JPH0992309A - 固体高分子電解質形燃料電池 - Google Patents
固体高分子電解質形燃料電池Info
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- JPH0992309A JPH0992309A JP7244088A JP24408895A JPH0992309A JP H0992309 A JPH0992309 A JP H0992309A JP 7244088 A JP7244088 A JP 7244088A JP 24408895 A JP24408895 A JP 24408895A JP H0992309 A JPH0992309 A JP H0992309A
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- polymer electrolyte
- solid polymer
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04082—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration
- H01M8/04089—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants
- H01M8/04119—Arrangements for control of reactant parameters, e.g. pressure or concentration of gaseous reactants with simultaneous supply or evacuation of electrolyte; Humidifying or dehumidifying
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0082—Organic polymers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】別置の加湿器を設けなくとも簡略な構成で加湿
された反応ガスが確実に供給され、安定して構成能の発
電運転ができるものとする。 【解決手段】単セルの電解質体９の端面に隣接して水透
過膜１３を配し、アノード電極層１０Ａと集電体１１Ａ
からなるアノード電極、並びにカソード電極層１０Ｂと
集電体１１Ｂからなるカソード電極の端面にそれぞれ多
孔質支持体１２Ａ、１２Ｂを配し、さらにアノード側セ
パレータ１Ａの延長部分に水素を流通する水素加湿部６
Ａと図示しない空気加湿用の加湿水通流溝を、またカソ
ード側セパレータ１Ｂの延長部分に、水素加湿部６Ａと
空気加湿用の加湿水通流溝に相対してそれぞれ加湿水通
流溝７Ｂおよび図示しない空気加湿部を設けることによ
り、単セルに隣接する加湿部を形成し、加湿された反応
ガスを直接単セルに導くこととする。
された反応ガスが確実に供給され、安定して構成能の発
電運転ができるものとする。 【解決手段】単セルの電解質体９の端面に隣接して水透
過膜１３を配し、アノード電極層１０Ａと集電体１１Ａ
からなるアノード電極、並びにカソード電極層１０Ｂと
集電体１１Ｂからなるカソード電極の端面にそれぞれ多
孔質支持体１２Ａ、１２Ｂを配し、さらにアノード側セ
パレータ１Ａの延長部分に水素を流通する水素加湿部６
Ａと図示しない空気加湿用の加湿水通流溝を、またカソ
ード側セパレータ１Ｂの延長部分に、水素加湿部６Ａと
空気加湿用の加湿水通流溝に相対してそれぞれ加湿水通
流溝７Ｂおよび図示しない空気加湿部を設けることによ
り、単セルに隣接する加湿部を形成し、加湿された反応
ガスを直接単セルに導くこととする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体高分子電解
質形燃料電池の単セルの構造、特に供給されるガスの加
湿構造に関する。
質形燃料電池の単セルの構造、特に供給されるガスの加
湿構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】固体高分子電解質形燃料電池は電解質に
高分子膜を用いる燃料電池で、出力密度が高くとれるこ
と、また電池寿命が長いこと等の特徴を備えている。図
５は、従来より用いられている固体高分子電解質形燃料
電池の単セルの基本構成を模式的に示す断面図である。
固体高分子膜からなる電解質体９の両側面に、アノード
電極層１０Ａと集電体１１Ａ、およびカソード電極層１
０Ｂと集電体１１Ｂを配し、さらにその両側面に、燃料
ガスとしての水素を通流させる水素通流部１８Ａを備え
たアノード側のセパレータ１７Ａと空気を通流させる空
気通流部１８Ｂを備えたカソード側のセパレータ１７Ｂ
とを配して単セルを形成している。なお、発電に際して
生じる発熱を除去するために、セパレータ１７Ａ、１７
Ｂには、それぞれ冷却水を通流するための冷却水通流溝
１４Ａ、１４Ｂが設けられている。
高分子膜を用いる燃料電池で、出力密度が高くとれるこ
と、また電池寿命が長いこと等の特徴を備えている。図
５は、従来より用いられている固体高分子電解質形燃料
電池の単セルの基本構成を模式的に示す断面図である。
固体高分子膜からなる電解質体９の両側面に、アノード
電極層１０Ａと集電体１１Ａ、およびカソード電極層１
０Ｂと集電体１１Ｂを配し、さらにその両側面に、燃料
ガスとしての水素を通流させる水素通流部１８Ａを備え
たアノード側のセパレータ１７Ａと空気を通流させる空
気通流部１８Ｂを備えたカソード側のセパレータ１７Ｂ
とを配して単セルを形成している。なお、発電に際して
生じる発熱を除去するために、セパレータ１７Ａ、１７
Ｂには、それぞれ冷却水を通流するための冷却水通流溝
１４Ａ、１４Ｂが設けられている。
【０００３】図６は、図５に用いられているアノード側
のセパレータ１７Ａを電解質体９の側から見た側面図を
模式的に示したものである。セパレータ１７Ａはカーボ
ン板または金属板からなり、その一面に水素を流通させ
る溝を形成して水素通流部８Ａを構成している。また、
水素を供給、排出する水素入口２Ａおよび水素出口３Ａ
は、いずれも貫通孔として形成されている。なお、カソ
ード側のセパレータ１７Ｂも類似の形状に構成されてお
り、これらを組み合わせてなる単セルを積層したとき、
水素、空気はそれぞれ同一の入口、出口より供給、排出
されるように、セパレータ１７Ａには、空気入口連通孔
２Ｃ、空気出口連通孔３Ｃが形成されている。
のセパレータ１７Ａを電解質体９の側から見た側面図を
模式的に示したものである。セパレータ１７Ａはカーボ
ン板または金属板からなり、その一面に水素を流通させ
る溝を形成して水素通流部８Ａを構成している。また、
水素を供給、排出する水素入口２Ａおよび水素出口３Ａ
は、いずれも貫通孔として形成されている。なお、カソ
ード側のセパレータ１７Ｂも類似の形状に構成されてお
り、これらを組み合わせてなる単セルを積層したとき、
水素、空気はそれぞれ同一の入口、出口より供給、排出
されるように、セパレータ１７Ａには、空気入口連通孔
２Ｃ、空気出口連通孔３Ｃが形成されている。
【０００４】このようにして形成された単セルを積層し
てなる燃料電池積層体を用いた固体高分子電解質形燃料
電池においては、電解質として用いられている固体高分
子電解質体が水を含んだ湿潤状態において高いイオン伝
導性を示すため、反応ガス、すなわち水素や空気を水で
加湿して供給すると、高い電池特性が得られることとな
る。したがって、反応ガスを加湿器を通して加湿したの
ち燃料電池へと供給する方法が採られる。
てなる燃料電池積層体を用いた固体高分子電解質形燃料
電池においては、電解質として用いられている固体高分
子電解質体が水を含んだ湿潤状態において高いイオン伝
導性を示すため、反応ガス、すなわち水素や空気を水で
加湿して供給すると、高い電池特性が得られることとな
る。したがって、反応ガスを加湿器を通して加湿したの
ち燃料電池へと供給する方法が採られる。
【０００５】図７は、従来より用いられている加湿器の
一例の基本構成を模式的に示す断面図である。反応ガス
を通流するガス通流溝２６を備えたガス通流体２５と、
加湿用の水を通流する加湿水通流溝２４を備えた加湿水
通流体とにより、多孔質支持体２２Ａ、２２Ｂを介して
水透過膜２１を挟持し、加湿器を構成している。本構成
においては、加湿水通流溝２４を流れる加湿水が、多孔
質支持体２２Ａ、水透過膜２１、さらに多孔質支持体２
２Ｂを通してガス通流溝２６へと浸透し、供給された反
応ガスと接触して反応ガスを加湿することとなる。
一例の基本構成を模式的に示す断面図である。反応ガス
を通流するガス通流溝２６を備えたガス通流体２５と、
加湿用の水を通流する加湿水通流溝２４を備えた加湿水
通流体とにより、多孔質支持体２２Ａ、２２Ｂを介して
水透過膜２１を挟持し、加湿器を構成している。本構成
においては、加湿水通流溝２４を流れる加湿水が、多孔
質支持体２２Ａ、水透過膜２１、さらに多孔質支持体２
２Ｂを通してガス通流溝２６へと浸透し、供給された反
応ガスと接触して反応ガスを加湿することとなる。
【０００６】したがって、上記のごとき加湿器を用いて
反応ガスを加湿し、加湿したガスを各単セルへと供給す
れば、電気化学反応により高い電池特性が得られること
となる。
反応ガスを加湿し、加湿したガスを各単セルへと供給す
れば、電気化学反応により高い電池特性が得られること
となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の構成において
は、加湿器と燃料電池積層体の反応ガスの系統は図８に
示したごとくに構成されることとなる。すなわち、燃料
ガスとしての水素は、水素供給管３２Ａより加湿器３３
Ａへと送られ、加湿されたのち燃料電池積層体３０の各
単セル３１へと供給されて電気化学反応へと供されたの
ち水素排出管３５Ａより排出される。また同様に、空気
は空気供給管３２Ｂより加湿器３３Ｂへと送られ、加湿
されたのち各単セル３１へと供給され、空気排出管３５
Ｂより排出される。このとき、加湿器３３Ａで加湿され
た水素あるいは加湿器３３Ｂで加湿された空気が燃料電
池積層体３０へ達する間に冷却されて温度が下がると、
蒸気の凝縮が生じ、凝縮した水滴が燃料電池積層体３０
の内部に入って電極が濡れ、反応ガスの拡散が悪化して
セル電圧が低下する事態が生じる。したがって、これを
防止するために、加湿器３３Ａ、３３Ｂと燃料電池積層
体３０との間の配管には、それぞれ保温ヒーター３４
Ａ、３４Ｂを設置し、所要の電力を供給して加湿後の反
応ガス温度を維持する必要がある。
は、加湿器と燃料電池積層体の反応ガスの系統は図８に
示したごとくに構成されることとなる。すなわち、燃料
ガスとしての水素は、水素供給管３２Ａより加湿器３３
Ａへと送られ、加湿されたのち燃料電池積層体３０の各
単セル３１へと供給されて電気化学反応へと供されたの
ち水素排出管３５Ａより排出される。また同様に、空気
は空気供給管３２Ｂより加湿器３３Ｂへと送られ、加湿
されたのち各単セル３１へと供給され、空気排出管３５
Ｂより排出される。このとき、加湿器３３Ａで加湿され
た水素あるいは加湿器３３Ｂで加湿された空気が燃料電
池積層体３０へ達する間に冷却されて温度が下がると、
蒸気の凝縮が生じ、凝縮した水滴が燃料電池積層体３０
の内部に入って電極が濡れ、反応ガスの拡散が悪化して
セル電圧が低下する事態が生じる。したがって、これを
防止するために、加湿器３３Ａ、３３Ｂと燃料電池積層
体３０との間の配管には、それぞれ保温ヒーター３４
Ａ、３４Ｂを設置し、所要の電力を供給して加湿後の反
応ガス温度を維持する必要がある。
【０００８】また、燃料電池積層体３０を構成する単セ
ル３１の積層数を増して電池の出力を増大すると、所要
ガス流量が増大するので、上記の構成において必要とな
る加湿器の加湿能力も増大させる必要があるので、その
都度、設計、製作せざるを得ない。本発明の目的は、従
来のごとき別置の加湿器や反応ガス供給配管の保温ヒー
ターを用いることなく、簡略な構成で加湿された反応ガ
スが確実に供給され、安定して高性能の発電運転ができ
る固体高分子電解質形燃料電池を提供することにある。
ル３１の積層数を増して電池の出力を増大すると、所要
ガス流量が増大するので、上記の構成において必要とな
る加湿器の加湿能力も増大させる必要があるので、その
都度、設計、製作せざるを得ない。本発明の目的は、従
来のごとき別置の加湿器や反応ガス供給配管の保温ヒー
ターを用いることなく、簡略な構成で加湿された反応ガ
スが確実に供給され、安定して高性能の発電運転ができ
る固体高分子電解質形燃料電池を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、固体高分子電解質体、これを
挟持するアノード電極とカソード電極、さらにその両外
主面に配されるガス通流部を備えたセパレータとからな
る単セルを積層して形成される燃料電池積層体を備えた
固体高分子電解質形燃料電池において、各単セルにそれ
ぞれ隣接して加湿部を配し、多孔質支持体と水透過膜を
通して、セパレータのガス通流部に通流されるガスを加
湿することとする。
めに、本発明においては、固体高分子電解質体、これを
挟持するアノード電極とカソード電極、さらにその両外
主面に配されるガス通流部を備えたセパレータとからな
る単セルを積層して形成される燃料電池積層体を備えた
固体高分子電解質形燃料電池において、各単セルにそれ
ぞれ隣接して加湿部を配し、多孔質支持体と水透過膜を
通して、セパレータのガス通流部に通流されるガスを加
湿することとする。
【００１０】上記のごとく、加湿部を単セルにそれぞれ
隣接して配置すれば、加湿部と単セルは、配管を介在さ
せることなく一体として形成されることとなるので、加
湿部において多孔質支持体と水透過膜を通して加湿され
た反応ガスは、温度低下を生じることなく直接単セルの
セパレータのガス通流部を通流することとなる。したが
って、特別に保温ヒーターを設置しなくとも、従来例の
ごとき蒸気の凝縮に起因するセル電圧低下の事態は生じ
ない。また、本構成においては、特別に設計、製作した
別置の加湿器や反応ガス供給配管の保温ヒーターを必要
としないので、系統の構成が簡略となる。
隣接して配置すれば、加湿部と単セルは、配管を介在さ
せることなく一体として形成されることとなるので、加
湿部において多孔質支持体と水透過膜を通して加湿され
た反応ガスは、温度低下を生じることなく直接単セルの
セパレータのガス通流部を通流することとなる。したが
って、特別に保温ヒーターを設置しなくとも、従来例の
ごとき蒸気の凝縮に起因するセル電圧低下の事態は生じ
ない。また、本構成においては、特別に設計、製作した
別置の加湿器や反応ガス供給配管の保温ヒーターを必要
としないので、系統の構成が簡略となる。
【００１１】さらに、上記の加湿部の水透過膜を固体高
分子電解質体とすることとすれば、単セルの固体高分子
電解質体と、単セルに近接して配置する加湿部の水透過
膜とを一体化して形成することができ、より少ない構成
部品で構成できる。
分子電解質体とすることとすれば、単セルの固体高分子
電解質体と、単セルに近接して配置する加湿部の水透過
膜とを一体化して形成することができ、より少ない構成
部品で構成できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の固体高分子電解
質形燃料電池の第１の実施の形態による加湿部付き単セ
ルの基本構成を模式的に示す断面図である。図におい
て、図５に示した従来の単セルの構成例と同一機能を有
する構成部品には同一符号を付し重複する説明は省略す
る。
質形燃料電池の第１の実施の形態による加湿部付き単セ
ルの基本構成を模式的に示す断面図である。図におい
て、図５に示した従来の単セルの構成例と同一機能を有
する構成部品には同一符号を付し重複する説明は省略す
る。
【００１３】本構成の特徴は、単セルに隣接して加湿部
が設けられていることにある。すなわち、本構成におい
て加湿部は、単セルの固体高分子電解質膜からなる電解
質体９の一方の端面に隣接して配された水透過膜１３
と、アノード電極層１０Ａと集電体１１Ａとからなるア
ノード電極、およびカソード電極層１０Ｂと集電体１１
Ｂとからなるカソード電極の同一端面に、それぞれシー
ル部材１５Ａ、１５Ｂを介して配された多孔質支持体１
２Ａ、１２Ｂと、カソード側セパレータ１Ｂの延長部分
に、多孔質支持体１２Ａに面して設けられた、水素加湿
用の加湿水通流溝７Ｂおよび図示しない空気加湿部と、
アノード側セパレータ１Ａの延長部分に、多孔質支持体
１２Ｂに面して設けられた、上記の加湿水通流溝７Ｂに
対向する水素加湿部６Ａ、および上記の空気加湿部に対
向する図示しない空気加湿用の加湿水通流溝とにより、
構成されている。
が設けられていることにある。すなわち、本構成におい
て加湿部は、単セルの固体高分子電解質膜からなる電解
質体９の一方の端面に隣接して配された水透過膜１３
と、アノード電極層１０Ａと集電体１１Ａとからなるア
ノード電極、およびカソード電極層１０Ｂと集電体１１
Ｂとからなるカソード電極の同一端面に、それぞれシー
ル部材１５Ａ、１５Ｂを介して配された多孔質支持体１
２Ａ、１２Ｂと、カソード側セパレータ１Ｂの延長部分
に、多孔質支持体１２Ａに面して設けられた、水素加湿
用の加湿水通流溝７Ｂおよび図示しない空気加湿部と、
アノード側セパレータ１Ａの延長部分に、多孔質支持体
１２Ｂに面して設けられた、上記の加湿水通流溝７Ｂに
対向する水素加湿部６Ａ、および上記の空気加湿部に対
向する図示しない空気加湿用の加湿水通流溝とにより、
構成されている。
【００１４】したがって、アノード側セパレータ１Ａの
端部近傍に設けられた水素入口２Ａより水素を供給し、
加湿水入口４Ｂより加湿水を供給すると、加湿水通流溝
７Ｂを通流し、多孔質支持体１２Ｂ、水透過膜１３、多
孔質支持体１２Ａを通して水素加湿部６Ａに浸透した加
湿水によって水素が加湿されることとなる。加湿された
水素は、同一のアノード側セパレータ１Ａに設けられた
通流路を通して、直接単セルの水素通流部８Ａへと送ら
れ、電池反応へ供される。また同様に、カソード側セパ
レータ１Ｂに供給される空気も、空気加湿部においてア
ノード側セパレータ１Ａの加湿水通流溝に供給される加
湿水により加湿され、直接単セルの空気通流部８Ｂへと
送られ、電池反応へ供されることとなる。
端部近傍に設けられた水素入口２Ａより水素を供給し、
加湿水入口４Ｂより加湿水を供給すると、加湿水通流溝
７Ｂを通流し、多孔質支持体１２Ｂ、水透過膜１３、多
孔質支持体１２Ａを通して水素加湿部６Ａに浸透した加
湿水によって水素が加湿されることとなる。加湿された
水素は、同一のアノード側セパレータ１Ａに設けられた
通流路を通して、直接単セルの水素通流部８Ａへと送ら
れ、電池反応へ供される。また同様に、カソード側セパ
レータ１Ｂに供給される空気も、空気加湿部においてア
ノード側セパレータ１Ａの加湿水通流溝に供給される加
湿水により加湿され、直接単セルの空気通流部８Ｂへと
送られ、電池反応へ供されることとなる。
【００１５】図２および図３は、それぞれ図１のアノー
ド側セパレータ１Ａおよびカソード側セパレータ１Ｂの
側面を電解質体９、水透過膜１３側から見た端面図で、
形成された水素通流路、空気通流路を模式的に表示した
ものである。図２に示したように、水素は、水素入口２
Ａよりアノード側セパレータの水素通流路へ入り、水素
加湿部６Ａを通って加湿されたのち、単セルの水素通流
部８Ａへと送られて電池反応に供され、水素出口３Ａよ
り排出される。また、アノード側セパレータには、相対
するカソード側セパレータを流れる空気を加湿するため
の加湿水通流溝７Ａが設けられており、加湿水は、加湿
水入口４Ａより供給され加湿水出口５Ａより排出され
る。また、図３に示したように、空気は、空気入口２Ｂ
よりカソード側セパレータの空気通流路へ入り、図２の
加湿水通流溝７Ａと相対して配置された空気加湿部６Ｂ
を通って加湿されたのち、単セルの空気通流部８Ｂへと
送られて電池反応に供され、空気出口３Ｂより排出され
る。また、カソード側セパレータには、図２の水素加湿
部６Ａに相対して加湿水通流溝７Ｂが設けられており、
加湿水は、加湿水入口４Ｂより供給され加湿水出口５Ｂ
より排出される。固体高分子電解質形燃料電池の単セル
においては、水素に比較して多量の空気を通流する必要
がある。したがって、水素と空気の双方の加湿を効果的
に行うために、本構成の空気加湿部６Ｂは水素加湿部６
Ａより大きく形成されている。なお、図２に見られる空
気入口連結孔２Ｃ、空気出口連結孔３Ｃは、単セルを形
成して積層する際に、図３に示した空気入口２Ｂ、空気
出口３Ｂと連通する貫通孔であり、同様に、図３の水素
入口連結孔２Ｄ、水素出口連結孔３Ｄは図２のた水素入
口２Ａ、水素出口３Ａと連通する貫通孔である。また、
図２に示した加湿水入口４Ａ、加湿水出口５Ａは、図３
の加湿水入口４Ｂ、加湿水出口５Ｂと連通するよう配さ
れている。したがって、本構成の加湿部付き単セルを積
層して形成される燃料電池積層体は、水素、空気、加湿
水をいずれも端面より供給、排出できるよう構成されて
いる。
ド側セパレータ１Ａおよびカソード側セパレータ１Ｂの
側面を電解質体９、水透過膜１３側から見た端面図で、
形成された水素通流路、空気通流路を模式的に表示した
ものである。図２に示したように、水素は、水素入口２
Ａよりアノード側セパレータの水素通流路へ入り、水素
加湿部６Ａを通って加湿されたのち、単セルの水素通流
部８Ａへと送られて電池反応に供され、水素出口３Ａよ
り排出される。また、アノード側セパレータには、相対
するカソード側セパレータを流れる空気を加湿するため
の加湿水通流溝７Ａが設けられており、加湿水は、加湿
水入口４Ａより供給され加湿水出口５Ａより排出され
る。また、図３に示したように、空気は、空気入口２Ｂ
よりカソード側セパレータの空気通流路へ入り、図２の
加湿水通流溝７Ａと相対して配置された空気加湿部６Ｂ
を通って加湿されたのち、単セルの空気通流部８Ｂへと
送られて電池反応に供され、空気出口３Ｂより排出され
る。また、カソード側セパレータには、図２の水素加湿
部６Ａに相対して加湿水通流溝７Ｂが設けられており、
加湿水は、加湿水入口４Ｂより供給され加湿水出口５Ｂ
より排出される。固体高分子電解質形燃料電池の単セル
においては、水素に比較して多量の空気を通流する必要
がある。したがって、水素と空気の双方の加湿を効果的
に行うために、本構成の空気加湿部６Ｂは水素加湿部６
Ａより大きく形成されている。なお、図２に見られる空
気入口連結孔２Ｃ、空気出口連結孔３Ｃは、単セルを形
成して積層する際に、図３に示した空気入口２Ｂ、空気
出口３Ｂと連通する貫通孔であり、同様に、図３の水素
入口連結孔２Ｄ、水素出口連結孔３Ｄは図２のた水素入
口２Ａ、水素出口３Ａと連通する貫通孔である。また、
図２に示した加湿水入口４Ａ、加湿水出口５Ａは、図３
の加湿水入口４Ｂ、加湿水出口５Ｂと連通するよう配さ
れている。したがって、本構成の加湿部付き単セルを積
層して形成される燃料電池積層体は、水素、空気、加湿
水をいずれも端面より供給、排出できるよう構成されて
いる。
【００１６】上記のように、本構成においては、加湿さ
れた水素および空気が配管等を経由することなく直ちに
隣接する単セルへと送られることとなるので、従来のよ
うに加湿後のガスの蒸気が凝縮する恐れがなく、安定し
て高性能の発電運転ができることとなり、また別置の加
湿器を設置する必要がないので、シンプルな構成の固体
高分子電解質形燃料電池となる。
れた水素および空気が配管等を経由することなく直ちに
隣接する単セルへと送られることとなるので、従来のよ
うに加湿後のガスの蒸気が凝縮する恐れがなく、安定し
て高性能の発電運転ができることとなり、また別置の加
湿器を設置する必要がないので、シンプルな構成の固体
高分子電解質形燃料電池となる。
【００１７】図４は、本発明の固体高分子電解質形燃料
電池の第２の実施の形態による加湿部付き単セルの基本
構成を模式的に示す断面図である。本構成と図１に示し
た第１の実施の形態の構成との差異点は、加湿部の水透
過膜として単セルの固体高分子電解質膜からなる電解質
体９Ａを延長して使用し、一体として配置した点にあ
る。したがって、より少ない構成部品で構成できるので
よりシンプルな固体高分子電解質形燃料電池となる。
電池の第２の実施の形態による加湿部付き単セルの基本
構成を模式的に示す断面図である。本構成と図１に示し
た第１の実施の形態の構成との差異点は、加湿部の水透
過膜として単セルの固体高分子電解質膜からなる電解質
体９Ａを延長して使用し、一体として配置した点にあ
る。したがって、より少ない構成部品で構成できるので
よりシンプルな固体高分子電解質形燃料電池となる。
【００１８】
【発明の効果】上述のように、本発明においては、固体
高分子電解質形燃料電池の燃料電池積層体を構成する各
単セルに、それぞれ隣接して加湿部を配し、多孔質支持
体と水透過膜を通して、セパレータのガス通流部に通流
されるガスを加湿することとしたので、簡略な構成で加
湿された反応ガスが確実に供給され、安定して高性能の
発電運転ができる固体高分子電解質形燃料電池が得られ
ることなった。
高分子電解質形燃料電池の燃料電池積層体を構成する各
単セルに、それぞれ隣接して加湿部を配し、多孔質支持
体と水透過膜を通して、セパレータのガス通流部に通流
されるガスを加湿することとしたので、簡略な構成で加
湿された反応ガスが確実に供給され、安定して高性能の
発電運転ができる固体高分子電解質形燃料電池が得られ
ることなった。
【００１９】さらに、上記の加湿部の水透過膜を固体高
分子電解質体とすることとすれば、単セルの固体高分子
電解質体と、単セルに近接して配置する加湿部の水透過
膜とを一体化して形成することができ、より少ない構成
部品で構成できるのでより好適である。
分子電解質体とすることとすれば、単セルの固体高分子
電解質体と、単セルに近接して配置する加湿部の水透過
膜とを一体化して形成することができ、より少ない構成
部品で構成できるのでより好適である。
【図１】本発明の固体高分子電解質形燃料電池の第１の
実施の形態による加湿部付き単セルの基本構成を模式的
に示す断面図
実施の形態による加湿部付き単セルの基本構成を模式的
に示す断面図
【図２】図１に用いられているアノード側セパレータの
側面を電解質体、水透過膜側から見た端面図
側面を電解質体、水透過膜側から見た端面図
【図３】図１に用いられているカソード側セパレータの
側面を電解質体、水透過膜側から見た端面図
側面を電解質体、水透過膜側から見た端面図
【図４】本発明の固体高分子電解質形燃料電池の第２の
実施の形態による加湿部付き単セルの基本構成を模式的
に示す断面図
実施の形態による加湿部付き単セルの基本構成を模式的
に示す断面図
【図５】従来の固体高分子電解質形燃料電池の単セルの
基本構成を模式的に示す断面図
基本構成を模式的に示す断面図
【図６】図５に用いられているアノード側のセパレータ
の側面を電解質体側から見た側面図
の側面を電解質体側から見た側面図
【図７】従来の固体高分子電解質形燃料電池に用いられ
ている加湿器の基本構成を模式的に示す断面図
ている加湿器の基本構成を模式的に示す断面図
【図８】従来の加湿器と燃料電池積層体の反応ガスの系
統図
統図
１Ａ アノード側セパレータ １Ｂ カソード側セパレータ ２Ａ 水素入口 ２Ｂ 空気入口 ２Ｃ 空気入口連結孔 ２Ｄ 水素入口連結孔 ３Ａ 水素出口 ３Ｂ 空気出口 ３Ｃ 空気出口連結孔 ３Ｄ 水素出口連結孔 ４Ａ，４Ｂ 加湿水入口 ５Ａ，５Ｂ 加湿水出口 ６Ａ 水素加湿部 ６Ｂ 空気加湿部 ７Ａ 加湿水通流溝（空気加湿用） ７Ｂ 加湿水通流溝（水素加湿用） ８Ａ 水素通流部 ８Ｂ 空気通流部 ９ 電解質体 １０Ａ アノード電極層 １０Ｂ カソード電極層 １１Ａ，Ｂ 集電体 １２Ａ，Ｂ 多孔質支持体 １３ 水透過膜 １４Ａ，Ｂ 冷却水通流溝 １５Ａ，Ｂ シール部材
Claims (2)
- 【請求項１】固体高分子電解質体、これを挟持するアノ
ード電極とカソード電極、さらにその両外主面に配され
るガス通流部を備えたセパレータとからなる単セルを積
層して形成される燃料電池積層体を備えた固体高分子電
解質形燃料電池において、前記の各単セルにそれぞれ隣
接して加湿部を配し、多孔質支持体と水透過膜を通し
て、セパレータのガス通流部に通流されるガスを加湿す
ることを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池。 - 【請求項２】請求項１に記載の固体高分子電解質形燃料
電池において、水透過膜が固体高分子電解質体よりなる
ことを特徴とする固体高分子電解質形燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7244088A JPH0992309A (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 固体高分子電解質形燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7244088A JPH0992309A (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 固体高分子電解質形燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0992309A true JPH0992309A (ja) | 1997-04-04 |
Family
ID=17113566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7244088A Pending JPH0992309A (ja) | 1995-09-22 | 1995-09-22 | 固体高分子電解質形燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0992309A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100366588B1 (ko) * | 1999-12-28 | 2003-01-06 | 현대자동차주식회사 | 연료전지용 가습장치 |
| JP2004227846A (ja) * | 2003-01-21 | 2004-08-12 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池モジュール |
| CN100334764C (zh) * | 2002-04-12 | 2007-08-29 | 日产自动车株式会社 | 燃料电池 |
| KR101238562B1 (ko) * | 2011-04-13 | 2013-02-28 | 지에스칼텍스 주식회사 | 연료전지용 가습기의 분리판과 이 분리판을 이용한 가습기 |
| JP2014192096A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Toppan Printing Co Ltd | 膜電極接合体、および、固体高分子形燃料電池 |
-
1995
- 1995-09-22 JP JP7244088A patent/JPH0992309A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100366588B1 (ko) * | 1999-12-28 | 2003-01-06 | 현대자동차주식회사 | 연료전지용 가습장치 |
| CN100334764C (zh) * | 2002-04-12 | 2007-08-29 | 日产自动车株式会社 | 燃料电池 |
| JP2004227846A (ja) * | 2003-01-21 | 2004-08-12 | Mitsubishi Materials Corp | 燃料電池モジュール |
| KR101238562B1 (ko) * | 2011-04-13 | 2013-02-28 | 지에스칼텍스 주식회사 | 연료전지용 가습기의 분리판과 이 분리판을 이용한 가습기 |
| JP2014192096A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-06 | Toppan Printing Co Ltd | 膜電極接合体、および、固体高分子形燃料電池 |
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