JPH1032011A - 固体高分子型燃料電池 - Google Patents
固体高分子型燃料電池Info
- Publication number
- JPH1032011A JPH1032011A JP8186498A JP18649896A JPH1032011A JP H1032011 A JPH1032011 A JP H1032011A JP 8186498 A JP8186498 A JP 8186498A JP 18649896 A JP18649896 A JP 18649896A JP H1032011 A JPH1032011 A JP H1032011A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- gas flow
- fuel cell
- separator
- manifold
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/241—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with solid or matrix-supported electrolytes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2457—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells with both reactants being gaseous or vaporised
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
- H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
- H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
- H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal manifolds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0017—Non-aqueous electrolytes
- H01M2300/0065—Solid electrolytes
- H01M2300/0082—Organic polymers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】電解質層に用いる固体高分子膜が電極面内でほ
ぼ均一な湿潤状態に保持され、優れた電池性能を安定し
て備えるものとする。 【解決手段】電極に面して配されるセパレータ５Ａに備
える反応ガス用のガス通路を、複数のリブ１４により形
成した平行するガス通流溝６，６Ａより構成し、ガス入
口１２，１２Ａに略同量の反応ガスを供給し、マニホー
ルド１０よりガス通流溝６を通流させマニホールド１１
へ、またマニホールド１１Ａよりガス通流溝６Ａを通流
させマニホールド１０Ａへと送り、ガス出口１３，１３
Ａより排出させることにより、隣接するガス通流溝６と
ガス通流溝６Ａに流れる反応ガスの通流方向を互いに逆
向きとする。
ぼ均一な湿潤状態に保持され、優れた電池性能を安定し
て備えるものとする。 【解決手段】電極に面して配されるセパレータ５Ａに備
える反応ガス用のガス通路を、複数のリブ１４により形
成した平行するガス通流溝６，６Ａより構成し、ガス入
口１２，１２Ａに略同量の反応ガスを供給し、マニホー
ルド１０よりガス通流溝６を通流させマニホールド１１
へ、またマニホールド１１Ａよりガス通流溝６Ａを通流
させマニホールド１０Ａへと送り、ガス出口１３，１３
Ａより排出させることにより、隣接するガス通流溝６と
ガス通流溝６Ａに流れる反応ガスの通流方向を互いに逆
向きとする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体高分子膜を
電解質保持層とする固体高分子型燃料電池に係わり、特
に単電池を構成するセパレータに設けられる反応ガスの
通路の構成に関する。
電解質保持層とする固体高分子型燃料電池に係わり、特
に単電池を構成するセパレータに設けられる反応ガスの
通路の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３は、従来より用いられている固体高
分子型燃料電池の単電池の基本構成を示す断面図であ
る。イオン導電性の固体高分子膜からなる電解質層１の
両主面に、燃料電極２と酸化剤電極３を密接して配し、
さらにその外面に、ガス通流溝６と冷却水通路７を備え
たセパレータ４とセパレータ５を、それぞれガス通流溝
６を燃料電極２と酸化剤電極３に面して配することによ
り単電池が構成されている。通常の固体高分子型燃料電
池は、このように形成された単電池を多数積層すること
により構成されており、ガス不透過性材料よりなるセパ
レータ４、セパレータ５により各単電池間の反応ガスの
気密が保持され、また、冷却水通路７に通流する冷却水
により発電に伴う発熱を除去して適正な温度に保持され
ている。
分子型燃料電池の単電池の基本構成を示す断面図であ
る。イオン導電性の固体高分子膜からなる電解質層１の
両主面に、燃料電極２と酸化剤電極３を密接して配し、
さらにその外面に、ガス通流溝６と冷却水通路７を備え
たセパレータ４とセパレータ５を、それぞれガス通流溝
６を燃料電極２と酸化剤電極３に面して配することによ
り単電池が構成されている。通常の固体高分子型燃料電
池は、このように形成された単電池を多数積層すること
により構成されており、ガス不透過性材料よりなるセパ
レータ４、セパレータ５により各単電池間の反応ガスの
気密が保持され、また、冷却水通路７に通流する冷却水
により発電に伴う発熱を除去して適正な温度に保持され
ている。
【０００３】図４は、上記の従来の単電池のセパレータ
のガス通流路の代表的な構成例を示す模式図で、（ａ）
は、図３の単電池のセパレータ５の酸化剤電極３側から
見た正面図、（ｂ），（ｃ）は、それぞれ（ａ）のＡ−
Ａ面、Ｂ−Ｂ面における断面図である。図に見られるよ
うに、複数のリブ８の間に複数の平行に配されたガス通
流溝６が形成されており、その両端にマニホールド１０
とマニホールド１１が配されている。酸化剤ガスは、ガ
ス入口１２よりマニホールド１０へと送られ、複数のガ
ス通流溝６を並列に通流してマニホールド１１に至り、
ガス出口１３より外部へ排出されることとなる。
のガス通流路の代表的な構成例を示す模式図で、（ａ）
は、図３の単電池のセパレータ５の酸化剤電極３側から
見た正面図、（ｂ），（ｃ）は、それぞれ（ａ）のＡ−
Ａ面、Ｂ−Ｂ面における断面図である。図に見られるよ
うに、複数のリブ８の間に複数の平行に配されたガス通
流溝６が形成されており、その両端にマニホールド１０
とマニホールド１１が配されている。酸化剤ガスは、ガ
ス入口１２よりマニホールド１０へと送られ、複数のガ
ス通流溝６を並列に通流してマニホールド１１に至り、
ガス出口１３より外部へ排出されることとなる。
【０００４】この固体高分子型燃料電池は、電解質層に
用いられる固体高分子膜のイオン導電率が高いので、従
来のリン酸型燃料電池や溶融炭酸塩型燃料電池などと比
べて高い出力密度が得られるという特徴を持つ。また、
定常運転温度は、通常、60〜100 ℃程度であるが、室温
付近のイオン導電率が他の燃料電池に比べて高く、室温
から負荷運転できるという特徴がある。
用いられる固体高分子膜のイオン導電率が高いので、従
来のリン酸型燃料電池や溶融炭酸塩型燃料電池などと比
べて高い出力密度が得られるという特徴を持つ。また、
定常運転温度は、通常、60〜100 ℃程度であるが、室温
付近のイオン導電率が他の燃料電池に比べて高く、室温
から負荷運転できるという特徴がある。
【０００５】また、固体高分子型燃料電池に用いられる
固体高分子膜は、分子中にプロトン（水素イオン）交換
基を備えており、飽和に含水させることにより比抵抗が
小さくなり、プロトン導電性電解質として機能する。し
たがって、固体高分子型燃料電池の発電効率を維持する
ためには、膜の含水状態を飽和に維持することが必要で
ある。このため、反応ガスに水を供給し湿度を高めて燃
料電池に供給することにより、膜からの水の蒸発を抑
え、膜の乾燥を防止する方法が採られている。
固体高分子膜は、分子中にプロトン（水素イオン）交換
基を備えており、飽和に含水させることにより比抵抗が
小さくなり、プロトン導電性電解質として機能する。し
たがって、固体高分子型燃料電池の発電効率を維持する
ためには、膜の含水状態を飽和に維持することが必要で
ある。このため、反応ガスに水を供給し湿度を高めて燃
料電池に供給することにより、膜からの水の蒸発を抑
え、膜の乾燥を防止する方法が採られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、固体高
分子型燃料電池においては、固体高分子膜の含水状態を
飽和に維持するために、反応ガスを加湿して供給してい
る。一方、燃料電池では、発電に際して反応生成物とし
て水が生成され、この反応生成水は反応ガスの流れとと
もに下流側へと送られる。図５は、反応ガスに含まれる
水分量の流れ方向による変化、すなわち燃料電池内部の
通過水量の変化を模式的に示した特性図である。燃料電
池入口部の反応ガスには加湿用に加えられた持込水のみ
が含まれているが、燃料電池の内部では反応生成水が加
わり、下流側へと行くに従って反応生成水が累積して、
水分量が増大する。
分子型燃料電池においては、固体高分子膜の含水状態を
飽和に維持するために、反応ガスを加湿して供給してい
る。一方、燃料電池では、発電に際して反応生成物とし
て水が生成され、この反応生成水は反応ガスの流れとと
もに下流側へと送られる。図５は、反応ガスに含まれる
水分量の流れ方向による変化、すなわち燃料電池内部の
通過水量の変化を模式的に示した特性図である。燃料電
池入口部の反応ガスには加湿用に加えられた持込水のみ
が含まれているが、燃料電池の内部では反応生成水が加
わり、下流側へと行くに従って反応生成水が累積して、
水分量が増大する。
【０００７】したがって、反応ガスに加えた加湿用の水
分すなわち持込水が多量になると、燃料電池の反応ガス
の下流側では水分が多量となり、過飽和となって液滴を
生じ、反応ガスの通流を妨げる恐れがある。また、持込
水が適量であっても、発電効率を高め反応ガスの利用率
を高くすると、生成水が増大するとともに出口側のガス
量が減少するので、過飽和となって液滴を生じ易くな
る。
分すなわち持込水が多量になると、燃料電池の反応ガス
の下流側では水分が多量となり、過飽和となって液滴を
生じ、反応ガスの通流を妨げる恐れがある。また、持込
水が適量であっても、発電効率を高め反応ガスの利用率
を高くすると、生成水が増大するとともに出口側のガス
量が減少するので、過飽和となって液滴を生じ易くな
る。
【０００８】上記のごとき液滴の発生による反応ガスの
流れの不具合が生じると、特性が低下し、適正な運転が
できなくなるので、これを避けるために、通常、持込水
量を抑えて下流側での水分量が過剰とならないように調
整している。しかしながら、このように調整すると、反
応ガスの水分量が上流側で少なく下流側で多くなり、か
つ反応ガスは、すでに図４に示したごとく、セパレータ
５に形成されたガス通流溝６を図中下側から上側へと一
様に流れることとなるので、セパレータ５に面して配さ
れている電極、固体高分子膜の加湿状態が、反応ガスの
下流側（図中上側）に対応する部分に比べて、反応ガス
の上流側（図中下側）に対応する部分が相対的に乾き気
味となり、電池性能が低下してしまうという難点があっ
た。
流れの不具合が生じると、特性が低下し、適正な運転が
できなくなるので、これを避けるために、通常、持込水
量を抑えて下流側での水分量が過剰とならないように調
整している。しかしながら、このように調整すると、反
応ガスの水分量が上流側で少なく下流側で多くなり、か
つ反応ガスは、すでに図４に示したごとく、セパレータ
５に形成されたガス通流溝６を図中下側から上側へと一
様に流れることとなるので、セパレータ５に面して配さ
れている電極、固体高分子膜の加湿状態が、反応ガスの
下流側（図中上側）に対応する部分に比べて、反応ガス
の上流側（図中下側）に対応する部分が相対的に乾き気
味となり、電池性能が低下してしまうという難点があっ
た。
【０００９】本発明の目的は、電解質層に用いる固体高
分子膜が電極面内でほぼ均一な湿潤状態に保持され、優
れた電池性能を安定して備える固体高分子型燃料電池を
提供することにある。
分子膜が電極面内でほぼ均一な湿潤状態に保持され、優
れた電池性能を安定して備える固体高分子型燃料電池を
提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、固体高分子膜からなる電解質
層の両主面に電極層を配し、さらにその両外面に、ガス
通路を備えたセパレータを配設して単電池とし、この単
電池を積層して燃料電池積層体を形成し、セパレータの
ガス通路に燃料ガスと酸化剤ガスを通流して発電させる
固体高分子型燃料電池において、それぞれのセパレータ
のガス通路を、複数の平行する通流溝より形成し、かつ
隣接する通流溝を流れるガスの通流方向が互いに逆向き
となるように構成することとする。
めに、本発明においては、固体高分子膜からなる電解質
層の両主面に電極層を配し、さらにその両外面に、ガス
通路を備えたセパレータを配設して単電池とし、この単
電池を積層して燃料電池積層体を形成し、セパレータの
ガス通路に燃料ガスと酸化剤ガスを通流して発電させる
固体高分子型燃料電池において、それぞれのセパレータ
のガス通路を、複数の平行する通流溝より形成し、かつ
隣接する通流溝を流れるガスの通流方向が互いに逆向き
となるように構成することとする。
【００１１】セパレータのガス通路を流れるガスは、反
応生成水を吸収するので、下流側の反応ガスほど多量の
水分量を含み、この下流側のガス通路に近接する固体高
分子膜ほど湿潤に保持される。したがって、セパレータ
のガス通路を上記のごとくに構成すれば、平行して配さ
れた隣接する通流溝をガスが互いに逆向きに通流するこ
とにより、個々の通流溝の湿潤状態は上流側が相対的に
乾いた状態となり、下流側が相対的に湿潤な状態となっ
ても、この通流溝に隣接する通流溝では逆の湿潤状態と
なるので、これらの通流溝に近接する電極、固体高分子
膜では面内の湿潤状態がほぼ均一化され、所定の湿潤状
態に保持することができるので、局所的な特性劣化を生
じることなく優れた電池性能を安定して備えることとな
る。
応生成水を吸収するので、下流側の反応ガスほど多量の
水分量を含み、この下流側のガス通路に近接する固体高
分子膜ほど湿潤に保持される。したがって、セパレータ
のガス通路を上記のごとくに構成すれば、平行して配さ
れた隣接する通流溝をガスが互いに逆向きに通流するこ
とにより、個々の通流溝の湿潤状態は上流側が相対的に
乾いた状態となり、下流側が相対的に湿潤な状態となっ
ても、この通流溝に隣接する通流溝では逆の湿潤状態と
なるので、これらの通流溝に近接する電極、固体高分子
膜では面内の湿潤状態がほぼ均一化され、所定の湿潤状
態に保持することができるので、局所的な特性劣化を生
じることなく優れた電池性能を安定して備えることとな
る。
【００１２】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の固体高分子型燃
料電池の第１実施例のセパレータのガス通流路の基本構
成を示す模式図で、（ａ）は酸化剤電極側から見た正面
図、（ｂ）と（ｃ）は、それぞれ（ａ）のＡ−Ａ面、Ｂ
−Ｂ面における断面図である。本セパレータ５Ａのガス
通流路の構成の特徴は、従来例と同様に図中下部のガス
入口１２よりマニホールド１０へと供給された反応ガス
（酸化剤ガス）を通流してマニホールド１１へと送り図
中上部のガス出口１３より排出する平行に配された複数
のガス通流溝６に加えて、このガス通流溝６を形成する
複数のリブ１４の内側に、ガス通流溝６と平行し、かつ
逆向きに反応ガスが通流するガス通流溝６Ａが備えられ
ていることにある。すなわち、本構成においては、図中
上部に設けられたガス入口１２Ａより供給された反応ガ
スが、図１（ｂ）に見られるようにセパレータ５Ａの内
部に設けられたマニホールド１１Ａへと送られ、複数の
リブ１４の内側に設けられたガス通流溝６Ａを通流して
マニホールド１０Ａへと至り、図中下部に設けられたガ
ス出口１３Ａより排出される。
料電池の第１実施例のセパレータのガス通流路の基本構
成を示す模式図で、（ａ）は酸化剤電極側から見た正面
図、（ｂ）と（ｃ）は、それぞれ（ａ）のＡ−Ａ面、Ｂ
−Ｂ面における断面図である。本セパレータ５Ａのガス
通流路の構成の特徴は、従来例と同様に図中下部のガス
入口１２よりマニホールド１０へと供給された反応ガス
（酸化剤ガス）を通流してマニホールド１１へと送り図
中上部のガス出口１３より排出する平行に配された複数
のガス通流溝６に加えて、このガス通流溝６を形成する
複数のリブ１４の内側に、ガス通流溝６と平行し、かつ
逆向きに反応ガスが通流するガス通流溝６Ａが備えられ
ていることにある。すなわち、本構成においては、図中
上部に設けられたガス入口１２Ａより供給された反応ガ
スが、図１（ｂ）に見られるようにセパレータ５Ａの内
部に設けられたマニホールド１１Ａへと送られ、複数の
リブ１４の内側に設けられたガス通流溝６Ａを通流して
マニホールド１０Ａへと至り、図中下部に設けられたガ
ス出口１３Ａより排出される。
【００１３】したがって、本構成において、ガス入口１
２とガス入口１２Ａより略同量の反応ガスを供給するこ
ととすれば、ガス通流溝６とガス通流溝６Ａに逆向きに
流れ、一方の上流側に他方の下流側が隣接することとな
るので、これらのガス通流溝に面する電極、固体高分子
膜の湿潤状態が容易に均一化され、水分量の過多による
液滴の発生や水分量の不足による特性の低下が回避され
て、優れた電池性能を安定して備えることとなる。
２とガス入口１２Ａより略同量の反応ガスを供給するこ
ととすれば、ガス通流溝６とガス通流溝６Ａに逆向きに
流れ、一方の上流側に他方の下流側が隣接することとな
るので、これらのガス通流溝に面する電極、固体高分子
膜の湿潤状態が容易に均一化され、水分量の過多による
液滴の発生や水分量の不足による特性の低下が回避され
て、優れた電池性能を安定して備えることとなる。
【００１４】図２は、本発明の固体高分子型燃料電池の
第２実施例のセパレータのガス通流路の基本構成を示す
模式図で、（ａ）は酸化剤電極側から見た正面図、
（ｂ）と（ｃ）は、それぞれ（ａ）のＡ−Ａ面、Ｂ−Ｂ
面における断面図である。本セパレータ５Ｂのガス通流
路は、図中下部のガス入口１２よりマニホールド１０へ
と供給された反応ガス（酸化剤ガス）が、平行に配され
た複数のガス通流溝６を上方へと通流してマニホールド
１６へと達したのち、リブ１５によりガス通流溝６と分
離されたガス通流溝６Ｂを下方へと通流し、図２（ｂ）
に見られるようにセパレータ５Ｂの内部に設けられたマ
ニホールド１０Ｂへと送られ、ガス出口１３Ｂより排出
されるように構成されている。
第２実施例のセパレータのガス通流路の基本構成を示す
模式図で、（ａ）は酸化剤電極側から見た正面図、
（ｂ）と（ｃ）は、それぞれ（ａ）のＡ−Ａ面、Ｂ−Ｂ
面における断面図である。本セパレータ５Ｂのガス通流
路は、図中下部のガス入口１２よりマニホールド１０へ
と供給された反応ガス（酸化剤ガス）が、平行に配され
た複数のガス通流溝６を上方へと通流してマニホールド
１６へと達したのち、リブ１５によりガス通流溝６と分
離されたガス通流溝６Ｂを下方へと通流し、図２（ｂ）
に見られるようにセパレータ５Ｂの内部に設けられたマ
ニホールド１０Ｂへと送られ、ガス出口１３Ｂより排出
されるように構成されている。
【００１５】したがって、本構成においても、反応ガス
がガス通流溝６を流れたのちガス通流溝６Ｂに逆向きに
流れ、最上流となり相対的に最も乾いた状態にあるガス
通流溝６の上流側に、最下流となり水分量が最も多量と
なるガス通流溝６Ｂの下流側が隣接し、平均的な水分量
となる中流部分に位置するガス通流溝６の下流側に同じ
く中流部分に位置するガス通流溝６Ｂの上流側が隣接す
ることとなるので、これらのガス通流溝に面する電極、
固体高分子膜の湿潤状態が容易に均一化され、水分量の
過多による液滴の発生や水分量の不足による特性の低下
が回避されて、優れた電池性能を安定して備えることと
なる。
がガス通流溝６を流れたのちガス通流溝６Ｂに逆向きに
流れ、最上流となり相対的に最も乾いた状態にあるガス
通流溝６の上流側に、最下流となり水分量が最も多量と
なるガス通流溝６Ｂの下流側が隣接し、平均的な水分量
となる中流部分に位置するガス通流溝６の下流側に同じ
く中流部分に位置するガス通流溝６Ｂの上流側が隣接す
ることとなるので、これらのガス通流溝に面する電極、
固体高分子膜の湿潤状態が容易に均一化され、水分量の
過多による液滴の発生や水分量の不足による特性の低下
が回避されて、優れた電池性能を安定して備えることと
なる。
【００１６】なお、上記の二つの実施例では、いずれも
酸化剤電極側に配されるセパレータ５Ａ，５Ｂのガス通
流路の構成を例示しているが、燃料電極側に配されるセ
パレータについても、同様のガス通流路の構成を用いれ
ば同様の効果が得られることは例示するまでもない。
酸化剤電極側に配されるセパレータ５Ａ，５Ｂのガス通
流路の構成を例示しているが、燃料電極側に配されるセ
パレータについても、同様のガス通流路の構成を用いれ
ば同様の効果が得られることは例示するまでもない。
【００１７】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、固体高
分子膜からなる電解質層の両主面に電極層を配し、さら
にその両外面に、ガス通路を備えたセパレータを配設し
て単電池とし、この単電池を積層して燃料電池積層体を
形成し、セパレータのガス通路に燃料ガスと酸化剤ガス
を通流して発電させる固体高分子型燃料電池において、
それぞれのセパレータのガス通路を、複数の平行する通
流溝より形成し、かつ隣接する通流溝を流れるガスの通
流方向が互いに逆向きとなるように構成することとした
ので、電解質層に用いる固体高分子膜が電極面内でほぼ
均一な湿潤状態に保持され、優れた電池性能を安定して
備える固体高分子型燃料電池が得られることとなった。
分子膜からなる電解質層の両主面に電極層を配し、さら
にその両外面に、ガス通路を備えたセパレータを配設し
て単電池とし、この単電池を積層して燃料電池積層体を
形成し、セパレータのガス通路に燃料ガスと酸化剤ガス
を通流して発電させる固体高分子型燃料電池において、
それぞれのセパレータのガス通路を、複数の平行する通
流溝より形成し、かつ隣接する通流溝を流れるガスの通
流方向が互いに逆向きとなるように構成することとした
ので、電解質層に用いる固体高分子膜が電極面内でほぼ
均一な湿潤状態に保持され、優れた電池性能を安定して
備える固体高分子型燃料電池が得られることとなった。
【図１】本発明の固体高分子型燃料電池の第１実施例の
セパレータのガス通流路の基本構成を示す模式図
セパレータのガス通流路の基本構成を示す模式図
【図２】本発明の固体高分子型燃料電池の第２実施例の
セパレータのガス通流路の基本構成を示す模式図
セパレータのガス通流路の基本構成を示す模式図
【図３】固体高分子型燃料電池の単電池の基本構成を示
す断面図
す断面図
【図４】従来の単電池のセパレータのガス通流路の代表
的な構成例を示す模式図
的な構成例を示す模式図
【図５】燃料電池内部の反応ガスに含まれる通過水量の
ガス流れ方向の変化を模式的に示す特性図
ガス流れ方向の変化を模式的に示す特性図
１ 電解質層 ２ 燃料電極 ３ 酸化剤電極 ４ セパレータ ５，５Ａ，５Ｂ セパレータ ６，６Ａ，６Ｂ ガス通流溝 ７ 冷却水通路 ８ リブ １０，１０Ａ，１０Ｂ マニホールド １１，１１Ａ マニホールド １２，１２Ａ ガス入口 １３，１３Ａ，１３Ｂ ガス出口 １４ リブ １５ リブ １６ マニホールド
Claims (1)
- 【請求項１】固体高分子膜からなる電解質層の両主面に
電極層を配し、さらにその両外面に、ガス通路を備えた
セパレータを配設して単電池とし、この単電池を積層し
て燃料電池積層体を形成し、一方のセパレータのガス通
路に燃料ガスを、また他方のセパレータのガス通路に酸
化剤ガスを通流して発電させる固体高分子型燃料電池に
おいて、 それぞれのセパレータのガス通路が、複数の平行する通
流溝を備えてなり、かつ隣接する通流溝を流れるガスの
通流方向が互いに逆向きとなるよう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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8186498A JPH1032011A (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | 固体高分子型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8186498A JPH1032011A (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | 固体高分子型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1032011A true JPH1032011A (ja) | 1998-02-03 |
Family
ID=16189549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8186498A Pending JPH1032011A (ja) | 1996-07-17 | 1996-07-17 | 固体高分子型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1032011A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006164606A (ja) * | 2004-12-03 | 2006-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池用セパレータ及び燃料電池スタック |
| JP2007294327A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-08 | Hitachi Ltd | 固体高分子形燃料電池及びセパレータ |
| JP2009245892A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Equos Research Co Ltd | 水素流路及び水素流路を備える燃料電池 |
| US7846607B2 (en) * | 2006-11-01 | 2010-12-07 | Hyundai Motor Company | Separator for fuel cell having channels for self-humidification |
-
1996
- 1996-07-17 JP JP8186498A patent/JPH1032011A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006164606A (ja) * | 2004-12-03 | 2006-06-22 | Mitsubishi Electric Corp | 燃料電池用セパレータ及び燃料電池スタック |
| JP2007294327A (ja) * | 2006-04-27 | 2007-11-08 | Hitachi Ltd | 固体高分子形燃料電池及びセパレータ |
| US7846607B2 (en) * | 2006-11-01 | 2010-12-07 | Hyundai Motor Company | Separator for fuel cell having channels for self-humidification |
| JP2009245892A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Equos Research Co Ltd | 水素流路及び水素流路を備える燃料電池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7531266B2 (en) | Fuel cell | |
| WO2004004055A1 (ja) | 固体高分子型セルアセンブリ | |
| JPH10125338A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| JPH08273687A (ja) | 燃料電池の供給ガス加湿装置 | |
| JP3971969B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| JP3389551B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| JP4632917B2 (ja) | 固体高分子形燃料電池 | |
| JP2002025584A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池とその加湿方法 | |
| JPH11135132A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| JP5124900B2 (ja) | スタック構造を有する燃料電池 | |
| JP2002170584A (ja) | 固体高分子形燃料電池 | |
| JPH05251097A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| KR101127004B1 (ko) | 내부 막가습기를 포함하는 연료전지 스택 | |
| JP2004247289A (ja) | 燃料電池及びその運転方法 | |
| JPH1064569A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| JPH0689730A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| JP2002260708A (ja) | 燃料電池積層構造体 | |
| JPH06119931A (ja) | 燃料電池の加湿システム装置 | |
| JPH1032011A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| JP3736475B2 (ja) | 燃料電池 | |
| JP2002100380A (ja) | 燃料電池および燃料電池スタック | |
| JP3780775B2 (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
| JPH11111311A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| JPH1050327A (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
| JP2003288923A (ja) | 燃料電池 |