JPH10172587A - Solid highpolymer type fuel cell - Google Patents

Solid highpolymer type fuel cell

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JPH10172587A
JPH10172587A JP8326733A JP32673396A JPH10172587A JP H10172587 A JPH10172587 A JP H10172587A JP 8326733 A JP8326733 A JP 8326733A JP 32673396 A JP32673396 A JP 32673396A JP H10172587 A JPH10172587 A JP H10172587A
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JP
Japan
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electrode
fuel
oxidant
polymer electrolyte
current collector
Prior art date
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Application number
JP8326733A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoshiharu Muku
儀晴 椋
Atsuo Muneuchi
篤夫 宗内
Soichiro Shimotori
宗一郎 霜鳥
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a solid highpolymer type fuel cell which can be equipped with a long lifetime. SOLUTION: A solid highpolymer type fuel cell includes unit cells 42 in which a fuel electrode 61 and oxidator electrode 62 are arranged in such a way as pinching a highpolymer electrolyte film 60, wherein the two electrodes 61 and 62 are formed as not overlapping while their edge parts A and B in the regions contacting with the electrolyte film 60 are pinching the film 60.

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、水素イオン伝導性
を有する高分子膜あるいは水素イオン伝導性を有する無
機または有機材料粉末と結着剤としての高分子材料との
複合材を電解質として用いる固体高分子型燃料電池に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid electrolyte using a polymer film having hydrogen ion conductivity or a composite material of inorganic or organic material powder having hydrogen ion conductivity and a polymer material as a binder as an electrolyte. The present invention relates to a polymer fuel cell.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高効率のエネルギ変換装置とし
て、燃料電池が注目を集めている。燃料電池は、用いる
電解質の種類により、たとえばアルカリ型,固体高分子
型,リン酸型などの低温作動燃料電池と、溶融炭酸塩
型,固体酸化物型などの高温作動燃料電池とに大別され
る。
2. Description of the Related Art In recent years, fuel cells have attracted attention as high-efficiency energy conversion devices. Depending on the type of electrolyte used, fuel cells are broadly classified into low-temperature operating fuel cells such as alkaline type, solid polymer type and phosphoric acid type, and high-temperature operating fuel cells such as molten carbonate type and solid oxide type. You.

【0003】これらのうち、電解質としてイオン伝導性
を有する高分子電解質膜を用いる固体高分子型燃料電池
(PEFC)は、コンパクトな構造で高出力密度が得ら
れ、しかも簡易なシステムで運転が可能なことから、宇
宙用、離島用、定地用、車両用などの電源として注目さ
れている。
Among them, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC) using a polymer electrolyte membrane having ion conductivity as an electrolyte has a compact structure, a high output density, and can be operated with a simple system. For this reason, it is attracting attention as a power source for space, remote islands, fixed sites, vehicles, and the like.

【0004】高分子電解質膜としては、スルホン酸基を
持つポリスチレン系の陽イオン交換膜、フルオロカーボ
ンスルホン酸とポリビニリデンフルオライドとの混合物
質、フルオロカーボンマトリックスにトリフルオロエチ
レンをグラフト化して添加したもの等が知られている。
最近ではパーフルオロカーボンスルホン酸膜(たとえ
ば、ナフィオン:商品名、デュポン社製)等が用いられ
ている。
Examples of the polymer electrolyte membrane include a polystyrene-based cation exchange membrane having a sulfonic acid group, a mixed substance of fluorocarbon sulfonic acid and polyvinylidene fluoride, and a substance obtained by grafting trifluoroethylene onto a fluorocarbon matrix. It has been known.
Recently, a perfluorocarbon sulfonic acid membrane (for example, Nafion: trade name, manufactured by DuPont) or the like is used.

【0005】このような高分子電解質膜を電解質として
用いる固体高分子型燃料電池は、通常、図17に示すよ
うに形成された単位セル1を複数積層した積層体構造と
して構成されている。
A polymer electrolyte fuel cell using such a polymer electrolyte membrane as an electrolyte is usually configured as a stacked structure in which a plurality of unit cells 1 formed as shown in FIG. 17 are stacked.

【0006】単位セル1は、高分子電解質膜10と、白
金等の触媒を担持した多孔質体で形成されて高分子電解
質膜10を相互で挾持するように配置された燃料極11
および酸化剤極12と、燃料極11の背面に接触配置さ
れた多孔質体製の燃料極側集電体13と、酸化剤極12
の背面に接触配置された酸化剤極側集電体14と、燃料
極側集電体13の燃料極11に接触する面に形成されて
燃料極11に燃料ガスを分配供給する複数の燃料供給溝
15と、酸化剤極側集電体14の酸化剤極12に接触す
る面に形成されて酸化剤極12に酸化剤ガスを分配供給
する複数の酸化剤供給溝16と、燃料極側集電体13の
背面側に設けられた冷却板17と、この冷却板17に設
けられて冷却水を案内する冷却水案内溝18と、この冷
却水案内溝18によって案内された水の一部が燃料極側
集電体13へ移行する量を制御する加湿水透過板19と
で構成されている。
The unit cell 1 is formed of a polymer electrolyte membrane 10 and a porous body supporting a catalyst such as platinum, and has a fuel electrode 11 arranged so as to sandwich the polymer electrolyte membrane 10 therebetween.
And an oxidizer electrode 12, a porous fuel electrode-side current collector 13 disposed in contact with the back surface of the fuel electrode 11, and an oxidizer electrode 12.
And a plurality of fuel supplies formed on a surface of the fuel electrode side current collector 13 which is in contact with the fuel electrode 11 to distribute and supply fuel gas to the fuel electrode 11. A groove 15; a plurality of oxidant supply grooves 16 formed on a surface of the oxidant electrode side current collector 14 which is in contact with the oxidant electrode 12 to distribute and supply an oxidant gas to the oxidant electrode 12; A cooling plate 17 provided on the back side of the electric body 13, a cooling water guide groove 18 provided on the cooling plate 17 for guiding cooling water, and a part of the water guided by the cooling water guide groove 18 And a humidified water permeable plate 19 for controlling the amount of transfer to the fuel electrode side current collector 13.

【0007】なお、図17中、20,21は、高分子電
解質膜10,燃料極11および酸化剤極12からなる膜
電極複合体の周囲を取り囲んで燃料ガスおよび酸化剤ガ
スの漏洩を防止するとともに燃料極側集電体13と酸化
剤極側集電体14との間の絶縁を確保する額縁状スペー
サを示している。また、冷却板17を介在させない場合
には燃料極側集電体13と酸化剤極側集電体14とが一
体化されている場合もある。
[0007] In FIG. 17, reference numerals 20 and 21 surround the periphery of the membrane electrode assembly composed of the polymer electrolyte membrane 10, the fuel electrode 11 and the oxidant electrode 12 to prevent leakage of fuel gas and oxidant gas. Further, a frame-shaped spacer for securing insulation between the fuel electrode side current collector 13 and the oxidant electrode side current collector 14 is shown. When the cooling plate 17 is not interposed, the fuel electrode side current collector 13 and the oxidant electrode side current collector 14 may be integrated.

【0008】高分子電解質膜10,燃料極11および酸
化剤極12は、シート状に形成されており、内部抵抗低
減のためにその厚みは1mm以下に形成されている。ま
た、高分子電解質膜10,燃料極11および酸化剤極1
2は、生産性を考慮して正方形に形成されている場合が
多い。そして、その面積は発電に必要な電流値および単
位面積当たりの電流値すなわち電流密度によって決ま
り、概ね100cm2 以上、すなわち一辺が10cm以上に
設定されているものが多い。
The polymer electrolyte membrane 10, the fuel electrode 11, and the oxidizer electrode 12 are formed in a sheet shape, and have a thickness of 1 mm or less to reduce internal resistance. Further, the polymer electrolyte membrane 10, the fuel electrode 11, and the oxidizer electrode 1
2 is often formed in a square shape in consideration of productivity. The area is determined by a current value required for power generation and a current value per unit area, that is, a current density, and is generally set to 100 cm 2 or more, that is, 10 cm or more on one side.

【0009】燃料極側集電体13および酸化剤極側集電
体14は、図18に燃料極側集電体13を代表して示す
ように、高分子電解質膜10や各極11,12の形状に
合せて正方形に形成されているものが多い。そして、中
央部に各極11,12の形状に合せて正方形の領域を設
定し、この正方形の領域に燃料ガス供給溝15(酸化剤
ガス供給溝16)を複数平行に設けている。冷却板17
についても同様で、中央部に各極11,12の形状に合
せて正方形の領域を設定し、この正方形の領域に冷却水
案内溝18を複数平行に設けている。
The fuel electrode side current collector 13 and the oxidant electrode side current collector 14 are composed of the polymer electrolyte membrane 10 and the respective electrodes 11 and 12 as shown in FIG. Many of them are formed in a square shape according to the shape of. A square area is set in the center according to the shape of each of the poles 11 and 12, and a plurality of fuel gas supply grooves 15 (oxidant gas supply grooves 16) are provided in parallel with this square area. Cooling plate 17
Similarly, a square area is set in the center according to the shape of each of the poles 11 and 12, and a plurality of cooling water guide grooves 18 are provided in parallel with this square area.

【0010】燃料ガス供給溝15の両端部は、それぞれ
燃料ガス供給溝15とほぼ同じ深さに形成された連絡通
路22,23を介して積層要素の周縁部に積層方向に設
けられた燃料ガス供給マニホールド24および燃料ガス
排出マニホールド25に通じている。同様に、酸化剤ガ
ス供給溝16の両端部は酸化剤ガス供給マニホールド2
6および酸化剤ガス排出マニホールド27に通じてお
り、冷却水案内溝18の両端部は冷却水供給マニホール
ド28および冷却水排出マニホールド29に通じてい
る。一方、加湿水透過板19は、金属粉末または親水性
のカーボン粉末を焼結して得た導電性の多孔質薄板で形
成されている。
Both ends of the fuel gas supply groove 15 are provided in the stacking direction at the peripheral edge of the stacking element via communication passages 22 and 23 formed at substantially the same depth as the fuel gas supply groove 15. It communicates with the supply manifold 24 and the fuel gas discharge manifold 25. Similarly, both ends of the oxidizing gas supply groove 16 are connected to the oxidizing gas supply manifold 2.
6 and the oxidant gas discharge manifold 27, and both ends of the cooling water guide groove 18 are connected to a cooling water supply manifold 28 and a cooling water discharge manifold 29. On the other hand, the humidified water permeable plate 19 is formed of a conductive porous thin plate obtained by sintering a metal powder or a hydrophilic carbon powder.

【0011】このように構成された単位セル1の起電力
は1V以下と小さいため、複数の単位セルを積層し、直
列に接続して必要な起電力を得るようにしている。しか
しながら、上記のように構成された従来の固体高分子型
燃料電池にあっては次のような問題があった。
Since the electromotive force of the unit cell 1 thus configured is as small as 1 V or less, a plurality of unit cells are stacked and connected in series to obtain a required electromotive force. However, the conventional polymer electrolyte fuel cell configured as described above has the following problems.

【0012】すなわち、燃料極11に水素を含む燃料ガ
スを供給するとともに酸化剤極12に酸素を含む酸化剤
ガスを供給しながら電池反応を行なわせると、この電池
反応の副産物として酸化剤極12側に水が発生する。こ
の水は生成水と呼ばれている。この生成水が多量に存在
していると、酸化剤ガスの供給の妨げになる。したがっ
て、生成水を速やかに外部に排除する必要がある。生成
水は酸化剤ガス供給溝16に移行し易い。このため、一
般には、酸化剤ガスを過剰に供給し、未反応の酸化剤ガ
スによって排出する方法が採られている。この方法で
は、過剰な酸化剤ガスの流量とともに酸化剤ガスの流速
が重要なパラメータとなる。すなわち、流速が早いほど
生成水を多く排出できる。
That is, when a fuel gas containing hydrogen is supplied to the fuel electrode 11 and a cell reaction is performed while an oxidizing gas containing oxygen is supplied to the oxidizing electrode 12, the oxidizing electrode 12 is produced as a by-product of the cell reaction. Water is generated on the side. This water is called product water. If this generated water is present in a large amount, it will hinder the supply of the oxidizing gas. Therefore, it is necessary to promptly remove generated water to the outside. The generated water easily moves to the oxidizing gas supply groove 16. For this reason, a method is generally adopted in which an oxidizing gas is excessively supplied and discharged by an unreacted oxidizing gas. In this method, the flow rate of the oxidizing gas and the flow rate of the excess oxidizing gas are important parameters. That is, the higher the flow rate, the more the generated water can be discharged.

【0013】しかし、従来の固体高分子型燃料電池で
は、正方形に形成された酸化剤極側集電体14の中央部
に正方形の領域を設定し、この正方形の領域に酸化剤ガ
ス供給溝16を複数平行に設けているので、酸化剤ガス
の流速を上げることが困難で、電池の寿命を長くするこ
とが困難であった。
However, in the conventional polymer electrolyte fuel cell, a square region is set in the center of the oxidant electrode side current collector 14 formed in a square, and the oxidant gas supply groove 16 is formed in the square region. Are provided in parallel, it is difficult to increase the flow rate of the oxidizing gas, and it is difficult to extend the life of the battery.

【0014】なお、酸化剤ガスの流速を上げるには、各
酸化剤ガス供給溝16の断面積、つまり溝の深さと幅を
小さくすることで実現できるが、電極の面積が小さい場
合には加工精度の点から実現が困難となる。
The flow rate of the oxidizing gas can be increased by reducing the cross-sectional area of each oxidizing gas supply groove 16, that is, the depth and width of the groove. It is difficult to realize in terms of accuracy.

【0015】また、従来の固体高分子型燃料電池にあっ
ては、燃料極11と酸化剤極12とを同一寸法および同
一面積に形成している。このため、燃料極11の高分子
電解質膜10に接触する領域のエッジ部と酸化剤極12
の高分子電解質膜10に接触する領域のエッジ部分とが
高分子電解質膜10を挟んで重なったものとなり、高分
子電解質膜10,燃料極11および酸化剤極12からな
る膜電極複合体をプレス成形するときにエッジ部分に圧
力が集中し、高分子電解質膜10の上記エッジ部分に接
触している部分が両方から押されて破損する虞があっ
た。さらに、高分子電解質膜10の上記両エッジ部分に
挟まれている部分は、発電時ではセルの締め付けによ
り、常に機械的ストレスが掛かっている状態にあり、長
時間運転を行うと高分子電解質膜10の上記両エッジ部
分に挟まれている部分が劣化し、破損する可能性もあっ
た。
In the conventional polymer electrolyte fuel cell, the fuel electrode 11 and the oxidant electrode 12 are formed to have the same dimensions and the same area. Therefore, the edge of the region of the fuel electrode 11 that contacts the polymer electrolyte membrane 10 and the oxidizer electrode 12
The edge portion of the region in contact with the polymer electrolyte membrane 10 overlaps with the polymer electrolyte membrane 10 interposed therebetween, and the membrane electrode assembly including the polymer electrolyte membrane 10, the fuel electrode 11, and the oxidant electrode 12 is pressed. During molding, pressure concentrates on the edge portion, and the portion of the polymer electrolyte membrane 10 that is in contact with the edge portion may be pushed from both sides and may be damaged. Further, the portion of the polymer electrolyte membrane 10 sandwiched between the two edge portions is always in a state of being subjected to mechanical stress due to the tightening of the cell during power generation. There is also a possibility that the portion between the two edge portions 10 is deteriorated and damaged.

【0016】また、従来の固体高分子型燃料電池にあっ
ては、金属粉末またはカーボン粉末を焼結して得た加湿
水透過板19を用いている。このような焼結体では、焼
結の条件によって多孔質構造に異なりが生じ易い。ま
た、焼結時に均一な孔径や細孔容量のコントロールが困
難である。このため、同じ加湿水透過板19においても
各部の孔径や細孔容量にばらつきが生じ、さらに加湿水
透過板19の一枚一枚について孔径や細孔容量にばらつ
きが生じる。このようなばらつきにより、高分子電解質
膜10に供給される加湿水が不均一になり、電池性能が
不安定になる問題もあった。
In a conventional polymer electrolyte fuel cell, a humidified water permeable plate 19 obtained by sintering a metal powder or a carbon powder is used. In such a sintered body, the porous structure tends to vary depending on the sintering conditions. Further, it is difficult to control the uniform pore size and pore volume during sintering. For this reason, even in the same humidified water permeable plate 19, the hole diameter and the pore volume of each part vary, and further, the hole diameter and the pore volume of each humidified water permeable plate 19 vary. Due to such variations, the humidification water supplied to the polymer electrolyte membrane 10 becomes non-uniform, and the battery performance becomes unstable.

【0017】さらに、セルのコンパクト化のためには薄
く、機械的強度のあるものが必要となるが、粉末を焼結
する従来の製作法では、概略1mm程度の厚さが必要とな
る。また、金属またはカーボンの多孔質体であるため、
薄くすると機械的強度がなくなってしまい、結局、従来
の加湿水透過板では薄く、機械的強度のあるものを製作
できず、コンパクトなセルを実現することはできない。
Furthermore, a thin cell having a high mechanical strength is required to make the cell compact, but a conventional manufacturing method of sintering a powder requires a thickness of about 1 mm. In addition, since it is a porous body of metal or carbon,
If the thickness is reduced, the mechanical strength is lost. As a result, a conventional humidified water permeable plate cannot be made thin and has high mechanical strength, and a compact cell cannot be realized.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の固
体高分子型燃料電池にあっては、生成水の速やかな排出
が困難で、しかも高分子電解質膜に大きな機械的ストレ
スが加わり易く、そのうえ高分子電解質膜に良好に給水
できないなどの理由で、電池としての寿命が短いという
問題があった。そこで本発明は、寿命を著しく向上させ
得るとともにコンパクトな固体高分子型燃料電池を提供
することを目的としている。
As described above, in the conventional solid polymer fuel cell, it is difficult to quickly discharge generated water, and large mechanical stress is easily applied to the polymer electrolyte membrane. In addition, there is a problem that the life of the battery is short because water cannot be satisfactorily supplied to the polymer electrolyte membrane. Accordingly, an object of the present invention is to provide a compact polymer electrolyte fuel cell which can significantly improve the life and is compact.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明では、高分子電解質膜と、この
高分子電解質膜を相互で挾持するように配置された燃料
極および酸化剤極と、前記燃料極の背面に接触配置され
た燃料極側集電体と、前記酸化剤極の背面に接触配置さ
れた酸化剤極側集電体と、前記燃料極側集電体の前記燃
料極に接触する面に形成されて上記燃料極に燃料ガスを
分配供給する複数の燃料供給溝と、前記酸化剤極側集電
体の前記酸化剤極に接触する面に形成されて上記酸化剤
極に酸化剤ガスを分配供給する複数の酸化剤供給溝とを
含む単位セルを備えた固体高分子型燃料電池において、
前記複数の酸化剤供給溝が、前記酸化剤極側集電体の前
記酸化剤極に接触する面内に、ほぼ長方形の領域に亙っ
て上記長方形の長辺に沿って酸化剤ガスを案内すべく設
けられていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided a polymer electrolyte membrane, a fuel electrode disposed so as to sandwich the polymer electrolyte membrane, and an oxidizer. An anode, a fuel electrode side current collector disposed in contact with the back surface of the fuel electrode, an oxidant electrode side current collector disposed in contact with the back surface of the oxidant electrode, and a fuel electrode side current collector. A plurality of fuel supply grooves formed on a surface in contact with the fuel electrode for distributing fuel gas to the fuel electrode; and a plurality of fuel supply grooves formed on a surface of the oxidant electrode side current collector contacting the oxidant electrode. In a polymer electrolyte fuel cell including a unit cell including a plurality of oxidant supply grooves for distributing and supplying an oxidant gas to the oxidant electrode,
The plurality of oxidant supply grooves guide the oxidant gas along a long side of the rectangle over a substantially rectangular area within a surface of the oxidant electrode side current collector contacting the oxidant electrode. It is characterized by being provided in order to provide.

【0020】なお、請求項1に係る発明において、前記
複数の燃料供給溝が、前記燃料極側集電体の前記燃料極
に接触する面で前記長方形の領域に対向する領域に上記
長方形の長辺に沿って燃料ガスを案内すべく設けられて
いてもよい。
According to the first aspect of the present invention, the plurality of fuel supply grooves have a length of the rectangular shape in a region of the fuel electrode side current collector in contact with the fuel electrode and opposed to the rectangular region. It may be provided to guide the fuel gas along the sides.

【0021】また、請求項1に係る発明において、前記
単位セルに前記燃料ガスおよび前記酸化剤ガスを供給す
るための内部マニホールドが、前記長方形の領域におけ
る短辺側で長方形の領域の外側に設けられているとさら
によい。
Further, in the invention according to claim 1, an internal manifold for supplying the fuel gas and the oxidizing gas to the unit cell is provided outside a rectangular area on a short side of the rectangular area. It is even better if it is done.

【0022】上記目的を達成するために、請求項4に係
る発明では、高分子電解質膜と、この高分子電解質膜を
相互で挾持するように配置された燃料極および酸化剤極
と、前記燃料極の背面に接触配置された燃料極側集電体
と、前記酸化剤極の背面に接触配置された酸化剤極側集
電体と、前記燃料極側集電体の前記燃料極に接触する面
に形成されて上記燃料極に燃料ガスを分配供給する複数
の燃料供給溝と、前記酸化剤極側集電体の前記酸化剤極
に接触する面に形成されて上記酸化剤極に酸化剤ガスを
分配供給する複数の酸化剤供給溝とをを含む単位セルを
備えた固体高分子型燃料電池において、前記燃料極およ
び前記酸化剤極が、それぞれの前記高分子電解質膜に接
触する領域のエッジ部分が上記高分子電解質膜を挟んで
重合しない形状に形成されていることを特徴としてい
る。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a fuel cell comprising: a polymer electrolyte membrane; a fuel electrode and an oxidizer electrode arranged so as to sandwich the polymer electrolyte membrane; A fuel electrode side current collector disposed in contact with the back surface of the electrode, an oxidant electrode side current collector disposed in contact with the back surface of the oxidant electrode, and contacting the fuel electrode of the fuel electrode side current collector A plurality of fuel supply grooves formed on the surface and distributing and supplying the fuel gas to the fuel electrode; and an oxidant formed on the surface of the oxidant electrode-side current collector contacting the oxidant electrode and providing the oxidant with the oxidant electrode. In a polymer electrolyte fuel cell provided with a unit cell including a plurality of oxidant supply grooves for distributing and supplying gas, in a region where the fuel electrode and the oxidant electrode are in contact with the respective polymer electrolyte membranes, The edge part has a shape that does not polymerize with the above polymer electrolyte membrane in between. It is characterized in that have been made.

【0023】なお、請求項4の発明において、前記燃料
極および前記酸化剤極は、高分子電解質膜に接触する面
積が異なっていてもよい。また、請求項4の発明におい
て、前記燃料極および前記酸化剤極には前記高分子電解
質膜に接触する領域を形成する凸部がそれぞれ形成され
ており、これら凸部を取り囲むように上記凸部の高さと
ほぼ同じ厚みに形成された額縁状補強シートが装着され
ていてもよい。そして、前記額縁状補強シートは、前記
高分子電解質膜と同じ材料で形成されていてもよい。
In the invention according to claim 4, the fuel electrode and the oxidant electrode may have different areas in contact with the polymer electrolyte membrane. Further, in the invention according to claim 4, the fuel electrode and the oxidant electrode are each formed with a convex portion that forms a region in contact with the polymer electrolyte membrane, and the convex portion surrounds these convex portions. A frame-shaped reinforcing sheet formed to have substantially the same thickness as the height of the frame may be mounted. The frame-shaped reinforcing sheet may be formed of the same material as the polymer electrolyte membrane.

【0024】上記目的を達成するために、請求項8に係
る発明では、高分子電解質膜と、この高分子電解質膜を
相互で挾持するように配置された燃料極および酸化剤極
と、前記燃料極の背面に接触配置された燃料極側集電体
と、前記酸化剤極の背面に接触配置された酸化剤極側集
電体と、前記燃料極側集電体の前記燃料極に接触する面
に形成されて上記燃料極に燃料ガスを分配供給する複数
の燃料供給溝と、前記酸化剤極側集電体の前記酸化剤極
に接触する面に形成されて上記酸化剤極に酸化剤ガスを
分配供給する複数の酸化剤供給溝と、前記燃料極側集電
体の背面側に設けられて冷却水を案内する冷却板と、こ
の冷却板と前記燃料極側集電体との間に設けられて上記
冷却板によって案内された水の一部が上記燃料極側集電
体へ移行する量を制御する加湿水透過板とを含む単位セ
ルを備えた固体高分子型燃料電池において、前記加湿水
透過板は、導電性の非焼結部材で形成されていることを
特徴としている。
In order to achieve the above object, in the invention according to claim 8, a polymer electrolyte membrane, a fuel electrode and an oxidant electrode arranged so as to sandwich the polymer electrolyte membrane, A fuel electrode side current collector disposed in contact with the back surface of the electrode, an oxidant electrode side current collector disposed in contact with the back surface of the oxidant electrode, and contacting the fuel electrode of the fuel electrode side current collector A plurality of fuel supply grooves formed on the surface and distributing and supplying the fuel gas to the fuel electrode; and an oxidant formed on the surface of the oxidant electrode-side current collector contacting the oxidant electrode and providing the oxidant with the oxidant electrode. A plurality of oxidant supply grooves for distributing and supplying gas, a cooling plate provided on the back side of the anode-side current collector for guiding cooling water, and a gap between the cooling plate and the anode-side current collector. And the amount of water that is guided by the cooling plate and transfers to the fuel electrode side current collector. In the solid polymer fuel cell comprising a unit cell including a humidifying water permeation plate Gosuru, the humidifying water permeation plate is characterized in that it is formed of a non-sintered electrically conductive member.

【0025】なお、請求項8に係る発明において、前記
加湿水透過板が、導電材料を含む多孔質構造のフッ素系
樹脂材料の薄板で形成されていてもよいし、大きさの異
なる孔が形成された平板で形成されていてもよい。
[0025] In the invention according to claim 8, the humidified water permeable plate may be formed of a thin plate of a fluororesin material having a porous structure containing a conductive material, or holes having different sizes may be formed. It may be formed of a flat plate.

【0026】請求項1に係る発明では、複数の酸化剤供
給溝を、酸化剤極側集電体の酸化剤極に接触する面に、
ほぼ長方形の領域に亙って上記長方形の長辺に沿って酸
化剤ガスを案内すべく設けているので、各酸化剤供給溝
の深さや幅を小さくすることなく、つまり製作の困難化
を招くことなく、酸化剤ガスの流速を増加させることが
でき、この結果、生成水を良好に排除できる。
According to the first aspect of the present invention, the plurality of oxidant supply grooves are formed on the surface of the oxidant electrode-side current collector contacting the oxidant electrode.
Since the oxidant gas is provided to guide the oxidant gas along the long side of the rectangle over the substantially rectangular area, the depth and width of each oxidant supply groove are not reduced, that is, the production becomes difficult. Without increasing the flow rate of the oxidizing gas, the generated water can be satisfactorily eliminated.

【0027】すなわち、今、燃料極(酸化剤極)の面積
を基準にして考える。前述の如く電極の面積は電流密度
によって決まり、仮に100cm2 必要であるものとす
る。従来の固体高分子型燃料電池では正方形の電極を用
いているので、一辺が10cmとなる。これに対して、請
求項1に係る発明では、複数の酸化剤供給溝を、酸化剤
極側集電体の酸化剤極に接触する面に、ほぼ長方形の領
域に亙って設けているので、電極を正方形に形成する必
要はない。たとえば短辺が7cm、長辺が14.3cmの長
方形に形成してもよいことになる。そして、請求項1に
係る発明では、長方形の長辺に沿って酸化剤ガスを案内
するように酸化剤供給溝を設けている。したがって、溝
の深さ、溝幅、配設ピッチが同じであるとして比較する
と、従来に比べて請求項1に係る発明では溝の本数が少
ないことになる。酸化剤ガスの供給圧力が一定であると
すると、酸化剤供給溝の本数が少ない分だけ酸化剤供給
溝内を通流する酸化剤ガスの流速を増加させることがで
きる。したがって、生成水を良好に排除できることにな
る。
That is, consider now the area of the fuel electrode (oxidizer electrode). As described above, the area of the electrode is determined by the current density, and it is assumed that 100 cm 2 is required. In a conventional polymer electrolyte fuel cell, a square electrode is used, so that one side is 10 cm. On the other hand, in the invention according to claim 1, the plurality of oxidant supply grooves are provided over a substantially rectangular area on the surface of the oxidant electrode side current collector that contacts the oxidant electrode. It is not necessary to form the electrodes square. For example, a rectangular shape having a short side of 7 cm and a long side of 14.3 cm may be formed. In the invention according to claim 1, the oxidant supply groove is provided so as to guide the oxidant gas along the long side of the rectangle. Therefore, when the groove depth, the groove width, and the arrangement pitch are the same, the number of grooves in the invention according to claim 1 is smaller than that in the related art. Assuming that the supply pressure of the oxidant gas is constant, the flow rate of the oxidant gas flowing through the oxidant supply groove can be increased by the small number of the oxidant supply grooves. Therefore, generated water can be favorably eliminated.

【0028】また、このように電極を長方形に形成でき
ることは、単位セルの平面形状も長方形に形成できるこ
とになり、燃料電池積層体の積層方向と直交する断面積
も長方形に形成できることになる。つまり、必要な電極
面積を確保した状態で燃料電池積層体を偏平に近い形状
に形成できることになるので、たとえば電気自動車等の
ように高さの低い設置空間しか持たない対象にも対応す
ることが可能となる。
The fact that the electrodes can be formed in a rectangular shape in this way means that the unit cell can also be formed in a rectangular shape, and the cross-sectional area orthogonal to the stacking direction of the fuel cell stack can also be formed in a rectangular shape. In other words, the fuel cell stack can be formed in a nearly flat shape with the required electrode area secured, so that the fuel cell stack can be applied to an object having only a low installation space such as an electric vehicle. It becomes possible.

【0029】請求項4に係る発明では、燃料極および酸
化剤極の高分子電解質膜に接触する領域のエッジ部分が
高分子電解質膜を挟んで重合しないように燃料極および
酸化剤極を形成している。したがって、高分子電解質膜
には両エッジ部分よって挟まれる部分が存在しないこと
になる。このため、膜電極複合体をプレス成形するとき
は勿論こと、発電時のセル締め付けに際しても上述した
エッジ部分の存在によって高分子電解質膜が破損するの
を防止することが可能となる。
In the invention according to claim 4, the fuel electrode and the oxidizer electrode are formed such that the edge portions of the regions of the fuel electrode and the oxidizer electrode which come into contact with the polymer electrolyte membrane do not polymerize with the polymer electrolyte membrane interposed therebetween. ing. Therefore, there is no portion sandwiched between both edge portions in the polymer electrolyte membrane. For this reason, it is possible to prevent the polymer electrolyte membrane from being damaged due to the presence of the above-mentioned edge portion not only when press-molding the membrane electrode assembly but also when tightening the cell during power generation.

【0030】請求項8に係る発明では、加湿水透過板を
導電性の非焼結部材、たとえば導電材料を含む多孔質構
造のフッ素系樹脂材料の薄板や細孔の形成された平板で
形成しているので、孔径や細孔容量のコントロールが極
めて容易である。したがって、高分子電解質膜に加湿水
を均一に供給することが可能となる。
In the invention according to claim 8, the humidified water permeable plate is formed of a conductive non-sintering member, for example, a thin plate of a porous fluororesin material containing a conductive material or a flat plate having pores formed therein. Therefore, it is extremely easy to control the pore size and pore volume. Therefore, it is possible to uniformly supply the humidified water to the polymer electrolyte membrane.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施形態を説明する。図1には本発明の一実施形態に
係る固体高分子型燃料電池、ここには固体高分子型燃料
電池41を4個直列に接続して電気自動車用の電源を構
成した例の斜視図が示されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a polymer electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention, in which four solid polymer fuel cells 41 are connected in series to constitute a power source for an electric vehicle. It is shown.

【0032】各固体高分子型燃料電池41は、図2に示
すように、単位セル42を複数積層し、この積層体の両
端部に導電板43a,43b、絶縁板44a,44b、
端板45a,45bをそれぞれ当てがい、この状態で端
板45a,45bの4隅位置間を絶縁ロッド46を使っ
て締付けて一体化したものとなっている。
As shown in FIG. 2, each of the polymer electrolyte fuel cells 41 has a plurality of unit cells 42 stacked, and conductive plates 43a and 43b, insulating plates 44a and 44b,
The end plates 45a, 45b are applied to each other, and in this state, the four corner positions of the end plates 45a, 45b are tightened with an insulating rod 46 to be integrated.

【0033】このように構成された各固体高分子型燃料
電池41は、積層方向と直交する断面が長方形に形成さ
れている。そして、4個の固体高分子型燃料電池41
を、その断面における短辺と短辺とを隣接させ、単位セ
ル42が積層される方向に対して直交する方向に並設
し、導電板43a,43bに突設されたボスバー47を
リード線48で接続して隣接する積層体間を電気的に直
列に接続している。このように固体高分子型燃料電池4
1を配置することにより、電源を設置するスペースの全
高を低くでき、自動車の床下などの高さの低いスペース
に設置できるようにしている。
Each of the polymer electrolyte fuel cells 41 thus configured has a rectangular cross section orthogonal to the stacking direction. Then, the four solid polymer fuel cells 41
Are arranged side by side in a direction orthogonal to the direction in which the unit cells 42 are stacked, with the short sides thereof adjacent to each other in the cross section, and the boss bar 47 projecting from the conductive plates 43a and 43b is connected to the lead wire 48. To electrically connect adjacent laminates in series. Thus, the polymer electrolyte fuel cell 4
By arranging 1, the total height of the space for installing the power supply can be reduced, and the power supply can be installed in a low space such as under the floor of an automobile.

【0034】各固体高分子型燃料電池41には、従来の
電池と同様に、発電に必要な燃料ガス、酸化剤ガス、冷
却水を供給および排出するための、燃料ガス供給マニホ
ールド49a,燃料ガス排出マニホールド49b、給水
マニホールド50a,排水マニホールド50b、酸化剤
ガス供給マニホールド51a,酸化剤ガス排出マニホー
ルド51bが積層方向に形成されている。この例では隣
接する固体高分子型燃料電池41の対応するマニホール
ド同士を直列に接続している。勿論、並列に供給するこ
ともできる。
Each of the polymer electrolyte fuel cells 41 has a fuel gas supply manifold 49a for supplying and discharging a fuel gas, an oxidizing gas, and cooling water necessary for power generation, and a fuel gas. A discharge manifold 49b, a water supply manifold 50a, a drainage manifold 50b, an oxidizing gas supply manifold 51a, and an oxidizing gas discharge manifold 51b are formed in the stacking direction. In this example, the corresponding manifolds of adjacent polymer electrolyte fuel cells 41 are connected in series. Of course, they can be supplied in parallel.

【0035】図3には単位セル42の分解斜視図が示さ
れている。単位セル42は、公知のものと同様の材質で
形成された高分子電解質膜60を備えている。この高分
子電解質膜60は厚さがたとえば0.18mm程度のもの
で、両面には高分子電解質膜より小さい面積でマニホー
ルドの形成されている側に短辺が位置するように長方形
(たとえば短辺10cm、長辺20cm、電極面積200cm
2 )に形成された燃料極61と酸化剤極62とが接触配
置されている。燃料極61および酸化剤極62は、厚さ
がたとえば0.4mmのカーボン製多孔質体の表面に白金
を含んだカーボン粒子を塗布したもので形成されてい
る。
FIG. 3 is an exploded perspective view of the unit cell 42. The unit cell 42 includes a polymer electrolyte membrane 60 formed of a material similar to a known one. The polymer electrolyte membrane 60 has a thickness of, for example, about 0.18 mm, and has a smaller area on both sides than the polymer electrolyte membrane and a rectangle (for example, short side) such that the short side is located on the side where the manifold is formed. 10cm, long side 20cm, electrode area 200cm
The fuel electrode 61 and the oxidant electrode 62 formed in 2 ) are arranged in contact with each other. The fuel electrode 61 and the oxidizer electrode 62 are formed by coating a surface of a carbon porous body having a thickness of, for example, 0.4 mm with carbon particles containing platinum.

【0036】燃料極61には、図6および図7に示すよ
うに高分子電解質膜60に接触する長方形の領域(面
積)を規定する凸部63が形成されている。同様に、酸
化剤極62にも図6および図7に示すように高分子電解
質膜60に接触する長方形の領域を規定する凸部64が
形成されている。凸部64の面積は凸部63の面積とは
異なり、ここでは大に設定されている。すなわち、凸部
63のエッジ部Aと凸部64のエッジ部Bとが高分子電
解質膜60を挟んで積層方向に重ならない面積関係とな
っている。具体的には、エッジ部Aよりエッジ部Bが2
〜5mm外側に位置する面積関係となっている。そして、
燃料極61に形成された凸部63を取り囲むように、凸
部63の高さとほぼ同じ厚みのフッ素樹脂系シートある
いは高分子電解質膜60と同じ材質で凸部63の高さと
ほぼ同じ厚みのシート形状に形成された額縁状補強シー
ト65が装着されている。同様に、酸化剤極62に形成
された凸部64の周囲にも同様のシート形状に形成され
た額縁状補強シート65が装着されている。また、燃料
極61および酸化剤極62の外周部分には、これら外周
部分とほぼ同じ厚みを有したフッ素ゴム等の絶縁性シー
トで額縁状に形成されたシール材67,68が配置され
ている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the fuel electrode 61 is formed with a convex portion 63 for defining a rectangular area (area) in contact with the polymer electrolyte membrane 60. Similarly, as shown in FIGS. 6 and 7, the oxidant electrode 62 is also formed with a convex portion 64 that defines a rectangular region that contacts the polymer electrolyte membrane 60. The area of the convex portion 64 is different from the area of the convex portion 63, and is set to be large here. That is, the edge portion A of the convex portion 63 and the edge portion B of the convex portion 64 have an area relationship such that they do not overlap in the stacking direction with the polymer electrolyte membrane 60 interposed therebetween. Specifically, the edge portion B is 2
The area relationship is located on the outer side of about 5 mm. And
A fluororesin sheet or a sheet of the same material as the polymer electrolyte membrane 60 and having a thickness substantially the same as the height of the protrusions 63 so as to surround the protrusions 63 formed on the fuel electrode 61. A frame-shaped reinforcing sheet 65 formed in a shape is mounted. Similarly, a frame-shaped reinforcing sheet 65 formed in a similar sheet shape is mounted around the convex portion 64 formed on the oxidant electrode 62. Further, on the outer peripheral portions of the fuel electrode 61 and the oxidant electrode 62, sealing materials 67 and 68 formed in a frame shape with an insulating sheet made of fluoro rubber or the like having substantially the same thickness as these outer peripheral portions are arranged. .

【0037】燃料極61の背面側、つまり燃料極61の
図3および図6中下面側には、燃料極61への燃料ガス
の供給機能と集電機能とを発揮する燃料極側集電板69
が接触配置されている。この燃料極側集電板69は、親
水性のカーボン多孔質板で形成されている。燃料極側集
電板69における燃料極61との接触面内には、図5お
よび図6にも示すように、燃料極61に燃料ガスを供給
するための燃料供給溝70が燃料極61の面積より小さ
な長方形の領域Cに燃料極61の長辺に沿う方向に延び
る関係に複数形成されている。燃料供給溝70は、たと
えば幅1mm、深さ0.5mm、長さ20cm、2mmピッチに
50本設けられている。同様に、酸化剤極62の背面
側、つまり酸化剤極62の図3および図6中上面側に
は、酸化剤極62への酸化剤ガスの供給機能と集電機能
とを発揮する酸化剤極側集電板71が接触配置されてい
る。この酸化剤極側集電板71は、緻密なカーボン板で
形成されている。酸化剤極側集電板71における酸化剤
極62との接触面内には、図4および図6に示すよう
に、酸化剤ガスを酸化剤極62に供給するための酸化剤
供給溝72が酸化剤極62の面積より小さな長方形の領
域Dに酸化剤極62の長辺に沿う方向に延びる関係に複
数形成されている。この酸化剤供給溝72も、たとえば
幅1mm、深さ0.5mm、長さ20cm、2mmピッチに50
本設けられている。なお、図4は酸化剤極側集電板71
を図3における下側から見た図として示されている。
On the back side of the fuel electrode 61, that is, on the lower surface side of the fuel electrode 61 in FIGS. 3 and 6, a fuel electrode side current collector plate having a function of supplying fuel gas to the fuel electrode 61 and a function of collecting power. 69
Are arranged in contact. The fuel electrode side current collector plate 69 is formed of a hydrophilic carbon porous plate. As shown in FIGS. 5 and 6, a fuel supply groove 70 for supplying a fuel gas to the fuel electrode 61 is formed in a contact surface of the fuel electrode side current collector plate 69 with the fuel electrode 61. A plurality of regions are formed in a rectangular region C having a smaller area and extending in a direction along the long side of the fuel electrode 61. For example, 50 fuel supply grooves 70 are provided with a width of 1 mm, a depth of 0.5 mm, a length of 20 cm, and a pitch of 2 mm. Similarly, on the back side of the oxidant electrode 62, that is, on the upper side in FIGS. 3 and 6 of the oxidant electrode 62, an oxidant that exhibits a function of supplying an oxidant gas to the oxidant electrode 62 and a function of collecting electricity. The pole-side current collecting plate 71 is arranged in contact. The oxidant electrode side current collector 71 is formed of a dense carbon plate. As shown in FIGS. 4 and 6, an oxidant supply groove 72 for supplying an oxidant gas to the oxidant electrode 62 is provided in a contact surface of the oxidant electrode-side current collector plate 71 with the oxidant electrode 62. A plurality of regions are formed in a rectangular region D smaller than the area of the oxidant electrode 62 so as to extend in a direction along the long side of the oxidant electrode 62. The oxidant supply groove 72 also has a width of, for example, 1 mm, a depth of 0.5 mm, a length of 20 cm, and a pitch of 2 mm.
Book is provided. FIG. 4 shows an oxidant electrode side current collector 71.
Are shown as viewed from below in FIG.

【0038】燃料極側集電板69の図3および図6中下
面側には加湿水透過板73が接触配置されており、この
加湿水透過板73の図3および図6中下面側には冷却板
74が接触配置されている。加湿水透過板73は、導電
性を有する非焼結板、たとえば図8に示すように、燃料
ガス供給溝70の配設領域と対向する領域に孔径10μ
mの細孔75を数百個設けたステンレスの薄板76の両
面に、孔径10μm、細孔容量70%の多孔質フッ素樹
脂系シートにカーボンを30%混入させた薄板77を配
置して一体化した厚さ0.16mmのもので形成されてい
る。
The humidified water permeable plate 73 is disposed in contact with the lower surface side of the fuel electrode side current collector plate 69 in FIGS. 3 and 6. A cooling plate 74 is arranged in contact. The humidified water permeable plate 73 has a hole diameter of 10 μm in a non-sintered plate having conductivity, for example, as shown in FIG.
A thin plate 77 in which 30% of carbon is mixed in a porous fluororesin-based sheet having a pore diameter of 10 μm and a pore volume of 70% is integrated on both sides of a stainless steel plate 76 having several hundred pores 75 having a diameter of m. It is formed with a thickness of 0.16 mm.

【0039】冷却板74は緻密なカーボン板あるいは金
属板で形成されている。冷却板74の加湿水透過板73
側に位置する面には、冷却水を案内するための案内溝7
8が燃料ガス供給溝70の配設領域と対向する領域に燃
料ガス供給溝70と平行に複数形成されている。
The cooling plate 74 is formed of a dense carbon plate or a metal plate. Humidifying water transmission plate 73 of cooling plate 74
A guide groove 7 for guiding cooling water
8 are formed in a region facing the region where the fuel gas supply groove 70 is provided, in parallel with the fuel gas supply groove 70.

【0040】高分子電解質膜60、額縁状補強シート6
5,66、シール材67,68、燃料極側集電板69、
酸化剤極側集電板71、加湿水透過板73、冷却板74
の両短辺部(長方形の領域C,Dの短辺側で、かつ上記
長方形の領域外)には、燃料ガス供給マニホールド49
aおよび燃料ガス排出マニホールド49bを構成する孔
80,81、給水マニホールド50aおよび排水マニホ
ールド50bを構成する孔82,83、酸化剤ガス供給
マニホールド51aおよび酸化剤ガス排出マニホールド
51bを構成する孔84,85がそれぞれ積層方向に通
じる関係に形成されている。
Polymer electrolyte membrane 60, frame-shaped reinforcing sheet 6
5, 66, sealing materials 67, 68, fuel electrode side current collector 69,
Oxidant electrode side current collector 71, humidification water permeable plate 73, cooling plate 74
The fuel gas supply manifold 49 is located on both short sides (on the short sides of the rectangular areas C and D and outside the rectangular area).
a and the holes 80 and 81 forming the fuel gas discharge manifold 49b, the holes 82 and 83 forming the water supply manifold 50a and the drainage manifold 50b, and the holes 84 and 85 forming the oxidizing gas supply manifold 51a and the oxidizing gas discharge manifold 51b. Are formed so as to communicate with each other in the stacking direction.

【0041】そして、燃料極側集電板69に設けられた
燃料ガス供給溝70は燃料ガスを供給/排出するための
孔80,81に通じ、酸化剤極側集電板71に設けられ
た酸化剤供給溝72は酸化剤ガスを供給/排出するため
の孔84,85に通じ、冷却板74に設けられた案内溝
78は冷却水を供給/排出するための孔82,83に通
じている。
The fuel gas supply groove 70 provided on the fuel electrode side current collector 69 communicates with holes 80 and 81 for supplying / discharging the fuel gas, and is provided on the oxidant electrode side current collector 71. The oxidant supply groove 72 communicates with holes 84 and 85 for supplying / discharging the oxidant gas, and the guide groove 78 provided on the cooling plate 74 communicates with holes 82 and 83 for supplying / discharging the cooling water. I have.

【0042】このように、この例に係る固体高分子型燃
料電池41では、酸化剤極側集電体71の酸化剤極62
に接触する面のほぼ長方形の領域Dに長方形の長辺に沿
って酸化剤ガスを案内する複数の酸化剤供給溝72を設
けているので、各酸化剤供給溝の深さや幅を小さくする
ことなく、酸化剤ガスの流速を増加させることができ、
この結果、酸化剤極62で発生した生成水を良好に排除
できる。
As described above, in the polymer electrolyte fuel cell 41 according to this example, the oxidizer electrode 62 of the oxidizer electrode side current collector 71
Since the plurality of oxidant supply grooves 72 for guiding the oxidant gas along the long side of the rectangle are provided in the substantially rectangular region D of the surface in contact with the groove, the depth and width of each oxidant supply groove can be reduced. Without increasing the flow rate of the oxidant gas,
As a result, generated water generated at the oxidant electrode 62 can be favorably eliminated.

【0043】すなわち、この例の場合には、酸化剤極6
2として短辺10cm、長辺20cm、電極面積200cm2
のものを用いており、酸化剤供給溝72は幅1mm、深さ
0.5mm、長さ20cm、2mmピッチで50本設けてい
る。今、電流密度を0.4A/cm2 とし、空気利用率を
40% とし、酸化剤ガス(空気)供給圧力を1atm とす
ると、各酸化剤供給溝72を流れる酸化剤ガスの流速
は、300cm/secとなる。一方、同じ電極面積200cm
2 で正方形の電極(一辺の長さ14cm) を用い、同じ溝
幅、溝深さ、配設ピッチの酸化剤供給溝を設け、同じ条
件で酸化剤ガスを供給した場合、各酸化剤供給溝を流れ
る酸化剤ガスの流速は210cm/secとなる。このよう
に、本例では同じ電極面積でありながら酸化剤ガスの流
速を1.5倍に増加させることができる。したがって、
生成水の排出を良好に行うことができる。この結果、生
成水が酸化剤極62内に滞留して酸化剤ガスの供給を妨
げることがなくなり、長時間に亙って電池性能を維持さ
せることができる。
That is, in the case of this example, the oxidizer electrode 6
2 as short side 10cm, long side 20cm, electrode area 200cm 2
And 50 oxidant supply grooves 72 are provided with a width of 1 mm, a depth of 0.5 mm, a length of 20 cm, and a pitch of 2 mm. Now, assuming that the current density is 0.4 A / cm 2 , the air utilization rate is 40%, and the oxidant gas (air) supply pressure is 1 atm, the flow rate of the oxidant gas flowing through each oxidant supply groove 72 is 300 cm / sec. On the other hand, the same electrode area 200cm
When oxidant supply grooves of the same groove width, groove depth and arrangement pitch are provided using a square electrode (side length 14 cm) in 2 , and oxidant gas is supplied under the same conditions, each oxidant supply groove The flow rate of the oxidizing gas flowing through is 210 cm / sec. As described above, in this example, the flow rate of the oxidizing gas can be increased by 1.5 times while maintaining the same electrode area. Therefore,
The generated water can be discharged well. As a result, the generated water does not stay in the oxidant electrode 62 to hinder the supply of the oxidant gas, and the battery performance can be maintained for a long time.

【0044】また、このように酸化剤極62および燃料
極61を長方形に形成できることは、単位セル42の平
面形状も長方形に形成できることになり、燃料電池積層
体の積層方向と直交する断面積も長方形に形成できるこ
とになる。すなわち、必要な電極面積を確保した状態で
燃料電池積層体を偏平に近い形状に形成できることにな
るので、たとえば電気自動車等のように高さの低い設置
空間しか持たない対象にも対応することが可能となる。
The fact that the oxidizer electrode 62 and the fuel electrode 61 can be formed in a rectangular shape in this way means that the planar shape of the unit cell 42 can also be formed in a rectangular shape, and the cross-sectional area orthogonal to the stacking direction of the fuel cell stack is also reduced. It can be formed into a rectangle. In other words, the fuel cell stack can be formed in a nearly flat shape with the required electrode area secured, so that the fuel cell stack can cope with an object having only a low installation space, such as an electric vehicle. It becomes possible.

【0045】また、上記例では、燃料極61および酸化
剤極62の高分子電解質膜60に接触する領域のエッジ
部分A,Bが高分子電解質膜60を挟んで重合しないよ
うに燃料極61および酸化剤極62を形成している。し
たがって、高分子電解質膜60には両エッジ部分A,B
よって挟まれる部分が存在しないことになる。このた
め、膜電極複合体をプレス成形するときは勿論こと、発
電時のセル締め付けに際しても上述したエッジ部分A,
Bの存在によって高分子電解質膜60が破損するのを防
止することが可能となる。
Also, in the above example, the fuel electrode 61 and the oxidizer electrode 62 are formed so that the edge portions A and B of the areas in contact with the polymer electrolyte membrane 60 do not polymerize with the polymer electrolyte membrane 60 interposed therebetween. An oxidant electrode 62 is formed. Therefore, both edge portions A and B are provided on the polymer electrolyte membrane 60.
Therefore, there is no portion to be sandwiched. For this reason, not only when the membrane electrode assembly is press-molded but also when the cell is tightened during power generation, the above-described edge portions A,
It is possible to prevent the polymer electrolyte membrane 60 from being damaged by the presence of B.

【0046】図9には、この例に係る単位セルと従来例
の単位セルとを用い、性能を比較するための発電試験を
行った結果が示されている。従来例の単位セルでは約2
000時間でセル電圧が0.2Vまで低下したが、この
例に係る単位セルでは4000時間を越えてもセル電圧
の低下はみられなかった。
FIG. 9 shows the results of a power generation test for comparing performance using the unit cell of this example and the unit cell of the conventional example. In the unit cell of the conventional example, about 2
Although the cell voltage dropped to 0.2 V in 000 hours, the cell voltage of the unit cell according to this example did not decrease even after more than 4000 hours.

【0047】さらに、スクリーン印刷機により、電極の
周辺部が額縁状補強シート65,66の厚みだけ薄くな
るようなスクリーンパターンを用いて製作した燃料極お
よび酸化剤極を用いて発電試験を行ったところ、図9に
示す特性と同等の結果を得た。 また、上記例では加湿
水透過板73を導電性の非焼結部材、導電材料を含む多
孔質構造のフッ素系樹脂材料の薄板と細孔を備えた金属
板で形成しているので、孔径や細孔容量のコントロール
が極めて容易で、この結果、高分子電解質膜60に加湿
水を均一に供給することができる。
Further, a power generation test was performed by a screen printing machine using a fuel electrode and an oxidizer electrode manufactured using a screen pattern in which the peripheral portion of the electrode was thinned by the thickness of the frame-shaped reinforcing sheets 65 and 66. However, a result equivalent to the characteristic shown in FIG. 9 was obtained. Further, in the above example, the humidified water permeable plate 73 is formed of a conductive non-sintered member, a thin plate of a fluorine-based resin material having a porous structure containing a conductive material, and a metal plate having pores. It is very easy to control the pore volume, and as a result, humidified water can be uniformly supplied to the polymer electrolyte membrane 60.

【0048】すなわち、図10には上記例に係る単位セ
ルを5段積層した5セル積層電池の発電試験結果が示さ
れており、図11には従来例の単位セルを5段積層した
5セル積層電池の発電試験結果が示されている。
That is, FIG. 10 shows a power generation test result of a 5-cell stacked battery in which the unit cells according to the above example are stacked in 5 stages, and FIG. 11 shows a 5-cell stack in which 5 unit cells in the conventional example are stacked. The results of the power generation test of the laminated battery are shown.

【0049】従来例の単位セルを用いた積層電池では、
発電開始直後から各セル毎にセル電圧がばらつき、50
00時間後でもセル電圧はばらついたままであり、さら
に平均0.12V低下した。しかし、本例に係る単位セ
ルを用いた積層電池では、発電開始直後からセル電圧が
揃っており、5000時間後でもセル電圧のばらつきや
低下はみられなかった。さらに、加湿水透過板73とし
て、100メッシュ、線径85μmのメツシユ構造のフ
ッ素樹脂系シートとカーボンとを30%複合したもの
と、中央の10cm×10cmの領域にエッチング加工で1
0μmの細孔を300個設けたステンレスの薄板とを用
いて上記の発電試験を行ったところ、双方とも同等の結
果を得た。これらは、高分子電解質膜60に加湿水を均
一に供給することができたことによる。
In a conventional laminated battery using unit cells,
Immediately after the start of power generation, the cell voltage fluctuated for each cell,
Even after 00 hours, the cell voltage remained variable, and further decreased by an average of 0.12 V. However, in the stacked battery using the unit cells according to this example, the cell voltages were uniform immediately after the start of power generation, and no variation or decrease in the cell voltage was observed even after 5000 hours. Further, as the humidified water permeable plate 73, a 30% composite of a 100-mesh, fluororesin-based sheet having a mesh structure of 85 μm in diameter and carbon, and a central 10 cm × 10 cm area are etched by 1%.
When the above-described power generation test was performed using a stainless steel plate provided with 300 0 μm pores, the same results were obtained in both cases. These are due to the fact that humidified water could be uniformly supplied to the polymer electrolyte membrane 60.

【0050】なお、本発明は上述した例に限定されるも
のではなく種々変形できる。すなわち、上記例では、燃
料極61の大きさと酸化剤極62の大きさとを同じにし
ているが、図12に示すように異ならせてもよい。
The present invention is not limited to the above-described example, but can be variously modified. That is, in the above example, the size of the fuel electrode 61 and the size of the oxidant electrode 62 are the same, but they may be different as shown in FIG.

【0051】また、図13に示すように、高分子電解質
膜60の面積を燃料極61または酸化剤極62の大きさ
と同じにし、その外側にフッ素樹脂系シートなどで額縁
状に形成されたシール材91を配置してもよい。さら
に、図14に示すように、単に燃料極61と酸化剤極6
2の大きさだけを変えた構成でもよい。
As shown in FIG. 13, the area of the polymer electrolyte membrane 60 is made the same as the size of the fuel electrode 61 or the oxidizer electrode 62, and a frame formed of a fluororesin sheet or the like is formed on the outside thereof. Material 91 may be arranged. Further, as shown in FIG.
A configuration in which only the size of 2 is changed may be used.

【0052】また、加湿水透過板の構成も上述した例に
限られるものではなく、図15に示すように、冷却板の
冷却水案内溝の設けられている領域に対応する部分がメ
ッシュ構造であるフッ素樹脂系シートとカーボンとを複
合化した部材92で形成され、その回りがフッ素樹脂系
シートなどの部材93で形成された加湿水透過板73a
を用いてもよい。
The configuration of the humidification water permeable plate is not limited to the above-described example. As shown in FIG. 15, a portion of the cooling plate corresponding to the region where the cooling water guide groove is provided has a mesh structure. A humidified water permeable plate 73a formed of a member 92 in which a certain fluororesin sheet and carbon are compounded, and the periphery thereof is formed of a member 93 such as a fluororesin sheet.
May be used.

【0053】さらに、図16に示すように、加湿水透過
板73bをステンレスの薄板94で形成し、この薄板9
4の冷却水案内溝上に位置する部分に孔径の異なる細孔
95を設けたものを用いてもよい。この例では冷却水案
内溝長を3つに区分けし、上流に位置している1/3の
領域には15μm、中流に位置している1/3の領域に
は10μm、下流に位置している1/3の領域には5μ
mの細孔95を設け、細孔の径を上流から下流に進むに
したがって小さくしている。このような構成の加湿水透
過板73bを用いると、生成水によって加湿量が過剰に
なりやすい下流部への加湿水供給量をコントロールする
ことができる。なお、金属板への細孔の形成はエッチン
グ加工、レーザ加工、放電加工、ドリル加工等によって
形成できる。また、加湿水透過板の厚みは0.5mm以下
であることが好ましい。
Further, as shown in FIG. 16, the humidified water permeable plate 73b is formed of a stainless steel thin plate 94,
The one provided with pores 95 having different pore diameters in a portion located on the cooling water guide groove of No. 4 may be used. In this example, the length of the cooling water guide groove is divided into three, 15 μm in the 1/3 region located upstream, 10 μm in the 1/3 region located midstream, and 10 μm downstream. 5μ in 1/3 area
The diameter of the pores is reduced as going from upstream to downstream. By using the humidification water permeable plate 73b having such a configuration, it is possible to control the amount of humidification water supplied to the downstream portion where the humidification amount tends to be excessive due to the generated water. The pores can be formed in the metal plate by etching, laser processing, electric discharge processing, drilling, or the like. Further, the thickness of the humidified water permeable plate is preferably 0.5 mm or less.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
寿命を大幅に向上させることができる。
As described above, according to the present invention,
The life can be greatly improved.

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

【図1】本発明の一実施形態に係る固体高分子型燃料電
池の実装形態の一例を示す斜視図
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a mounting configuration of a polymer electrolyte fuel cell according to an embodiment of the present invention.

【図2】同固体高分子型燃料電池の側面図FIG. 2 is a side view of the polymer electrolyte fuel cell.

【図3】同固体高分子型燃料電池に組み込まれた単位セ
ルの分解斜視図
FIG. 3 is an exploded perspective view of a unit cell incorporated in the polymer electrolyte fuel cell.

【図4】同単位セルに組み込まれた酸化剤極側集電板の
一表面を示す図
FIG. 4 is a view showing one surface of an oxidant electrode-side current collecting plate incorporated in the unit cell;

【図5】同単位セルに組み込まれた燃料極側集電板の一
表面を示す図
FIG. 5 is a diagram showing one surface of a fuel electrode side current collector plate incorporated in the unit cell.

【図6】同単位セルの縦断面図FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the unit cell.

【図7】同単位セルの要部の分解断面図FIG. 7 is an exploded sectional view of a main part of the unit cell.

【図8】同単位セルに組み込まれた加湿水透過板の分解
斜視図
FIG. 8 is an exploded perspective view of a humidified water permeable plate incorporated in the unit cell.

【図9】同単位セルの発電特性を従来例と比較して示す
FIG. 9 is a diagram showing the power generation characteristics of the unit cell in comparison with a conventional example.

【図10】同固体高分子型燃料電池の発電特性を示す図FIG. 10 is a view showing power generation characteristics of the polymer electrolyte fuel cell.

【図11】従来の固体高分子型燃料電池の発電特性を示
す図
FIG. 11 is a diagram showing power generation characteristics of a conventional polymer electrolyte fuel cell.

【図12】本発明の変形例を説明するための図FIG. 12 is a diagram illustrating a modification of the present invention.

【図13】本発明の別の変形例を説明するための図FIG. 13 is a view for explaining another modified example of the present invention.

【図14】本発明のさらに別の変形例を説明するための
FIG. 14 is a view for explaining still another modified example of the present invention.

【図15】本発明の異なる変形例を説明するための図FIG. 15 is a diagram for explaining a different modification of the present invention.

【図16】本発明のさらに異なる変形例を説明するため
の図
FIG. 16 is a view for explaining still another modified example of the present invention.

【図17】従来の固体高分子型燃料電池に組み込まれた
単位セルの縦断面図
FIG. 17 is a longitudinal sectional view of a unit cell incorporated in a conventional polymer electrolyte fuel cell.

【図18】同単位セルに組み込まれた燃料極側集電板の
一表面を示す図
FIG. 18 is a view showing one surface of a fuel electrode side current collector plate incorporated in the unit cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

41…固体高分子型燃料電池 42…単位セル 49a…燃料ガス供給マニホールド 49b…燃料ガス排出マニホールド 50a…給水マニホールド 50b…排水マニホールド 51a…酸化剤ガス供給マニホールド 51b…酸化剤ガス排出マニホールド 60…高分子電解質膜 61…燃料極 62…酸化剤極 63,64…凸部 65,66…額縁状補強シート 67,68…シール材 69…燃料極側集電板 70…燃料供給溝 71…酸化剤極側集電板 72…酸化剤供給溝 73,73a,73b…加湿水透過板 74…冷却板 78…案内溝 A,B…エッジ部 C,D…長方形の領域 41 solid polymer fuel cell 42 unit cell 49a fuel gas supply manifold 49b fuel gas discharge manifold 50a water supply manifold 50b drainage manifold 51a oxidant gas supply manifold 51b oxidant gas discharge manifold 60 polymer Electrolyte membrane 61 ... Fuel electrode 62 ... Oxidizer electrode 63, 64 ... Protrusion 65, 66 ... Frame-shaped reinforcing sheet 67, 68 ... Sealing material 69 ... Fuel electrode side current collector plate 70 ... Fuel supply groove 71 ... Oxidizer electrode side Current collector plate 72: Oxidant supply groove 73, 73a, 73b: Humidifying water permeable plate 74: Cooling plate 78: Guide groove A, B: Edge portion C, D: Rectangular area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01M 8/10 H01M 8/10 8/24 8/24 R ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01M 8/10 H01M 8/10 8/24 8/24 R

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】高分子電解質膜と、この高分子電解質膜を
相互で挾持するように配置された燃料極および酸化剤極
と、前記燃料極の背面に接触配置された燃料極側集電体
と、前記酸化剤極の背面に接触配置された酸化剤極側集
電体と、前記燃料極側集電体の前記燃料極に接触する面
に形成されて上記燃料極に燃料ガスを分配供給する複数
の燃料供給溝と、前記酸化剤極側集電体の前記酸化剤極
に接触する面に形成されて上記酸化剤極に酸化剤ガスを
分配供給する複数の酸化剤供給溝とを含む単位セルを備
えた固体高分子型燃料電池において、 前記複数の酸化剤供給溝は、前記酸化剤極側集電体の前
記酸化剤極に接触する面内に、ほぼ長方形の領域に亙っ
て上記長方形の長辺に沿って酸化剤ガスを案内すべく設
けられていることを特徴とする固体高分子型燃料電池。
1. A fuel cell comprising: a polymer electrolyte membrane; a fuel electrode and an oxidizer electrode arranged so as to sandwich the polymer electrolyte membrane; and a fuel electrode side current collector arranged in contact with the back surface of the fuel electrode An oxidant electrode-side current collector disposed in contact with the back surface of the oxidant electrode; and a fuel gas formed on a surface of the fuel electrode-side current collector that is in contact with the fuel electrode, distributing and supplying fuel gas to the fuel electrode. And a plurality of oxidant supply grooves formed on a surface of the oxidant electrode side current collector contacting the oxidant electrode and distributing and supplying an oxidant gas to the oxidant electrode. In the polymer electrolyte fuel cell provided with the unit cells, the plurality of oxidant supply grooves extend over a substantially rectangular area in a surface of the oxidant electrode-side current collector that contacts the oxidant electrode. A solid body provided to guide the oxidizing gas along the long side of the rectangle Polymer fuel cell.
【請求項2】前記複数の燃料供給溝は、前記燃料極側集
電体の前記燃料極に接触する面で前記長方形の領域に対
向する領域に上記長方形の長辺に沿って燃料ガスを案内
すべく設けられていることを特徴とする請求項1に記載
の固体高分子型燃料電池。
2. The fuel supply groove guides a fuel gas along a long side of the rectangle to a region facing the rectangle on a surface of the fuel electrode side current collector contacting the fuel electrode. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the polymer electrolyte fuel cell is provided so as to be provided.
【請求項3】前記単位セルに前記燃料ガスおよび前記酸
化剤ガスを供給するための内部マニホールドは、前記長
方形の領域における短辺側で上記長方形の領域の外側に
設けられていることを特徴とする請求項1に記載の固体
高分子型燃料電池。
3. An internal manifold for supplying the fuel gas and the oxidizing gas to the unit cell is provided on a short side of the rectangular area and outside the rectangular area. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 1.
【請求項4】高分子電解質膜と、この高分子電解質膜を
相互で挾持するように配置された燃料極および酸化剤極
と、前記燃料極の背面に接触配置された燃料極側集電体
と、前記酸化剤極の背面に接触配置された酸化剤極側集
電体と、前記燃料極側集電体の前記燃料極に接触する面
に形成されて上記燃料極に燃料ガスを分配供給する複数
の燃料供給溝と、前記酸化剤極側集電体の前記酸化剤極
に接触する面に形成されて上記酸化剤極に酸化剤ガスを
分配供給する複数の酸化剤供給溝とをを含む単位セルを
備えた固体高分子型燃料電池において、 前記燃料極および前記酸化剤極は、それぞれの前記高分
子電解質膜に接触する領域のエッジ部分が上記高分子電
解質膜を挟んで重合しない形状に形成されていることを
特徴とする固体高分子型燃料電池。
4. A polymer electrolyte membrane, a fuel electrode and an oxidizer electrode arranged so as to sandwich the polymer electrolyte membrane therebetween, and a fuel electrode side current collector arranged in contact with the back surface of the fuel electrode An oxidant electrode-side current collector disposed in contact with the back surface of the oxidant electrode; and a fuel gas formed on a surface of the fuel electrode-side current collector that is in contact with the fuel electrode, distributing and supplying fuel gas to the fuel electrode. A plurality of fuel supply grooves, and a plurality of oxidant supply grooves formed on a surface of the oxidant electrode-side current collector that is in contact with the oxidant electrode to distribute and supply an oxidant gas to the oxidant electrode. In the polymer electrolyte fuel cell provided with the unit cell including the above, the fuel electrode and the oxidizer electrode each have a shape in which an edge portion of a region in contact with the polymer electrolyte membrane does not polymerize with the polymer electrolyte membrane interposed therebetween. Polymer fuel cell characterized by being formed in .
【請求項5】前記燃料極および前記酸化剤極は、前記高
分子電解質膜に接触する面積が異なっていることを特徴
とする請求項4に記載の固体高分子型燃料電池。
5. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 4, wherein the fuel electrode and the oxidant electrode have different areas in contact with the polymer electrolyte membrane.
【請求項6】前記燃料極および前記酸化剤極には前記高
分子電解質膜に接触する領域を形成する凸部がそれぞれ
形成されており、これら凸部を取り囲むように上記凸部
の高さとほぼ同じ厚みに形成された額縁状補強シートが
装着されていることを特徴とする請求項4に記載の固体
高分子型燃料電池。
6. The fuel electrode and the oxidizer electrode are each formed with a convex portion that forms a region that comes into contact with the polymer electrolyte membrane, and has a height substantially equal to the height of the convex portion so as to surround the convex portion. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 4, wherein a frame-shaped reinforcing sheet having the same thickness is mounted.
【請求項7】前記額縁状補強シートは、前記高分子電解
質膜と同じ材料で形成されていることを特徴とする請求
項6に記載に固体高分子型燃料電池。
7. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 6, wherein the frame-shaped reinforcing sheet is formed of the same material as the polymer electrolyte membrane.
【請求項8】高分子電解質膜と、この高分子電解質膜を
相互で挾持するように配置された燃料極および酸化剤極
と、前記燃料極の背面に接触配置された燃料極側集電体
と、前記酸化剤極の背面に接触配置された酸化剤極側集
電体と、前記燃料極側集電体の前記燃料極に接触する面
に形成されて上記燃料極に燃料ガスを分配供給する複数
の燃料供給溝と、前記酸化剤極側集電体の前記酸化剤極
に接触する面に形成されて上記酸化剤極に酸化剤ガスを
分配供給する複数の酸化剤供給溝と、前記燃料極側集電
体の背面側に設けられて冷却水を案内する冷却板と、こ
の冷却板と前記燃料極側集電体との間に設けられて上記
冷却板によって案内された水の一部が上記燃料極側集電
体へ移行する量を制御する加湿水透過板とを含む単位セ
ルを備えた固体高分子型燃料電池において、 前記加湿水透過板は、導電性の非焼結部材で形成されて
いることを特徴とする固体高分子型燃料電池。
8. A polymer electrolyte membrane, a fuel electrode and an oxidizer electrode arranged so as to sandwich the polymer electrolyte membrane therebetween, and a fuel electrode side current collector arranged in contact with the back surface of the fuel electrode An oxidant electrode-side current collector disposed in contact with the back surface of the oxidant electrode; and a fuel gas formed on a surface of the fuel electrode-side current collector that is in contact with the fuel electrode, distributing and supplying fuel gas to the fuel electrode. A plurality of fuel supply grooves to be formed, a plurality of oxidant supply grooves formed on a surface of the oxidant electrode-side current collector contacting the oxidant electrode, and distributing and supplying an oxidant gas to the oxidant electrode; A cooling plate provided on the back side of the anode-side current collector for guiding cooling water; and a cooling plate provided between the cooling plate and the anode-side current collector and guided by the cooling plate. Solid unit comprising a unit cell including a humidified water permeable plate for controlling the amount by which the part moves to the anode-side current collector. In the child type fuel cell, the humidification water permeation plate, a polymer electrolyte fuel cell characterized by being formed of a non-sintered electrically conductive member.
【請求項9】前記加湿水透過板は、導電材料を含む多孔
質構造のフッ素系樹脂材料の薄板で形成されていること
を特徴とする請求項8に記載の固体高分子型燃料電池。
9. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 8, wherein the humidified water permeable plate is formed of a thin plate of a porous fluororesin material containing a conductive material.
【請求項10】前記加湿水透過板は、大きさの異なる孔
が穿設された平板で形成されていることを特徴とする請
求項8に記載の固体高分子型燃料電池。
10. The polymer electrolyte fuel cell according to claim 8, wherein the humidified water permeable plate is formed of a flat plate having holes of different sizes.
【請求項11】高分子電解質膜と、この高分子電解質膜
を相互で挾持するように配置された燃料極および酸化剤
極と、前記燃料極の背面に接触配置された燃料極側集電
体と、前記酸化剤極の背面に接触配置された酸化剤極側
集電体と、前記燃料極側集電体の前記燃料極に接触する
面に形成されて上記燃料極に燃料ガスを分配供給する複
数の燃料供給溝と、前記酸化剤極側集電体の前記酸化剤
極に接触する面に形成されて上記酸化剤極に酸化剤ガス
を分配供給する複数の酸化剤供給溝とを含む単位セルを
複数積層した積層体が、前記単位セルの積層方向に対し
て直交する方向に複数並設され、隣接する前記積層体間
が電気的に直列に接続されていることを特徴とする固体
高分子型燃料電池。
11. A polymer electrolyte membrane, a fuel electrode and an oxidizer electrode disposed so as to sandwich the polymer electrolyte membrane therebetween, and a fuel electrode side current collector disposed in contact with the back surface of the fuel electrode An oxidant electrode-side current collector disposed in contact with the back surface of the oxidant electrode; and a fuel gas formed on a surface of the fuel electrode-side current collector that is in contact with the fuel electrode, distributing and supplying fuel gas to the fuel electrode. And a plurality of oxidant supply grooves formed on a surface of the oxidant electrode side current collector contacting the oxidant electrode and distributing and supplying an oxidant gas to the oxidant electrode. A solid body in which a plurality of stacked unit cells are stacked in a direction orthogonal to the stacking direction of the unit cells, and adjacent stacked units are electrically connected in series. Polymer fuel cell.
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