JPH10302813A - 燃料電池 - Google Patents
燃料電池Info
- Publication number
- JPH10302813A JPH10302813A JP9105571A JP10557197A JPH10302813A JP H10302813 A JPH10302813 A JP H10302813A JP 9105571 A JP9105571 A JP 9105571A JP 10557197 A JP10557197 A JP 10557197A JP H10302813 A JPH10302813 A JP H10302813A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reaction gas
- gas flow
- region
- flow path
- fuel cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】反応ガス流路の圧損を増大することなく反応ガ
ス中に飛散した電解質を効率よく捕集し、十分な量の電
解質の保持可能な燃料電池を提供する。 【解決手段】リザーバの反応ガス流路群が２つ以上の領
域に分割され、その１つを通流した後マニホールド内で
リターンした反応ガスが隣接する次の領域を通流するこ
とにより全ての領域を順に通流するように、かつ下流側
の領域が上流側の領域よりも小さくなるように構成され
た燃料電池において、前記下流側の領域の反応ガス流路
の溝断面積を、上流側の他の領域の反応ガス流路の溝断
面積よりも大きくする。
ス中に飛散した電解質を効率よく捕集し、十分な量の電
解質の保持可能な燃料電池を提供する。 【解決手段】リザーバの反応ガス流路群が２つ以上の領
域に分割され、その１つを通流した後マニホールド内で
リターンした反応ガスが隣接する次の領域を通流するこ
とにより全ての領域を順に通流するように、かつ下流側
の領域が上流側の領域よりも小さくなるように構成され
た燃料電池において、前記下流側の領域の反応ガス流路
の溝断面積を、上流側の他の領域の反応ガス流路の溝断
面積よりも大きくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃料電池のセル構
造に関する。
造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３（ａ）は、従来の燃料電池の反応ガ
ス流路の構造の一例を簡略化して示した縦断面図であ
る。図において２１は燃料電極側のリザーバ、２は燃料
電極、３はマトリックス、４は酸化剤電極、５は酸化剤
電極側のリザーバである。このような構成において、燃
料電極２と酸化剤電極４に挟持されたマトリックス３は
電解質を保持しており、各電極を支持するリザーバ２１
および５は各電極に反応ガスを供給するための反応ガス
流路を有し、これらで単電池を構成している。
ス流路の構造の一例を簡略化して示した縦断面図であ
る。図において２１は燃料電極側のリザーバ、２は燃料
電極、３はマトリックス、４は酸化剤電極、５は酸化剤
電極側のリザーバである。このような構成において、燃
料電極２と酸化剤電極４に挟持されたマトリックス３は
電解質を保持しており、各電極を支持するリザーバ２１
および５は各電極に反応ガスを供給するための反応ガス
流路を有し、これらで単電池を構成している。
【０００３】一般に燃料ガスはその利用率が高く、また
その流量変動幅の許容値は狭い。燃料ガスの流量変動に
対する許容範囲を広くするためには、燃料ガスを電極平
面上で１回以上リターンさせて通流させるリターンフロ
ー方式が有効であることが知られている。図３（ｂ）
は、燃料電極側のリザーバの概要を示す底面図である。
図において、６は燃料ガス入口側マニホールド、７は燃
料ガス、８は燃料ガス出口側マニホールドである。マニ
ホールド６，８はそれぞれ内部で仕切られ、２つの空間
（６ａ，６ｂ及び８ａ，８ｂ）を形成している。このよ
うな構成において、燃料電極側のリザーバ２１の燃料ガ
ス流路を３つの領域Ａ，Ｂ，Ｃに分割し、燃料ガス７は
２回リターンして流れる。酸化剤ガスはリターンしてい
ない。燃料ガス７は、入口側マニホールド６ａから入
り、流路領域Ａを通っていったんマニホールド８ａ内に
出た後、再び流路領域Ｂへ入り再度マニホールド６ｂ内
に出た後、流路領域Ｃへ入り出口側マニホールド８ｂか
ら排気される。燃料ガス７は下流へ行くにしたがって消
費され体積が減少するので、下流側ほど流路領域の幅を
狭くするのが一般的である。
その流量変動幅の許容値は狭い。燃料ガスの流量変動に
対する許容範囲を広くするためには、燃料ガスを電極平
面上で１回以上リターンさせて通流させるリターンフロ
ー方式が有効であることが知られている。図３（ｂ）
は、燃料電極側のリザーバの概要を示す底面図である。
図において、６は燃料ガス入口側マニホールド、７は燃
料ガス、８は燃料ガス出口側マニホールドである。マニ
ホールド６，８はそれぞれ内部で仕切られ、２つの空間
（６ａ，６ｂ及び８ａ，８ｂ）を形成している。このよ
うな構成において、燃料電極側のリザーバ２１の燃料ガ
ス流路を３つの領域Ａ，Ｂ，Ｃに分割し、燃料ガス７は
２回リターンして流れる。酸化剤ガスはリターンしてい
ない。燃料ガス７は、入口側マニホールド６ａから入
り、流路領域Ａを通っていったんマニホールド８ａ内に
出た後、再び流路領域Ｂへ入り再度マニホールド６ｂ内
に出た後、流路領域Ｃへ入り出口側マニホールド８ｂか
ら排気される。燃料ガス７は下流へ行くにしたがって消
費され体積が減少するので、下流側ほど流路領域の幅を
狭くするのが一般的である。
【０００４】また、電解質は発電とともに飛散するの
で、リザーバ２１および５は多孔質の部材で構成され余
分の電解質を蓄えているが、それだけでは足りないの
で、飛散した電解質を捕集する仕組みが設けられてい
る。反応ガス中に飛散した電解質は、ガスの温度を下げ
ることにより捕集することができる。本例では、飛散し
た電解質を捕集するために、酸化剤ガスの出口側の温度
を下げるような冷却構造となっている。燃料ガス側にお
いても、最も下流にある領域に形成された流路領域の幅
を狭くして、この領域を温度の低い出口側に出来るだけ
近づけることにより、電解質の捕集効率をあげている。
で、リザーバ２１および５は多孔質の部材で構成され余
分の電解質を蓄えているが、それだけでは足りないの
で、飛散した電解質を捕集する仕組みが設けられてい
る。反応ガス中に飛散した電解質は、ガスの温度を下げ
ることにより捕集することができる。本例では、飛散し
た電解質を捕集するために、酸化剤ガスの出口側の温度
を下げるような冷却構造となっている。燃料ガス側にお
いても、最も下流にある領域に形成された流路領域の幅
を狭くして、この領域を温度の低い出口側に出来るだけ
近づけることにより、電解質の捕集効率をあげている。
【０００５】また、燃料電極側の各流路の溝形状（深
さ、幅、溝部とリブ部との幅の比）は均一である。
さ、幅、溝部とリブ部との幅の比）は均一である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように構成した
燃料電池では、燃料ガス中に飛散した電解質を効率よく
捕集するためには、燃料電極側のリザーバの最も下流に
ある領域に形成された流路領域の幅を出来るだけ狭くす
ることが有効である。しかしながら、流路領域の幅を狭
くするとその流路の圧損が上がり、上流側の圧力が高く
なる。そのため、電池端部やマニホールドの気密構造が
大がかりとなりコストが上がる、対極との圧力差が過大
となりマトリックスを通してガスがリークするなどの問
題が生じていた。
燃料電池では、燃料ガス中に飛散した電解質を効率よく
捕集するためには、燃料電極側のリザーバの最も下流に
ある領域に形成された流路領域の幅を出来るだけ狭くす
ることが有効である。しかしながら、流路領域の幅を狭
くするとその流路の圧損が上がり、上流側の圧力が高く
なる。そのため、電池端部やマニホールドの気密構造が
大がかりとなりコストが上がる、対極との圧力差が過大
となりマトリックスを通してガスがリークするなどの問
題が生じていた。
【０００７】燃料ガス流路の圧損を低減するためには、
燃料ガス流路の溝深さを深くする等により溝断面積を広
げることが有効であるが、そのようにするとリザーバの
体積が減少してしまい十分な量の電解質を蓄えることが
できなくなる。本発明の課題は、複数の領域に分割され
た反応ガス流路群のうち上流側よりも狭く形成された下
流側の領域に属する反応ガス流路の圧損を増大すること
なく、反応ガス中に飛散した電解質を効率よく捕集し、
十分な量の電解質を保持することの出来る燃料電池を提
供することにある。
燃料ガス流路の溝深さを深くする等により溝断面積を広
げることが有効であるが、そのようにするとリザーバの
体積が減少してしまい十分な量の電解質を蓄えることが
できなくなる。本発明の課題は、複数の領域に分割され
た反応ガス流路群のうち上流側よりも狭く形成された下
流側の領域に属する反応ガス流路の圧損を増大すること
なく、反応ガス中に飛散した電解質を効率よく捕集し、
十分な量の電解質を保持することの出来る燃料電池を提
供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明においては、一対の燃料電極および酸化剤
電極と、前記両電極間に挟持され電解質を保持するマト
リックスと、前記各電極を支持する多孔質の基材であっ
て電解質を保持し反応ガス流路を有するリザーバとを具
備した単電池をセパレータを介して複数積層してなる燃
料電池であって、前記燃料電極側および酸化剤電極側の
少なくともいずれか一方のリザーバの反応ガス流路群が
２つ以上の領域に分割され、前記領域の１つを通流した
後マニホールド内でリターンした反応ガスが隣接する次
の領域を通流することにより全ての領域を順に通流する
ように構成され、かつ下流側の領域が上流側の領域より
も小さくなるように構成された燃料電池において、前記
下流側の領域に形成された反応ガス流路の溝断面積を、
上流側の他の領域に形成された反応ガス流路の溝断面積
よりも大きく形成する構成とした。
めに、本発明においては、一対の燃料電極および酸化剤
電極と、前記両電極間に挟持され電解質を保持するマト
リックスと、前記各電極を支持する多孔質の基材であっ
て電解質を保持し反応ガス流路を有するリザーバとを具
備した単電池をセパレータを介して複数積層してなる燃
料電池であって、前記燃料電極側および酸化剤電極側の
少なくともいずれか一方のリザーバの反応ガス流路群が
２つ以上の領域に分割され、前記領域の１つを通流した
後マニホールド内でリターンした反応ガスが隣接する次
の領域を通流することにより全ての領域を順に通流する
ように構成され、かつ下流側の領域が上流側の領域より
も小さくなるように構成された燃料電池において、前記
下流側の領域に形成された反応ガス流路の溝断面積を、
上流側の他の領域に形成された反応ガス流路の溝断面積
よりも大きく形成する構成とした。
【０００９】また、前記複数の領域に分割された反応ガ
ス流路群のうち、下流側に位置する領域に形成された反
応ガス流路の溝深さを、上流側の領域に形成された反応
ガス流路の溝深さと比較してより深くする構成とした。
また、前記複数の領域に分割された反応ガス流路群のう
ち、下流側に位置する領域に形成された反応ガス流路の
溝の幅のリブの幅に対する比を、上流側の領域に形成さ
れた反応ガス流路の溝の幅のリブの幅に対する比と比較
してより大きくする構成とした。
ス流路群のうち、下流側に位置する領域に形成された反
応ガス流路の溝深さを、上流側の領域に形成された反応
ガス流路の溝深さと比較してより深くする構成とした。
また、前記複数の領域に分割された反応ガス流路群のう
ち、下流側に位置する領域に形成された反応ガス流路の
溝の幅のリブの幅に対する比を、上流側の領域に形成さ
れた反応ガス流路の溝の幅のリブの幅に対する比と比較
してより大きくする構成とした。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１（ａ）は、本発明の燃料電池
の反応ガス流路の構造の実施例を簡略化して示した縦断
面図である。図において、１は燃料電極側のリザーバで
あり、他の構成要素は図３（ａ）と同じであるので同一
の符号が付してある。図１（ｂ）は燃料電極側のリザー
バの概要を示す底面図である。図において、燃料電極側
のリザーバ１以外の構成要素は図３（ｂ）と同じである
ので同一の符号が付してある。このような構成におい
て、燃料電極側のリザーバ１の燃料ガス流路群を３つの
領域Ａ，Ｂ，Ｃに分割し、燃料ガス７は２回リターンし
て流れるように構成されている。図３と異なる点は、下
流側の流路領域Ｃに形成された燃料ガス流路の溝深さ
を、上流側の流路領域ＡおよびＢに形成された燃料ガス
流路の溝深さよりも深くしたことである。
の反応ガス流路の構造の実施例を簡略化して示した縦断
面図である。図において、１は燃料電極側のリザーバで
あり、他の構成要素は図３（ａ）と同じであるので同一
の符号が付してある。図１（ｂ）は燃料電極側のリザー
バの概要を示す底面図である。図において、燃料電極側
のリザーバ１以外の構成要素は図３（ｂ）と同じである
ので同一の符号が付してある。このような構成におい
て、燃料電極側のリザーバ１の燃料ガス流路群を３つの
領域Ａ，Ｂ，Ｃに分割し、燃料ガス７は２回リターンし
て流れるように構成されている。図３と異なる点は、下
流側の流路領域Ｃに形成された燃料ガス流路の溝深さ
を、上流側の流路領域ＡおよびＢに形成された燃料ガス
流路の溝深さよりも深くしたことである。
【００１１】図２（ａ）は、本発明の燃料電池の反応ガ
ス流路の構造の他の実施例を簡略化して示した縦断面図
である。図において、１１は燃料電極側のリザーバであ
り、他の構成要素は図３（ａ）と同じであるので同一の
符号が付してある。図２（ｂ）は燃料電極側のリザーバ
の概要を示す底面図である。図において、燃料電極側の
リザーバ１１以外の構成要素は図３（ｂ）と同じである
ので同一の符号が付してある。このような構成におい
て、燃料電極側のリザーバ１１の燃料ガス流路群を３つ
の領域Ａ，Ｂ，Ｃに分割し、燃料ガス７は２回リターン
して流れるように構成されている。図３と異なる点は、
下流側の流路領域Ｃに形成された燃料ガス流路の溝幅と
リブ幅の比を、上流側の流路領域ＡおよびＢに形成され
た燃料ガス流路の溝幅とリブ幅の比よりも大きくしたこ
とである。
ス流路の構造の他の実施例を簡略化して示した縦断面図
である。図において、１１は燃料電極側のリザーバであ
り、他の構成要素は図３（ａ）と同じであるので同一の
符号が付してある。図２（ｂ）は燃料電極側のリザーバ
の概要を示す底面図である。図において、燃料電極側の
リザーバ１１以外の構成要素は図３（ｂ）と同じである
ので同一の符号が付してある。このような構成におい
て、燃料電極側のリザーバ１１の燃料ガス流路群を３つ
の領域Ａ，Ｂ，Ｃに分割し、燃料ガス７は２回リターン
して流れるように構成されている。図３と異なる点は、
下流側の流路領域Ｃに形成された燃料ガス流路の溝幅と
リブ幅の比を、上流側の流路領域ＡおよびＢに形成され
た燃料ガス流路の溝幅とリブ幅の比よりも大きくしたこ
とである。
【００１２】
【発明の効果】流路領域幅を狭く形成した下流側の領域
に属する反応ガス流路の溝深さを深くすること、および
反応ガス流路の溝の幅のリブの幅に対する比（溝の幅／
リブの幅）を大きくすることにより圧損が低減される。
また、下流側の流路は全体の面積に占める割合が小さい
ので、溝形状を変えても電解質貯蔵量の減少は少ない。
したがって、上記のように構成することにより、圧損の
低減と十分な量の電解質の貯蔵とを両立させることがで
きる。
に属する反応ガス流路の溝深さを深くすること、および
反応ガス流路の溝の幅のリブの幅に対する比（溝の幅／
リブの幅）を大きくすることにより圧損が低減される。
また、下流側の流路は全体の面積に占める割合が小さい
ので、溝形状を変えても電解質貯蔵量の減少は少ない。
したがって、上記のように構成することにより、圧損の
低減と十分な量の電解質の貯蔵とを両立させることがで
きる。
【図１】（ａ）はこの発明の燃料電池の反応ガス流路の
構造の実施例を簡略化して示した縦断面図。（ｂ）は燃
料電極側のリザーバの概要を示す底面図。
構造の実施例を簡略化して示した縦断面図。（ｂ）は燃
料電極側のリザーバの概要を示す底面図。
【図２】（ａ）はこの発明の燃料電池の反応ガス流路の
構造の他の実施例を簡略化して示した縦断面図。（ｂ）
は燃料電極側のリザーバの概要を示す底面図。
構造の他の実施例を簡略化して示した縦断面図。（ｂ）
は燃料電極側のリザーバの概要を示す底面図。
【図３】（ａ）は従来の燃料電池の反応ガス流路の構造
の一例を簡略化して示した縦断面図。（ｂ）は燃料電極
側のリザーバの概要を示す底面図。
の一例を簡略化して示した縦断面図。（ｂ）は燃料電極
側のリザーバの概要を示す底面図。
１，５，１１…リザーバ、２…燃料電極、３…マトリッ
クス、４…酸化剤電極、６…燃料ガス入口側マニホール
ド、７…燃料ガス、８…燃料ガス出口側マニホールド。
クス、４…酸化剤電極、６…燃料ガス入口側マニホール
ド、７…燃料ガス、８…燃料ガス出口側マニホールド。
Claims (3)
- 【請求項１】一対の燃料電極および酸化剤電極と、前記
両電極間に挟持され電解質を保持するマトリックスと、
前記各電極を支持する多孔質の基材であって電解質を保
持し反応ガス流路を有するリザーバとを具備した単電池
をセパレータを介して複数積層してなる燃料電池であっ
て、前記燃料電極側および酸化剤電極側の少なくともい
ずれか一方のリザーバの反応ガス流路群が２つ以上の領
域に分割され、前記領域の１つを通流した後マニホール
ド内でリターンした反応ガスが隣接する次の領域を通流
することにより全ての領域を順に通流するように構成さ
れ、かつ下流側の領域が上流側の領域よりも小さくなる
ように構成された燃料電池において、前記下流側の領域
に形成された反応ガス流路の溝断面積が上流側の他の領
域に形成された反応ガス流路の溝断面積よりも大きく形
成されてなることを特徴とする燃料電池。 - 【請求項２】前記複数の領域に分割された反応ガス流路
群のうち、下流側に位置する領域に形成された反応ガス
流路の溝深さが上流側の領域に形成された反応ガス流路
の溝深さと比較してより深いことを特徴とする請求項１
に記載の燃料電池。 - 【請求項３】前記複数の領域に分割された反応ガス流路
群のうち、下流側に位置する領域に形成された反応ガス
流路の溝の幅のリブの幅に対する比が上流側の領域に形
成された反応ガス流路の溝の幅のリブの幅に対する比と
比較してより大きいことを特徴とする請求項１に記載の
燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9105571A JPH10302813A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9105571A JPH10302813A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10302813A true JPH10302813A (ja) | 1998-11-13 |
Family
ID=14411220
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9105571A Pending JPH10302813A (ja) | 1997-04-23 | 1997-04-23 | 燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10302813A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20040050612A (ko) * | 2002-12-10 | 2004-06-16 | 엘지전자 주식회사 | 연료전지의 바이폴라 플레이트 구조 |
| KR100486562B1 (ko) * | 2002-07-30 | 2005-05-03 | 엘지전자 주식회사 | 연료전지용 분리판의 압력손실 방지구조 |
| US8778554B2 (en) | 2011-06-16 | 2014-07-15 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
-
1997
- 1997-04-23 JP JP9105571A patent/JPH10302813A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100486562B1 (ko) * | 2002-07-30 | 2005-05-03 | 엘지전자 주식회사 | 연료전지용 분리판의 압력손실 방지구조 |
| KR20040050612A (ko) * | 2002-12-10 | 2004-06-16 | 엘지전자 주식회사 | 연료전지의 바이폴라 플레이트 구조 |
| US8778554B2 (en) | 2011-06-16 | 2014-07-15 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
| DE102012210162B4 (de) | 2011-06-16 | 2024-04-18 | Honda Motor Co., Ltd. | Brennstoffzelle mit Membranelektrodenanordnung |
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