JPH10162842A - Separator for solid high polymer fuel cell nd solid high polymer fuel cell stack using this - Google Patents

Separator for solid high polymer fuel cell nd solid high polymer fuel cell stack using this

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JPH10162842A
JPH10162842A JP32020696A JP32020696A JPH10162842A JP H10162842 A JPH10162842 A JP H10162842A JP 32020696 A JP32020696 A JP 32020696A JP 32020696 A JP32020696 A JP 32020696A JP H10162842 A JPH10162842 A JP H10162842A
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polymer electrolyte
gas
formed
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JP32020696A
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Hitoshi Kudo
Mikio Shinagawa
Noriyuki Yamaga
幹夫 品川
範行 山鹿
均 工藤
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Matsushita Electric Works Ltd
松下電工株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To excellently cool a fuel cell stack, and make the whole compact in the thickness of a device by projecting a heat radiating fin to a side edge part of a separator main body having a gas passage which contacts electrodes arranged on both sides by sandwiching a solid high polymer electrolyte film and supplies gas.
SOLUTION: A separator main body part 10 for a solid high polymer fuel cell is formed into a rectangular plate shape by a conductive material, and a groove-shaped gas passage 15 for hydrogen gas and oxygen gas is arranged in its both surface center part. Gas supply-discharge holes 13 and 14 for hydrogen gas and oxygen gas are respectively arranged in two places in diagonal line positions on the outer peripheral side, and the passage 15 is communicated with the hole 14. A heat radiating fin 11 plays a role to radiate heat of a separator main body part 10, and is formed by projecting from one side of an outer peripheral side edge part of the separator main body part 10, and the fin 11 is formed thinner than the separator main body part 10. A separator 1 is composed of a metallic material, and is large in heat conductivity, and the heat in the main body part 10 is quickly transmitted to the fin 11, and cooling is improved.
COPYRIGHT: (C)1998,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子型燃料電池用セパレータ、及びこれを用いた固体高分子型燃料電池スタックに関するものである。 BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell stack that uses a polymer electrolyte fuel cell separator, and the same.

【0002】 [0002]

【従来の技術】図5に従来の固体高分子型燃料電池用のセパレータを示し、図6にこの従来のセパレータを用いて構成される固体高分子型燃料電池スタックのセルの構造を示す。 BACKGROUND OF THE INVENTION show a separator for a conventional polymer electrolyte fuel cell in FIG. 5 shows the structure of a cell composed of a polymer electrolyte fuel cell stack using the conventional separator in Fig. 従来の固体高分子型燃料電池において、図5 In conventional solid polymer electrolyte fuel cell, FIG. 5
に示すように、セパレータ1は、その本体が導電材料により平板状に形成され、且つ本体の両面中央部に水素ガス用及び酸素ガス用のガス流路12,15がそれぞれ設けられるとともに、その周辺部に水素ガス用及び酸素ガス用のガス給排孔13,14がそれぞれ設けられ、さらに冷媒給排孔16が設けられた構成となっている。 As shown in the separator 1, with its main body is formed in a flat plate shape by a conductive material, and the gas flow path 12, 15 for hydrogen gas and oxygen gas on both sides the central portion of the main body are respectively provided, around the part gas supply discharge holes 13 and 14 for hydrogen gas and oxygen gas are respectively provided, it has a configuration that further refrigerant supply discharge holes 16 provided. そして、従来の固体高分子型燃料電池スタックは、図6に示す如く、固体高分子電解質膜2の両側にそれぞれ支持集電体5で支持した水素極3及び酸素極4を配置し、それらの外側にそれぞれ上記セパレータ1,1を配置してこれらを積層したものを1つの単位のセルとして該セルを複数積層し、ガス給排孔13,14をそれぞれ積層方向に連通させた構成となっている。 Then, the conventional polymer electrolyte fuel cell stack, as shown in FIG. 6, the solid polymer electrolyte membrane hydrogen electrode 3 and the oxygen electrode 4 on both sides of the 2 supported by the respective support current collector 5 is arranged, of which the cells were stacked respectively outwardly disposed the separator 1,1 formed by laminating them as cells of one unit, it has a configuration in which communicates the gas supply discharge holes 13, 14 in each stacking direction there.

【0003】そして、水素ガスをガス給排孔14の供給側から流入させるとともに酸素ガスをガス給排孔13の供給側から流入させると、水素極3に接するセパレータ1のガス流路15に水素ガスが供給され、且つ酸素極4 [0003] Then, the oxygen gas when the flow from the feed side of the gas supply discharge holes 13 together with flowing a hydrogen gas from the feed side of the gas supply discharge holes 14, hydrogen gas flow passage 15 of the separator 1 in contact with the hydrogen electrode 3 gas is supplied, and the oxygen electrode 4
に接するセパレータ1のガス流路12に酸素ガスが供給されて、水素極3側では反応式 H 2 →2H++2e -で示す反応が起こるとともに、酸素極4側では反応式 1/2O 2 +2H+2e−→H 2 O+反応熱Q で示す反応が起こり、トータルとして H 2 +1/2O 2 →H 2 O で示す反応が起こる。 Oxygen gas is supplied to the gas channel 12 of the separator 1 in contact with the reaction equation H 2 → 2H ++ 2e in the hydrogen electrode 3 side - with the reaction shown by it occurs in the oxygen electrode 4 side Scheme 1 / 2O 2 + 2H + 2e- → It occurs reaction represented by H 2 O + heat of reaction Q, H 2 + 1 / 2O 2 → H reaction occurs indicated by 2 O as a whole. すなわち、水素極3にて水素が電子を放出してプロトン化し、固体高分子型電解質層2を通って酸素極4側に移動し、酸素極4にて電子の供給を受けて酸素と反応する、という電気化学反応に基いて各燃料電池セル単位で起電力を発生するもので、これら燃料電池セルが積層され直列に接続された燃料電池スタック全体では大きな起電力を得ることができるものであった。 That is, protonated hydrogen at the hydrogen electrode 3 by releasing electrons, through the solid polymer electrolyte layer 2 move to the oxygen electrode 4 side, react with oxygen supplied with electronic at the oxygen electrode 4 , one that generates an electromotive force in each fuel cell unit based on the electrochemical reaction that, in the entire connected fuel cell stacks in series of these fuel cells are stacked be one capable of obtaining a large electromotive force It was.

【0004】ところで、上記反応は可逆的でないために、該燃料電池においてはその不可逆分である過電圧η [0004] For the above reaction is not reversible, overvoltage η its irreversible component in the fuel cell
が存在する。 There exist. また電池の内部抵抗Rが存在するために、 Also due to the presence of a internal resistance R of the battery,
電流Iが流れるとIRの電圧ロスが生じる。 When current flows through I voltage loss of IR occurs. その結果、 ηI+I 2 R+反応熱Q の分だけは、電力とならず熱エネルギーとなって燃料電池スタックを加熱し温度上昇させることとなる。 As a result, only ηI + I 2 R + min reaction heat Q becomes possible to increase the temperature to heat the fuel cell stack as heat energy not power.

【0005】一般に固体高分子型燃料電池では、良好な発電を行うための最適運転温度範囲を有しているが、これに対し電池反応に付随する発熱が大きいので、運転条件を安定化するために冷却手段を設ける必要があった。 [0005] In general, in polymer electrolyte fuel cells, it has the optimum operating temperature range for carrying out a good power generation, since the contrast is high fever associated with the battery reaction, in order to stabilize the operating conditions It had to the provision of cooling means.
特に、固体高分子型燃料電池では固体高分子電解質膜が水を含有しているために100℃以下に冷却して運転する必要があった。 In particular, the polymer electrolyte fuel cell has been necessary to operate with cooled to 100 ° C. or less for a solid polymer electrolyte membrane contains water. そのため従来では、冷却手段として、 Therefore, conventionally, as the cooling means,
燃料電池スタックを構成する燃料電池セルの一部又は全てに冷媒流路62を有する導電性の冷却板6を介在させ、且つ上記冷却板6の冷媒流路62と連通する冷媒給排孔66をセパレータ1の冷媒給排孔16と積層方向に連通させて、これに水などの冷媒を通すことにより、燃料電池スタックの冷却を行えるようにしていた。 Some or all of the fuel cells constituting the fuel cell stack cooling plate 6 of conductive with refrigerant flow path 62 is interposed, and the coolant flow path 62 and the coolant supply discharge holes 66 communicating with the cooling plate 6 and it communicates with the refrigerant supply discharge holes 16 of the separator 1 in the stacking direction, by passing a coolant such as water to this has been to allow the cooling of the fuel cell stack.

【0006】しかしながら、この場合、冷却板6が積層方向に介在していることに起因して、その分だけ燃料電池スタックの厚みが大きくなり厚み方向のコンパクト化を妨げる要因となっていた。 However, in this case, due to the cooling plate 6 is interposed in the stacking direction, which is a factor hindering the size of the thickness direction increases the thickness of the fuel cell stack by that amount. また、冷却板6は電気抵抗として働くことにもなり、燃料電池スタック全体としての起電力を低下させる要因ともなっていた。 The cooling plate 6 is also will be acting as an electrical resistance, it has also become factors that reduce the electromotive force of the entire fuel cell stack.

【0007】 [0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、燃料電池スタックの良好な冷却が行え、厚み方向のコンパクト化が可能な固体高分子型燃料電池用セパレータ、及びこれを用いた固体高分子型燃料電池スタックを提供することにある。 The present invention 0005] has been made in view of the above circumstances, and an object, good cooling of the fuel cell stack is performed, which can be made compact in the thickness direction to provide a polymer electrolyte fuel cell stack that uses a polymer electrolyte fuel cell separator, and the same.

【0008】 [0008]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明の請求項1に係る固体高分子型燃料電池用セパレータは、固体高分子電解質膜を挟んで両側に配置される電極と接し且つ該電極に水素ガス又は酸素ガスを供給するガス流路を有するセパレータ本体部の側縁部に、 In order to solve the above problems SUMMARY OF THE INVENTION The polymer electrolyte fuel cell separator according to claim 1 of the present invention includes an electrode disposed on both sides of the solid polymer electrolyte membrane the side edges of the separator body portion having a contact and a gas flow path for supplying hydrogen gas or oxygen gas to the electrode,
放熱フィンを突設したことを特徴とするものである。 Is characterized in that the heat radiating fins projecting from.

【0009】請求項2に係る固体高分子型燃料電池用セパレータは、請求項1に係る固体高分子型燃料電池用セパレータにおいて、上記セパレータ本体部及び放熱フィンを金属材料により一体に形成し、且つその表面に導電性を有する腐食防止被膜を形成したことを特徴とするものである。 [0009] The separator for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 2 is the separator for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, the separator body portion and the heat radiating fins are integrally formed of a metal material, and is characterized in that the formation of the corrosion coating having conductivity on the surface thereof.

【0010】請求項3に係る固体高分子型燃料電池用セパレータは、請求項2に係る固体高分子型燃料電池用セパレータにおいて、上記金属材料がアルミニウムであることを特徴とするものである。 [0010] Solid polymer fuel cell separator according to claim 3 is the separator for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 2, characterized in that said metal material is aluminum.

【0011】請求項4に係る固体高分子型燃料電池用セパレータは、請求項2又は請求項3に係る固体高分子型燃料電池用セパレータにおいて、上記腐食防止被膜がチタン、炭化チタン、窒化チタン、又はカーボン膜であることを特徴とするものである。 [0011] The separator for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 4 is the separator for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 2 or claim 3, said corrosion coating of titanium, titanium carbide, titanium nitride, or characterized in that a carbon film.

【0012】請求5に係る固体高分子型燃料電池用セパレータは、請求項1に係る固体高分子型燃料電池用セパレータにおいて、上記セパレータ本体部の中央層部及び放熱フィンを金属板により一体に形成し、且つ上記セパレータ本体部のガス流路が形成される表層部を、上記ガス流路に相当する打抜き孔を有する導体材料シートを上記中央層部の両面に接合して形成したことを特徴とするものである。 [0012] The separator for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 5, integrally formed in the solid polymer fuel cell separator according to claim 1, the middle layer portion of the separator body portion and the heat radiating fins by the metal plate and, and the surface layer portion of the gas flow path of the separator body portion is formed, and characterized in that the conductive material sheet having a punching hole corresponding to the gas flow path formed by joining the both sides of the central layer portion it is intended to.

【0013】請求項6に係る固体高分子型燃料電池用セパレータは、請求項5に係る固体高分子型燃料電池用セパレータにおいて、上記金属板がアルミニウム板であることを特徴とするものである。 [0013] Solid polymer fuel cell separator according to claim 6 is the separator for a polymer electrolyte fuel cell according to claim 5, it is characterized in that the metal plate is an aluminum plate.

【0014】請求項7に係る固体高分子型燃料電池スタックは、請求項1乃至請求項6いずれかに係るセパレータを、固体高分子電解質膜を挟んで両側に配置される電極の外側に配置し積層してなるセルを、複数積層してなることを特徴とするものである。 [0014] 7. The solid polymer electrolyte fuel cell stack according to the separator according to any one of claims 1 to 6, arranged outside the electrodes disposed on both sides of the solid polymer electrolyte membrane the laminated formed by cells and is characterized by comprising laminating a plurality.

【0015】 [0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, will be explained with reference to the drawings an embodiment of the present invention.

【0016】図1は、本発明の実施形態に係る固体高分子型燃料電池用セパレータを示す斜視図である。 [0016] Figure 1 is a perspective view of a polymer electrolyte fuel cell separator according to an embodiment of the present invention. また、 Also,
図4は、同上実施形態に係るセパレータを用いて構成される固体高分子型燃料電池スタックのセルの構造を示す分解斜視図である。 Figure 4 is an exploded perspective view showing the structure of a cell composed of a polymer electrolyte fuel cell stack using the separator according to the according to the exemplary embodiment. 該実施形態に係る固体高分子型燃料電池用セパレータ1は、セパレータ本体部10の側縁部に放熱フィン11を突設した構成となっている。 Polymer electrolyte fuel cell separator 1 according to the embodiment is configured such that the heat radiation fins 11 projecting from the side edges of the separator body portion 10.

【0017】セパレータ本体部10は、導電材料により矩形平板状に形成され、その両面中央部に水素ガス用及び酸素ガス用の溝状のガス流路12,15がそれぞれ設けられるとともに、その外周側の対角線位置に水素ガス用及び酸素ガス用のガス給排孔13,14がそれぞれ2 The separator body portion 10, a conductive material is formed in a rectangular flat plate shape, with groove-shaped gas channel 12, 15 for hydrogen gas and oxygen gas are respectively provided on both surfaces central portion outer peripheral side thereof gas supply discharge holes 13 and 14 for hydrogen gas and oxygen gas to the diagonal position of each 2
カ所ずつ設けられている。 By places it is provided. ガス流路12はガス給排孔1 Gas channel 12 is a gas supply discharge holes 1
3と連通し、ガス流路14はガス給排孔15と連通している。 3 and communicating, gas flow passage 14 communicates with the gas supply discharge holes 15. なお、本発明においては、セパレータ本体部10 In the present invention, the separator main body portion 10
のサイズは特に限定されるものではなく、目的に応じて設計変更できるものであって、またその平面形状も目的に応じて種々に変更可能である。 Is not particularly limited in size, there is possible design changes depending on the purpose and can be changed variously in accordance with the planar shape object.

【0018】上記放熱フィン11はセパレータ本体部1 [0018] The radiation fin 11 is separator body portion 1
0の熱を放熱する役割を果たすもので、該実施形態ではセパレータ本体部10の外周側縁部の1辺から突出して形成されている。 It plays a role to radiate 0 heat, in the embodiment is formed to protrude from one side of the outer peripheral edge of the separator body portion 10. また、放熱フィン11はセパレータ本体部10の厚みよりも薄く形成されている。 Further, the heat radiating fins 11 are formed to be thinner than the thickness of the separator body portion 10.

【0019】なお、本発明において放熱フィン11のサイズは、特に限定されるものでなく、該放熱フィン11 [0019] The size of the heat radiating fins 11 in the present invention is not limited in particular, heat radiating fins 11
が接触して放熱する熱交換媒体との熱交換効率等に応じて所望の放熱効果を得られるように設計変更が自在である。 There is a freely design change so as to obtain the desired heat dissipation effect depending on the heat exchange efficiency of the heat exchange medium for dissipating in contact. 具体例を示すと、例えばセパレータ本体部10のサイズが100mm×100mmである場合、放熱フィン11のサイズは100mm×50mm程度とすればよい。 When a specific example, for example, when the size of the separator body portion 10 is 100 mm × 100 mm, the size of the radiating fins 11 may be about 100 mm × 50 mm.

【0020】また、放熱フィン11がセパレータ本体部10に突設される位置も、特に限定はなく、例えば図2 Further, the position where the heat radiation fins 11 is protruded from the separator body portion 10 is not particularly limited, for example, FIG. 2
に示す如く、セパレータ本体部10の外周側縁部の2辺に突設されていても、あるいは外周縁全周に突設されていてもよい。 As shown in, it is projected into two sides of the outer peripheral edge of the separator body portion 10, or the outer peripheral edge may be protruded from the entire circumference. セパレータ本体部10からの突設位置を増やすとフィン表面積を増大させ熱交換効率を向上させる点で有効である。 Increasing the projecting position from the separator body portion 10 is effective from the viewpoint of improving the heat exchange efficiency by increasing the fin surface area. セパレータ本体部10からの放熱を偏り無く均一に行うにも有利である。 Also advantageously without uniformly perform bias the heat radiation from the separator body portion 10.

【0021】該実施形態に係るセパレータ1は、セパレータ本体部10及び放熱フィン11がアルミニウム等で一体に形成されており、その表面には導電性を有する腐食防止被膜が形成されている。 [0021] The separator 1 according to the embodiment, the separator body 10 and the radiation fin 11 is integrally formed of aluminum or the like, corrosion film is formed on the surface having conductivity. セパレータ1は金属材料により形成することによりカーボン等を用いて形成する場合に比べて熱伝導性が大きくなり、セパレータ本体部10の熱が放熱フィン11へと速やかに伝熱され、冷却作用が向上したものとなる。 The separator 1 is thermal conductivity greater than that in the case of forming by using a carbon or the like by forming a metal material, the heat of the separator body portion 10 is rapidly heat transfer to the heat radiating fin 11, improves the cooling effect the thing that was. 特にアルミニウムは軽量であり、加工性にも優れ、さらにカーボン材よりも強度に優れていることから、セパレータ1の厚みを全体として薄くすることができ、厚み方向のコンパクト化を行うのに有利である。 Especially aluminum is lightweight, excellent in workability, further since it is excellent in strength than the carbon material, can be made thin as a whole thickness of the separator 1, it is advantageous for performing compaction in the thickness direction is there. なお、アルミニウムはカーボン材と比べて耐候性に劣ることから、これを補う意味でセパレータ1表面を腐食防止被膜でコートしている。 Incidentally, aluminum is coated from poor in weather resistance as compared with carbon materials, in corrosion coating the separator 1 surface in the sense to compensate for this. この腐食防止被膜としては、耐食性に優れ且つ導電性を有するもので形成することが必要であって、例えばチタン、炭化チタン、窒化チタン、又はカーボン膜などが例示される。 As the corrosion coating, there must be formed by having an excellent and electrical conductivity and corrosion resistance, such as titanium, titanium carbide, titanium nitride, or the like carbon film is exemplified. またその形成方法としては、例えばスパッタリング法、熱CVD法、プラズマCVD法、イオンプレーティング法等で行うことができる。 Examples of the forming method can be carried out, for example, a sputtering method, a thermal CVD method, plasma CVD method, an ion plating method.

【0022】該実施形態に係るセパレータ1では、セパレータ本体部10両面の表層部に溝状に形成されたガス流路12,15は、電極へのガス接触面積を大きくするために面状に形成されている。 [0022] formed in the in the separator 1 according to the embodiment, the gas passages 12 and 15 formed in a groove shape in the surface layer of the double-sided separator body portion 10 is planar in order to increase the gas contact area to the electrodes It is. ガス流路12,15の形成方法としては、平板状の出発材料におけるセパレータ本体部10に相当する部分の平滑面を座繰り加工機などを用いて機械加工することにより溝形成する手法が挙げられる。 As the method of forming the gas channel 12 and 15 include the technique of grooves formed by machining by using a countersink machine a smooth surface of a portion corresponding to the separator body portion 10 of the plate-shaped starting material . しかし、この手法は加工に手間がかかるために生産効率が悪く、量産性が低い。 However, this approach is poor productivity because it takes time for processing, low mass productivity. これに対し、セパレータ1を図3に示す如き部材構成により形成されるものとすることで、その生産効率が改善され量産性を向上させることができる。 On the contrary, by setting shall be formed by such members constituting shows a separator 1 in FIG. 3, it is possible to its production efficiency is improved to improve the mass productivity.

【0023】すなわち、図3に示すセパレータ1は、セパレータ本体部10の中央層部及び放熱フィン11が一枚の金属板1aにより一体に形成され、セパレータ本体部10のガス流路12,15が形成される両面側の表層部が、ガス流路12,15に相当する打抜き孔12c, [0023] That is, the separator 1 shown in FIG. 3, the central layer portion and the radiating fins 11 of the separator body portion 10 is integrally formed by one metal plate 1a, the gas flow passages 12, 15 of the separator body portion 10 punched hole 12c the surface portion of the both sides is to be formed, corresponding to the gas flow path 12 and 15,
15bを有する導体材料シート1c,1bをそれぞれ上記中央層部の両面に接合して形成された構成となっている。 Conductive material sheet 1c with 15b, and 1b, respectively a configuration which is formed by joining the both sides of the central layer portion. 詳しく説明すると、金属板1aは、セパレータ本体部10のガス給排孔13,14に相当する部位に孔13 In detail, the metal plate 1a has a hole 13 in the portion corresponding to the gas supply discharge holes 13, 14 of the separator body portion 10
a,14aを開けておき、一方、導体材料シート1c, a, leave open the 14a, whereas, the conductive material sheet 1c,
1bは、それぞれガス流路12,15に相当する打抜き孔12c,15bと、ガス給排孔13,14に相当する孔(13b,14b),(13c,14c)を予め形成しておく。 1b is punched holes 12c respectively corresponding to the gas flow path 12, 15, and 15b, holes corresponding to the gas supply discharge holes 13, 14 (13b, 14b), formed in advance to (13c, 14c). そして、金属板1aの両側に導体材料シート1c,1bをそれぞれ接合することにより、セパレータ1が形成される。 Then, both sides in the conductor material sheet 1c of the metal plate 1a, by joining 1b, respectively, separator 1 is formed. このように、比較的薄い導体材料シート1c,1bを打ち抜き加工することにより簡単にガス流路12,15が形成できることから、生産性が向上する。 Thus, a relatively thin conductive sheet of material 1c, because it can easily be gas channel 12 and 15 formed by stamping 1b, the productivity is improved. ここで、金属板1aとしては、軽量なアルミ板を用いると好ましく、導体材料シート1cとしてはアルミ板のほかカーボンシートを用いることもできる。 Here, as the metal plate 1a is preferably the use of lightweight aluminum plate, as a conductive material sheet 1c it can also be used other carbon sheet of aluminum plate.

【0024】次に、図4に示す固体高分子型燃料電池スタックについて説明する。 Next, a description will be given solid polymer fuel cell stack shown in FIG. このものは、上述したセパレータ1を用いて作製されるもので、すなわち、固体高分子電解質膜2の両側にそれぞれ支持集電体5で支持した水素極3及び酸素極4を配置し、それらの外側にそれぞれセパレータ1,1を配置してこれらを積層したものを1つの単位のセルとして該セルを複数積層し、ガス給排孔13,14をそれぞれ積層方向に連通させて形成される。 This thing is intended to be produced using the separator 1 described above, i.e., the solid polymer electrolyte membrane hydrogen electrode 3 and the oxygen electrode 4 which is supported by the respective support current collector 5 on both sides of the 2 place, their the cells were stacked respectively outwardly disposed separators 1,1 formed by stacking them as cells of one unit is formed to communicate with the gas supply discharge holes 13, 14 in each stacking direction.

【0025】固体高分子電解質膜2としては、電解質としてスルフォン酸基等の置換基を有するものが用いられる。 [0025] As the solid polymer electrolyte membrane 2, it is used those having a substituent such as a sulfonic acid group as an electrolyte. また、酸素極4および水素極3としては、白金触媒などをガス透過性を有するように支持集電体5で支持して形成した層が例示される。 As the oxygen electrode 4 and hydrogen electrode 3, a platinum catalyst formed by supported by the supporting collector 5 so as to have a gas permeable layer is exemplified.

【0026】該燃料電池スタックは、水素ガスをガス給排孔14の供給側から流入させるとともに酸素ガスをガス給排孔13の供給側から流入させると、水素極3に接するセパレータ1のガス流路15に水素ガスが供給され、且つ酸素極4に接するセパレータ1のガス流路12 The fuel cell stack, the hydrogen gas is flowed oxygen gas causes to flow from the feed side of the gas supply discharge holes 14 from the supply side of the gas supply discharge holes 13, flow of the gas separator 1 in contact with the hydrogen electrode 3 hydrogen gas is supplied to the road 15, and the gas flow passage 12 of the separator 1 in contact with the oxygen electrode 4
に酸素ガスが供給されて、このとき、水素極3にて水素が電子を放出してプロトン化し、固体高分子型電解質層2を通って酸素極4側に移動し、酸素極4にて電子の供給を受けて酸素と反応する、という電気化学反応に基いて各燃料電池セル単位で起電力を発生するもので、これら燃料電池セルが積層され直列に接続された燃料電池スタック全体では大きな起電力が得られる。 Oxygen gas is supplied, this time, protonated hydrogen at the hydrogen electrode 3 by emitting electrons move to the oxygen electrode 4 side through the solid polymer electrolyte layer 2, the electron at the oxygen electrode 4 of reacting with oxygen supplied, intended to generate an electromotive force in each fuel cell unit based on the electrochemical reaction of a large force to the entire connected fuel cell stacks in series of these fuel cells are stacked power can be obtained.

【0027】このとき供給される水素ガスとしては、水素単独で供給されるものでも構わないが、通常、メタノールやブタンガスを燃料改質器により改質して発生させた水素を含む改質ガスが使用される。 [0027] As the hydrogen gas supplied at this time, but may be intended to be supplied with hydrogen alone, typically, the reformed gas containing hydrogen is generated by reforming the methanol and butane gas fuel reformer used. また酸素ガスとしては、酸素単独でも構わないが、通常、空気が使用される。 As also oxygen gas, but may be oxygen alone, usually air is used.

【0028】該燃料電池スタックは、上記のように運転すると、起電力を生じると共に発熱を生じるが、放熱フィン11を備えたセパレータ1を用いているので、この熱はセパレータ本体10を介して放熱フィン11に伝わり、この放熱フィン11から空気等の熱交換媒体に放熱され、その結果、安定した運転が可能な温度域まで冷却される。 The fuel cell stack, when the operation as described above, but generate heat with resulting electromotive force, because of the use of separator 1 having a radiation fin 11, the heat through the separator body 10 radiating transmitted to the fins 11 is radiated from the heat radiating fins 11 to the heat exchange medium such as air, as a result, is cooled to a temperature range capable of stable operation. したがって、従来、燃料電池スタック中に介在させて用いていた冷却板を省くことが可能となるものであり、その分、厚みを小さくすることができるものである。 Therefore, conventionally, omitting the cooling plate which has been used is interposed in the fuel cell stack are those becomes possible, correspondingly, in which it is possible to reduce the thickness. また、冷却板を省くことが可能となるために冷媒を供給する装置等も不要となり、燃料電池全体としてコンパクト化が可能となる。 The device for supplying a coolant to it is possible to save the cooling plate becomes unnecessary, compactness can be achieved as the entire fuel cell.

【0029】 [0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る固体高分子型燃料電池用セパレータによると、燃料電池運転時に生じる熱をセパレータ本体部を通して放熱フィンから系外に放熱することができるので、従来、冷却のために必要であった冷却板を省くことが可能となる。 As described in the foregoing, according to the solid polymer fuel cell separator according to the present invention, since the heat generated during fuel cell operation can be dissipated from the radiating fins out of the system through the separator body portion, conventionally, it is possible to save the cooling plate was required for cooling. その結果、該セパレータを用いた燃料電池スタックは、運転時の発熱を冷却できるとともにその厚みを小さくすることができる。 As a result, the fuel cell stack using the separator, it is possible to reduce the thickness it is possible to cool the heat generated during operation. また、従来、冷却板に冷媒を供給する装置等も不要となり、燃料電池全体としてコンパクト化が可能となる。 Conventionally, such apparatus supplies the refrigerant to the cooling plate becomes unnecessary, compactness can be achieved as the entire fuel cell.

【0030】本発明に係る固体高分子型燃料電池用セパレータにおいては、上記セパレータ本体部及び放熱フィンを金属材料により一体に形成し、且つその表面に導電性を有する腐食防止被膜を形成したものとすると、セパレータの熱伝導率が大きくなって放熱効果が向上するとともに、腐食防止被膜により耐食性も良好に維持される。 [0030] In the solid polymer fuel cell separator according to the present invention, to that the separator body portion and the heat radiating fins are integrally formed of a metal material, and forming a corrosion coating having conductivity on the surface thereof Then, the thermal conductivity of the separator heat dissipation effect is improved increased, corrosion resistance is favorably maintained by corrosion coatings. この場合、上記金属材料がアルミニウムであると、 In this case, when the metal material is aluminum,
軽量化に有効であり好ましい。 It is effective in weight reduction preferred.

【0031】また、該セパレータが、上記セパレータ本体部の中央層部及び放熱フィンを金属板により一体に形成し、且つ上記セパレータ本体部のガス流路が形成される表層部を、上記ガス流路に相当する打抜き孔を有する導体材料シートを上記中央層部の両面に接合して形成したものである場合、上記ガス流路を形成する手間がかからず、その結果、製造コストの低減が図れる。 Further, the separator is a middle layer portion and the heat radiating fins of the separator body portion is integrally formed by a metal plate, and a surface layer portion of the gas flow path of the separator body portion is formed, the gas flow path If the conductive sheet of material having a corresponding punching holes is obtained by forming bonded to both sides of the central layer portion, takes the hassle of forming the gas flow path, as a result, the manufacturing cost can be reduced .

【0032】本発明に係る固体高分子型燃料電池スタックは、本発明に係るセパレータを用いて構成されるものであるため、冷却板を介在させなくても運転時に発生する熱の冷却を上記セパレータに設けられた放熱フィンにより行える。 The polymer electrolyte fuel cell stack according to the present invention, because it is intended to be constructed using the separator of the present invention, the separator the cooling of the heat generated cooling plate during operation does not have to be present performed by the radiation fins provided on. 従って、コンパクト化が可能である。 Therefore, it is possible to compact.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の実施形態に係る固体高分子型燃料電池用セパレータを示す斜視図である。 1 is a perspective view showing a separator for a polymer electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明に係る固体高分子型燃料電池用セパレータの他の態様を示す斜視図である。 It is a perspective view showing another embodiment of a solid polymer fuel cell separator according to the present invention; FIG.

【図3】本発明に係る固体高分子型燃料電池用セパレータのさらに他の態様を示す斜視図である。 3 is a perspective view showing still another embodiment of a solid polymer fuel cell separator according to the present invention.

【図4】本発明の実施形態に係る固体高分子型燃料電池用セパレータを用いて構成される固体高分子型燃料電池スタックのセルの構造を示す分解斜視図である。 4 is an exploded perspective view showing the structure of a cell composed of a polymer electrolyte fuel cell stack using the solid polymer type fuel cell separator according to an embodiment of the present invention.

【図5】従来の固体高分子型燃料電池用セパレータを示す斜視図である。 5 is a perspective view showing a conventional solid polymer electrolyte fuel cell separator.

【図6】従来の固体高分子型燃料電池用セパレータを用いて構成される固体高分子型燃料電池スタックのセルの構造を示す分解斜視図である。 6 is an exploded perspective view showing the structure of a cell composed of a polymer electrolyte fuel cell stack using a conventional polymer electrolyte fuel cell separator.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 固体高分子型燃料電池用セパレータ 2 固体高分子電解質膜 3 水素極 4 酸素極 10 セパレータ本体部 11 放熱フィン 12,15 ガス流路 1 a solid polymer fuel cell separator 2 the solid polymer electrolyte membrane 3 hydrogen electrode 4 oxygen electrode 10 separator body portion 11 radiating fins 12, 15 gas channel

Claims (7)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 固体高分子電解質膜を挟んで両側に配置される電極と接し且つ該電極に水素ガス又は酸素ガスを供給するガス流路を有するセパレータ本体部の側縁部に、放熱フィンを突設したことを特徴とする固体高分子型燃料電池用セパレータ。 To 1. A side edge portion of the separator body portion having a solid polymer electrolyte membrane sandwiching the contact with electrodes arranged on both sides and the gas flow path for supplying the hydrogen gas or oxygen gas to the electrode, the heat radiation fins polymer electrolyte fuel cell separator, characterized in that projecting from.
  2. 【請求項2】 上記セパレータ本体部及び放熱フィンを金属材料により一体に形成し、且つその表面に導電性を有する腐食防止被膜を形成したことを特徴とする請求項1記載の固体高分子型燃料電池用セパレータ。 Wherein said separator body portion and the heat radiating fins are integrally formed of a metal material, and a solid polymer electrolyte fuel according to claim 1, characterized by forming a corrosion coating having conductivity on the surface thereof battery separator.
  3. 【請求項3】 上記金属材料がアルミニウムであることを特徴とする請求項2記載の固体高分子型燃料電池用セパレータ。 3. A polymer electrolyte fuel cell separator according to claim 2, wherein said metal material is aluminum.
  4. 【請求項4】 上記腐食防止被膜がチタン、炭化チタン、窒化チタン、又はカーボン膜であることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の固体高分子型燃料電池用セパレータ。 Wherein said corrosion coating of titanium, titanium carbide, titanium nitride or claim 2 or claim 3 for a polymer electrolyte fuel cell separator, wherein the a carbon film.
  5. 【請求項5】 上記セパレータ本体部の中央層部及び放熱フィンを金属板により一体に形成し、且つ上記セパレータ本体部のガス流路が形成される表層部を、上記ガス流路に相当する打抜き孔を有する導体材料シートを上記中央層部の両面に接合して形成したことを特徴とする請求項1の固体高分子型燃料電池用セパレータ。 5. A central layer portion and the heat radiating fins of the separator body portion is integrally formed by a metal plate, and a surface layer portion of the gas flow path of the separator body portion is formed, corresponding to the gas flow path punching polymer electrolyte fuel cell separator of claim 1, a conductive material sheet characterized by being formed by joining the both sides of the central layer portion having a hole.
  6. 【請求項6】 上記金属板がアルミニウム板であることを特徴とする請求項5記載の固体高分子型燃料電池用セパレータ。 6. A solid polymer fuel cell separator according to claim 5, wherein said metal plate is an aluminum plate.
  7. 【請求項7】 請求項1乃至請求項6いずれかに係るセパレータを、固体高分子電解質膜を挟んで両側に配置される電極の外側に配置し積層してなるセルを、複数積層してなることを特徴とする固体高分子型燃料電池スタック。 7. A separator according to any one of claims 1 to claim 6, the cell was placed outside formed by stacking electrodes disposed on both sides of the solid polymer electrolyte membrane, formed by stacking a plurality polymer electrolyte fuel cell stack, characterized in that.
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