JPWO2010109795A1 - 固体高分子形燃料電池および固体高分子形燃料電池用セパレータ - Google Patents
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Abstract
Description
[1]平板と、前記平板の上に積層された波板と、を有する固体高分子形燃料電池用セパレータであって、前記波板の2つの面のうち、前記平板に対向しない面の凹部はガス流路である、固体高分子形燃料電池用セパレータ。
[2]前記波板は、前記平板に固定されている、[1]に記載の固体高分子形燃料電池用セパレータ。
[3]前記平板の材料の熱膨張係数は、前記波板の材料の熱膨張係数よりも大きい、[2]に記載の固体高分子形燃料電池用セパレータ。
[4]前記平板の材料の熱膨張係数は、前記波板の材料の熱膨張係数よりも15×10−6/℃以上大きい、[2]に記載の固体高分子形燃料電池用セパレータ。
[5]前記波板の2つの面のうち、前記平板に対向する面の凹部は冷媒流路である、[1]〜[4]のいずれかに記載の固体高分子形燃料電池用セパレータ。
[6]高分子電解質膜、ならびに前記高分子電解質膜を挟む燃料極および酸化極からなる一対の触媒電極を有する膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟む一対のセパレータと、を有する固体高分子形燃料電池単セルであって、前記セパレータは、[1]〜[5]のいずれか一つに記載の固体高分子形燃料電池用セパレータである、燃料電池単セル。
[7][6]に記載の単セルを積層したセル積層体を有する、燃料電池スタック。
本発明の燃料電池スタックは、セル積層体を有する。セル積層体とは、膜電極接合体(membrane electrode assembly;以下「MEA」とも称する)、および前記膜電極接合体を挟むセパレータからなる単セルの積層体である。
セパレータの周辺部は、冷媒を供給するための冷媒入口マニホールドおよび冷媒を排出するための冷媒出口マニホールドを有する。また、セパレータの周辺部は、燃料ガスを給排気するためのマニホールド、および酸化ガスを給排気するためのマニホールドを有する。さらにセパレータは、冷媒や酸化ガス、燃料ガスなどが漏れないようにするゴム状のシール部を有していてもよい。
以下本発明のセパレータの構造について詳細に説明する。本発明のセパレータは平板と、平板上に積層された波板とを有する。
図6は実施の形態1の燃料電池スタック100の断面図である。図6に示されるように燃料電池スタック100は、セル積層体101、エンドプレート103、スタッド105、ナット107を有する。
実施の形態1では、波板が平板に固定されていない態様について説明した。実施の形態2では、波板が平板に固定された態様について説明する。
実施の形態1および2では、1の平板に1の波板が積層される態様について説明した。実施の形態3では、1の平板に複数の波板が積層される態様について説明する。
実施の形態1〜3では、平板が金属である態様について説明した。実施の形態4では、平板が樹脂からなる態様について説明する。
101 セル積層体
103 エンドプレート
105 スタッド
107 ナット
110、410 単セル
111 MEA
113、115、215、315、413、415 セパレータ
117 シール部材
121、221、321、421 平板
123、223、323、423 波板
125 ガス流路
127 リブ
[1]導電性の平板と、前記平板の上に積層された導電性の波板と、を有する固体高分子形燃料電池用セパレータであって、前記波板は、前記平板に、溶接または接着され、前記平板の材料の熱膨張係数は、前記波板の材料の熱膨張係数よりも大きく、前記平板の材料の熱膨張係数と、前記波板の材料の熱膨張係数との差は、30×10 −6 /℃以下である、固体高分子形燃料電池用セパレータ。
[2]前記平板の材料の熱膨張係数は、前記波板の材料の熱膨張係数よりも15×10−6/℃以上大きい、[1]に記載の固体高分子形燃料電池用セパレータ。
[3]前記波板の2つの面のうち、前記平板に対向しない面の凹部はガス流路であり、前記平板に対向する面の凹部は冷媒流路である、[1]または[2]に記載の固体高分子形燃料電池用セパレータ。
[4]高分子電解質膜、ならびに前記高分子電解質膜を挟む燃料極および酸化極からなる一対の触媒電極を有する膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟む一対のセパレータと、を有する固体高分子形燃料電池単セルであって、前記セパレータは、[1]〜[3]のいずれか一つに記載の固体高分子形燃料電池用セパレータである、燃料電池単セル。
[5][4]に記載の単セルを積層したセル積層体を有する、燃料電池スタック。
本発明の燃料電池スタックは、セル積層体を有する。セル積層体とは、膜電極接合体(membrane electrode assembly;以下「MEA」とも称する)、および前記膜電極接合体を挟むセパレータからなる単セルの積層体である。
セパレータの周辺部は、冷媒を供給するための冷媒入口マニホールドおよび冷媒を排出するための冷媒出口マニホールドを有する。また、セパレータの周辺部は、燃料ガスを給排気するためのマニホールド、および酸化ガスを給排気するためのマニホールドを有する。さらにセパレータは、冷媒や酸化ガス、燃料ガスなどが漏れないようにするゴム状のシール部を有していてもよい。
以下本発明のセパレータの構造について詳細に説明する。本発明のセパレータは平板と、平板上に積層された波板とを有する。
図6は実施の形態1の燃料電池スタック100の断面図である。図6に示されるように燃料電池スタック100は、セル積層体101、エンドプレート103、スタッド105、ナット107を有する。
実施の形態1では、波板が平板に固定されていない態様について説明した。実施の形態2では、波板が平板に固定された態様について説明する。
実施の形態1および2では、1の平板に1の波板が積層される態様について説明した。実施の形態3では、1の平板に複数の波板が積層される態様について説明する。
実施の形態1〜3では、平板が金属である態様について説明した。実施の形態4では、平板が樹脂からなる態様について説明する。
101 セル積層体
103 エンドプレート
105 スタッド
107 ナット
110、410 単セル
111 MEA
113、115、215、315、413、415 セパレータ
117 シール部材
121、221、321、421 平板
123、223、323、423 波板
125 ガス流路
127 リブ
[1]導電性の金属平板と、前記金属平板の上に積層された導電性の金属波板と、を有する固体高分子形燃料電池用セパレータであって、前記金属波板は、前記金属平板に、溶接または接着され、前記金属平板の材料の熱膨張係数は、前記金属波板の材料の熱膨張係数よりも大きく、前記金属平板の材料の熱膨張係数と、前記金属波板の材料の熱膨張係数との差は、30×10-6/℃以下である、固体高分子形燃料電池用セパレータ。
[2]前記金属平板の材料の熱膨張係数は、前記金属波板の材料の熱膨張係数よりも15×10-6/℃以上大きい、[1]に記載の固体高分子形燃料電池用セパレータ。
[3]前記金属波板の2つの面のうち、前記金属平板に対向しない面の凹部はガス流路であり、前記金属平板に対向する面の凹部は冷媒流路である、[1]または[2]に記載の固体高分子形燃料電池用セパレータ。
[1]導電性の金属平板と、前記金属平板の上に積層された導電性の金属波板と、を有する固体高分子形燃料電池用セパレータであって、前記金属波板は、前記金属平板に、溶接または接着され、前記金属平板の材料の熱膨張係数は、前記金属波板の材料の熱膨張係数よりも15×10 −6 /℃以上大きく、前記金属平板の材料の熱膨張係数と、前記金属波板の材料の熱膨張係数との差は、30×10−6/℃以下である、固体高分子形燃料電池用セパレータ。
[2]前記金属波板の2つの面のうち、前記金属平板に対向しない面の凹部はガス流路であり、前記金属平板に対向する面の凹部は冷媒流路である、[1]に記載の固体高分子形燃料電池用セパレータ。
[3]高分子電解質膜、ならびに前記高分子電解質膜を挟む燃料極および酸化極からなる一対の触媒電極を有する膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟む一対のセパレータと、を有する固体高分子形燃料電池単セルであって、前記セパレータは、[1]又は[2]に記載の固体高分子形燃料電池用セパレータである、燃料電池単セル。
[4][3]に記載の単セルを積層したセル積層体を有する、燃料電池スタック。
Claims (7)
- 平板と、前記平板の上に積層された波板と、を有する固体高分子形燃料電池用セパレータであって、
前記波板の2つの面のうち、前記平板に対向しない面の凹部はガス流路である、固体高分子形燃料電池用セパレータ。 - 前記波板は、前記平板に固定されている、請求項1に記載の固体高分子形燃料電池用セパレータ。
- 前記平板の材料の熱膨張係数は、前記波板の材料の熱膨張係数よりも大きい、請求項2に記載の固体高分子形燃料電池用セパレータ。
- 前記平板の材料の熱膨張係数は、前記波板の材料の熱膨張係数よりも15×10−6/℃以上大きい、請求項2に記載の固体高分子形燃料電池用セパレータ。
- 前記波板の2つの面のうち、前記平板に対向する面の凹部は冷媒流路である、請求項1に記載の固体高分子形燃料電池用セパレータ。
- 高分子電解質膜、ならびに前記高分子電解質膜を挟む燃料極および酸化極からなる一対の触媒電極を有する膜電極接合体と、前記膜電極接合体を挟む一対のセパレータと、を有する固体高分子形燃料電池単セルであって、
前記セパレータは、請求項1に記載の固体高分子形燃料電池用セパレータである、燃料電池単セル。 - 請求項6に記載の単セルを積層したセル積層体を有する、燃料電池スタック。
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- 2010-03-10 JP JP2010542469A patent/JP4897928B2/ja active Active
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