器73,76は、例えば、前記の水を貯留する容器と、
この容器の側壁に、それぞれの反応ガス97a,98a
が流入される流入管と、それぞれの反応ガス97a,9
8aが流出される流出管と、水冷管とを有している。こ
の事例の場合には、まず、流入管内を通流してきて容器
内に吐出された反応ガス97a,98aは、水冷管によ
って冷却される。この反応ガスに含まれる水蒸気は、反
応ガスの温度の低下度に応じた量が凝縮される。この凝
縮によって生成された水と、反応ガスにもともと含まれ
ていた水とは、反応ガスから除去されて容器内に貯留さ
れる。前記の除滴器72,75と凝縮器73,76とに
は、容器内に貯留された水を排出するための、ドレイン
弁を含む排水管路が備えられている。
Fuel gas 97 discharged from the stack 9
a, in the oxidant gas 98a, as described above,
It contains water vapor generated by an electrochemical reaction and water produced by condensing the water vapor. The condensers 73 and 76 are known devices that reduce the amount of water vapor in the reaction gas 97a and 98a by condensing it and remove water in the reaction gas. The condensers 73 and 76 are, for example, a container for storing the water,
On the side wall of this container, the respective reaction gas 97a, 98a
Of the reaction gas 97a, 9
It has an outflow pipe through which 8a flows out and a water cooling pipe. In this case, first, the reaction gases 97a and 98a flowing through the inflow pipe and discharged into the container are cooled by the water cooling pipe. The water vapor contained in the reaction gas is condensed in an amount according to the degree of decrease in the temperature of the reaction gas. The water generated by this condensation and the water originally contained in the reaction gas are removed from the reaction gas and stored in the container. The above-mentioned droppers 72, 75 and condensers 73, 76 are provided with drainage pipes including drain valves for discharging the water stored in the containers.

【0033】また、燃料電池発電装置7では、反応ガス
97a,98aを含む反応ガスを通流させる配管として
は、例えば、ステンレス鋼材製の金属管が用いられるの
が一般である。そうして、この金属管を用いた燃料ガス
97,酸化剤ガス98を通流させる配管の外面には、燃
料ガス97,酸化剤ガス98の温度の低下を防止するた
め、図示しない断熱層の形成、または、この断熱層に加
えて、リボン状ヒータなどの図示しない電気発熱体の層
の形成が施されるのが一般である。これによって、燃料
ガス97,酸化剤ガス98の温度が低下されることで、
スタック9に供給される反応ガス内に水滴が含まれるこ
とがないように配慮されている。
Further, in the fuel cell power generator 7, generally, for example, a metal pipe made of stainless steel is used as a pipe through which the reaction gas containing the reaction gases 97a and 98a flows. Then, in order to prevent the temperature of the fuel gas 97 and the oxidant gas 98 from decreasing on the outer surface of the pipe through which the fuel gas 97 and the oxidant gas 98 using this metal tube are passed, a heat insulating layer (not shown) is provided. In general, a layer of an electric heating element (not shown) such as a ribbon heater is formed in addition to the formation of the heat insulating layer. As a result, the temperatures of the fuel gas 97 and the oxidant gas 98 are lowered,
Care is taken to prevent water droplets from being contained in the reaction gas supplied to the stack 9.

【0034】次に、異なる固体高分子電解質型燃料電池
の従来例について説明する。図14は、異なる従来例の
固体高分子電解質型燃料電池を模式的に示した要部の構
成図で,(a)はその側面図であり、(b)はその上面
図である。図15は、図14に示した固体高分子電解質
型燃料電池における熱媒の通流経路を説明する説明図で
あり、図16は、図14中に示した加湿器が有する単位
加湿体の要部を展開した状態で模式的に示した縦断面図
である。図14〜図16において、図9〜図12に示し
た従来例による固体高分子電解質型燃料電池と同一部分
には同じ符号を付し、その説明を省略する。なお、図1
4中には、図9〜図12で付した符号については、代表
的な符号のみを記した。なおまた、図15中には、図9
〜図12,図14で付した符号については、代表的な符
号のみを記した。
Next, conventional examples of different solid polymer electrolyte fuel cells will be described. 14A and 14B are configuration diagrams of a main part schematically showing a different conventional solid polymer electrolyte fuel cell, wherein FIG. 14A is a side view thereof, and FIG. 14B is a top view thereof. FIG. 15 is an explanatory view for explaining the flow path of the heat medium in the solid polymer electrolyte fuel cell shown in FIG. 14, and FIG. 16 is a diagram of a unit humidifier included in the humidifier shown in FIG. It is the longitudinal cross-sectional view which showed typically the state which expanded the part. 14 to 16, the same parts as those of the solid polymer electrolyte fuel cell according to the conventional example shown in FIGS. 9 to 12 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. FIG.
In FIG. 4, as for the reference numerals given in FIGS. 9 to 12, only representative reference numerals are shown. In addition, in FIG.
About the reference numerals assigned in FIGS. 12 and 14, only representative reference numerals are shown.

【0035】図14〜図16において、9Aは、図10
〜図12に示した従来例によるスタック9に対して、加
圧板93側の電気絶縁板92の使用を止め、その部位に
加湿器6Aを追加して備えるようにした固体高分子電解
質型燃料電池(スタック)である。加湿器6Aは、複数
個(図14では、単位加湿体6の個数が5個である場合
を例示した。)の単位加湿体6を積層して構成されてお
り、加圧板93と集電板91との間に図示のように介挿
されて、スタック9Aに組み込まれている。
14 to 16, 9A is the same as in FIG.
The solid polymer electrolyte fuel cell in which the use of the electric insulating plate 92 on the pressurizing plate 93 side is stopped and the humidifier 6A is additionally provided at that portion in the stack 9 according to the conventional example shown in FIG. (Stack). The humidifier 6A is configured by stacking a plurality of unit humidifiers 6 (in FIG. 14, the number of unit humidifiers 6 is five). The pressure plate 93 and the current collector plate are provided. It is inserted into the stack 9A as shown in FIG.

【0036】ただし、スタック9Aが持つ加圧板93,
94においては、図14中に示したごとくに、形成され
ている前記の管用めねじ付きの貫通穴931,貫通穴9
32,貫通穴941,および貫通穴942の位置と,こ
れ等に通流される反応ガスとが、図10〜図12に示し
たスタック9の場合と一部異なっている。すなわち、ス
タック9Aの場合には、加圧板93では、貫通穴931
は、上下方向の位置をスタック9の場合における位置に
対して対称となる位置に、かつ、貫通穴932は、水平
方向の位置をスタック9の場合における位置に対して対
称となる位置に、それぞれ形成されている。また、加圧
板94では、貫通穴941は、上下方向の位置をスタッ
ク9の場合における位置に対して対称となる位置に、か
つ、貫通穴942は、水平方向の位置をスタック9の場
合における位置に対して対称となる位置に、それぞれ形
成されている。そうして、燃料ガス97は、貫通穴93
2から流入し、貫通穴941から流出するようにしてい
る。
However, the pressure plate 93 of the stack 9A,
At 94, as shown in FIG. 14, the through hole 931 with the female thread for a pipe is formed and the through hole 9 is formed.
The positions of 32, the through holes 941, and the through holes 942 and the reaction gas flowing through these parts are partially different from those of the stack 9 shown in FIGS. That is, in the case of the stack 9A, the pressure plate 93 has a through hole 931.
Indicates that the vertical position is symmetrical with respect to the position in the case of the stack 9, and the through hole 932 has a horizontal position symmetrical with respect to the position in the case of the stack 9. Has been formed. Further, in the pressurizing plate 94, the through hole 941 is symmetrical in position in the vertical direction with respect to the position in the stack 9, and the through hole 942 is horizontal in position in the stack 9. They are formed at positions symmetrical to each other. Then, the fuel gas 97 passes through the through hole 93.
2 flows in and flows out from the through hole 941.

【0037】加湿器6Aが備えるそれぞれの単位加湿体
6は、シート状の水透過膜61と、水透過膜61を両面
から挟持する支持板62,62と、支持板62,62の
外側面側のそれぞれに配置されるセパレータ63,64
と、ガスシール体65,65とを備えている。水透過膜
61には、固体高分子電解質膜7Cにも用いられてい
る,分子中にプロトン交換基を有する高分子樹脂膜(固
体高分子電解質膜)が使用されている。固体高分子電解
質膜には、プロトン導電性電解質として機能する前記し
た性質と共に、水を膜を通して移動できる性質も有して
いる。単位加湿体6は、固体高分子電解質膜が持つこの
性質を利用するものである。
Each unit humidifier 6 provided in the humidifier 6A includes a sheet-shaped water permeable membrane 61, support plates 62 and 62 for sandwiching the water permeable membrane 61 from both sides, and outer side surfaces of the support plates 62 and 62. Separators 63 and 64 arranged in the respective
And gas seals 65, 65. As the water permeable membrane 61, a polymer resin membrane (solid polymer electrolyte membrane) having a proton exchange group in the molecule, which is also used for the solid polymer electrolyte membrane 7C, is used. The solid polymer electrolyte membrane has not only the above-described property of functioning as a proton conductive electrolyte but also the property of allowing water to move through the film. The unit humidifier 6 utilizes this property of the solid polymer electrolyte membrane.

【0038】支持板62には、反応ガスおよび水が容易
に通過できるように多孔質のシート材が用いられてお
り、このシート材には、例えば、電極膜7A,7Bの電
極基材としても用いられているカーボンペーパーが用い
られている。そうして、それぞれの支持板62は、水透
過膜61の面方向の外形寸法よりも小さい面方向の外形
寸法を持つものであり、両支持板62の周辺部には、水
透過膜61の端部との間に水透過膜61の露出面が存在
することになる。この部位の構成は、燃料電池セル7に
おける、PE膜7Cに対する、燃料電極膜7A,酸化剤
電極膜7Bが持つ構成と同等である。
A porous sheet material is used for the support plate 62 so that reaction gas and water can easily pass therethrough. For example, the sheet material also serves as an electrode base material for the electrode films 7A and 7B. The used carbon paper is used. Then, each of the support plates 62 has an outer dimension in the plane direction smaller than the outer dimension in the plane direction of the water permeable membrane 61, and the peripheral portions of both the support plates 62 have the outer dimensions of the water permeable membrane 61. The exposed surface of the water permeable membrane 61 exists between the end portion. The structure of this portion is the same as that of the fuel electrode film 7A and the oxidant electrode film 7B with respect to the PE film 7C in the fuel cell 7.

【0039】セパレータ63,64には、適宜の電気絶
縁材,金属材などを用いることが可能であるが、この事
例では、耐熱性の硬質塩化ビニル樹脂材が用いられてい
る。セパレータ63,64が電気絶縁材である硬質塩化
ビニル樹脂材製であることにより、単位加湿体6が装着
されている部位では、電気絶縁板92を不要とすること
ができるのである。セパレータ63の支持板62と対向
する側面には、燃料ガス97または酸化剤ガス98を通
流させる凹形状の溝631が形成されており、セパレー
タ64の支持板62と対向する側面には、熱媒99また
は水を通流させる凹形状の溝641が形成されている。
セパレータ63,64の周縁部には、溝631,641
をを取り巻いて、凹形状の溝632,642が形成され
ている。溝632,642には、溝631,641中を
通流する反応ガスや熱媒99などが、その通流路の外に
漏れ出るのを防止する役目を負う弾性材製のガスシール
体(例えば、Oリングである。)65が装着される。
The separators 63 and 64 can be made of an appropriate electric insulating material, metal material, or the like. In this case, a heat-resistant hard vinyl chloride resin material is used. Since the separators 63 and 64 are made of a hard vinyl chloride resin material which is an electric insulating material, the electric insulating plate 92 can be unnecessary in the portion where the unit humidifier 6 is mounted. A concave groove 631 that allows the fuel gas 97 or the oxidant gas 98 to flow therethrough is formed on the side surface of the separator 63 facing the support plate 62. A concave groove 641 is formed to allow the medium 99 or water to flow therethrough.
Grooves 631, 641 are formed in the peripheral portions of the separators 63, 64.
Are formed so as to surround the groove with concave grooves 632 and 642. In the grooves 632 and 642, a gas seal body made of an elastic material (for example, a function of preventing the reaction gas or the heat medium 99 flowing in the grooves 631 and 641 from leaking out of the passage). , O-ring.) 65 is attached.

【0040】セパレータ63では、溝631のそれぞれ
の両端部は、反応ガスの通流路に関して並列に接続され
たうえで、反応ガスの入口部,出口部となる図示しない
貫通穴が形成されている。セパレータ63には、前記の
両貫通穴とは対称となる部位に、溝631には連通して
いない図示しない貫通穴が形成されている。さらに、セ
パレータ63には、セパレータ64に形成された後記す
る溝641と連通している貫通穴と対向する部位に、図
示しない貫通穴が形成されている。また、セパレータ6
4では、溝641のそれぞれの両端部は、熱媒99など
の通流路に関して適宜に並列に接続されるなどされたう
えで、熱媒99などの入口部,出口部となる図示しない
貫通穴が形成されている。また、セパレータ64には、
セパレータ63に形成された溝631と連通している前
記の貫通穴、および、溝631とは連通していない前記
の貫通穴のそれぞれと対向する部位に、図示しない貫通
穴がそれぞれ形成されている。
In the separator 63, both ends of the groove 631 are connected in parallel with each other with respect to the flow passage of the reaction gas, and through holes (not shown) serving as the inlet and the outlet of the reaction gas are formed. . In the separator 63, a through hole (not shown) that is not in communication with the groove 631 is formed in a portion that is symmetrical with the both through holes. Further, in the separator 63, a through hole (not shown) is formed at a portion facing a through hole communicating with a groove 641 described later formed in the separator 64. In addition, the separator 6
In FIG. 4, both end portions of the groove 641 are appropriately connected in parallel with each other with respect to the flow path of the heat medium 99 and the like, and further, through holes (not shown) serving as an inlet portion and an outlet portion of the heat medium 99. Are formed. Further, the separator 64 includes
A through hole (not shown) is formed in each of the portions facing the through hole communicating with the groove 631 formed in the separator 63 and the through hole not communicating with the groove 631. .

【0041】そうして、この事例の場合には、単位加湿
体6の外形寸法は、燃料電池セル7の外形寸法と同一に
設定されている。また、単位加湿体6に形成された前記
の貫通穴は、加圧板93,94に形成された前記の貫通
穴931,932,941,942および配管接続体9
91装着用の図示しない貫通穴のそれぞれと合致する位
置に形成されている。
Thus, in this case, the outer dimensions of the unit humidifier 6 are set to be the same as the outer dimensions of the fuel cell unit 7. Further, the through holes formed in the unit humidifying body 6 are the through holes 931, 932, 941, 942 formed in the pressure plates 93, 94 and the pipe connecting body 9.
It is formed at a position corresponding to each of the through holes (not shown) for mounting 91.

【0042】前記の構成を持つ単位加湿体6は、セパレ
ータ63,64に形成されている前記の貫通穴を適宜に
合致させて、スタック9Aに組み込まれている。5個備
えられた単位加湿体6の内の2個については、溝631
と連通している貫通穴の内の一方の貫通穴は、加圧板9
3に形成された貫通穴932に連通されるように組み込
まれる。また、残りの3個の単位加湿体6については、
溝631と連通している貫通穴の内の一方の貫通穴は、
加圧板93に形成された貫通穴931に連通されるよう
に組み込まれる。
The unit humidifier 6 having the above structure is incorporated in the stack 9A by appropriately matching the through holes formed in the separators 63 and 64 with each other. For two of the five unit humidifiers 6 provided, the groove 631
One of the through holes communicating with the pressure plate 9
3 is incorporated so as to communicate with the through hole 932. Also, regarding the remaining three unit humidifiers 6,
One of the through holes communicating with the groove 631 is
It is incorporated so as to communicate with a through hole 931 formed in the pressure plate 93.

【0043】そうして、各単位加湿体6が持つセパレー
タ64の溝641には、単電池8の積層体中を通流した
熱媒99が通流する。ここでスタック9Aに供給された
熱媒99のスタック9A内の通流経路の概要を、図15
を用いて説明する。スタック9Aに供給された熱媒99
は、図15中に代表的な部位について点線で示したよう
に、まず、通流路部90Aに加圧板94側の端部から流
入し、複数の単電池8との間で熱交換を行った上で通流
路部90Bの加圧板93側の端部から流出し、続いて加
湿器6が持つ溝641に通流されるのである。そうし
て、単位加湿体6が持つセパレータ63の溝631に
は、2個の単位加湿体6に関しては燃料ガス97が、3
個の単位加湿体6に関しては酸化剤ガス98が通流して
いる。溝631に通流しているこれ等の反応ガスは、水
透過膜61を介して移動してくる熱媒99(例えば市水
である。)によって加湿されるのである。
In this way, the heat medium 99 flowing through the laminated body of the unit cells 8 flows into the groove 641 of the separator 64 of each unit humidifier 6. Here, an outline of a flow path in the stack 9A of the heat medium 99 supplied to the stack 9A is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. Heat medium 99 supplied to the stack 9A
First, as shown by the dotted line in FIG. 15 for a typical part, first, it flows into the flow passage portion 90A from the end portion on the pressure plate 94 side, and performs heat exchange with the plurality of unit cells 8. Then, it flows out from the end of the flow passage portion 90B on the pressure plate 93 side, and then flows into the groove 641 of the humidifier 6. Then, in the groove 631 of the separator 63 of the unit humidifying body 6, the fuel gas 97 of the two unit humidifying bodies 6 is 3
The oxidant gas 98 flows through the individual unit humidifiers 6. These reaction gases flowing in the groove 631 are humidified by the heat medium 99 (for example, city water) moving through the water permeable membrane 61.

【0044】スタック9Aは、前述の構成を備えてお
り、反応ガスの加湿に供される加湿器6Aがスタック9
Aに内蔵されているので、前述のスタック9を用いた燃
料電池発電装置7Dでは必要であった,加湿器とスタッ
クとの間を接続するための配管が不要になる。これと共
に、加湿器によって加湿された反応ガスに含まれている
水蒸気が、反応ガスがスタックに流入される前に凝縮さ
れるということも発生しない。このために、スタック9
Aを用いる燃料電池発電装置では、スタック9を用いて
いる燃料電池発電装置7Dにおいて必要としていた除滴
器72,75が不要になるなど、反応ガスのスタック9
Aに対する供給系統の構成を、燃料電池発電装置7Dの
場合よりも簡単化することができるという特長を持つの
である。
The stack 9A has the above-mentioned structure, and the humidifier 6A used for humidifying the reaction gas is the stack 9A.
Since it is built in A, the pipe for connecting between the humidifier and the stack, which is required in the fuel cell power generator 7D using the stack 9 described above, becomes unnecessary. At the same time, the water vapor contained in the reaction gas humidified by the humidifier does not condense before the reaction gas flows into the stack. For this, stack 9
In the fuel cell power generator using A, the dropper 72, 75 required in the fuel cell power generator 7D using the stack 9 becomes unnecessary, and the stack 9 of the reaction gas
This has the feature that the configuration of the supply system for A can be simplified compared to the case of the fuel cell power generator 7D.

【0045】なお、単電池の積層体中に専用の冷却体を
介挿するようにしたスタック内に加湿器6Aを備える場
合には、専用の冷却体中を通流することで昇温された熱
媒99を、加湿器6Aに供給するようにしている。
When the humidifier 6A is provided in the stack in which a dedicated cooling body is inserted in the stack of unit cells, the temperature is raised by passing the humidifier 6A through the dedicated cooling body. The heat medium 99 is supplied to the humidifier 6A.

【0046】[0046]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来技術によ
る固体高分子電解質型燃料電池(スタック)において
は、例えば、前述のスタック9では、燃料電池セル7等
がセパレータ等を介して熱媒99により冷却され、スタ
ックの運転にとって適温に保持されることで、直流発電
の機能を十分に発揮し、また、前述のスタック9Aで
は、スタック9の前記の動作に加えて、反応ガスの供給
系統の構成を簡単化することができている。しかしなが
ら、なお次記する問題が残存している。すなわち、
(1)従来技術によるスタック9,9Aにおいては、そ
れぞれの単電池8が持つ燃料電池セル7の温度の、単電
池8の積層方向の分布が、積層方向の中央部で高く、か
つ、積層方向の両端部で低いという事実が有る。単電池
積層方向における温度分布が一様ではないことで高い温
度となった燃料電池セル7では、燃料電池セル7に使用
されているPE膜7Cは水の蒸発が促進されるために乾
燥する。他方、単電池積層方向における温度分布が一様
ではないことで低い温度となった燃料電池セル7におい
ては、燃料電極7A,酸化剤電極7Bからの水の蒸発量
が低減されることで、その表面に水分が凝結する度合い
が高くなる。
In the solid polymer electrolyte fuel cell (stack) according to the above-mentioned conventional technique, for example, in the above-mentioned stack 9, the fuel cells 7 and the like are separated by the heat medium 99 through the separator or the like. By being cooled and kept at an appropriate temperature for the operation of the stack, the function of DC power generation is sufficiently exerted, and in addition to the above-described operation of the stack 9, the above-described stack 9A has a configuration of a reaction gas supply system. Can be simplified. However, the following problems still remain. That is,
(1) In the stacks 9 and 9A according to the conventional technique, the distribution of the temperature of the fuel cell 7 of each unit cell 8 in the stacking direction of the unit cells 8 is high in the central portion of the stacking direction, and the stacking direction is also high. There is a fact that it is low at both ends of. In the fuel cell 7 having a high temperature because the temperature distribution in the cell stacking direction is not uniform, the PE film 7C used in the fuel cell 7 is dried because water evaporation is promoted. On the other hand, in the fuel cell 7 having a low temperature due to the non-uniform temperature distribution in the cell stacking direction, the evaporation amount of water from the fuel electrode 7A and the oxidant electrode 7B is reduced, The degree of condensation of water on the surface increases.

【0047】乾燥したPE膜7Cは、前述したPE膜が
持つ特有の性質によりその電気抵抗率値が増大する。P
E膜の電気抵抗率値が増大すると、その結果、PE膜の
電気抵抗値が増大するので、燃料電池セル7におけるジ
ュール損失が増大し、その発電効率は低下することにな
る。また、表面が水で覆われた燃料電極7A,酸化剤電
極7Bでは、この水が電極7A,7B中に含浸されて反
応ガスの電極7A,7B中における拡散を阻害すること
で、その発電性能が低下することになるのである。
The electrical resistivity value of the dried PE film 7C increases due to the peculiar properties of the PE film described above. P
When the electric resistivity value of the E film increases, as a result, the electric resistance value of the PE film increases, so that the Joule loss in the fuel cell unit 7 increases and its power generation efficiency decreases. Further, in the fuel electrode 7A and the oxidizer electrode 7B whose surfaces are covered with water, the water is impregnated in the electrodes 7A and 7B to prevent the reaction gas from diffusing in the electrodes 7A and 7B, thereby generating power. Will be reduced.

【0048】これ等のスタックの性能の低下をもたらす
単電池の積層方向における温度分布の不均一性の原因
は、第1には、スタック9,9A等における単電池の積
層方向の両端部には、熱の良導体である金属製の集電板
91,加圧板93,94が装着されていることにある。
これ等の熱良導体の存在は、この部位からの熱放散量を
増大させることになるので、スタック9,9Aの両端部
の燃料電池セル7の温度が低下するのである。また、原
因の第2は、加圧板94と加圧板94に隣接する集電板
91を貫通して通流する熱媒99の温度と、加圧板93
と加圧板93に隣接する集電板91を貫通して通流する
熱媒99の温度とが異なることにある。すなわち、加圧
板94等を貫通して通流する熱媒99は、単電池8の積
層体から熱を除去する前の、まだ昇温していない熱媒9
9であるので、加圧板94等の温度は、加圧板93等の
温度よりも低温となるのである。また、(2)従来技術
によるスタック9Aにおいては、加圧板93側に加湿器
6Aが装着されており、スタック9Aの発電運転中に
は、この加湿器6Aが備える単位加湿体6には、単電池
8の積層体中を通流して昇温した熱媒99が通流する。
このために、前記の積層体の加圧板93側の端部は、そ
の熱伝導条件に関しては、加湿器6Aによって外部から
ほぼ遮断されることとなり、その温度値は、単電池8の
積層方向の中央部の温度値に対してほとんど低下されな
いことになるのである。このことは、加圧板93側の積
層体の端部の温度と、加圧板94側の積層体の端部の温
度との差異が、前記(1)項による原因による場合より
も増大することであり、この結果、後記する図4中に点
線で例示したような温度分布になってしまうのである。
このような温度分布のために、前記(1)項で述べたと
同様に、スタック9Aの発電性能が低下することになる
のである。
The cause of the non-uniformity of the temperature distribution in the stacking direction of the unit cells, which causes the deterioration of the performance of these stacks, is as follows. The metal collector plate 91 and the pressure plates 93 and 94, which are good conductors of heat, are mounted.
The presence of these good thermal conductors increases the amount of heat dissipated from this portion, so that the temperature of the fuel cells 7 at both ends of the stacks 9 and 9A lowers. The second cause is the temperature of the heat medium 99 flowing through the pressure plate 94 and the current collector plate 91 adjacent to the pressure plate 94, and the pressure plate 93.
And the temperature of the heat medium 99 flowing through the current collector plate 91 adjacent to the pressure plate 93 is different. That is, the heat medium 99 flowing through the pressurizing plate 94 and the like is the heat medium 9 that has not yet been heated before the heat is removed from the stacked body of the unit cells 8.
Therefore, the temperature of the pressure plate 94 and the like is lower than the temperature of the pressure plate 93 and the like. (2) In the stack 9A according to the conventional technique, the humidifier 6A is attached to the pressurizing plate 93 side, and during the power generation operation of the stack 9A, the unit humidifier 6 included in the humidifier 6A is The heating medium 99, which has flowed through the stacked body of the batteries 8 and has been heated, flows therethrough.
For this reason, the end of the laminated body on the pressure plate 93 side is almost shielded from the outside by the humidifier 6A in terms of its heat conduction condition, and its temperature value is in the stacking direction of the unit cells 8. The temperature value in the central portion is hardly reduced. This means that the difference between the temperature of the end portion of the laminated body on the pressure plate 93 side and the temperature of the end portion of the laminated body on the pressure plate 94 side is larger than that due to the cause of the above item (1). Therefore, as a result, the temperature distribution is as illustrated by the dotted line in FIG. 4 described later.
Due to such a temperature distribution, the power generation performance of the stack 9A is deteriorated, as described in the item (1).

【0049】この発明は、前述の従来技術の問題点に鑑
みなされたものであり、その目的は、単位燃料電池の積
層方向における温度分布の均一化が容易な、固体高分子
電解質型燃料電池を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is to provide a solid polymer electrolyte fuel cell in which the temperature distribution in the stacking direction of unit fuel cells can be easily made uniform. To provide.

【0050】[0050]

【課題を解決するための手段】この発明では前述の目的
は、 1)複数個の単位燃料電池と,単位燃料電池で発生した
熱を除去する熱媒が通流される熱交換体の複数個とが積
層された積層体と、この積層体の両端末部に配置され,
それぞれの単位燃料電池をその積層方向に加圧する加圧
力を与える加圧板とを備え、単位燃料電池は、シート状
の固体高分子電解質材の電解質膜と,その両主面のそれ
ぞれに接合された燃料電極膜および酸化剤電極膜とを持
ち,燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給を受けて直流電力
を発生する燃料電池セルと、燃料電池セルの両主面のそ
れぞれに対向させて配置されて,燃料電池セルと対向さ
れる側の面に燃料電池セルに供給される燃料ガスまたは
酸化剤ガスを通流させるための溝が形成されているセパ
レータとを有し、熱交換体は、熱媒が通流される通流路
と、この通流路に関する熱媒の入口部・出口部とを有す
る、固体高分子電解質型燃料電池において、複数個備え
られた熱交換体が有する入口部・出口部は、それぞれの
熱交換体が有する前記の通流路が熱媒の通流に関して並
列となるように互いに連通させて接続されて,それぞれ
入口側の通流路部と出口側の通流路部とを形成してな
り、熱媒は、前記の入口側の通流路部の両端部のそれぞ
れから流入され、また、前記の出口側の通流路部の両端
部のそれぞれから流出されてなる構成とすること、また
は、 2)複数個の単位燃料電池と,単位燃料電池で発生した
熱を除去する熱媒が通流される熱交換体の複数個とが積
層された積層体と、この積層体の両端末部に配置され,
それぞれの単位燃料電池をその積層方向に加圧する加圧
力を与える加圧板とを備え、単位燃料電池は、シート状
の固体高分子電解質材の電解質膜と,その両主面のそれ
ぞれに接合された燃料電極膜および酸化剤電極膜とを持
ち,燃料ガスおよび酸化剤ガスの供給を受けて直流電力
を発生する燃料電池セルと、燃料電池セルの両主面のそ
れぞれに対向させて配置されて,燃料電池セルと対向さ
れる側の面に燃料電池セルに供給される燃料ガスまたは
酸化剤ガスを通流させるための溝が形成されているセパ
レータとを有し、熱交換体は、熱媒が通流される通流路
と、通流路に関する熱媒の入口部・出口部とを有する、
固体高分子電解質型燃料電池において、積層体と加圧板
との間のそれぞれに介挿され,加熱された水を用いて燃
料ガス,酸化剤ガスを加湿する加湿器を備える構成とす
ること、または、 3)前記2項に記載の手段において、複数個備えられた
熱交換体が有する入口部・出口部は、それぞれの熱交換
体が有する前記の通流路が熱媒の通流に関して並列とな
るように互いに連通させて接続されて,それぞれ入口側
の通流路部と出口側の通流路部とを形成してなり、熱媒
は前記の入口側の通流路部の両端部のそれぞれから流入
され、また、前記の出口側の通流路部の両端部のそれぞ
れから流出されてなり、それぞれの加湿器に供給される
加熱された水には、前記の出口側の通流路部の両端部か
ら流出された熱媒がそれぞれに用いられてなる構成とす
ること、さらにまたは、 4)前記2項に記載の手段において、それぞれの加湿器
に供給される加熱された水は、固体高分子電解質型燃料
電池の外部から供給される、加熱された加湿用の水であ
る構成とすること、により達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION In the present invention, the aforementioned objects are as follows: 1) a plurality of unit fuel cells, and a plurality of heat exchangers through which a heat medium for removing heat generated in the unit fuel cells flows. And a laminated body in which are laminated, and arranged at both ends of the laminated body,
Each unit fuel cell was provided with a pressure plate for applying a pressing force in the stacking direction, and the unit fuel cell was joined to the electrolyte membrane of a sheet-like solid polymer electrolyte material and both main surfaces thereof. A fuel cell having a fuel electrode film and an oxidant electrode film, which is supplied with a fuel gas and an oxidant gas to generate direct-current power, and is arranged to face each of both main surfaces of the fuel cell. The heat exchange body has a separator formed with a groove for allowing a fuel gas or an oxidant gas supplied to the fuel cell to flow therethrough on a surface facing the fuel cell, In the solid polymer electrolyte fuel cell, which has a through-flow passage and a heat-medium inlet / outlet portion related to this through-passage, the inlet / outlet portions of a plurality of heat exchangers are , Each heat exchanger has The above-mentioned flow passages are connected so as to be parallel to each other so as to be parallel to the flow of the heat medium, and form a flow passage portion on the inlet side and a flow passage portion on the outlet side, respectively. Is made to flow from each of both ends of the above-mentioned inlet-side flow passage portion, and is made to flow out from each of both end portions of the above-mentioned outlet-side flow passage portion, or 2) A laminate in which a plurality of unit fuel cells and a plurality of heat exchangers through which a heat medium for removing heat generated in the unit fuel cells flows are laminated, and arranged at both ends of the laminate.
Each unit fuel cell was provided with a pressure plate for applying a pressing force in the stacking direction, and the unit fuel cell was joined to the electrolyte membrane of a sheet-like solid polymer electrolyte material and both main surfaces thereof. A fuel cell having a fuel electrode film and an oxidant electrode film, which is supplied with a fuel gas and an oxidant gas to generate direct-current power, and is arranged to face each of both main surfaces of the fuel cell. The heat exchange body has a separator formed with a groove for allowing a fuel gas or an oxidant gas supplied to the fuel cell to flow therethrough on a surface facing the fuel cell, It has a flow passage that is made to flow and an inlet / outlet portion of the heat medium related to the flow passage,
A solid polymer electrolyte fuel cell, comprising a humidifier interposed between the laminate and the pressure plate and humidifying the fuel gas and the oxidant gas using heated water, or 3) In the means described in the item 2, the inlet part and the outlet part of a plurality of heat exchange elements are arranged such that the flow passages of each heat exchange element are parallel with respect to the flow of the heat medium. So that they are connected to each other so as to form an inlet-side passage and an outlet-side passage, respectively, and the heat medium is at both ends of the inlet-side passage. The heated water supplied from each of the both ends of the above-mentioned outlet-side flow passage portion and supplied to each humidifier has the above-mentioned outlet-side flow passage. The heat medium flowing out from both ends of the section is used for each 4) In the means described in 2) above, the heated water supplied to each humidifier is heated for humidification supplied from the outside of the solid polymer electrolyte fuel cell. It is achieved by using water as the composition.

【0051】[0051]

【作用】この発明においては、固体高分子電解質型燃料
電池において、 (1)複数個備えられた熱交換体が有する入口部・出口
部は、それぞれの熱交換体が有する前記の通流路が熱媒
の通流に関して並列となるように互いに連通させて接続
されて,それぞれ入口側の通流路部と出口側の通流路部
とを形成してなり、熱媒を、前記の入口側の通流路部の
両端部のそれぞれから流入し、また、前記の出口側の通
流路部の両端部のそれぞれから流出してなる構成とする
ことにより、単電池の積層体の両端部に配置される加圧
板等を貫通して通流する熱媒の温度条件は、それぞれの
端部で同等になし得ることになる。これによって、熱媒
は、単電池の積層体の端部を、同等条件で加熱すること
が可能となる。
According to the present invention, in the solid polymer electrolyte fuel cell, (1) the inlet / outlet portions of the plurality of heat exchange elements have the above-mentioned passages of the respective heat exchange elements. The heating medium is connected in parallel with each other so as to be parallel with respect to the flow of the heat medium, and forms a flow passage portion on the inlet side and a flow passage portion on the outlet side, respectively. Inflow from both ends of the through-flow passage part of each of the above, and by flowing out from each of both ends of the above-mentioned outlet-side through-flow passage part, to both ends of the stack of unit cells. The temperature conditions of the heat medium flowing through the arranged pressure plate or the like can be made equal at each end. As a result, the heat medium can heat the end portion of the stack of the single cells under the same conditions.

【0052】(2)積層体と加圧板との間のそれぞれに
介挿され,加熱された水を用いて燃料ガス,酸化剤ガス
を加湿する加湿器を備え、複数個備えられた熱交換体が
有する入口部・出口部は、それぞれの熱交換体が有する
前記の通流路が熱媒の通流に関して並列となるように互
いに連通させて接続されて,それぞれ入口側の通流路部
と出口側の通流路部とを形成してなり、熱媒は、前記の
入口側の通流路部の両端部のそれぞれから流入され、ま
た、前記の出口側の通流路部の両端部のそれぞれから流
出されてなり、それぞれの前記の加湿器に供給される加
熱された水には、例えば、前記の出口側の通流路部の両
端部から流出された熱媒がそれぞれに用いられてなる構
成とすることにより、単電池の積層体の両端部のそれぞ
れに介挿された加湿器には、単電池の積層体中を通流す
ることで昇温した熱媒が、同等の条件で供給されること
になる。これにより、それぞれの加湿器の温度は同等値
になる。このことによって、単電池の積層体の両端部は
共に、その熱伝導条件に関してはそれぞれの加湿器によ
って、外部からほぼ遮断されることとなる。
(2) A plurality of heat exchangers provided with a humidifier interposed between the laminated body and the pressure plate and humidifying the fuel gas and the oxidant gas using heated water. The inlet part and the outlet part of each of the heat exchangers are connected to each other so that the flow passages of the respective heat exchangers are parallel to each other with respect to the flow of the heat medium. An outlet side flow passage part is formed, and the heat medium is introduced from both ends of the inlet side flow passage part, and both ends of the outlet side flow passage part are formed. For the heated water that is discharged from each of the above, and is supplied to each of the above humidifiers, for example, the heat medium that has flowed out from both ends of the above-mentioned outlet side flow passage portion is used respectively. With such a configuration, the insertions inserted at both ends of the unit cell stack are performed. The vessel, heating the heat medium by flowing through the stack in a single cell, will be supplied in the same conditions. As a result, the temperature of each humidifier becomes equal. As a result, both ends of the unit cell stack are substantially shielded from the outside by their respective humidifiers with respect to their heat conduction conditions.

【0053】(3)前記の(2)項において、それぞれ
の前記の加湿器に供給される加熱された水は、固体高分
子電解質型燃料電池の外部から供給される、加熱された
加湿用の水である構成とすることにより、それぞれの加
湿器の温度は加湿用の水の温度とほほ同等値になる。こ
のことによって、単電池の積層体の両端部は共に、その
熱伝導条件に関してはそれぞれの加湿器によって、外部
からほぼ遮断されることとなる。また、これと共に、加
湿用の水の温度値を制御することで、反応ガスの加湿度
を人為的に最適値に設定することが可能となる。
(3) In the above item (2), the heated water supplied to each of the humidifiers is heated for humidification supplied from the outside of the solid polymer electrolyte fuel cell. By using water as the configuration, the temperature of each humidifier becomes approximately equal to the temperature of the humidifying water. As a result, both ends of the unit cell stack are substantially shielded from the outside by their respective humidifiers with respect to their heat conduction conditions. In addition to this, by controlling the temperature value of the water for humidification, it is possible to artificially set the humidity of the reaction gas to the optimum value.

【0054】[0054]

【実施例】以下この発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。 実施例1;図5は、請求項1に対応するこの発明の一実
施例による固体高分子電解質型燃料電池を模式的に示し
た要部の構成図で,(a)はその側面図であり、(b)
はその上面図である。図6は、図5に示した固体高分子
電解質型燃料電池における熱媒の通流経路を説明する説
明図である。図5,図6において、図9〜図12に示し
た従来例による固体高分子電解質型燃料電池と同一部分
には同じ符号を付し、その説明を省略する。なお、図5
中には、図9〜図12で付した符号については、代表的
な符号のみを記した。なおまた、図6中には、図5,図
9〜図12で付した符号については、代表的な符号のみ
を記した。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Example 1; FIG. 5 is a configuration diagram of a main part schematically showing a solid polymer electrolyte fuel cell according to an example of the present invention corresponding to claim 1, and (a) is a side view thereof. , (B)
Is a top view thereof. FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the flow path of the heat medium in the solid polymer electrolyte fuel cell shown in FIG. 5 and 6, the same parts as those in the solid polymer electrolyte fuel cell according to the conventional example shown in FIGS. 9 to 12 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. Note that FIG.
Among the reference numerals given in FIGS. 9 to 12, only representative reference numerals are shown. In addition, in FIG. 6, as for the reference numerals given in FIGS. 5 and 9 to 12, only representative reference numerals are shown.

【0055】図5,図6において、5は、図9〜図12
に示した従来例による固体高分子電解質型燃料電池9に
対して、各集電板91、各電気絶縁板92および加圧板
93,94に替えて、それぞれ、集電板51,51、電
気絶縁板52,52および加圧板53,54を用いるよ
うにした固体高分子電解質型燃料電池(スタック)であ
る。各集電板51、各電気絶縁板52および加圧板5
3,54のそれぞれには、単電池8の積層体に形成され
ている入口側の通流路部90Aに連通する明示しない貫
通穴と、単電池8の積層体に形成されている出口側の通
流路部90Bに連通する明示しない貫通穴とが、それぞ
れに形成されている。すなわち、加圧板53,54につ
いて説明すれば、反応ガス用の貫通穴931,932,
941および942は、前述の従来例によるスタック9
が持つ加圧板93,94に形成された反応ガス用の貫通
穴931,932,941および942と同等の位置に
形成されている。ただし、加圧板53,54に形成され
る熱媒99用の貫通穴の個数は、この事例の場合には、
スタック9が持つ加圧板93,94の場合の2倍にな
る。加圧板53,54に形成されたこれ等の熱媒99用
の貫通穴には、熱媒99用の配管接続体991がそれぞ
れ装着されている。これ等の配管接続体991の内の通
流路部90Aに連通されたそれぞれの配管接続体991
から、スタック5に熱媒99が流入され、この熱媒99
は、加圧板53,54に装着され,しかも,通流路部9
0Bに連通されたそれぞれの配管接続体991から、ス
タック5の外部に流出されることになる。
In FIGS. 5 and 6, reference numeral 5 designates FIGS.
In the solid polymer electrolyte fuel cell 9 according to the conventional example shown in FIG. 1, instead of the current collectors 91, the electric insulation plates 92 and the pressure plates 93, 94, the current collectors 51, 51 and the electric insulations are respectively replaced. It is a solid polymer electrolyte fuel cell (stack) using plates 52, 52 and pressure plates 53, 54. Each current collecting plate 51, each electric insulating plate 52 and pressure plate 5
Each of the reference numerals 3 and 54 has a through hole (not shown) communicating with the inlet-side flow passage portion 90A formed in the stack of unit cells 8 and an outlet side formed in the stack of unit cells 8. A through hole (not shown) communicating with the flow passage portion 90B is formed in each. That is, the pressurizing plates 53 and 54 will be described. Through holes 931 and 932 for reaction gas are provided.
941 and 942 are the stacks 9 according to the above-mentioned conventional example.
Are formed at positions equivalent to the through holes 931, 932, 941 and 942 for reaction gas formed in the pressure plates 93 and 94 of the. However, in the case of this example, the number of through holes for the heat medium 99 formed in the pressure plates 53 and 54 is
It is twice as large as that of the pressure plates 93 and 94 of the stack 9. Piping connectors 991 for the heat medium 99 are mounted in the through holes for the heat medium 99 formed in the pressure plates 53 and 54, respectively. Each of the pipe connection bodies 991 communicated with the flow passage portion 90A of the pipe connection bodies 991.
The heat medium 99 flows into the stack 5 from the
Is attached to the pressurizing plates 53 and 54, and moreover, the flow passage portion 9
Each of the pipe connection bodies 991 communicated with 0B will flow out of the stack 5.

【0056】図5,図6に示す実施例では前述の構成と
したので、スタック5の内部を通流する熱媒99は、図
6中に代表的な部位について点線で示したように、ま
ず、通流路部90Aにその両端部のそれぞれから流入
し、複数の単電池8がそれぞれに持つ溝811B,82
1Bに分流される。各単電池8との間で熱交換を行った
上で、溝811B,821Bから排出された熱媒99
は、通流路部90Bの両端部のそれぞれから流出する。
熱媒99はスタック5内を前記のごとくに通流されるの
で、加圧板53,54等を貫通して通流する熱媒99の
温度条件は、スタック5のそれぞれの端部で同等になし
得ることになる。これによって、熱媒99は、スタック
5の端部である、各集電板51、各電気絶縁板52およ
び加圧板53,54を、ほぼ均等に加熱することができ
ることになるのである。この結果、それぞれの単電池8
が持つ燃料電池セル7の温度の、単電池8の積層方向の
分布の均一化を図ることができるのである。
Since the embodiment shown in FIGS. 5 and 6 has the above-mentioned structure, the heat medium 99 flowing through the inside of the stack 5 is first of all, as shown by the dotted line in FIG. Grooves 811B, 82 which flow into the flow passage portion 90A from both ends thereof and which the plurality of unit cells 8 have respectively.
Divided into 1B. After exchanging heat with each unit cell 8, the heat medium 99 discharged from the grooves 811B, 821B
Flows out from each of both ends of the passage 90B.
Since the heat medium 99 flows through the stack 5 as described above, the temperature conditions of the heat medium 99 flowing through the pressure plates 53, 54 and the like can be made equal at each end of the stack 5. It will be. As a result, the heat medium 99 can heat the current collector plates 51, the electric insulating plates 52, and the pressure plates 53 and 54, which are the end portions of the stack 5, substantially evenly. As a result, each unit cell 8
It is possible to make the temperature distribution of the fuel cells 7 of the cells uniform in the stacking direction of the unit cells 8.

【0057】また、スタック5が持つ前述の構成では、
通流路部90A,通流路部90Bに対する、熱媒99の
流入部,流出部における熱媒99の流量,したがって,
その流速は、従来例のスタック9,9Aの場合に対する
1/2になることによって、通流路部90A内および通
流路部90B内を通流する熱媒99の圧力降下値が低減
され、両通流路部90A,90B内の熱媒99の圧力値
を、それそれの通流路部内でほぼ同一値になし得る。こ
れにより、熱媒99は、各単電池8がそれぞれに持つ溝
811B,821B中をほぼ均等に通流することができ
ることとなり、各単電池8との間で行う熱交換をほぼ同
一条件とすることができる。また、この構成では、通流
路部90A,90B内の熱媒99の流速値を従来例のス
タック9,9Aの場合と同等値に設定すれば、通流路部
90A,90Bの通流面積値を、従来例のスタック9,
9Aの場合に対する1/2にすることができ、各単電池
8の面積,したがって,スタック5の外形を小形化する
ことができることとなる。
Further, in the above-mentioned configuration of the stack 5,
The flow rates of the heat medium 99 at the inflow portion and the outflow portion of the heat medium 99 with respect to the flow passage portions 90A and 90B,
Since the flow velocity becomes 1/2 of that in the case of the stacks 9 and 9A of the conventional example, the pressure drop value of the heat medium 99 flowing in the flow passage portion 90A and the flow passage portion 90B is reduced, The pressure values of the heating medium 99 in both the flow passage portions 90A and 90B can be made substantially the same in the respective flow passage portions. As a result, the heat medium 99 can flow through the grooves 811B and 821B of each unit cell 8 substantially evenly, and the heat exchange performed with each unit cell 8 is almost the same condition. be able to. Further, in this configuration, if the flow velocity value of the heat medium 99 in the flow passage portions 90A and 90B is set to the same value as in the case of the stacks 9 and 9A of the conventional example, the flow passage areas of the flow passage portions 90A and 90B. The value is the stack 9 of the conventional example,
It can be halved compared to the case of 9 A, and the area of each unit cell 8 and hence the outer shape of the stack 5 can be reduced in size.

【0058】実施例2;図1は、請求項2,3に対応す
るこの発明の一実施例による固体高分子電解質型燃料電
池を模式的に示した要部の側面図であり、図2は、図1
に示した固体高分子電解質型燃料電池を模式的に示した
要部の上面図である。図3は、図1,図2に示した固体
高分子電解質型燃料電池における熱媒の通流経路を説明
する説明図である。図1〜図3において、図5,図6に
示した請求項1に対応するこの発明の一実施例による固
体高分子電解質型燃料電池、および、図9〜図12,図
14〜図16に示した従来例による固体高分子電解質型
燃料電池と同一部分には同じ符号を付し、その説明を省
略する。なお、図1,図2中には、図5,図9〜図1
2,図14〜図16で付した符号については、代表的な
符号のみを記した。なおまた、図3中には、図1,図
2,図5,図9〜図12,図14〜図16で付した符号
については、代表的な符号のみを記した。
Example 2 FIG. 1 is a side view of the essential part schematically showing a solid polymer electrolyte fuel cell according to an example of the present invention corresponding to claims 2 and 3, and FIG. , Figure 1
FIG. 3 is a top view of essential parts schematically showing the solid polymer electrolyte fuel cell shown in FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a flow path of a heat medium in the solid polymer electrolyte fuel cell shown in FIGS. 1 and 2. 1 to 3, a solid polymer electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention corresponding to claim 1 shown in FIGS. 5 and 6, and FIGS. 9 to 12 and 14 to 16 are shown. The same parts as those in the solid polymer electrolyte fuel cell according to the conventional example shown are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In addition, in FIG. 1 and FIG. 2, FIG.
2, About the code | symbol attached | subjected in FIGS. 14-16, only the typical code | symbol was described. In addition, in FIG. 3, as for the reference numerals given in FIGS. 1, 2, 5, 9 to 12, and 14 to 16, only representative reference numerals are shown.

【0059】図1〜図3において、1は、図5,図6に
示したこの発明による固体高分子電解質型燃料電池5に
対して、各電気絶縁板52の使用を止め、その部位に加
湿器2Aと加湿器2Bとを追加して備えるようにした固
体高分子電解質型燃料電池(スタック)である。ただ
し、スタック1が持つ加圧板53,54においては、図
1中に示したごとくに、形成されている前記の管用めね
じ付きの貫通穴931,貫通穴932,貫通穴941,
および貫通穴942の位置と,これ等に通流される反応
ガスとが、図5,図6に示したスタック5の場合と一部
異なっている。すなわち、スタック1が備える加圧板5
3,54の場合には、貫通穴931,932,941お
よび942が形成される位置は、前述の従来例によるス
タック9Aが持つ加圧板93,94に形成された反応ガ
ス用の貫通穴931,932,941および942と同
等の位置に形成されている。
1 to 3, reference numeral 1 denotes the solid polymer electrolyte fuel cell 5 according to the present invention shown in FIGS. 5 and 6, in which use of each electric insulating plate 52 is stopped and the portion is humidified. It is a solid polymer electrolyte fuel cell (stack) additionally provided with a container 2A and a humidifier 2B. However, in the pressurizing plates 53 and 54 of the stack 1, as shown in FIG. 1, the through holes 931 with the female threads for pipes formed, the through holes 932, the through holes 941,
Further, the positions of the through holes 942 and the reaction gas flowing therethrough are partially different from those of the stack 5 shown in FIGS. 5 and 6. That is, the pressure plate 5 included in the stack 1
In the case of 3, 54, the positions where the through holes 931, 932, 941 and 942 are formed are the through holes 931 for the reaction gas formed in the pressure plates 93, 94 of the stack 9A according to the conventional example described above. It is formed at the same position as 932, 941 and 942.

【0060】スタック1が備えるそれぞれの加湿器2
A,2Bは、複数個(図1〜図3中では、加湿器2Aは
単位加湿体6の個数が3個であり、加湿器2Bは、単位
加湿体6の個数が2個である場合を例示した。)の単位
加湿体6を積層して構成されている。これ等の内、加湿
器2Aは、加圧板53と集電板51との間に、加湿器2
Bは、加圧板54と集電板51との間に、図示のように
介挿されて、スタック1に組み込まれている。その際、
加湿器2Aの溝631と連通している貫通穴の内の一方
の貫通穴は、加圧板53に形成された貫通穴931に連
通されるように組み込まれ、加湿器2Bの溝631と連
通している貫通穴の内の一方の貫通穴は、加圧板54に
形成された貫通穴941に連通されるように組み込まれ
る。また、両加湿器2A,2Bが備える単位加湿体6が
持つセパレータ64の溝641には、単電池8の積層体
中を通流し通流路部90Bの両端部のそれぞれから流出
した熱媒99が、それぞれに通流されるように組み込ま
れる。
Each humidifier 2 provided in the stack 1
A and 2B are plural (in FIGS. 1 to 3, the humidifier 2A has three unit humidifiers 6 and the humidifier 2B has two unit humidifiers 6). The unit humidifiers 6) are laminated. Among these, the humidifier 2A includes the humidifier 2 between the pressure plate 53 and the current collector plate 51.
B is inserted between the pressure plate 54 and the current collector plate 51 as shown in the figure and incorporated in the stack 1. that time,
One of the through holes communicating with the groove 631 of the humidifier 2A is incorporated so as to communicate with the through hole 931 formed in the pressure plate 53, and communicates with the groove 631 of the humidifier 2B. One of the through holes that is formed is incorporated so as to communicate with the through hole 941 formed in the pressure plate 54. In addition, the heating medium 99 flowing through the laminated body of the unit cells 8 into the groove 641 of the separator 64 included in the unit humidifiers 6 included in both the humidifiers 2A and 2B and flowing out from each of both ends of the flow passage portion 90B. Are installed so that they can flow through each.

【0061】図1〜図3に示す実施例では前述の構成と
したので、スタック1に供給される燃料ガス97と酸化
剤ガス98とは、それぞれ加湿器2B,加湿器2A内を
通流したうえで、単電池8内に流入することとなる。ま
た、スタック1に供給される熱媒99は、図3中に代表
的な部位について点線で示したように、まず、通流路部
90Aにその両端部から流入し、複数の単電池8との間
で熱交換を行った上で、通流路部90Bの両端部から流
出し、加湿器2Aと加湿器2Bとに供給される。熱媒9
9は、スタック1内を前記のごとくに通流されるので、
加湿器2Aと加湿器2Bとのそれぞれに通流する熱媒9
9の温度条件はほぼ同等であり、両加湿器2A,2Bを
ほぼ同一の温度に、しかも、スタック1が備えた単電池
8の温度とほぼ同等の温度に加熱することができるので
ある。
1 to 3, the fuel gas 97 and the oxidant gas 98 supplied to the stack 1 flow through the humidifier 2B and the humidifier 2A, respectively. Then, it will flow into the unit cell 8. Further, the heat medium 99 supplied to the stack 1 first flows into the flow passage portion 90A from both ends thereof, as shown by the dotted line in FIG. After exchanging heat between them, they flow out from both ends of the passage 90B and are supplied to the humidifiers 2A and 2B. Heat medium 9
9 flows through the stack 1 as described above,
Heat medium 9 flowing through each of the humidifier 2A and the humidifier 2B
The temperature conditions of 9 are almost the same, and it is possible to heat both the humidifiers 2A and 2B to almost the same temperature and further to substantially the same temperature as the temperature of the unit cell 8 included in the stack 1.

【0062】このことによって、スタック1が備える単
電池8の積層体の両端部は、その熱伝導条件に関しては
それぞれの加湿器2A,2Bによって、外部からほぼ遮
断されることとなり、この結果、それぞれの単電池8が
持つ燃料電池セル7の温度の単電池8の積層方向の分布
を、図4に例示したように均一化を図ることができるの
である。ここで図4は、実施例2によるこの発明になる
固体高分子電解質型燃料電池の単位燃料電池積層方向に
おける、各単位燃料電池が持つ燃料電池セルの面積方向
における中心部の温度分布の測定例を、従来例の場合と
比較して示すグラフである。図4において、実線は、ス
タック1の場合を示し、点線は、従来例のスタック9A
の場合を示している。図4によれば、スタックの中央部
と端部との間の温度差値は、スタック9Aの場合には5
〔℃〕程度であるが、スタック1の場合には0.5
〔℃〕程度以下に改善されている。前記のことから、ス
タック1では、それぞれの単電池8が持つ燃料電池セル
7の温度の単電池8の積層方向の分布を、均一化できて
いることが明らかである。
As a result, both end portions of the laminated body of the unit cells 8 included in the stack 1 are almost shielded from the outside by the respective humidifiers 2A and 2B with respect to the heat conduction conditions, and as a result, the respective humidifiers 2A and 2B respectively cut off the heat. The distribution of the temperatures of the fuel cells 7 of the unit cells 8 in the stacking direction of the unit cells 8 can be made uniform as illustrated in FIG. Here, FIG. 4 is an example of measuring the temperature distribution of the central portion in the area direction of the fuel cell unit of each unit fuel cell in the unit fuel cell stacking direction of the solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention according to Example 2. 6 is a graph showing in comparison with the case of the conventional example. In FIG. 4, the solid line shows the case of the stack 1, and the dotted line shows the stack 9A of the conventional example.
Shows the case. According to FIG. 4, the temperature difference value between the center and the end of the stack is 5 in the case of stack 9A.
[° C], but 0.5 for stack 1
It has been improved to below [° C]. From the above, it is apparent that in the stack 1, the temperature distribution of the fuel cells 7 of the individual unit cells 8 can be made uniform in the stacking direction of the unit cells 8.

【0063】なお、スタック1の場合でも、スタック5
の場合と同様に、熱媒99は、通流路部90Aおよび通
流路部90Bそれぞれの両端部から流入・流出するの
で、その外形を小形化することが可能である。実施例2
における今までの説明では、スタック1が備える単電池
8は、熱媒99を通流させる溝811B,821Bが備
えられているセパレータ81,82を有しているとして
きたが、これに限定されるものではなく、例えば、燃料
電池セル7の冷却用として、熱媒99を通流させる専用
の冷却体を用いるようにしてもよく、この場合には、専
用の冷却体中を通流することで昇温された熱媒99を、
加湿器2A,2Bに供給するようにすればよい。
Even in the case of stack 1, stack 5
In the same manner as in the above case, since the heat medium 99 flows in and out from both ends of the flow passage portion 90A and the flow passage portion 90B, respectively, it is possible to reduce the outer shape thereof. Example 2
In the above description, the unit cell 8 included in the stack 1 has the separators 81 and 82 provided with the grooves 811B and 821B that allow the heat medium 99 to flow therethrough, but the present invention is not limited to this. Instead of this, for example, a dedicated cooling body that allows the heat medium 99 to flow therethrough may be used for cooling the fuel cell unit 7. In this case, by passing through the dedicated cooling body, The heated heating medium 99,
It suffices to supply the humidifiers 2A and 2B.

【0064】実施例3;図7は、請求項2,4に対応す
るこの発明の一実施例による固体高分子電解質型燃料電
池を模式的に示した要部の構成図で,(a)はその側面
図であり、(b)はその上面図である。図8は、図7に
示した固体高分子電解質型燃料電池における熱媒の通流
経路を説明する説明図である。図7,図8において、図
5,図6に示した請求項1に対応するこの発明の一実施
例による固体高分子電解質型燃料電池、図1〜図3に示
した請求項2,3に対応するこの発明の一実施例による
固体高分子電解質型燃料電池、および、図9〜図12,
図14〜図16に示した従来例による固体高分子電解質
型燃料電池と同一部分には同じ符号を付し、その説明を
省略する。なお、図7中には、図1,図2,図5,図9
〜図12,図14〜図16で付した符号については、代
表的な符号のみを記した。なおまた、図8中には、図
1,図2,図5,図7,図9〜図12,図14〜図16
で付した符号については、代表的な符号のみを記した。
Embodiment 3; FIG. 7 is a schematic view of a main part schematically showing a solid polymer electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention corresponding to claims 2 and 4, and FIG. It is the side view and (b) is the top view. FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining the flow path of the heat medium in the solid polymer electrolyte fuel cell shown in FIG. 7. 7 and 8, a solid polymer electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention corresponding to claim 1 shown in FIGS. 5 and 6 and claims 2 and 3 shown in FIGS. Corresponding solid polymer electrolyte fuel cell according to one embodiment of the present invention, and FIGS.
The same parts as those of the solid polymer electrolyte fuel cell according to the conventional example shown in FIGS. 14 to 16 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. In addition, in FIG. 7, FIG. 1, FIG. 2, FIG.
About the code | symbol attached in FIG. 12 and FIG. 14-FIG. 16, only the typical code | symbol was described. In addition, in FIG. 8, FIG. 1, FIG. 2, FIG. 5, FIG. 7, FIG. 9 to FIG. 12, and FIG.
With respect to the reference numerals denoted by, only representative reference numerals are shown.

【0065】図7,図8において、3は、図1〜図3に
示したこの発明による固体高分子電解質型燃料電池1に
対して、加圧板53,54に替えて加圧板33,34を
用いるようにした固体高分子電解質型燃料電池(スタッ
ク)である。加圧板33,34には、前述のスタック1
が備た加圧板53,54に形成されている諸貫通穴(燃
料ガス97,酸化剤ガス98,熱媒99用の貫通穴であ
る。)に加えて、加湿水4用の図示しない貫通穴がそれ
ぞれ形成されている。この貫通穴は、加湿水4用の流入
用と流出用の少なくとも1対分が形成されており、この
貫通穴には、加湿水4用の配管接続体41がそれぞれ装
着される。
In FIGS. 7 and 8, reference numeral 3 denotes pressure plates 33 and 34 in place of the pressure plates 53 and 54 for the solid polymer electrolyte fuel cell 1 according to the present invention shown in FIGS. It is a solid polymer electrolyte fuel cell (stack) adapted for use. The above-mentioned stack 1 is attached to the pressure plates 33 and 34.
In addition to the through holes (the through holes for the fuel gas 97, the oxidant gas 98, and the heat medium 99) formed in the pressure plates 53 and 54 provided with, the through holes (not shown) for the humidifying water 4 are provided. Are formed respectively. At least one pair of inflows and outflows for the humidifying water 4 are formed in the through holes, and the pipe connecting bodies 41 for the humidifying water 4 are mounted in the through holes.

【0066】そうして、加湿器2A,2Bは、それぞれ
の加湿器2A,2Bが備える単位加湿体6が持つセパレ
ータ64の溝641には、スタック3の外部から供給さ
れた加湿水4がそれぞれに通流されるようにしてスタッ
ク3に組み込まれている。また、単電池8の積層体中を
通流し通流路部90Bの両端部のそれぞれから流出した
熱媒99は、加湿器2A,2Bが持つセパレータ64の
溝641内を通流することなく、配管接続体991から
スタック3の外部に排出される。ここで加湿水4は、例
えば市水であり、その温度を、通流路部90Bから流出
する熱媒99が持つ温度と同程度レベルの温度範囲で、
しかも、反応ガスに含ませるべき水蒸気量に対応させた
温度値に設定されてスタック3に供給される。加湿器2
A,2B中を通流する反応ガスは、加湿水4の温度の影
響を受けてその温度値が変化し、そのことによって反応
ガスの飽和水蒸気量値が変化する。そうして、反応ガス
は、このように変化した飽和水蒸気量値に対応させて、
水透過膜61を介して移動してくる加湿水4によって加
湿されることになり、反応ガスに含有される水蒸気量値
が調整されるのである。
In the humidifiers 2A and 2B, the moisturizing water 4 supplied from the outside of the stack 3 is inserted into the grooves 641 of the separators 64 of the unit humidifiers 6 of the humidifiers 2A and 2B. Is incorporated into the stack 3 so that it can flow through. In addition, the heat medium 99 that has flowed through the stacked body of the unit cells 8 and has flowed out from both ends of the flow passage portion 90B does not flow through the groove 641 of the separator 64 of the humidifiers 2A and 2B, It is discharged from the pipe connection body 991 to the outside of the stack 3. Here, the humidifying water 4 is, for example, city water, and its temperature is in a temperature range of the same level as the temperature of the heat medium 99 flowing out from the passage 90B.
Moreover, the temperature value corresponding to the amount of water vapor to be contained in the reaction gas is set and supplied to the stack 3. Humidifier 2
The reaction gas flowing through A and 2B is affected by the temperature of the humidifying water 4 and its temperature value changes, which changes the saturated water vapor content value of the reaction gas. Then, the reaction gas corresponds to the saturated water vapor amount value thus changed,
The humidified water 4 moving through the water permeable membrane 61 humidifies the water, and the amount of water vapor contained in the reaction gas is adjusted.

【0067】図7,図8に示す実施例では前述の構成と
したので、スタック3に供給される燃料ガス97と酸化
剤ガス98とは、それぞれ加湿器2B,加湿器2A内を
通流したうえで、加湿水4によって加湿されて単電池8
内に流入することとなる。その際に、この実施例3によ
る特徴的な構成として加湿水4の温度が可変であるの
で、反応ガスは、加湿水4の温度値を調整することで、
スタック3の運転にとって最適な加湿度とされる。この
加湿水4は、図8中に代表的な部位について点線で示し
たように、加湿水4の流入用の配管接続体41から、そ
れぞれの加湿器2B,加湿器2Aに流入し、セパレータ
64の溝641内を通流する。そうして、セパレータ6
3の溝631内を通流している反応ガスを加湿後、加湿
水4の流出用の配管接続体41から、スタック3の外部
に排出される。また、熱媒99は、複数の単電池8との
間で熱交換を行った後、通流路部90Bの両端部から流
出し、そのまま配管接続体991からスタック3の外部
に排出される。
Since the embodiment shown in FIGS. 7 and 8 has the above-described structure, the fuel gas 97 and the oxidant gas 98 supplied to the stack 3 flow through the humidifier 2B and the humidifier 2A, respectively. Then, the unit cell 8 is humidified by the humidifying water 4.
It will flow into. At that time, since the temperature of the humidifying water 4 is variable as a characteristic configuration according to the third embodiment, the reaction gas is adjusted by adjusting the temperature value of the humidifying water 4,
The humidification is optimum for the operation of the stack 3. The humidifying water 4 flows into the respective humidifiers 2B and 2A from the pipe connection body 41 for the inflow of the humidifying water 4 as shown by the dotted line in FIG. Through the groove 641. Then, the separator 6
After humidifying the reaction gas flowing in the groove 631 of No. 3, the humidifying water 4 is discharged from the pipe connection body 41 to the outside of the stack 3. Further, the heat medium 99 exchanges heat with the plurality of unit cells 8, then flows out from both ends of the passage 90B, and is directly discharged from the pipe connector 991 to the outside of the stack 3.

【0068】これにより、加湿器2Aと加湿器2Bと
は、それぞれに通流する加湿水4の温度値に従う同等値
の温度に加熱されることとなる。この温度値は、燃料電
池セル7の温度とさして変わらない値であるので、単電
池8の積層体の両端部は共に、その熱伝導条件に関して
はそれぞれの加湿器2A,2Bによって、外部からほぼ
遮断されることとなる。そうして、スタック3では、加
湿水4の温度値を適宜に制御することによって、反応ガ
スの加湿度を人為的に最適値に設定することができるの
である。この結果、この実施例3では、燃料電池セル7
の温度の単電池8の積層方向の分布の均一化に関して、
実施例2の場合とほぼ同等の作用・効果を得ながら、燃
料電池セル7の加湿状態を最適化することによって、ス
タック3の発電特性の一層の向上を図ることができるの
である。
As a result, the humidifier 2A and the humidifier 2B are heated to the same temperature according to the temperature value of the humidifying water 4 flowing through them. Since this temperature value is a value that is not much different from the temperature of the fuel cell unit 7, both end portions of the stack of the unit cells 8 are almost the same from the outside by the respective humidifiers 2A and 2B with respect to their heat conduction conditions. It will be cut off. Then, in the stack 3, the humidity of the reaction gas can be artificially set to an optimum value by appropriately controlling the temperature value of the humidifying water 4. As a result, in the third embodiment, the fuel cell 7
Regarding the uniformity of the distribution in the stacking direction of the unit cells 8 at the temperature of
By optimizing the humidification state of the fuel cells 7 while obtaining substantially the same actions and effects as in the case of the second embodiment, the power generation characteristics of the stack 3 can be further improved.

【0069】実施例2,3における今までの説明では、
スタック1,3では、加湿器2A,2Bの両側に位置す
る集電板と加圧板との間には、電気絶縁板は介挿されて
いないとしてきたが、これに限定されるものではなく、
例えば、加湿器を構成する単位加湿体が備えるセパレー
タが金属製である場合などでは、電気絶縁板の介挿が必
要となるものである。
In the above description of the second and third embodiments,
In the stacks 1 and 3, the electric insulating plate is not interposed between the current collector plate and the pressure plate located on both sides of the humidifiers 2A and 2B, but the present invention is not limited to this.
For example, when the separator provided in the unit humidifier constituting the humidifier is made of metal, it is necessary to interpose the electrical insulating plate.

【0070】[0070]

【発明の効果】この発明においては、前記の課題を解決
するための手段の項で述べた構成とすることにより、次
記する効果を奏する。 単位燃料電池の積層体の両端部の温度を積層体の積層
方向の中央部の温度に近い値に保持することができて、
積層体の積層方向における温度分布の均一化を図ること
が可能となり、固体高分子電解質型燃料電池の発電性能
を改善することが可能となる。またこれと共に、燃料電
池セルの面積を低減することも可能となり、固体高分子
電解質型燃料電池の小形化が可能となる。また、 前記の課題を解決するための手段の項の(2),
(3)項による構成とすることにより、単位燃料電池の
積層体の両端部の温度を、積層体の積層方向の中央部の
温度とほとんど一致したレベルに保持することができ
て、積層体の積層方向における温度分布の均一度の向上
を図ることが可能となる。この結果、固体高分子電解質
型燃料電池の発電性能の向上を図ることが可能となる。
According to the present invention, the following effects can be obtained by adopting the structure described in the section for solving the above-mentioned problems. The temperature at both ends of the unit fuel cell stack can be maintained at a value close to the temperature at the center of the stack in the stacking direction,
The temperature distribution in the stacking direction of the stack can be made uniform, and the power generation performance of the solid polymer electrolyte fuel cell can be improved. At the same time, the area of the fuel battery cell can be reduced, and the solid polymer electrolyte fuel cell can be downsized. In addition, (2) in the section of means for solving the above problems,
By adopting the configuration according to the item (3), it is possible to maintain the temperature at both ends of the unit fuel cell stack at a level that substantially matches the temperature at the center of the stack in the stacking direction, and It is possible to improve the uniformity of the temperature distribution in the stacking direction. As a result, it becomes possible to improve the power generation performance of the solid polymer electrolyte fuel cell.

【0071】前記の課題を解決するための手段の項の
(2),(4)項による構成とすることにより、前記の
項による効果に加えて、単位燃料電池が有する燃料電
池セルの加湿度を最適値に設定することが可能となる。
この結果、固体高分子電解質型燃料電池の発電性能の一
層の向上を図ることが可能となる。
By adopting the constitutions of (2) and (4) in the section of means for solving the above-mentioned problems, in addition to the effect of the above-mentioned paragraph, the humidity of the fuel cell unit of the unit fuel cell is increased. Can be set to an optimum value.
As a result, it is possible to further improve the power generation performance of the solid polymer electrolyte fuel cell.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】請求項2,3に対応するこの発明の一実施例に
よる固体高分子電解質型燃料電池を模式的に示した要部
の側面図
FIG. 1 is a side view of an essential part schematically showing a solid polymer electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention corresponding to claims 2 and 3.

【図2】図1に示した固体高分子電解質型燃料電池を模
式的に示した要部の上面図
FIG. 2 is a top view of a main part schematically showing the solid polymer electrolyte fuel cell shown in FIG.

【図3】図1,図2に示した固体高分子電解質型燃料電
池における熱媒の通流経路を説明する説明図
FIG. 3 is an explanatory view illustrating a flow path of a heat medium in the solid polymer electrolyte fuel cell shown in FIGS. 1 and 2.

【図4】実施例2によるこの発明になる固体高分子電解
質型燃料電池の単位燃料電池積層方向における、各単位
燃料電池が持つ燃料電池セルの面積方向における中心部
の温度分布の測定例を、従来例の場合と比較して示すグ
ラフ
FIG. 4 is an example of measuring the temperature distribution of the central portion in the area direction of the fuel cell unit of each unit fuel cell in the unit fuel cell stacking direction of the solid polymer electrolyte fuel cell according to the present invention according to Example 2; Graph shown in comparison with the case of the conventional example

【図5】請求項1に対応するこの発明の一実施例による
固体高分子電解質型燃料電池を模式的に示した要部の構
成図で,(a)はその側面図、(b)はその上面図
FIG. 5 is a configuration diagram of a main part schematically showing a solid polymer electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention corresponding to claim 1, (a) is a side view thereof, and (b) is a view thereof. Top view

【図6】図5に示した固体高分子電解質型燃料電池にお
ける熱媒の通流経路を説明する説明図
6 is an explanatory view for explaining a flow path of a heat medium in the solid polymer electrolyte fuel cell shown in FIG.

【図7】請求項2,4に対応するこの発明の一実施例に
よる固体高分子電解質型燃料電池を模式的に示した要部
の構成図で,(a)はその側面図、(b)はその上面図
FIG. 7 is a configuration diagram of a main part schematically showing a solid polyelectrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention corresponding to claims 2 and 4, (a) is a side view thereof, and (b) is a view. Is the top view

【図8】図7に示した固体高分子電解質型燃料電池にお
ける熱媒の通流経路を説明する説明図
FIG. 8 is an explanatory view illustrating a flow path of a heat medium in the solid polymer electrolyte fuel cell shown in FIG.

【図9】従来例の固体高分子電解質型燃料電池が備える
単位燃料電池の要部を展開した状態で模式的に示したそ
の上部側から見た断面図
FIG. 9 is a cross-sectional view seen from the upper side, schematically showing the main part of a unit fuel cell provided in a solid polymer electrolyte fuel cell of a conventional example in an expanded state.

【図10】従来の一例の固体高分子電解質型燃料電池を
模式的に示した要部の構成図で,(a)はその側面図、
(b)はその上面図
FIG. 10 is a configuration diagram of a main part schematically showing a conventional solid polymer electrolyte fuel cell, in which (a) is a side view thereof,
(B) Top view

【図11】図10におけるQ部の詳細断面図11 is a detailed sectional view of a Q portion in FIG.

【図12】図10,図11に示した固体高分子電解質型
燃料電池における熱媒の通流経路を説明する説明図
FIG. 12 is an explanatory view illustrating a flow path of a heat medium in the solid polymer electrolyte fuel cell shown in FIGS. 10 and 11.

【図13】従来例の固体高分子電解質型燃料電池を用い
た燃料電池発電装置の固体高分子電解質型燃料電池に対
する反応ガスの供給経路を説明する説明図
FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a supply path of a reaction gas to a solid polymer electrolyte fuel cell of a fuel cell power generator using a solid polymer electrolyte fuel cell of a conventional example.

【図14】異なる従来例の固体高分子電解質型燃料電池
を模式的に示した要部の構成図で,(a)はその側面
図、(b)はその上面図
FIG. 14 is a configuration diagram of a main part schematically showing a different conventional solid polymer electrolyte fuel cell, in which (a) is a side view thereof and (b) is a top view thereof.

【図15】図14に示した固体高分子電解質型燃料電池
における熱媒の通流経路を説明する説明図
FIG. 15 is an explanatory view illustrating a flow path of a heat medium in the solid polymer electrolyte fuel cell shown in FIG.

【図16】図14中に示した加湿器が有する単位加湿体
の要部を展開した状態で模式的に示した縦断面図
16 is a vertical cross-sectional view schematically showing a main part of a unit humidifier included in the humidifier shown in FIG. 14 in a developed state.

【符号の説明】 1 固体高分子電解質型燃料電池(スタック) 2A 加湿器 2B 加湿器 51 集電板 53 加圧板 54 加圧板 6 単位加湿体 631 溝 641 溝 90A 通流路部 90B 通流路部 98 酸化剤ガス 99 熱媒 991 配管接続体[Explanation of Codes] 1 solid polymer electrolyte fuel cell (stack) 2A humidifier 2B humidifier 51 current collector 53 pressure plate 54 pressure plate 6 unit humidifier 631 groove 641 groove 90A flow passage portion 90B flow passage portion 98 Oxidizer gas 99 Heat medium 991 Piping connection body

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】複数個の単位燃料電池と,単位燃料電池で
発生した熱を除去する熱媒が通流される熱交換体の複数
個とが積層された積層体と、この積層体の両端末部に配
置され,それぞれの単位燃料電池をその積層方向に加圧
する加圧力を与える加圧板とを備え、 単位燃料電池は、シート状の固体高分子電解質材の電解
質膜と,その両主面のそれぞれに接合された燃料電極膜
および酸化剤電極膜とを持ち,燃料ガスおよび酸化剤ガ
スの供給を受けて直流電力を発生する燃料電池セルと、
燃料電池セルの両主面のそれぞれに対向させて配置され
て,燃料電池セルと対向される側の面に燃料電池セルに
供給される燃料ガスまたは酸化剤ガスを通流させるため
の溝が形成されているセパレータとを有し、 熱交換体は、熱媒が通流される通流路と、この通流路に
関する熱媒の入口部・出口部とを有する、固体高分子電
解質型燃料電池において、 複数個備えられた熱交換体が有する入口部・出口部は、
それぞれの熱交換体が有する前記の通流路が熱媒の通流
に関して並列となるように互いに連通させて接続され
て,それぞれ入口側の通流路部と出口側の通流路部とを
形成してなり、熱媒は、前記の入口側の通流路部の両端
部のそれぞれから流入され、また、前記の出口側の通流
路部の両端部のそれぞれから流出されてなることを特徴
とする固体高分子電解質型燃料電池。
1. A laminated body in which a plurality of unit fuel cells and a plurality of heat exchangers through which a heat medium for removing heat generated in the unit fuel cells flows are laminated, and both ends of the laminated body. The unit fuel cell is provided with a pressure plate that applies a pressing force for pressing each unit fuel cell in the stacking direction, and the unit fuel cell includes a sheet-shaped solid polymer electrolyte material electrolyte membrane and both main surfaces thereof. A fuel cell having a fuel electrode film and an oxidant electrode film bonded to each other, and receiving a supply of a fuel gas and an oxidant gas to generate a DC power;
Grooves are formed on both surfaces of the fuel cell so as to face each other, and a groove for passing a fuel gas or an oxidant gas supplied to the fuel cell is formed on the surface facing the fuel cell. In the solid polymer electrolyte fuel cell, the heat exchanger has a flow passage through which the heat medium flows, and an inlet / outlet portion of the heat medium related to this flow passage. The inlet / outlet portions of the plurality of heat exchange elements are
The above-mentioned flow passages of each heat exchanger are connected so as to be parallel to each other so as to be parallel with respect to the flow of the heat medium, and the flow passage portion on the inlet side and the flow passage portion on the outlet side are respectively connected. The heat medium is formed from each of both end portions of the inlet side flow passage portion, and also flows out from each of both end portions of the outlet side communication passage portion. A characteristic solid polymer electrolyte fuel cell.
【請求項2】複数個の単位燃料電池と,単位燃料電池で
発生した熱を除去する熱媒が通流される熱交換体の複数
個とが積層された積層体と、この積層体の両端末部に配
置され,それぞれの単位燃料電池をその積層方向に加圧
する加圧力を与える加圧板とを備え、 単位燃料電池は、シート状の固体高分子電解質材の電解
質膜と,その両主面のそれぞれに接合された燃料電極膜
および酸化剤電極膜とを持ち,燃料ガスおよび酸化剤ガ
スの供給を受けて直流電力を発生する燃料電池セルと、
燃料電池セルの両主面のそれぞれに対向させて配置され
て,燃料電池セルと対向される側の面に燃料電池セルに
供給される燃料ガスまたは酸化剤ガスを通流させるため
の溝が形成されているセパレータとを有し、 熱交換体は、熱媒が通流される通流路と、通流路に関す
る熱媒の入口部・出口部とを有する、固体高分子電解質
型燃料電池において、 積層体と加圧板との間のそれぞれに介挿され,加熱され
た水を用いて燃料ガス,酸化剤ガスを加湿する加湿器を
備えることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。
2. A laminated body in which a plurality of unit fuel cells and a plurality of heat exchangers through which a heat medium for removing heat generated in the unit fuel cells flows are laminated, and both ends of the laminated body. The unit fuel cell is provided with a pressure plate that applies a pressing force for pressing each unit fuel cell in the stacking direction, and the unit fuel cell includes a sheet-shaped solid polymer electrolyte material electrolyte membrane and both main surfaces thereof. A fuel cell having a fuel electrode film and an oxidant electrode film bonded to each other, and receiving a supply of a fuel gas and an oxidant gas to generate a DC power;
Grooves are formed on both surfaces of the fuel cell so as to face each other, and a groove for passing a fuel gas or an oxidant gas supplied to the fuel cell is formed on the surface facing the fuel cell. In the solid polymer electrolyte fuel cell, the heat exchanger has a flow passage through which a heat medium flows, and an inlet / outlet portion of the heat medium related to the flow passage. A solid polymer electrolyte fuel cell, comprising: a humidifier that is interposed between the laminate and the pressure plate and humidifies the fuel gas and the oxidant gas by using heated water.
【請求項3】請求項2に記載の固体高分子電解質型燃料
電池において、 複数個備えられた熱交換体が有する入口部・出口部は、
それぞれの熱交換体が有する前記の通流路が熱媒の通流
に関して並列となるように互いに連通させて接続され
て,それぞれ入口側の通流路部と出口側の通流路部とを
形成してなり、熱媒は前記の入口側の通流路部の両端部
のそれぞれから流入され、また、前記の出口側の通流路
部の両端部のそれぞれから流出されてなり、それぞれの
加湿器に供給される加熱された水には、前記の出口側の
通流路部の両端部から流出された熱媒がそれぞれに用い
られてなることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電
池。
3. The solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 2, wherein a plurality of heat exchange elements have inlets and outlets,
The above-mentioned flow passages of each heat exchanger are connected so as to be parallel to each other so as to be parallel with respect to the flow of the heat medium, and the flow passage portion on the inlet side and the flow passage portion on the outlet side are respectively connected. The heat medium is introduced from each of both ends of the inlet side flow passage portion, and is also made to flow out from each of both end portions of the outlet side passage passage parts. The solid polymer electrolyte fuel cell is characterized in that the heating medium supplied to the humidifier uses the heating medium flowing out from both ends of the outlet side flow passage part, respectively. .
【請求項4】請求項2に記載の固体高分子電解質型燃料
電池において、 それぞれの加湿器に供給される加熱された水は、固体高
分子電解質型燃料電池の外部から供給される、加熱され
た加湿用の水であることを特徴とする固体高分子電解質
型燃料電池。
4. The solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 2, wherein the heated water supplied to each humidifier is supplied from the outside of the solid polymer electrolyte fuel cell and heated. A solid polymer electrolyte fuel cell, which is water for humidification.
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