KR101367394B1 - 연료전지용 세퍼레이터 및 연료전지 - Google Patents

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Abstract

연료전지용 세퍼레이터는, 제1 유로 형성부와 제2 유로 형성부를 구비한다. 제1 유로 형성부는, 제1 표면 측으로 오목한 형상이며 제1 표면 측에 제1 유체용 유로를 형성하는 제1 홈부와, 제2 표면 측으로 오목한 형상이며 제2 표면 측에 제2 유체용 유로를 형성하는 제2 홈부가 번갈아 복수 늘어선 파형 단면 형상을 가지고, 서로 평행한 3개 이상의 직선 형상 영역과, 각 제2 유체용 유로가 구불구불한 형상이 되도록 각 직선 형상 영역에 있어서의 홈부 사이를 접속하는 복수의 제1, 2의 홈부를 포함하는 복수의 턴 영역을 가진다. 제2 유로 형성부는, 제2 유체용 유로의 출입구의 위치에 인접하여 배치되고, 각 제1 유체용 유로를 연통하는 유로를 제1 표면 측에 형성하며, 각 제2 유체용 유로를 연통하는 유로를 제2 표면 측에 형성한다.

Description

연료전지용 세퍼레이터 및 연료전지{SEPARATOR FOR FUEL CELL AND FUEL CELL}
본 발명은, 연료전지용 세퍼레이터 및 세퍼레이터를 구비하는 연료전지에 관한 것이다.
일반적으로, 연료전지, 예를 들면, 고체고분자형 연료전지는, 전해질막 및 한 쌍의 전극(애노드 및 캐소드)을 포함하는 복수의 발전체층이, 반응 가스로서의 연료가스 및 산화제 가스를 분리하기 위한 세퍼레이터를 거쳐 적층된 스택 구조의 형태로 이용된다. 연료전지의 내부에는, 반응 가스나 냉각 매체(예를 들면, 냉각액)와 같은 유체를 유동시키기 위한 유로가 형성된다
일방의 표면 측으로 오목한 형상의 제1 홈부와 타방의 표면 측으로 오목한 형상의 제2 홈부가 번갈아 복수 늘어선 파형 단면 형상을 가지는 연료전지용 세퍼레이터가 알려져 있다. 이러한 세퍼레이터에서는, 각 제1 홈부의 상기 일방의 표면 측에 제1 유체(예를 들면, 냉각액)용 유로가 형성되고, 각 제2 홈부의 상기 타방의 표면 측에 제2 유체(예를 들면, 연료가스)용 유로가 형성된다. 연료전지에는, 제1, 2 유체를 공급·배출하기 위하여 연료전지를 적층 방향으로 관통하는 매니폴드가 형성되어 있고, 각 제1 유체용 유로는 제1 유체 공급 매니폴드 및 제1 유체 배출 매니폴드에 접속되며, 각 제2 유체용 유로는 제2 유체 공급 매니폴드 및 제2 유체 배출 매니폴드에 접속된다.
다른 한편, 발전체층의 전역에 효율적으로 유체를 분배하기 위하여, 연료전지 내의 유체용 유로를, 구불구불한 형상의 유로(이하, 「서펜타인형 유로」라고도 부른다)로 하는 기술이 알려져 있다(예를 들면, 일본 공개특허공보 제2003-242994호, 일본 공개특허공보 제2009-170286호).
상기 종래의 파형 단면 형상을 가지는 연료전지용 세퍼레이터에서는, 서로 인접하는 제1 및 제2 홈부에 의해 형성되는 제1 및 제2 유체용 유로의 흐름 방향은, 서로 평행한 방향으로 한정된다. 그 때문에, 예를 들면, 제2 홈부에 의해 형성되는 제2 유체용 유로를 서펜타인형 유로로 하면, 반대측의 제1 홈부에 의해 형성되는 제1 유체용 유로의 흐름 방향도 동일한 방향으로 한정된다. 따라서, 세퍼레이터의 양측에 형성된 유체용 유로의 각각의 특히 유로 출입구 부근에 있어서, 유로를 통한 유체의 양호한 분배성을 확보하는 것은 용이하지 않았다. 또한, 다른 세퍼레이터 부품을 추가함으로써, 2개의 유체용 유로의 흐름 방향의 설정의 자유도를 향상시키는 것은 가능하지만, 부품 점수의 증가는 중량, 크기, 비용의 증가로 이어지기 때문에 바람직하지 않다.
또한, 이러한 과제는, 고체고분자형 연료전지용에 한하지 않고 일반적인 연료전지용 세퍼레이터에 공통된 과제이었다.
본 발명은, 상기의 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 연료전지용 세퍼레이터의 일방 측의 유로를 구불구불한 형상의 유로(서펜타인형 유로)로 한 경우에도, 세퍼레이터의 양측에 형성된 유체용 유로의 각각에 있어서, 유로를 통한 유체의 양호한 분배성을 확보하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제의 적어도 일부를 해결하기 위하여, 본 발명은, 이하의 형태 또는 적용례로서 실현하는 것이 가능하다.
[적용례 1] 연료전지용 세퍼레이터로서,
제1 표면 측으로 오목한 형상이며 제1 유체용 유로를 상기 제1 표면 측에 형성하는 제1 홈부와, 상기 제1 표면 측과는 반대의 제2 표면 측으로 오목한 형상이며 제2 유체용 유로를 상기 제2 표면 측에 형성하는 제2 홈부가 번갈아 복수 늘어선 파형 단면 형상을 가지는 제1 유로 형성부로서, 복수의 상기 제1 홈부 및 상기 제2 홈부를 각각 포함하는 서로 평행한 3개 이상의 직선 형상 영역과, 각 상기 제2 유체용 유로가 구불구불한 형상이 되도록 각 상기 직선 형상 영역에 있어서의 대응하는 상기 홈부 사이를 접속하는 복수의 상기 제1 홈부 및 상기 제2 홈부를 각각 포함하는 복수의 턴 영역을 가지는, 제1 유로 형성부와,
상기 제1 유로 형성부에 있어서의 상기 제2 유체용 유로의 입구 및 출구의 위치에 인접하여 배치되고, 각 상기 제1 유체용 유로를 연통하는 유로를 상기 제1 표면 측에 형성함과 함께, 각 상기 제2 유체용 유로를 연통하는 유로를 상기 제2 표면 측에 형성하는 제2 유로 형성부를 구비하고,
각 상기 턴 영역에 있어서의 각 상기 제2 홈부는, 상기 제2 표면 측에서 본 깊이가 다른 부분보다 덜 깊은 얕은 홈부로서, 상기 얕은 홈부를 사이에 두고 인접하는 2개의 상기 제1 유체용 유로를 연통하는 유로를 상기 제1 표면 측에 형성하는 얕은 홈부를 가지는, 세퍼레이터.
이 연료전지용 세퍼레이터에서는, 파형 단면 형상을 가지는 제1 유로 형성부에 있어서의 제2 유체용 유로를 구불구불한 형상의 유로(서펜타인형 유로)로 한 경우에도, 구불구불한 형상의 제2 유체용 유로의 출입구의 위치에 인접하여 배치된 제2 유로 형성부에 있어서 각 제1 유체용 유로가 연통됨과 함께 각 제2 유체용 유로가 연통되고, 또한, 턴 영역의 얕은 홈부에 의해 제1 표면 측에 형성된 연통 유로에 의해 제1 유체용 유로 사이가 연통되기 때문에, 세퍼레이터의 양측에 형성된 유체용 유로의 각각에 있어서, 유체용 유로를 통한 유체의 양호한 분배성을 확보 할 수 있다. 또, 이 연료전지용 세퍼레이터에서는, 부품 점수의 증가를 억제할 수 있다.
[적용례 2] 적용례 1에 기재된 세퍼레이터로서,
상기 제1 유체는, 냉각액이고,
상기 제2 유체는, 연료가스와 산화제 가스 중 어느 하나인, 세퍼레이터.
이 연료전지용 세퍼레이터에서는, 연료가스와 산화제 가스 중 어느 하나인 제2 유체용 유로를 구불구불한 형상으로 하여 발전체층의 전역에 효율적으로 제2 유체를 분배하면서, 세퍼레이터의 양측에 형성된 유체용 유로의 각각에 있어서, 유체용 유로를 통한 유체의 양호한 분배성을 확보할 수 있음과 함께, 제2 유체용 유로에 있어서의 배수성을 향상시켜 연료전지의 발전 성능의 저하를 억제할 수 있다.
[적용례 3] 적용례 1 또는 적용례 2에 기재된 세퍼레이터로서,
상기 제2 유체용 매니폴드를 구성하는 제2 개구가, 상기 제2 개구의 적어도 일부분이 상기 제2 유로 형성부에 대향하도록 형성되어 있고,
상기 제1 유체용 매니폴드를 구성하는 제1 개구가, 상기 제1 개구의 일부분이 상기 제2 유로 형성부에 대향함과 함께 다른 일부분이 상기 제1 유로 형성부의 상기 턴 영역에 대향하도록 형성되어 있는, 세퍼레이터.
이 연료전지용 세퍼레이터에서는, 제2 유로 형성부가 제2 유체용 매니폴드를 구성하는 제2 개구와 제1 유체용 매니폴드를 구성하는 제1 개구의 양방에 대향하기 위하여, 제2 유로 형성부에 있어서 제1 유체 및 제2 유체의 양방을 양호한 밸런스로 분배 및 배출할 수 있다.
[적용례 4] 적용례 1 내지 적용례 3 중 어느 하나에 기재된 세퍼레이터로서,
상기 제2 유로 형성부는, 평판부와, 상기 평판부로부터 상기 제1 표면 측으로 돌출된 복수의 독립된 제1 돌기부와, 상기 평판부로부터 상기 제2 표면 측으로 돌출된 복수의 독립된 제2 돌기부를 가지는, 세퍼레이터.
이 연료전지용 세퍼레이터에서는, 제1 유체의 분배성의 저하를 원인으로 하는 연료전지의 발전 성능의 저하를 억제하면서, 제2 유로 형성부에 있어서, 각 제1 유체용 유로를 연통하는 유로를 제1 표면 측에 형성할 수 있음과 함께, 각 제2 유체용 유로를 연통하는 유로를 제2 표면 측에 형성할 수 있다.
[적용례 5] 적용례 1 내지 적용례 4 중 어느 하나에 기재된 세퍼레이터로서,
상기 얕은 홈부의 바닥부의 적층 방향을 따른 위치는, 상기 제2 홈부의 상기 다른 부분의 위치보다 상기 제2 표면 측인, 세퍼레이터.
이 연료전지용 세퍼레이터에서는, 재료의 두께를 얕은 홈부와 다른 부분에서 상이하게 하지 않고, 얕은 홈부를 사이에 두고 인접하는 2개의 제1 유체용 유로를 연통하는 유로를 제1 표면 측에 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은, 여러가지 양태로 실현하는 것이 가능하고, 예를 들면, 연료전지용 세퍼레이터, 연료전지용 세퍼레이터를 구비하는 연료전지, 연료전지를 구비하는 연료전지 시스템, 연료전지 시스템을 구비하는 자동차 등의 이동체 등의 형태로 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 있어서의 연료전지 시스템(10)의 개략 구성을 나타내는 설명도이다.
도 2는 연료전지(100)에 포함되는 단셀(140)의 평면 구성을 나타내는 설명도이다.
도 3은 연료전지(100)의 단면 구성을 나타내는 설명도이다.
도 4는 연료전지(100)의 단면 구성을 나타내는 설명도이다.
도 5는 연료전지(100)의 단면 구성을 나타내는 설명도이다.
도 6은 연료전지(100)의 단면 구성을 나타내는 설명도이다.
도 7은 애노드 측 세퍼레이터(310)의 평면 구성을 나타내는 설명도이다.
도 8은 애노드 측 세퍼레이터(310)의 평면 구성을 나타내는 설명도이다.
도 9는 애노드 측 세퍼레이터(310)의 파형부(WSP)의 직선 형상 영역(SA)의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 10은 애노드 측 세퍼레이터(310)의 파형부(WSP)의 턴 영역(CA)의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 11은 딤플부(DPP)의 평면 구성을 나타내는 설명도이다.
도 12는 성능 평가 결과를 나타내는 설명도이다.
도 13은 변형예에 있어서의 애노드 측 세퍼레이터(310)의 평면 구성을 나타내는 설명도이다.
도 14는 변형예에 있어서의 애노드 측 세퍼레이터(310)의 평면 구성을 나타내는 설명도이다.
도 15는 도 13에 있어서의 턴 영역(CA1)의 부분을 확대하여 나타내는 설명도이다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태를 실시예에 의거하여 설명한다.
A. 실시예 :
도 1은, 본 발명의 실시예에 있어서의 연료전지 시스템(10)의 개략 구성을 나타내는 설명도이다. 연료전지 시스템(10)은, 연료전지(100)를 구비하고 있다. 연료전지(100)는, 엔드 플레이트(110)와, 절연판(120)과, 집전판(130)과, 복수의 단셀(140)과, 집전판(130)과, 절연판(120)과, 엔드 플레이트(110)가, 이 순서로 적층된 스택 구조를 가지고 있다.
연료전지(100)에는, 고압 수소를 저장한 수소 탱크(50)로부터, 셔터 밸브(51), 레귤레이터(52), 배관(53)을 거쳐서, 연료가스로서의 수소가 공급된다. 수소는, 후술하는 연료가스 공급 매니폴드를 거쳐서 각 단셀(140)에 공급되어, 각 단셀(140)에 있어서의 발전에 이용된다. 각 단셀(140)에 있어서 이용되지 않은 수소(애노드 오프 가스)는, 후술하는 연료가스 배출 매니폴드를 거쳐서 집약되고, 배출 배관(54)을 거쳐서 연료전지(100)의 외부로 배출된다. 또한, 연료전지 시스템(10)은, 애노드 오프 가스를 공급 측의 배관(53)에 재순환시키는 재순환 기구를 가진다고 해도 된다.
연료전지(100)에는, 또, 에어 펌프(60), 배관(61)을 거쳐서, 산화제 가스로서의 공기가 공급된다. 공기는, 후술하는 산화제 가스 공급 매니폴드를 거쳐서 각 단셀(140)에 공급되어, 각 단셀(140)에 있어서의 발전에 이용된다. 각 단셀(140)에 있어서 이용되지 않은 공기(캐소드 오프 가스)는, 후술하는 산화제 가스 배출 매니폴드를 거쳐서 집약되고, 배관(63)을 거쳐서 연료전지(100)의 외부로 배출된다. 연료가스 및 산화제 가스는, 반응 가스라고도 불린다.
또한, 연료전지(100)에는, 연료전지(100)의 각 단셀(140)을 냉각하기 위하여, 워터 펌프(71) 및 배관(72)을 거쳐서, 라디에이터(70)에 의해 냉각된 냉각 매체가 공급된다. 냉각 매체는, 후술하는 냉각 매체 공급 매니폴드를 거쳐서 각 단셀(140)에 유도되어, 각 단셀(140)을 냉각한다. 각 단셀(140)을 냉각한 후의 냉각 매체는, 후술하는 냉각 매체 배출 매니폴드를 거쳐서 집약되고, 배관(73)을 거쳐서 라디에이터(70)로 순환한다. 냉각 매체로서는, 예를 들면, 물, 에틸렌 글리콜 등의 부동수, 공기 등이 사용된다. 본 실시예에서는, 액체의 냉각 매체인 냉각액(이하, 「FCC」라고도 부른다)이 사용된다.
연료전지 시스템(10)은, 또, 제어부(80)를 구비하고 있다. 제어부(80)는, 도시 생략한 CPU나 메모리 등을 구비한 컴퓨터이다. 제어부(80)는, 연료전지 시스템(10)의 각 부에 배치된 온도 센서나 압력 센서, 전압계 등으로부터의 신호를 수령하고, 수령한 신호에 의거하여 연료전지 시스템(10) 전체의 제어를 행한다.
도 2는, 연료전지(100)에 포함되는 단셀(140)의 평면 구성을 나타내는 설명도이다. 또, 도 3-6은, 연료전지(100)의 단면 구성을 나타내는 설명도이다. 또, 도 7, 8은, 단셀(140)에 포함되는 애노드 측 세퍼레이터(310)의 평면 구성을 나타내는 설명도이다. 도 3에는, 도 2, 7, 8의 A1-A1의 위치에 있어서의 연료전지(100)의 부분 단면을 나타내고 있고, 도 4에는, 도 2, 7, 8의 B1-B1의 위치에 있어서의 연료전지(100)의 부분 단면을 나타내고 있으며, 도 5에는, 도 2, 7, 8의 C1-C1의 위치에 있어서의 연료전지(100)의 부분 단면을 나타내고 있고, 도 6에는, 도 2, 7, 8의 D1-D1의 위치에 있어서의 연료전지(100)의 부분 단면을 나타내고 있다. 또, 도 7에는, 애노드 측 세퍼레이터(310)의 일방의 표면 측[인접하는 다른 단셀(140)의 캐소드 측 세퍼레이터(320)에 대향하는 측으로, 이하에서는 「제1 표면 측」이라고도 부른다]의 평면 구성을 나타내고 있고, 도 8에는, 애노드 측 세퍼레이터(310)의 타방의 표면 측[발전체층(200)에 대향하는 측으로, 이하에서는 「제2 표면 측」이라고도 부른다]의 평면 구성을 나타내고 있다.
연료전지(100)의 내부에는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 연료전지(100)에 공급된 연료가스로서의 수소를 각 단셀(140)에 분배하는 연료가스 공급 매니폴드(162)와, 연료전지(100)에 공급된 산화제 가스로서의 공기를 각 단셀(140)에 분배하는 산화제 가스 공급 매니폴드(152)와, 각 단셀(140)에 있어서 이용되지 않은 연료가스를 모아서 연료전지(100)의 외부로 배출하는 연료가스 배출 매니폴드(164)와, 각 단셀(140)에 있어서 이용되지 않은 산화제 가스를 모아서 연료전지(100)의 외부로 배출하는 산화제 가스 배출 매니폴드(154)와, 연료전지(100)에 공급된 냉각액을 각 단셀(140)에 분배하는 냉각액 공급 매니폴드(172)와, 각 단셀(140)로부터 배출되는 냉각액을 모아서 연료전지(100)의 외부로 배출하는 냉각액 배출 매니폴드(174)가 형성되어 있다. 상기 각 매니폴드는, 연료전지(100)의 적층 방향에 대략 평행한 방향[즉 단셀(140)의 면 방향에 대략 수직인 방향]으로 늘어나는 형상의 유로이다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 단셀(140)의 평면 형상은 대략 장방형이고, 각 매니폴드는 단셀(140)의 평면에 있어서의 외연변(外緣邊) 부근에 배치되어 있다. 구체적으로는, 연료가스 공급 매니폴드(162) 및 냉각액 공급 매니폴드(172)의 위치는, 단셀(140)의 외연변 내의 일방의 짧은 변에 인접한 위치이고, 연료가스 배출 매니폴드(164) 및 냉각액 배출 매니폴드(174)의 위치는, 단셀(140)의 외연변 내의 타방의 짧은 변에 인접한 위치이다. 단셀(140)의 외연변의 짧은 변 방향을 따른 연료가스 공급 매니폴드(162)와 냉각액 공급 매니폴드(172)의 위치 관계는, 연료가스 배출 매니폴드(164)와 냉각액 배출 매니폴드(174)의 위치 관계와 반대의 관계로 되어 있다. 또, 산화제 가스 공급 매니폴드(152)의 위치는, 단셀(140)의 외연변 내의 일방의 긴 변[연료가스 공급 매니폴드(162)로부터 먼 쪽의 긴 변]에 인접한 위치이고, 산화제 가스 배출 매니폴드(154)의 위치는, 단셀(140)의 외연변 내의 타방의 긴 변[연료가스 공급 매니폴드(162)로부터 가까운 쪽의 긴 변]에 인접한 위치이다.
또한, 본 명세서에서는, 연료전지(100)에 있어서 단셀(140)을 적층하는 방향을 「적층 방향」이라고 부르는 것으로 하고, 단셀(140)의 주(主)표면에 평행한 방향(즉 적층 방향과 대략 수직인 방향)을 「면 방향」이라고 부르는 것으로 한다. 또, 면 방향 내, 단셀(140)의 긴 변에 평행한 방향을 X 방향이라고 부르고, 단셀(140)의 짧은 변에 평행한 방향(X 방향에 대략 수직인 방향)을 Y 방향이라고 부르는 것으로 한다.
도 3-6에 나타내는 바와 같이, 연료전지(100)의 단셀(140)은, 전해질막(212)의 각각의 면에 애노드(애노드 전극층)(214), 캐소드(캐소드 전극층)(215)가 배치된 막전극 접합체(MEA)(210)를 포함하는 발전체층(200)을, 한 쌍의 세퍼레이터[캐소드 측 세퍼레이터(320) 및 애노드 측 세퍼레이터(310)]에 의해 끼운 구성으로 되어 있다. 막전극 접합체(210)는, 애노드(214)의 외측에 배치된 애노드 측 확산층(216)과, 캐소드(215)의 외측에 배치된 캐소드 측 확산층(217)을 더 포함하고 있다. 또, 발전체층(200)은, 막전극 접합체(210)의 캐소드 측 확산층(217)의 외측에 배치된 캐소드 측 다공체 유로층(230)을 더 포함하고 있다.
전해질막(212)은, 불소계 수지 재료 혹은 탄화수소계 수지 재료로 형성된 고체고분자막으로, 습윤 상태에 있어서 양호한 프로톤 도전성을 가진다. 캐소드(215) 및 애노드(214)는, 예를 들면, 촉매로서의 백금 또는 백금과 다른 금속으로 이루어지는 합금을 포함하고 있다. 또한, 도 2에서는, 단셀(140)의 평면에 있어서의 캐소드(215) 및 애노드(214)가 배치되어 있는 영역을 파선으로 둘러싸 나타내고 있다.
캐소드 측 확산층(217) 및 애노드 측 확산층(216)은, 예를 들면, 탄소 섬유로 이루어지는 실로 직성(織成)한 카본 크로스, 혹은 카본 페이퍼 또는 카본 펠트에 의해 형성되어 있다. 캐소드 측 다공체 유로층(230)은, 금속 다공체(예를 들면, 익스팬드 메탈)나 카본 다공체 등의 가스 확산성 및 도전성을 가지는 다공질의 재료로 형성되어 있다. 캐소드 측 다공체 유로층(230)은, 캐소드 측 확산층(217)보다 공공률이 높기 때문에, 내부에 있어서의 가스의 유동 저항이 낮아, 산화제 가스가 유동하는 산화제 가스용 유로로서 기능한다.
캐소드 측 세퍼레이터(320)는, 금속판에, 각 매니폴드를 구성하는 개구 등을 형성하기 위한 구멍 뚫기 가공을 실시하여 제조된다. 도 3-6에 나타내는 바와 같이, 캐소드 측 세퍼레이터(320)는, 평탄한 판상(板狀) 형상이다.
한편, 애노드 측 세퍼레이터(310)는, 금속판에, 각 매니폴드를 구성하는 개구 등을 형성하기 위한 구멍 뚫기 가공을 실시함과 함께, 요철을 설치하는 프레스 가공을 실시하여 제조된다.
도 7, 8에 나타내는 바와 같이, 애노드 측 세퍼레이터(310)에는, 연료가스 공급 매니폴드(162)를 구성하는 개구(362)와, 연료가스 배출 매니폴드(164)를 구성하는 개구(364)와, 산화제 가스 공급 매니폴드(152)를 구성하는 개구(352)와, 산화제 가스 배출 매니폴드(154)를 구성하는 개구(354)와, 냉각액 공급 매니폴드(172)를 구성하는 개구(372)와, 냉각액 배출 매니폴드(174)를 구성하는 개구(374)가 형성되어 있다. 개구(372) 및 개구(374)는, 본 발명에 있어서의 제1 개구에 상당하고, 개구(362) 및 개구(364)는, 본 발명에 있어서의 제2 개구에 상당한다.
또, 애노드 측 세퍼레이터(310)는, 제1 표면 측(도 7)에 냉각액용 유로를 형성함과 함께 제2 표면 측(도 8)에 연료가스용 유로를 형성하는 파형부(WSP) 및 딤플부(DPP)[딤플부(DPP1, DPP2)]를 가지고 있다. 파형부(WSP)는, 본 발명에 있어서의 제1 유로 형성부에 상당하고, 딤플부(DPP)는, 본 발명에 있어서의 제2 유로 형성부에 상당한다.
도 7, 8에 나타내는 바와 같이, 파형부(WSP)는, 3개의 직선 형상 영역(SA1, SA2, SA3)과, 2개의 턴 영역(CA1, CA2)을 포함하고 있다. 3개의 직선 형상 영역(SA1, SA2, SA3)은, X 방향을 따라 늘어나는 영역으로, Y 방향을 따라 순서대로 나란히 배치되어 있다. 즉, 3개의 직선 형상 영역(SA1, SA2, SA3)은, 서로 대략 평행하다.
중앙에 위치하는 2번째 직선 형상 영역(SA2)의 일방(도 8 중의 상측)의 단부(端部)와 1번째 직선 형상 영역(SA1)의 동일 방향의 단부 사이에는 1번째 턴 영역(CA1)이 배치되어 있다. 더 구체적으로는, 이 방향(도 8 중의 상측)의 직선 형상 영역(SA2, SA1)의 단부의 경계선은, Y 방향에 평행하지 않고 소정의 각도를 가지고 있고, 직선 형상 영역(SA2, SA1)의 단부 경계선 사이에 대략 삼각형 형상의 턴 영역(CA1)이 배치되어 있다. 마찬가지로, 2번째 직선 형상 영역(SA2)의 타방(도 8 중의 하측)의 단부와 3번째 직선 형상 영역(SA3)의 동일 방향의 단부 사이에는 2번째 턴 영역(CA2)이 배치되어 있다. 더 구체적으로는, 이 방향(도 8 중의 하측)의 직선 형상 영역(SA2, SA3)의 단부의 경계선은, Y 방향에 평행하지 않고 소정의 각도를 가지고 있고, 직선 형상 영역(SA2, SA3)의 단부 경계선 사이에 대략 삼각형 형상의 턴 영역(CA2)이 배치되어 있다.
또, 1번째 직선 형상 영역(SA1)의 턴 영역(CA1)에 인접하는 측과는 반대측의 단부(도 8 중의 하측의 단부)는, 1번째 딤플부(DPP1)와 인접하고 있다. 더 구체적으로는, 이 방향(도 8 중의 하측)의 직선 형상 영역(SA1)의 단부의 경계선은 Y 방향에 대략 평행하고, 당해 경계선에 인접하여 대략 장방형 형상의 딤플부(DPP1)가 배치되어 있다. 마찬가지로, 3번째 직선 형상 영역(SA3)의 턴 영역(CA2)에 인접하는 측과는 반대측의 단부(도 8 중의 상측의 단부)는, 2번째 딤플부(DPP2)와 인접하고 있다. 더 구체적으로는, 이 방향(도 8 중의 상측)의 직선 형상 영역(SA3)의 단부의 경계선은 Y 방향에 대략 평행하고, 당해 경계선에 인접하여 대략 장방형 형상의 딤플부(DPP2)가 배치되어 있다.
이상의 점에서, 본 실시예의 애노드 측 세퍼레이터(310)에서는, 파형부(WSP) 및 딤플부(DPP)로 구성되는 유로 형성부 전체에 있어서의 X 방향을 따른 양단부는, 딤플부(DPP) 및 턴 영역(CA)에 의해 구성된다.
1번째 직선 형상 영역(SA1) 및 1번째 딤플부(DPP1)와, 2번째 직선 형상 영역(SA2) 사이에는, 양자 사이에서의 유체의 이동을 가로막는 X 방향을 따라 늘어나는 칸막이부(376)가 형성되어 있다. 마찬가지로, 3번째 직선 형상 영역(SA3) 및 2번째 딤플부(DPP2)와, 2번째 직선 형상 영역(SA2) 사이에도, 양자 사이에서의 유체의 이동을 가로막는 X 방향을 따라 늘어나는 칸막이부(376)가 형성되어 있다.
1번째 직선 형상 영역(SA1)의 일방(도 8 중의 상측)의 단부는, 1번째 턴 영역(CA1)을 거쳐서 냉각액 배출 매니폴드(174)와 대향하고 있고, 타방(도 8 중의 하측)의 단부는, 1번째 딤플부(DPP1)를 거쳐서 연료가스 공급 매니폴드(162) 및 냉각액 공급 매니폴드(172)와 대향하고 있다. 2번째 직선 형상 영역(SA2)의 일방(도 8 중의 상측)의 단부는, 1번째 턴 영역(CA1)을 거쳐서 냉각액 배출 매니폴드(174)와 대향하고 있고, 타방(도 8 중의 하측)의 단부는, 2번째 턴 영역(CA2)을 거쳐서 냉각액 공급 매니폴드(172)와 대향하고 있다. 3번째 직선 형상 영역(SA3)의 일방(도 8 중의 상측)의 단부는, 2번째 딤플부(DPP2)를 거쳐서 연료가스 배출 매니폴드(164) 및 냉각액 배출 매니폴드(174)와 대향하고 있고, 타방(도 8 중의 하측)의 단부는, 2번째 턴 영역(CA2)을 거쳐서 냉각액 공급 매니폴드(172)와 대향하고 있다.
도 9는, 애노드 측 세퍼레이터(310)의 파형부(WSP)의 직선 형상 영역(SA)의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 9에는, 1개의 직선 형상 영역(SA)의 일부의 구성을 확대하여 나타내고 있다. 도 9에 있어서, 상방은 제1 표면 측[인접하는 다른 단셀(140)의 캐소드 측 세퍼레이터(320)에 대향하는 측]이고, 하방은 제2 표면 측[발전체층(200)에 대향하는 측]이다. 도 9 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 파형부(WSP)의 직선 형상 영역(SA)은, 제1 표면 측으로 오목한 제1 홈부(316)와 제2 표면 측으로 오목한 제2 홈부(315)가 Y 방향을 따라 번갈아 복수 늘어선 파형 단면 형상을 가지고 있다. 이러한 단면 형상은, 금속판을 프레스 가공에 의해 구부림으로써 형성된다. 각 제1 홈부(316) 및 각 제2 홈부(315)의 평면 형상은, X 방향을 따라 직선 형상으로 늘어나는 형상이다. 각 직선 형상 영역(SA)은, 소정 수의 제1 홈부(316) 및 제2 홈부(315)를 포함하고 있다.
도 9 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 제1 홈부(316)는, 제1 표면 측[인접하는 다른 단셀(140)의 캐소드 측 세퍼레이터(320)에 대향하는 표면 측]에, 냉각액용 유로(CS)를 형성한다. 냉각액용 유로(CS)는, 제1 홈부(316)와 다른 단셀(140)의 캐소드 측 세퍼레이터(320)에 둘러싸인 공간이다. 파형부(WSP)의 직선 형상 영역(SA)에 있어서, 제1 홈부(316)는 X 방향을 따라 늘어나는 형상이기 때문에, 냉각액용 유로(CS)도 X 방향을 따라 늘어나는 유로 공간이 된다. 또한, 냉각액은, 본 발명에 있어서의 제1 유체에 상당한다.
또, 제2 홈부(315)는, 제2 표면 측[발전체층(200)에 대향하는 표면 측]에, 연료가스용 유로(AS)를 형성한다. 연료가스용 유로(AS)는, 제2 홈부(315)와 발전체층(200)의 표면에 둘러싸인 공간이다. 파형부(WSP)의 직선 형상 영역(SA)에 있어서, 제2 홈부(315)는 X 방향을 따라 늘어나는 형상이기 때문에, 연료가스용 유로(AS)도 X 방향을 따라 늘어나는 유로 공간이 된다. 또한, 연료가스는, 본 발명에 있어서의 제2 유체에 상당한다.
파형부(WSP)의 직선 형상 영역(SA)에서는, 각 제1 홈부(316)는, 제1 표면 측에서 본 깊이(L1)(도 9 참조)가 일정하다. 여기서, 제1 홈부(316)의 깊이(L1)란, 직선 형상 영역(SA)의 제1 표면 측의 가장 외부[즉 다른 단셀(140)의 캐소드 측 세퍼레이터(320)에 접촉하는 부분]의 위치로부터, 제1 홈부(316)의 제2 표면 측의 가장 외부[즉 제1 홈부(316)의 적층 방향에 대략 수직인 바닥 부분]의 위치까지의 적층 방향을 따른 거리를 의미한다. 그 때문에, 제1 홈부(316)의 제1 표면 측에 형성되는 냉각액용 유로(CS)의 깊이는 일정하게 된다. 또, 복수의 단셀(140)이 적층된 연료전지(100)에 있어서, 애노드 측 세퍼레이터(310)는, 각 제1 홈부(316)의 바닥 부분의 대략 전체 면에서 발전체층(200)의 표면과 접촉한다.
마찬가지로, 파형부(WSP)의 직선 형상 영역(SA)에서는, 각 제2 홈부(315)는, 제2 표면 측에서 본 깊이(L2)가 일정하다. 여기서, 제2 홈부(315)의 깊이(L2)란, 직선 형상 영역(SA)의 제2 표면 측의 가장 외부[즉 발전체층(200)에 접촉하는 부분]의 위치로부터, 제2 홈부(315)의 제1 표면 측의 가장 외부[즉 제2 홈부(315)의 적층 방향에 대략 수직인 바닥 부분]의 위치까지의 적층 방향을 따른 거리를 의미한다. 그 때문에, 제2 홈부(315)의 제2 표면 측에 형성되는 연료가스용 유로(AS)의 깊이는 일정하게 된다. 또, 복수의 단셀(140)이 적층된 연료전지(100)에 있어서, 애노드 측 세퍼레이터(310)는, 각 제2 홈부(315)의 바닥 부분의 대략 전체 면에서 다른 단셀(140)의 캐소드 측 세퍼레이터(320)의 표면과 접촉한다.
도 10은, 애노드 측 세퍼레이터(310)의 파형부(WSP)의 턴 영역(CA)의 구성을 나타내는 사시도이다. 도 10에는, 1개의 턴 영역(CA)의 일부의 구성을 확대하여 나타내고 있다. 도 10에 있어서, 상방은 제1 표면 측[인접하는 다른 단셀(140)의 캐소드 측 세퍼레이터(320)에 대향하는 측]이고, 하방은 제2 표면 측[발전체층(200)에 대향하는 측]이다. 도 10 및 도 5, 6에 나타내는 바와 같이, 파형부(WSP)의 턴 영역(CA)은, 제1 표면 측으로 오목한 제1 홈부(316)와 제2 표면 측으로 오목한 제2 홈부(315)가 X 방향을 따라 번갈아 복수 늘어선 파형 단면 형상을 가지고 있다. 이러한 단면 형상은, 금속판을 프레스 가공에 의해 구부림으로써 형성된다. 각 제1 홈부(316) 및 각 제2 홈부(315)의 평면 형상은, Y 방향을 따라 직선 형상으로 늘어나는 형상이다. 본 실시예에서는, 각 턴 영역(CA)은, 각 직선 형상 영역(SA)과 동일한 수의 제1 홈부(316) 및 제2 홈부(315)를 포함하고 있다.
도 10 및 도 5, 6에 나타내는 바와 같이, 제1 홈부(316)는, 제1 표면 측[인접하는 다른 단셀(140)의 캐소드 측 세퍼레이터(320)에 대향하는 표면 측]에, 냉각액용 유로(CS)를 형성한다. 냉각액용 유로(CS)는, 제1 홈부(316)와 다른 단셀(140)의 캐소드 측 세퍼레이터(320)에 둘러싸인 공간이다. 파형부(WSP)의 턴 영역(CA)에 있어서, 제1 홈부(316)는 Y 방향을 따라 늘어나는 형상이기 때문에, 냉각액용 유로(CS)도 Y 방향을 따라 늘어나는 유로 공간이 된다.
또, 제2 홈부(315)는, 제2 표면 측[발전체층(200)에 대향하는 표면 측]에, 연료가스용 유로(AS)를 형성한다. 연료가스용 유로(AS)는, 제2 홈부(315)와 발전체층(200)의 표면에 둘러싸인 공간이다. 파형부(WSP)의 턴 영역(CA)에 있어서, 제2 홈부(315)는 Y 방향을 따라 늘어나는 형상이기 때문에, 연료가스용 유로(AS)도 Y 방향을 따라 늘어나는 유로 공간이 된다.
파형부(WSP)의 턴 영역(CA)에서는, 각 제1 홈부(316)는, 제1 표면 측에서 본 깊이가 일정하고, 도 9에 나타낸 직선 형상 영역(SA)의 제1 홈부(316)의 깊이와 동일하다. 그 때문에, 제1 홈부(316)의 제1 표면 측에 형성되는 냉각액용 유로(CS)의 깊이는 일정하게 된다. 또, 복수의 단셀(140)이 적층된 연료전지(100)에 있어서, 애노드 측 세퍼레이터(310)는, 각 제1 홈부(316)의 바닥 부분의 대략 전체 면에서 발전체층(200)의 표면과 접촉한다.
한편, 도 10 및 도 5, 6에 나타내는 바와 같이, 파형부(WSP)의 턴 영역(CA)에 있어서, 각 제2 홈부(315)는, 얕은 홈부(314)를 가지고 있다. 얕은 홈부(314)는, 제2 표면 측[발전체층(200)에 대향하는 표면 측]에서 본 깊이(d2)(도 6 참조)가 다른 부분[이하, 「깊은 홈부(313)」라고 부른다]의 깊이(d1)보다 얕은 부분이다. 즉, 얕은 홈부(314)의 바닥부(면 방향에 평행한 부분)의 적층 방향을 따른 위치는, 깊은 홈부(313)의 바닥부의 위치보다 제2 표면 측이다. 그 때문에, 제2 홈부(315)의 제2 표면 측에 형성되는 연료가스용 유로(AS)의 깊이는, 깊은 홈부(313)의 위치에 있어서 깊고, 얕은 홈부(314)의 위치에 있어서 얕아진다.
또, 복수의 단셀(140)이 적층된 연료전지(100)에 있어서, 애노드 측 세퍼레이터(310)는, 각 깊은 홈부(313)의 위치에서 다른 단셀(140)의 캐소드 측 세퍼레이터(320)의 표면과 접촉하고, 얕은 홈부(314)의 위치에서는 접촉하지 않는다. 그 때문에, 애노드 측 세퍼레이터(310)의 파형부(WSP)의 턴 영역(CA)의 얕은 홈부(314)의 위치의 제1 표면 측에는, 캐소드 측 세퍼레이터(320)의 표면과의 사이에, 얕은 홈부(314)를 사이에 두고 인접하는 2개의 냉각액용 유로(CS)를 연통하는 연통 유로(CP)가 형성된다. 따라서, 턴 영역(CA)에서는, 냉각액은, 냉각액용 유로(CS) 및 연통 유로(CP)를 거쳐서 종횡으로(X 방향 및 Y 방향의 양방으로) 유동한다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에서는, 각 제2 홈부(315)에 복수의 얕은 홈부(314)가 형성되어 있다. 또, 각 제2 홈부(315)의 얕은 홈부(314)는, X 방향을 따라 인접하는 다른 제2 홈부(315)의 얕은 홈부(314)와 나란한 위치에 형성되어 있다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 각 턴 영역(CA)에 포함되는 각 제2 홈부(315)는, 인접하는 각 직선 형상 영역(SA)에 있어서의 대응하는 제2 홈부(315) 사이를 접속하도록 형성되어 있다. 구체적으로는, 1번째 턴 영역(CA1)에 포함되는 각 제2 홈부(315)는, 1번째 직선 형상 영역(SA1) 및 2번째 직선 형상 영역(SA2)에 있어서의 대응하는 제2 홈부(315) 사이를 접속하고, 2번째 턴 영역(CA2)에 포함되는 각 제2 홈부(315)는, 2번째 직선 형상 영역(SA2) 및 3번째 직선 형상 영역(SA3)에 있어서의 대응하는 제2 홈부(315) 사이를 접속한다. 그 때문에, 파형부(WSP)에 포함되는 복수의 제2 홈부(315)는, 각각 1개의 구불구불한 형상의 연료가스용 유로(AS)를 형성하도록 연속된다. 상기 서술한 바와 같이, 각 제1 홈부(316)는, 깊이가 일정하고, 제2 홈부(315)에 있어서의 얕은 홈부(314)와 같은 부분을 가지지 않기 때문에, 각 연료가스용 유로(AS)는 제1 홈부(316)에 의해 분할된 서로 독립된 유로가 된다.
또한, 상기 서술한 바와 같이, 파형부(WSP)의 직선 형상 영역(SA)과 턴 영역(CA)은, 모두, 제1 홈부(316)와 제2 홈부(315)가 번갈아 복수 늘어선 파형 단면 형상을 가지고 있기 때문에, 각 턴 영역(CA)에 포함되는 각 제2 홈부(315)가, 인접하는 직선 형상 영역(SA)에 있어서의 대응하는 제2 홈부(315) 사이를 접속하도록 형성되어 있는 것은, 각 턴 영역(CA)에 포함되는 각 제1 홈부(316)도, 인접하는 직선 형상 영역(SA)에 있어서의 대응하는 제1 홈부(316) 사이를 접속하도록 형성되어 있는 것을 의미한다.
도 11은, 딤플부(DPP)의 평면 구성을 나타내는 설명도이다. 도 11(a)에는, 각 딤플부(DPP)의 제1 표면 측[인접하는 다른 단셀(140)의 캐소드 측 세퍼레이터(320)에 대향하는 측]의 일부의 평면 구성을 나타내고 있고, 도 11(b)에는, 각 딤플부(DPP)의 제2 표면 측[발전체층(200)에 대향하는 측]의 일부의 평면 구성을 나타내고 있다. 도 11 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 각 딤플부(DPP)는, 면 방향에 대략 평행한 평판부(332)와, 평판부(332)로부터 제1 표면 측으로 돌출된 복수의 독립된 제1 돌기부(334)와, 평판부(332)로부터 제2 표면 측으로 돌출된 복수의 독립된 제2 돌기부(336)를 가지고 있다. 제1 돌기부(334) 및 제2 돌기부(336)의 평면 형상은, 원형 또는 다각형이다.
각 딤플부(DPP)의 제1 표면 측에 있어서, 제1 돌기부(334)가 형성되어 있지 않은 부분은, 딤플부 냉각액용 유로(DCS)를 형성한다. 또, 각 딤플부(DPP)의 제2 표면 측에 있어서, 제2 돌기부(336)가 형성되어 있지 않은 부분은, 딤플부 연료가스용 유로(DAS)를 형성한다. 각 딤플부(DPP)에 있어서의 제1 돌기부(334) 및 제2 돌기부(336)는 서로 독립되어 있기(즉, 서로 연결되어 있지 않기) 때문에, 각 딤플부(DPP)에 의해 형성되는 딤플부 냉각액용 유로(DCS) 및 딤플부 연료가스용 유로(DAS)는, 냉각액 및 연료가스를 종횡으로(X 방향 및 Y 방향의 양방으로) 유동시키는 유로가 된다. 그 때문에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 각 딤플부(DPP)에 의해 형성된 딤플부 냉각액용 유로(DCS)는, 인접하는 직선 형상 영역(SA)의 각 제1 홈부(316)에 의해 제1 표면 측에 형성된 각 냉각액용 유로(CS) 사이를 연통한다. 또, 도 8에 나타내는 바와 같이, 각 딤플부(DPP)에 의해 형성된 딤플부 연료가스용 유로(DAS)는, 인접하는 직선 형상 영역(SA)의 각 제2 홈부(315)에 의해 제2 표면 측에 형성된 각 연료가스용 유로(AS) 사이를 연통한다.
또한, 본 실시예에서는, 제1 돌기부(334) 및 제2 돌기부(336)도, 금속판의 프레스 가공에 의해 형성된다. 그 때문에, 제1 표면 측에 형성된 제1 돌기부(334)는, 제2 표면 측에서 보면 오목부가 되고, 제2 표면 측에 형성된 제2 돌기부(336)는, 제1 표면 측에서 보면 오목부가 된다.
도 3-5에 나타내는 바와 같이, 단셀(140)의 발전체층(200)의 외연부에는, 캐소드 측과 애노드 측 사이의 크로스 리크를 방지하기 위한 시일부(개스킷)(420)가 배치되어 있다. 시일부(420)는, 예를 들면, 실리콘 고무, 부틸 고무, 불소 고무 등의 시일 재료를 사용한 사출 성형에 의해 형성된다.
또, 애노드 측 세퍼레이터(310)의 캐소드 측 세퍼레이터(320)에 대향하는 측의 표면에는, 도 2에 나타내는 각 매니폴드를 둘러싸는 시일 라인(SL)이나 각 유체를 유동시키는 영역을 둘러싸는 시일 라인(SL)을 형성하기 위한 각종 시일부(개스킷)가 배치되어 있다. 구체적으로는, 애노드 측 세퍼레이터(310)에는, 산화제 가스 공급 매니폴드(152) 및 산화제 가스 배출 매니폴드(154)를 둘러싸는 시일 라인(SL)을 형성하기 위한 시일부(430)(도 3)와, 연료가스 공급 매니폴드(162) 및 연료가스 배출 매니폴드(164)를 둘러싸는 시일 라인(SL)을 형성하기 위한 시일부(450)(도 4)와, 애노드 측 세퍼레이터(310)와 캐소드 측 세퍼레이터(320) 사이에 있어서 냉각액을 유동시키는 영역을 둘러싸는 시일 라인(SL)을 형성하기 위한 시일부(440)(도 3, 4)가 배치되어 있다. 각 시일부는, 볼록형 단면 형상의 립부(432, 442, 452)를 가지고 있고, 각 단셀(140)이 적층될 때에, 각 립부가 대향하는 캐소드 측 세퍼레이터(320)에 의해 압축되어 변형되며, 캐소드 측 세퍼레이터(320)의 표면에 밀착함으로써, 시일 라인(SL)이 형성된다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 애노드 측 세퍼레이터(310)의 연료가스 공급 매니폴드(162) 및 연료가스 배출 매니폴드(164)의 부근에는, 제2 표면 측[발전체층(200)에 대향하는 표면 측]에 오목한 형상의 제3 홈부(317)가 형성되어 있다. 제3 홈부(317)의 깊이는, 제2 홈부(315)의 깊은 홈부(313)보다 얕다. 여기서, 제3 홈부(317)의 깊이는, 애노드 측 세퍼레이터(310)의 제2 표면 측의 가장 외부[즉 발전체층(200)에 접촉하는 부분]의 위치로부터 제3 홈부(317)의 제1 표면 측의 가장 외부[즉 제3 홈부(317)의 적층 방향에 대략 수직인 바닥 부분]의 위치까지의 적층 방향을 따른 거리를 의미한다. 또, 제3 홈부(317)는, 일방의 단부가, 각 딤플부(DPP)의 제2 표면 측과 연속하고 있고, 타방의 단부에 개구(318)가 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 각 제3 홈부(317)는, 시일부(440, 450)에 의한 시일 라인(SL) 아래[발전체층(200) 측]를 통과하여, 딤플부(DPP)에 형성된 딤플부 연료가스용 유로(DAS)와 연료가스 공급 매니폴드(162) 및 연료가스 배출 매니폴드(164) 사이를 연통하는 터널 유로(TR)를 형성한다. 터널 유로(TR)를 형성하기 위한 제3 홈부(317)는, 그 전체가, 발전체층(200)의 외연부에 배치된 시일부(420)보다 면 방향을 따라 내측에 위치하고 있다. 그 때문에, 터널 유로(TR)는, 전체에 걸쳐, 시일부(420)에 대향하지 않고, 발전체층(200)의 애노드 측 확산층(216)에 대향한다. 본 실시예에서는, 제3 홈부(317)에 의해, X 방향으로 늘어나는 복수의 터널 유로(TR)가 Y 방향을 따라 나란히 형성된다(도 8 참조).
도 4 및 도 8에 있어서 화살표로 나타내는 바와 같이, 연료가스 공급 매니폴드(162)에 공급된 연료가스로서의 수소는, 개구(318)로부터 상류 측(공급 측)의 터널 유로(TR)를 통과해 1번째 딤플부(DPP1)의 제2 표면 측에 형성된 딤플부 연료가스용 유로(DAS)에 유입되고, 또한, 파형부(WSP)의 1번째 직선 형상 영역(SA1)의 제2 홈부(315)에 의해 제2 표면 측에 형성된 각 연료가스용 유로(AS) 내에 진입한다.
여기서, 상기 서술한 바와 같이, 1번째 딤플부(DPP1)는, 연료가스 공급 매니폴드(162) 및 냉각액 공급 매니폴드(172)에 대향하고 있다. 그 때문에, 터널 유로(TR)로부터 공급되는 수소는, 딤플부 연료가스용 유로(DAS) 내, 주로, 연료가스 공급 매니폴드(162)에 대향하는 부분에 유입된다. 그러나, 딤플부 연료가스용 유로(DAS)는, 연료가스를 종횡으로(X 방향 및 Y 방향의 양방으로) 유동시키는 유로로서, 직선 형상 영역(SA1)에 형성된 각 연료가스용 유로(AS) 사이를 연통하는 유로이다. 그 때문에, 딤플부 연료가스용 유로(DAS) 내의 주로 연료가스 공급 매니폴드(162)에 대향하는 부분에 유입된 수소는, 딤플부 연료가스용 유로(DAS)에 있어서 종횡으로 유동하고, 직선 형상 영역(SA1)의 각 연료가스용 유로(AS)에 양호한 밸런스로 분배된다.
파형부(WSP)에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 직선 형상 영역(SA1)의 단부에 위치하는 각 연료가스용 유로(AS)의 입구로부터 유입된 수소는, 구불구불한 연료가스용 유로(AS) 안을, 딤플부(DPP2)와 직선 형상 영역(SA3)의 경계에 위치하는 출구를 향하여 유동한다. 딤플부 연료가스용 유로(DAS) 및 연료가스용 유로(AS)를 유동하고 있는 수소는, 막 전극 접합체(210)에 있어서의 발전에 이용된다. 연료가스용 유로(AS)는 구불구불한 형상이기 때문에, 수소는 발전체층(200)의 전역에 효율적으로 분배된다.
발전에 이용되지 않고 남은 수소는, 도 4 및 도 8에 나타내는 바와 같이, 각 연료 가스용 유로(AS)의 출구로부터 딤플부(DPP2)의 제2 표면 측에 형성된 딤플부 연료가스용 유로(DAS) 내에 유입되어 합류하고, 하류 측의 터널 유로(TR)를 통과하여 개구(318)로부터 연료가스 배출 매니폴드(164)로 배출된다. 상기 서술한 바와 같이, 2번째 딤플부(DPP2)는, 연료가스 배출 매니폴드(164) 및 냉각액 배출 매니폴드(174)에 대향하고 있지만, 각 연료가스용 유로(AS)로부터 배출된 수소는, 딤플부 연료가스용 유로(DAS)에 있어서 연료가스 배출 매니폴드(164)에 대향하는 부분을 향하여 유동하고, 원활하게 연료가스 배출 매니폴드(164)로 배출된다.
한편, 도 3에 있어서 화살표로 나타내는 바와 같이, 산화제 가스 공급 매니폴드(152)에 공급된 산화제 가스로서의 공기는, 캐소드 측 세퍼레이터(320)의 발전체층(200)에 대향하는 위치에 설치된 상류 측(공급 측)의 개구(322)를 통과하여 캐소드 측 다공체 유로층(230)의 내부에 진입하고, 캐소드 측 다공체 유로층(230) 안을 확산하면서 유동한다. 이때, 공기는, 막전극 접합체(210)에 있어서의 발전에 이용된다. 발전에 이용되지 않고 남은 공기는, 캐소드 측 세퍼레이터(320)의 발전체층(200)에 대향하는 위치에 설치된 하류 측(배출 측)의 개구(322)를 통과하여 산화제 가스 배출 매니폴드(154)로 배출된다.
또, 도 5 및 도 7에 있어서 화살표로 나타내는 바와 같이, 냉각액 공급 매니폴드(172)에 공급된 냉각액은, 애노드 측 세퍼레이터(310)의 제1 표면 측[캐소드 측 세퍼레이터(320)에 대향하는 표면 측]의 2번째 턴 영역(CA2) 및 1번째 딤플부(DPP1)의 단부로 유도된다. 또한, 애노드 측 세퍼레이터(310)의 제1 표면 측에는, 냉각액이 턴 영역(CA2)의 단부 및 딤플부(DPP1)의 단부의 넓은 범위를 향하여 유도되도록, 냉각액을 유도하는 돌기 형상의 가이드(382)가 복수 설치되어 있다.
2번째 턴 영역(CA2)의 단부로 유도된 냉각액은, 도 5에 있어서 화살표로 나타내는 바와 같이, 얕은 홈부(314)에 의해 제1 표면 측에 형성된 연통 유로(CP)를 통과하여 가장 단부 측의 냉각액용 유로(CS) 내에 유입된다. 상기 서술한 바와 같이, 턴 영역(CA)에서는, 냉각액은 냉각액용 유로(CS) 및 연통 유로(CP)를 거쳐서 종횡으로(X 방향 및 Y 방향의 양방으로) 유동하기 때문에, 가장 단부 측의 냉각액용 유로(CS) 안에 유입된 냉각액은, 냉각액용 유로(CS)의 연신 방향(Y 방향)으로 유동하면서, 다른 냉각액용 유로(CS)로도 이동한다. 이렇게 하여, 냉각액은, 턴 영역(CA2)에 있어서 각 냉각액용 유로(CS)에 양호한 밸런스로 분배되어, 직선 형상 영역(SA)의 대응하는 각 냉각액용 유로(CS)에 유입된다.
한편, 1번째 딤플부(DPP1)의 단부로 유도된 냉각액은, 도 4에 있어서 화살표로 나타내는 바와 같이, 딤플부(DPP1)에 의해 제1 표면 측에 형성된 딤플부 냉각액용 유로(DCS) 내에 유입된다. 상기 서술한 바와 같이, 딤플부(DPP1)는, 연료가스 공급 매니폴드(162) 및 냉각액 공급 매니폴드(172)와 대향하고 있기 때문에, 냉각액은, 주로 딤플부 냉각액용 유로(DCS) 내의 냉각액 공급 매니폴드(172)에 대향하는 부분에 유입된다. 그러나, 딤플부 냉각액용 유로(DCS)는, 냉각액을 종횡으로(X 방향 및 Y 방향의 양방으로) 유동시키는 유로로서, 직선 형상 영역(SA1)에 형성된 각 냉각액용 유로(CS) 사이를 연통하는 유로이다. 그 때문에, 딤플부 냉각액용 유로(DCS) 내에 유입된 수소는, 딤플부 냉각액용 유로(DCS)에 있어서 종횡으로 유동하고, 직선 형상 영역(SA1)의 각 냉각액용 유로(CS)에 양호한 밸런스로 분배된다.
각 직선 형상 영역(SA)에서는, 도 9에 나타내는 바와 같이, 각 냉각액용 유로(CS)는 서로 독립되어 있기 때문에, 직선 형상 영역(SA) 내의 각 냉각액용 유로(CS)에 유입된 냉각액은, 도 7에 나타내는 바와 같이, 냉각액 배출 매니폴드(174) 측이 위치하는 방향(X 방향)으로 직선 형상으로 유동한다.
1번째 및 2번째 직선 형상 영역(SA1, 2)에 있어서의 각 냉각액용 유로(CS)를 유동해 온 냉각액은, 1번째 턴 영역(CA1)에 있어서의 대응하는 각 냉각액용 유로(CS) 내에 유입된다. 상기 서술한 바와 같이, 턴 영역(CA)에서는, 냉각액은 냉각액용 유로(CS) 및 연통 유로(CP)를 거쳐서 종횡으로(X 방향 및 Y 방향의 양방으로) 유동하기 때문에, 각 냉각액용 유로(CS) 내에 유입된 냉각액은, 냉각액용 유로(CS)의 연신 방향(Y 방향)으로 유동하면서, 다른 냉각액용 유로(CS)로도 이동한다. 이렇게 하여, 냉각액은, 가장 냉각액 배출 매니폴드(174)에 가까운 냉각액용 유로(CS)로 이동하고, 냉각액 배출 매니폴드(174)로 배출된다.
또, 3번째 직선 형상 영역(SA3)에 있어서의 각 냉각액용 유로(CS)를 유동해 온 냉각액은, 도 4에 있어서 화살표로 나타내는 바와 같이, 2번째 딤플부(DPP2)의 제1 표면 측에 형성된 딤플부 냉각액용 유로(DCS) 내에 유입하여 합류하고, 냉각액 배출 매니폴드(174)로 배출된다. 상기 서술한 바와 같이, 2번째 딤플부(DPP2)는, 연료가스 배출 매니폴드(164) 및 냉각액 배출 매니폴드(174)에 대향하고 있지만, 각 냉각액용 유로(CS)로부터 배출된 수소는, 딤플부 냉각액용 유로(DCS)에 있어서 냉각액 배출 매니폴드(174)에 대향하는 부분을 향하여 유동하고, 원활하게 냉각액 배출 매니폴드(174)로 배출된다. 또한, 애노드 측 세퍼레이터(310)의 제1 표면 측에는, 냉각액이 턴 영역(CA1)의 단부 및 딤플부(DPP2)의 단부로부터 냉각액 배출 매니폴드(174)를 향하여 유도되도록, 냉각액을 유도하는 돌기 형상의 가이드(382)가 복수 설치되어 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서는, 애노드 측 세퍼레이터(310)가, 제1 표면 측으로 오목한 형상이며 냉각액용 유로(CS)를 제1 표면 측에 형성하는 제1 홈부(316)와, 제2 표면 측으로 오목한 형상이며 연료가스용 유로(AS)를 제2 표면 측에 형성하는 제2 홈부(315)가 번갈아 복수 늘어선 파형 단면 형상을 가지는 파형부(WSP)을 구비한다. 파형부(WSP)는, 복수의 제1 홈부(316) 및 제2 홈부(315)를 각각 포함하는 서로 평행한 3개의 직선 형상 영역(SA)과, 각 연료가스용 유로(AS)가 구불구불한 형상이 되도록 각 직선 형상 영역(SA)에 있어서의 대응하는 홈부 사이를 접속하는 복수의 제1 홈부(316) 및 제2 홈부(315)를 각각 포함하는 복수의 턴 영역(CA)을 가진다. 각 턴 영역(CA)에 있어서의 각 제2 홈부(315)는, 제2 표면 측에서 본 깊이가 다른 부분[깊은 홈부(313)]보다 덜 깊은 얕은 홈부(314)를 가지고, 얕은 홈부(314)는, 인접하는 2개의 냉각액용 유로(CS)를 연통하는 연통 유로(CP)를 제1 표면 측에 형성한다. 또, 애노드 측 세퍼레이터(310)는, 파형부(WSP)에 있어서의 연료가스용 유로(AS)의 입구 및 출구의 위치에 인접하여 배치된 딤플부(DPP)를 구비하고, 각 딤플부(DPP)는, 각 냉각액용 유로(CS)를 연통하는 딤플부 냉각액용 유로(DCS)를 제1 표면 측에 형성함과 함께, 각 연료가스용 유로(AS)를 연통하는 딤플부 연료가스용 유로(DAS)를 제2 표면 측에 형성한다. 그 때문에, 본 실시예의 애노드 측 세퍼레이터(310)는, 파형 단면 형상을 가지는 파형부(WSP)에 있어서의 연료가스용 유로(AS)를 구불구불한 형상의 유로(서펜타인형 유로)로 한 경우에도, 서펜타인형의 연료가스용 유로(AS)의 출입구에 배치된 딤플부(DPP)에 있어서 냉각액용 유로(CS) 사이가 연통됨과 함께 연료가스용 유로(AS) 사이가 연통되고, 또한, 턴 영역(CA)의 제1 표면 측에 형성된 연통 유로(CP)에 의해 냉각액용 유로(CS) 사이가 연통되기 때문에, 애노드 측 세퍼레이터(310)의 양측에 형성된 유체용 유로의 각각에 있어서, 유체용 유로를 통한 유체(연료가스 및 냉각액)의 양호한 분배성을 확보할 수 있다.
도 12는, 본 실시예의 애노드 측 세퍼레이터를 사용한 연료전지와 비교예의 애노드 측 세퍼레이터를 사용한 연료전지의 성능 평가 결과를 나타내는 설명도이다. 본 실시예와 각 비교예(비교예 1, 2)는, 서펜타인형의 연료가스용 유로(AS)의 출입구에 인접하는 부분(이하, 「출입구부」라고 부른다)과, 서펜타인형의 연료가스용 유로(AS)의 턴 영역(CA)의 부분(이하, 「턴부」라고 부른다)의 구성의 조합이 상이하다. 비교예 1에서는, 출입구부가 본 실시예에 있어서의 턴 영역(CA)(도 10)과 동일한 구성(이하, 「직교 유로 구성」이라고 부른다)으로 되어 있고, 턴부가 본 실시예에 있어서의 딤플부(DPP)(도 11)와 동일한 구성(이하, 「딤플 구성」이라고 부른다)으로 되어 있다. 비교예 2에서는, 출입구부와 턴부가 모두 딤플 구성으로 되어 있다.
도 12에는, 본 실시예 및 각 비교예의 연료전지에 있어서의, 반응 가스용 유로에 있어서의 배수 능력의 저하를 원인으로 하는 발전 성능의 저하의 유무와, 반응 가스용 유로에 있어서의 반응 가스 분배성의 저하를 원인으로 하는 발전 성능의 저하의 유무와, 냉각액용 유로에 있어서의 냉각액 분배성의 저하를 원인으로 하는 발전 성능의 저하의 유무와, 셀 면 내의 적층 방향 하중(면압)의 저하(에 의한 접촉 저항의 저하)를 원인으로 하는 발전 성능의 저하의 유무를 나타내고 있다.
비교예 1에서는, 냉각액 분배성의 저하를 원인으로 하는 발전 성능의 저하가 보여졌다. 비교예 1에서는, 출입구부에 직교 유로 구성이 채용되어 있기 때문에, 직교 유로 구성의 입구부에 있어서 인접하는 직선 형상 영역(SA1)의 각 냉각액용 유로(CS)에 냉각액이 양호한 밸런스로 분배되지 않고, 또 직교 유로 구성의 출구부에 있어서 인접하는 직선 형상 영역(SA3)의 각 냉각액용 유로(CS)로부터 냉각액이 양호한 밸런스로 배출되지 않아, 발전 성능이 저하되고 있다. 한편, 본 실시예에서는, 출입구부에 딤플 구성이 채용되어 있기 때문에, 입구부에 있어서 인접하는 직선 형상 영역(SA1)의 각 냉각액용 유로(CS)에 냉각액이 양호한 밸런스로 분배되고, 또 출구부에 있어서 인접하는 직선 형상 영역(SA3)의 각 냉각액용 유로(CS)로부터 냉각액이 양호한 밸런스로 배출되어, 발전 성능의 저하가 억제된다.
또, 비교예 1에서는, 면압의 저하를 원인으로 하는 발전 성능의 저하가 보여졌다. 비교예 1에서는, 출입구부와 비교하여 면적이 큰 턴부에 딤플 구성이 채용되어 있기 때문에, 면압이 저하하여 발전 성능이 저하되고 있다. 한편, 본 실시예에서는, 출입구부에 딤플 구성이 채용되어 있지만, 비교적 면적이 큰 턴부에 직교 유로 구성이 채용되어 있기 때문에, 면압의 저하가 억제되어, 발전 성능의 저하가 억제된다.
비교예 2에서는, 가스 및 냉각액의 분배성의 저하를 원인으로 하는 발전 성능의 저하는 보여지지 않지만, 배수 능력의 저하를 원인으로 하는 발전 성능의 저하가 보여졌다. 비교예 2에서는, 출입구부에 더하여 턴부도 딤플 구성이 채용되어 있기 때문에, 각 반응 가스용 유로가 출입구부 및 턴부에 있어서 서로 연통하고 있다. 그 때문에, 어느 반응 가스용 유로에 물이 고인 경우에, 당해 반응 가스용 유로의 압력이 다른 반응 가스용 유로로 빠지게 되어, 반응 가스용 유로에 고인 물이 신속하게 배출되지 않아 발전 성능이 저하되고 있다. 한편, 본 실시예에서는, 출입구부는 딤플 구성이 채용되어 있지만, 턴부는 직교 유로 구성이 채용되어 있기 때문에, 출입구부 이외의 부분에서는 각 반응 가스용 유로는 서로 독립되어, 어느 반응 가스용 유로의 압력이 다른 반응 가스용 유로로 빠지는 일이 없다. 그 때문에, 가령 어느 반응 가스용 유로에 물이 고여도, 당해 반응 가스용 유로의 가스 압력에 의해 물은 신속하게 배출되어, 발전 성능의 저하가 억제된다.
또, 비교예 2에서는, 면압의 저하를 원인으로 하는 발전 성능의 저하가 보여졌다. 비교예 2에서는, 직교 유로 구성과 비교하여 적층시의 접촉 면적이 작은(이른바 콘택트율이 낮은) 딤플 구성이 채용된 부분이 많기 때문에, 면압이 저하하여 발전 성능이 저하되고 있다. 한편, 본 실시예에서는, 출입구부는 딤플 구성이 채용되어 있지만, 턴부는 직교 유로 구성이 채용되어 있기 때문에, 면압의 저하가 억제되어, 발전 성능의 저하가 억제된다.
또한, 본 실시예에서는, 연료가스 공급 매니폴드(162) 및 연료가스 배출 매니폴드(164)를 구성하는 개구(362) 및 개구(364)의 일부분이 딤플부(DPP)에 대향하고 있고, 냉각액 공급 매니폴드(172) 및 냉각액 배출 매니폴드(174)를 구성하는 개구(372) 및 개구(374)의 일부분이 딤플부(DPP)에 대향함과 함께 다른 일부분이 턴 영역(CA)에 대향하도록 형성되어 있다. 즉, 1번째 딤플부(DPP1)는, 연료가스 공급 매니폴드(162)를 구성하는 개구(362) 및 냉각액 공급 매니폴드(172)를 구성하는 개구(372)의 양방에 대향하고 있다. 또, 2번째 딤플부(DPP2)는, 연료가스 배출 매니폴드(164)를 구성하는 개구(364) 및 냉각액 배출 매니폴드(174)를 구성하는 개구(374)의 양방에 대향하고 있다. 그 때문에, 딤플부(DPP1)에 있어서, 연료가스 및 냉각액의 양방을 양호한 밸런스로 분배할 수 있음과 함께, 딤플부(DPP2)에 있어서, 연료가스 및 냉각액의 양방을 양호한 밸런스로 배출할 수 있다.
또, 본 실시예에서는, 애노드 측 세퍼레이터(310)라는 1개의 부품만으로 냉각액용 유로 및 연료가스용 유로를 형성할 수 있기 때문에, 부품 점수의 증가를 억제할 수 있어, 연료전지(100)의 경량화, 소형화, 저비용화를 실현할 수 있다. 또, 본 실시예의 연료전지(100)에서는, 애노드 측 세퍼레이터(310)는 파형 단면 형상의 파형부(WSP)를 가지지만, 캐소드 측 세퍼레이터(320)는 평탄한 판상 형상이기 때문에, 캐소드 측 세퍼레이터(320)도 파형 단면 형상의 파형부(WSP)를 가지는 경우와 비교하여, 이하의 유리한 점을 가진다. 즉, 본 실시예의 연료전지(100)에서는, 냉각액용 유로의 압력 손실이 애노드 측 세퍼레이터(310)의 형상만에 의해 결정되기 때문에, 각 단셀(140)의 냉각액용 유로의 압력 손실의 불균일을 더 용이하게 억제할 수 있다. 또, 본 실시예의 연료전지(100)에서는, 적층시의 위치 어긋남에 의해 세퍼레이터 사이의 접촉 면적이 손실되지 않기 때문에, 접촉 면적의 확보가 용이하다. 또, 본 실시예의 연료전지(100)에서는, 막전극 접합체(210)로의 면압 불균일을 억제할 수 있기 때문에, 확산층과 촉매층 사이에 있어서의 간극의 발생을 방지하고, 물의 체류를 방지하여, 농도 분극을 저감할 수 있다. 또, 본 실시예의 연료전지(100)에서는, 세퍼레이터 가공의 용이화, 저비용화를 도모할 수 있다.
B. 변형예 :
또한, 본 발명은 상기의 실시예나 실시 형태에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 다양한 양태로 실시하는 것이 가능하며, 예를 들면, 다음과 같은 변형도 가능하다.
B1. 변형예 1 :
상기 실시예에 있어서의 연료전지 시스템(10)의 구성은, 어디까지나 일례이고, 여러가지 변형 가능하다. 예를 들면, 상기 실시예에서는, 막전극 접합체(210)가 애노드 측 확산층(216) 및 캐소드 측 확산층(217)을 포함한다고 하고 있지만, 막전극 접합체(210)가 애노드 측 확산층(216) 및 캐소드 측 확산층(217)의 적어도 일방을 포함하지 않는다고 해도 된다.
또, 상기 실시예에서는, 연료전지(100)의 각 층의 재료나 제조 방법을 특정하고 있지만, 이들 재료나 제조 방법에 한정되는 것이 아니고, 적정한 여러가지 재료나 제조 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 실시예에서는, 애노드 측 세퍼레이터(310)는 금속판에 프레스 가공을 실시하여 제조된다고 하고 있지만, 애노드 측 세퍼레이터(310)는, 금속판이나 수지 카본판의 절삭이나 금속판의 에칭에 의해 제조되어도 되고, 수지 카본의 사출 성형에 의해 제조되어도 된다. 마찬가지로, 캐소드 측 세퍼레이터(320)는, 수지 카본판의 절삭이나 수지 카본의 사출 성형에 의해 제조되어도 된다.
또, 상기 실시예에서는, 단셀(140)의 평면 형상은, X 방향으로 긴 장방형 형상이라고 하고 있지만, Y 방향으로 긴 장방형 형상이라고 해도 되고, 장방형 이외의 다른 형상(정방형, 다각형, 원형, 타원형 등)이라고 해도 된다. 또, 단셀(140)의 평면에 있어서의 각 매니폴드의 배치는, 각 유체용 유로의 출입구에 액세스할 수 있는 배치이면, 임의의 배치로 변경 가능하다.
또, 상기 실시예에서는, 연료전지(100)는 고체고분자형 연료전지라고 하고 있지만, 본 발명은 다른 종류의 연료전지(예를 들면, 다이렉트 메탄올형 연료전지나 인산형 연료전지)에도 적용 가능하다.
B2. 변형예 2 :
상기 실시예에서는, 애노드 측 세퍼레이터(310)가 파형 단면 형상의 파형부(WSP)를 가지는 형상인 한편, 캐소드 측 세퍼레이터(320)는 평탄한 판상 형상으로 하고 있지만, 반대로, 캐소드 측 세퍼레이터(320)가 파형 단면 형상의 파형부(WSP)를 가지는 형상인 한편, 애노드 측 세퍼레이터(310)는 평탄한 판상 형상으로 해도 된다. 이 경우에는, 발전체층(200)에 캐소드 측 다공체 유로층(230)이 포함되지 않는 대신 애노드 측에 다공체 유로층이 설치되고, 캐소드 측 세퍼레이터(320)와 발전체층(200) 사이에 산화제 가스용 유로가 형성됨과 함께 캐소드 측 세퍼레이터(320)와 애노드 측 세퍼레이터(310) 사이에 냉각액용 유로가 형성된다.
혹은, 애노드 측 세퍼레이터(310) 및 캐소드 측 세퍼레이터(320)가 모두 파형 단면 형상의 파형부(WSP)를 가지는 형상으로 해도 된다. 이 경우에는, 발전체층(200)에 다공체 유로층이 포함되지 않고, 애노드 측 세퍼레이터(310)와 발전체층(200) 사이에 연료가스용 유로가 형성되며, 캐소드 측 세퍼레이터(320)와 발전체층(200) 사이에 산화제 가스용 유로가 형성되고, 캐소드 측 세퍼레이터(320)와 애노드 측 세퍼레이터(310) 사이에 냉각액용 유로가 형성된다. 또, 이 경우에는, 애노드 측 세퍼레이터(310) 및 캐소드 측 세퍼레이터(320)의 파형부(WSP)에 있어서의 제2 홈부(315)끼리 접촉한다. 또, 이 경우에 있어서, 파형부(WSP)의 제2 홈부(315)에 있어서의 얕은 홈부(314)는, 애노드 측 세퍼레이터(310) 및 캐소드 측 세퍼레이터(320) 중 어느 한쪽에만 설치되어도 되고, 쌍방에 설치되어도 된다.
B3. 변형예 3 :
상기 실시예에서는, 각 제2 홈부(315)에 복수의 얕은 홈부(314)가 설치되어 있다고 하고 있지만, 각 제2 홈부(315)에 적어도 1개의 얕은 홈부(314)가 설치되어 있으면, 냉각액의 흐름 방향을 연료가스의 흐름 방향과 평행한 방향으로 한정되지 않고 자유롭게 설정할 수 있다. 또, 상기 실시예에서는, 각 제2 홈부(315)의 얕은 홈부(314)는, X 방향을 따라 인접하는 다른 제2 홈부(315)의 얕은 홈부(314)와 나란한 위치에 형성되어 있지만, 얕은 홈부(314)의 배치 패턴은 이러한 패턴에 한정되지 않고 임의로 변경 가능하다.
B4. 변형예 4 :
상기 실시예에서는, 파형부(WSP)가, 3개의 직선 형상 영역(SA)과 2개의 턴 영역(CA)을 포함한다고 하고 있지만, 파형부(WSP)의 일방의 표면 측에 형성되는 유체용 유로가 구불구불한 형상이 되는 한, 파형부(WSP)에 포함되는 직선 형상 영역(SA) 및 턴 영역(CA)의 수는 변형 가능하다.
B5. 변형예 5 :
상기 실시예에서는, 파형부(WSP)에 있어서의 구불구불한 형상의 유체용 유로[연료가스용 유로(AS)]의 입구 및 출구에 인접하여, 평판부(332)와 제1 표면 측으로 돌출된 제1 돌기부(334)와 제2 표면 측으로 돌출된 제2 돌기부(336)를 가지는 딤플부(DPP)가 배치된다고 하고 있지만, 딤플부(DPP) 대신, 파형부(WSP)의 양측에 있어서 각 유체용 유로를 연통하는 유로를 형성하는 다른 구성의 유로 형성부가 배치된다고 해도 된다. 단, 본 실시예와 같이, 출입구부에 상기 서술한 구성의 딤플부(DPP)를 배치하면, 출입구부에 직교 유로 구성을 배치하는 경우와 비교하여, 냉각액 분배성의 저하를 원인으로 하는 발전 성능의 저하를 억제할 수 있다. 출입구부에 직교 유로 구성을 배치하면, 직교 유로 구성의 입구부에 있어서 인접하는 직선 형상 영역(SA1)의 각 냉각액용 유로(CS)에 냉각액이 양호한 밸런스로 분배되지 않고, 또 직교 유로 구성의 출구부에 있어서 인접하는 직선 형상 영역(SA3)의 각 냉각액용 유로(CS)로부터 냉각액이 양호한 밸런스로 배출되지 않아, 발전 성능이 저하될 우려가 있다. 이것에 대하여, 본 실시예와 같이, 출입구부에 딤플부(DPP)를 배치하면, 입구부에 있어서 인접하는 직선 형상 영역(SA1)의 각 냉각액용 유로(CS)에 냉각액이 양호한 밸런스로 분배되고, 또 출구부에 있어서 인접하는 직선 형상 영역(SA3)의 각 냉각액용 유로(CS)로부터 냉각액이 양호한 밸런스로 배출되어, 발전 성능의 저하가 억제된다.
B6. 변형예 6 :
상기 실시예에서는, 각 직선 형상 영역(SA)의 단부의 경계선은 Y 방향에 평행하지 않고 소정의 각도를 가지고 있고, 각 턴 영역(CA)의 평면 형상은 대략 삼각형 형상이라고 하고 있지만, 각 턴 영역(CA)은, 각 연료가스용 유로(AS)가 구불구불한 형상이 되도록 각 직선 형상 영역(SA)에 있어서의 대응하는 홈부 사이를 접속하는 복수의 제1 홈부(316) 및 제2 홈부(315)를 포함하고 있으면, 반드시 평면 형상이 대략 삼각형 형상일 필요는 없다. 도 13 및 도 14는, 변형예에 있어서의 애노드 측 세퍼레이터(310)의 평면 구성을 나타내는 설명도이다. 도 13은, 상기 실시예에 있어서의 도 7에 대응하고 있고, 도 14는, 상기 실시예에 있어서의 도 8에 대응하고 있다. 또, 도 15는, 도 13에 있어서의 턴 영역(CA1)의 부분을 확대하여 나타내는 설명도이다. 도 13 내지 도 15에 나타내는 변형예는, 각 직선 형상 영역(SA)의 단부의 경계선이 Y 방향에 대략 평행하고, 각 턴 영역(CA)의 평면 형상이 대략 직사각형 형상인 점이, 상기 실시예와는 다르다. 도 13 내지 도 15에 나타내는 변형예에 있어서는, 상기 실시예와 마찬가지로, 각 턴 영역(CA)은, 각 연료가스용 유로(AS)가 구불구불한 형상이 되도록 각 직선 형상 영역(SA)에 있어서의 대응하는 홈부 사이를 접속하는 복수의 제1 홈부(316) 및 제2 홈부(315)를 포함하고 있다. 또, 이 변형예에 있어서는, 상기 실시예와 마찬가지로, 각 턴 영역(CA)의 각 제2 홈부(315)가 깊은 홈부(313)와 얕은 홈부(314)를 가지고 있기 때문에(도 15 참조), 얕은 홈부(314)를 사이에 두고 인접하는 2개의 냉각액용 유로(CS)를 연통하는 연통 유로(CP)가 형성되고, 냉각액은 냉각액용 유로(CS) 및 연통 유로(CP)를 거쳐 종횡으로(X 방향 및 Y 방향의 양방으로) 유동한다.
10 : 연료전지 시스템 50 : 수소 탱크
51 : 셔터 밸브 52 : 레귤레이터
53 : 배관 54 : 배출 배관
60 : 에어 펌프 61 : 배관
63 : 배관 70 : 라디에이터
71 : 워터 펌프 72 : 배관
73 : 배관 80 : 제어부
100 : 연료전지 110 : 엔드 플레이트
120 : 절연판 130 : 집전판
140 : 단셀 152 : 산화제 가스 공급 매니폴드
154 : 산화제 가스 배출 매니폴드 162 : 연료 가스 공급 매니폴드
164 : 연료 가스 배출 매니폴드 172 : 냉각액 공급 매니폴드
174 : 냉각액 배출 매니폴드 200 : 발전체층
210 : 막전극 접합체 212 : 전해질막
214 : 애노드 215 : 캐소드
216 : 애노드 측 확산층 217 : 캐소드 측 확산층
230 : 캐소드 측 다공체 유로층 310 : 애노드 측 세퍼레이터
313 : 깊은 홈부 314 : 얕은 홈부
315 : 제2 홈부 316 : 제1 홈부
317 : 제3 홈부 318 : 개구
320 : 캐소드 측 세퍼레이터 322 : 개구
332 : 평판부 334 : 제1 돌기부
336 : 제2 돌기부 352 : 개구
354 : 개구 362 : 개구
364 : 개구 372 : 개구
374 : 개구 376 : 칸막이부
382 : 가이드 420 : 시일부
430 : 시일부 440 : 시일부
450 : 시일부 DPP : 딤플부
CA : 턴 영역 SA : 직선 형상 영역
CP : 연통 유로 CS : 냉각액용 유로
AS : 연료가스용 유로 WSP : 파형부

Claims (6)

  1. 연료전지용 세퍼레이터로서,
    제1 표면 측으로 오목한 형상이며 제1 유체용 유로를 상기 제1 표면 측에 형성하는 제1 홈부와, 상기 제1 표면 측과는 반대의 제2 표면 측으로 오목한 형상이며 제2 유체용 유로를 상기 제2 표면 측에 형성하는 제2 홈부가 번갈아 복수 늘어선 파형 단면 형상을 가지는 제1 유로 형성부로서, 복수의 상기 제1 홈부 및 상기 제2 홈부를 각각 포함하는 서로 평행한 3개 이상의 직선 형상 영역과, 각 상기 제2 유체용 유로가 구불구불한 형상이 되도록 각 상기 직선 형상 영역에 있어서의 대응하는 상기 홈부 사이를 접속하는 복수의 상기 제1 홈부 및 상기 제2 홈부를 각각 포함하는 복수의 턴 영역을 가지는, 제1 유로 형성부와,
    상기 제1 유로 형성부에 있어서의 상기 제2 유체용 유로의 입구 및 출구의 위치에 인접하여 배치되고, 각 상기 제1 유체용 유로를 연통하는 유로를 상기 제1 표면 측에 형성함과 함께, 각 상기 제2 유체용 유로를 연통하는 유로를 상기 제2 표면 측에 형성하는 제2 유로 형성부를 구비하고,
    각 상기 턴 영역에 있어서의 각 상기 제2 홈부는, 상기 제2 표면 측에서 본 깊이가 다른 부분보다 덜 깊은 얕은 홈부로서, 상기 얕은 홈부를 사이에 두고 인접하는 2개의 상기 제1 유체용 유로를 연통하는 유로를 상기 제1 표면 측에 형성하는 얕은 홈부를 가지는, 세퍼레이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 유체는, 냉각액이고,
    상기 제2 유체는, 연료가스와 산화제 가스 중 어느 하나인, 세퍼레이터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 유체용 매니폴드를 구성하는 제2 개구가, 상기 제2 개구의 적어도 일부분이 상기 제2 유로 형성부에 대향하도록 형성되어 있고,
    상기 제1 유체용 매니폴드를 구성하는 제1 개구가, 상기 제1 개구의 일부분이 상기 제2 유로 형성부에 대향함과 함께 다른 일부분이 상기 제1 유로 형성부의 상기 턴 영역에 대향하도록 형성되어 있는, 세퍼레이터.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 유로 형성부는, 평판부와, 상기 평판부로부터 상기 제1 표면 측으로 돌출된 복수의 독립된 제1 돌기부와, 상기 평판부로부터 상기 제2 표면 측으로 돌출된 복수의 독립된 제2 돌기부를 가지는, 세퍼레이터.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 얕은 홈부의 바닥부의 적층 방향을 따른 위치는, 상기 제2 홈부의 상기 다른 부분의 위치보다 상기 제2 표면 측인, 세퍼레이터.
  6. 연료전지로서,
    전해질막과 상기 전해질막의 일방 측에 배치된 애노드와 상기 전해질막의 타방 측에 배치된 캐소드를 포함하는 발전체층과,
    상기 발전체층을 사이에 끼워 배치된 제1항 또는 제2항에 기재된 세퍼레이터를 구비하는, 연료전지.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5582193B2 (ja) * 2010-09-16 2014-09-03 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用セパレータ、燃料電池、燃料電池の製造方法
US10396368B2 (en) * 2013-03-18 2019-08-27 Wuhan Troowin Power System Technology Co., Ltd. PEM fuel cell stack
JP6205915B2 (ja) * 2013-07-08 2017-10-04 トヨタ車体株式会社 燃料電池のガス流路形成部材及び燃料電池
JP6090091B2 (ja) * 2013-10-01 2017-03-08 トヨタ自動車株式会社 燃料電池
JP5942955B2 (ja) * 2013-10-02 2016-06-29 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用セパレーターと燃料電池
JP6003863B2 (ja) * 2013-10-02 2016-10-05 トヨタ自動車株式会社 セパレータおよび燃料電池
FR3016243B1 (fr) * 2014-01-07 2016-02-05 Commissariat Energie Atomique Plaque de guidage d'ecoulement pour pile a combustible
FR3016242B1 (fr) * 2014-01-07 2016-02-05 Commissariat Energie Atomique Plaque de guidage d'ecoulement pour pile a combustible
JP6502726B2 (ja) * 2015-03-31 2019-04-17 日本特殊陶業株式会社 平板型燃料電池
JP6498992B2 (ja) * 2015-03-31 2019-04-10 日本特殊陶業株式会社 平板型燃料電池
DE102017212846A1 (de) 2017-07-26 2019-01-31 Robert Bosch Gmbh Verteilerstruktur zum Bereitstellen mindestens eines Reaktionsgases
DE102019200946A1 (de) * 2019-01-25 2020-07-30 Robert Bosch Gmbh Bipolarplatte für eine Brennstoffzelle und Brennstoffzelle
US11769886B2 (en) * 2019-01-30 2023-09-26 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Battery cell, cell stack, and redox flow battery
TR202104685A2 (tr) * 2021-03-12 2021-04-21 Erman Celik Ara rezervuarlara, çok noktali beslemeye ve i̇ki̇nci̇l sivi boşaltma kanallarina sahi̇p yakit hücresi̇

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010073626A (ja) 2008-09-22 2010-04-02 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池用セパレータ及び燃料電池スタック

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6410178B1 (en) * 1998-05-08 2002-06-25 Aisin Takaoka Co., Ltd. Separator of fuel cell and method for producing same
JP4019554B2 (ja) 1998-08-03 2007-12-12 トヨタ自動車株式会社 燃料電池セパレータ用多連凹凸板の製造方法
JP4120072B2 (ja) * 1998-11-27 2008-07-16 アイシン精機株式会社 固体高分子電解質型燃料電池用セパレータ及び固体高分子電解質型燃料電池
JP2003242994A (ja) 2002-02-13 2003-08-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 燃料電池用セパレータの製造方法およびそれを用いた高分子電解質型燃料電池
JP4473519B2 (ja) * 2003-04-16 2010-06-02 本田技研工業株式会社 燃料電池
JP4266338B2 (ja) * 2003-10-15 2009-05-20 本田技研工業株式会社 燃料電池
JP5077620B2 (ja) * 2005-12-16 2012-11-21 トヨタ自動車株式会社 燃料電池のセパレータ
WO2008047989A1 (en) 2006-10-16 2008-04-24 Hyundai Hysco Metal separator for fuel cell and fuel cell stack having the same
JP2009170286A (ja) 2008-01-17 2009-07-30 Toyota Motor Corp 燃料電池
JP5235581B2 (ja) 2008-09-30 2013-07-10 株式会社日立製作所 燃料電池セパレータ
JP5582193B2 (ja) 2010-09-16 2014-09-03 トヨタ自動車株式会社 燃料電池用セパレータ、燃料電池、燃料電池の製造方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010073626A (ja) 2008-09-22 2010-04-02 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池用セパレータ及び燃料電池スタック

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