KR101819797B1 - 연료 전지 셀 - Google Patents

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Abstract

막전극 접합체와 세퍼레이터의 사이에 배치되는 다공체에 매니폴드로부터 배출되는 물이 흡수되는 것을 억제하고, 배수성을 향상시키는 것이 가능한 연료 전지 셀을 제공한다.
이 연료 전지 셀(1)은, 막전극 접합체(10m)의 캐소드측에 대향하여 배치되는 다공체 유로(20c)와, 막전극 접합체(10m)와 다공체 유로(20c)를 끼움 지지하며, 다공체 유로(20c)로부터 배출된 캐소드 오프 가스가 유통되는 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b)을 갖는 세퍼레이터(30)를 구비하고, 다공체 유로(20c)는 세퍼레이터(30)의 두께 방향에서 보았을 때, 막전극 접합체(10m)측으로부터 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b) 내에 돌출되는 돌출 부위(201)를 갖고, 당해 돌출 부위(201)에 있어서의 세퍼레이터(30)의 긴 방향의 길이가 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b)의 막전극 접합체(10m)측의 한변보다 짧다.

Description

연료 전지 셀{FUEL BATTERY CELL}
본 발명은, 연료 전지 셀에 관한 것이다.
고체 고분자형 연료 전지는, 이온 투과성의 전해질막 양면에 촉매층 및 가스 확산층이 순서대로 적층된 막전극 접합체를 갖고, 이 막전극 접합체를 가스 유로층과 세퍼레이터로 끼움 지지한 연료 전지 셀을 복수 조합하여 연료 전지 스택을 형성한다. 애노드(부극)에서는, 수소를 함유하는 연료 가스가 공급되고, 하기 식 (1)에 나타내는 전기 화학 반응에 의해 연료 가스로부터 프로톤을 생성한다. 생성된 프로톤은 전해질막을 통하여 캐소드(정극)로 이동한다. 다른 쪽의 캐소드(정극)에서는, 산소를 함유하는 산화제 가스가 공급되고, 애노드(부극)로부터 이동해 온 프로톤과 반응하여 하기 식 (2)에 나타내는 전기 화학 반응에 의해 물(이하, 생성수라고도 함)을 생성한다. 이들 한 쌍의 전극 구조체의 전해질막측의 표면에서 발생하는 전기 화학 반응을 이용하여 전극으로부터 전기 에너지를 취출한다. 애노드 반응: H2→2H++2e- …(1), 캐소드 반응: 2H++2e-+(1/2)02→H20 …(2)
상기 연료 전지 셀에서는, 막전극 접합체와 세퍼레이터와의 사이에, 가스 확산층의 표면을 따라 발전에 제공하는 반응 가스를 흐르게 하기 위한 가스 유로를 형성하는 유로 형성 부재로서, 다공체가 배치되는 경우가 있다.
그리고, 이러한 연료 전지 셀에 관하여, 여러 가지 기술이 제안되어 있다. 예를 들어, 하기 특허문헌 1에 기재된 연료 전지 셀에서는, 연료 전지 셀에 형성된 매니폴드(관통 구멍) 내에 다공체를 돌출시켜 배치하고 있다.
일본 특허 공개 제2013-187030호 공보
그런데, 상술한 전기 화학 반응에 의해 캐소드극에서는 물이 생성되고, 이 물이 연료 전지 셀에 형성된 매니폴드를 통하여 배출된다. 상기 특허문헌 1에 기재된 연료 전지 셀에서는, 다공체가 당해 매니폴드 내에 돌출된 상태로 배치되어 있기 때문에, 매니폴드를 통하여 배출되는 물이, 다시 다공체에 흡수될 우려가 있다. 매니폴드 내에 돌출되어 있는 다공체에 물이 흡수되어 버리면, 배수성, 나아가서는 발전 성능이 저하될 우려가 있었다.
본 발명은 이러한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은, 막전극 접합체와 세퍼레이터와의 사이에 배치되는 다공체에 매니폴드로부터 배출되는 물이 흡수되는 것을 억제할 수 있고, 배수성을 향상시키는 것이 가능한 연료 전지 셀을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 연료 전지 셀은, 전해질막의 양면에 애노드 전극과 캐소드 전극을 적층한 막전극 접합체와, 상기 막전극 접합체의 캐소드측에 대향하여 배치되며, 상기 캐소드 전극에 산화 가스를 흐르게 하기 위한 가스 유로를 형성하는 다공체 유로와, 상기 막전극 접합체와 상기 다공체 유로를 끼움 지지하는 한 쌍의 세퍼레이터를 구비하고, 상기 세퍼레이터는, 상기 세퍼레이터의 두께 방향으로 관통하여 상기 막전극 접합체의 외측에 형성되고, 상기 다공체 유로로부터 배출된 캐소드 오프 가스가 유통되는 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍을 갖고, 상기 다공체 유로는, 상기 두께 방향에서 보았을 때, 상기 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍에 있어서의 상기 막전극 접합체측으로부터 상기 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍 내에 돌출되는 돌출 부위를 갖고, 상기 돌출 부위에 있어서의 상기 세퍼레이터의 긴 방향의 길이가 상기 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍의 상기 막전극 접합체측의 한변보다 짧은 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 연료 전지 셀에서는, 다공체 유로는, 세퍼레이터의 두께 방향에서 보았을 때, 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍에 있어서의 막전극 접합체측으로부터 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍 내에 돌출되는 돌출 부위를 갖고, 당해 돌출 부위에 있어서의 세퍼레이터의 긴 방향의 길이가 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍의 막전극 접합체측의 한변보다 짧게 되어 있다. 이렇게 다공체 유로로부터 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍 내에 돌출되어 있지 않은 부분이 형성되기 때문에, 당해 돌출되어 있지 않은 부분에 다공체 유로로부터 배출된 물이 흐르기 쉬워져, 배출된 물이 다공체 유로로 다시 흡수되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 연료 전지 셀의 배수성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 셀에서는, 상기 세퍼레이터는, 상기 세퍼레이터의 긴 변을 따라서 병설된 복수의 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍을 갖고 있으며, 상기 복수의 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍 중, 상기 세퍼레이터의 긴 방향의 양단부측에 배치되는 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍 내에 돌출되는 상기 돌출 부위의 상기 긴 방향의 길이가, 상기 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍의 상기 막전극 접합체측의 한변보다 짧은 것도 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 셀에서는, 상기 돌출 부위에 있어서의 상기 긴 방향의 길이는, 상기 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍의 상기 막전극 접합체측의 한변보다 1㎜ 이상 짧은 것도 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 연료 전지 셀에서는, 상기 돌출 부위는, 상기 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍의 상기 막전극 접합체측의 한변으로부터 상기 막전극 접합체의 외측 방향으로 1㎜ 이상 돌출되어 있는 것도 바람직하다.
본 발명에 따르면, 막전극 접합체와 세퍼레이터와의 사이에 배치되는 다공체에, 매니폴드로부터 배출되는 물이 흡수되는 것을 억제할 수 있고, 배수성을 향상시키는 것이 가능한 연료 전지 셀을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 연료 전지 셀의 개략 구성을 도시하는 평면도.
도 2는 도 1에 도시하는 원 W의 확대도.
도 3은 본 발명의 실시 형태에 있어서의 연료 전지 셀의 개략 구성을 도시하는 단면도.
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 본 발명은 이하의 바람직한 실시 형태에 의해 설명되지만, 본 발명의 범위를 일탈하지 않고, 많은 방법에 의해 변경을 행할 수 있으며, 본 실시 형태 이외의 다른 실시 형태를 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위 내에 있어서의 모든 변경이 특허 청구 범위에 포함된다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면서 본 실시 형태에 따른 연료 전지 셀(1)에 대하여 설명한다. 도 1은 연료 전지 셀(1)의 개략 구성을 도시하는 평면도이다. 도 2는 도 1에 도시하는 원 W의 확대도이다. 도 3의 (A)는 도 1의 A-A 단면도이고, 도 3의 (B)는 도 1의 B-B 단면도이다.
또한, 도 1 내지 도 3에 도시하는 연료 전지 셀(1)을 기본 단위로 하여 복수 적층함으로써 연료 전지 스택(도시 생략)을 형성한다. 적층된 연료 전지 셀(1)은 전기적으로 직렬로 접속되고, 연료극(애노드극)측에는 수소 등의 연료 가스가, 산소극(캐소드극)측에는 산소나 공기 등의 산화제 가스가 각각 공급되며, 전기 화학 반응에 의해 발전이 행하여진다.
도 1 내지 도 3에 도시하는 바와 같이, 연료 전지 셀(1)은, 막전극 가스 확산층 접합체(10)와, 다공체 유로(20a, 20c)와, 세퍼레이터(30a, 30c)와, 실링 플레이트(40)와, 시일재(50)를 구비하고 있다. 이하, 세퍼레이터(30a, 30c)를 총칭하여, 세퍼레이터(30)라고도 한다.
막전극 가스 확산층 접합체(10)는, 막전극 접합체(10m)의 양면에 가스 확산층(10a, 10c)을 접합하여 이루어진다. 막전극 접합체(10m)는, 전해질막의 양면에 전극(애노드 및 캐소드)을 접합하여 이루어진다. 본 실시 형태에서는, 전해질막으로서, 나피온(등록 상표)을 사용하는 것으로 하였다. 전해질막으로서, 프로톤 전도성을 갖는 다른 고체 고분자막을 사용하는 것으로 해도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 가스 확산층(10a, 10c)으로서, 카본 클로스를 사용하는 것으로 하였다. 가스 확산층(10a, 10c)으로서, 카본 페이퍼 등, 도전성 및 가스 투과성을 갖는 다른 부재를 사용하는 것으로 해도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 막전극 가스 확산층 접합체(10)에 있어서, 애노드측의 가스 확산층(10a)의 크기는, 캐소드측의 가스 확산층(10c)의 크기보다도 큰 것으로 했지만, 가스 확산층(10a, 10c)의 크기는 적절히 선택될 수 있는 것이다. 막전극 가스 확산층 접합체(10)는, 도 3에 도시한 바와 같이, 연료 전지 셀(1)의 중앙부에 배치된다.
다공체 유로(20a)는, 막전극 가스 확산층 접합체(10)에 있어서의 애노드측의 가스 확산층(10a)의 표면에 적층된다. 다공체 유로(20a)는 다공체를 포함하고, 애노드측의 가스 확산층(10a)의 표면을 따라 연료 가스로서의 수소를 흐르게 하기 위한 가스 유로를 형성한다. 또한, 다공체 유로(20c)는, 막전극 가스 확산층 접합체(10)에 있어서의 캐소드측의 가스 확산층(10c)의 표면에 적층된다. 다공체 유로(20c)는, 다공체 유로(20a)와 마찬가지로 다공체를 포함하고, 캐소드측의 가스 확산층(10c)의 표면을 따라 산화제 가스로서의 공기를 흐르게 하기 위한 가스 유로를 형성한다. 본 실시 형태에서는, 다공체 유로(20a, 20c)로서, 예를 들어 익스팬드 메탈 등의 다공체가 사용되지만, 도전성을 갖는 다른 다공체를 사용하는 것이어도 된다.
세퍼레이터(30a)는 다공체 유로(20a)의 표면에 적층된다. 또한, 세퍼레이터(30c)는 다공체 유로(20c)의 표면에 적층된다. 본 실시 형태에서는, 세퍼레이터(30)로서, 금속 플레이트를 사용하는 것으로 하였다. 세퍼레이터(30)로서, 가스 불투과이고 도전성을 갖는 다른 부재를 사용하는 것으로 해도 된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 세퍼레이터(30)의 짧은 변에 따른 방향(도 1 및 도 2에서는 상하 방향)을 「세퍼레이터(30)의 짧은 방향」이라고 칭하고, 세퍼레이터(30)의 긴 변을 따른 방향(도 1 및 도 2에서는 좌우 방향)을 「세퍼레이터(30)의 긴 방향」이라고 칭하기로 한다. 또한, 연료 전지 셀(1)의 적층 방향(도 3에서는 상하 방향)을 「세퍼레이터(30)의 두께 방향」이라고 칭하기로 한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 세퍼레이터(30)는 직사각형의 외형 형상을 갖고 있다. 그리고, 세퍼레이터(30)에는, 세퍼레이터(30)의 두께 방향으로 관통하는 복수의 관통 구멍이 형성되어 있다. 즉, 세퍼레이터(30)에는, 연료 전지 셀(1)의 외부로부터 공급된 공기를 다공체 유로(20c)에 도입하기 위한 복수의 공기 도입용 관통 구멍(32a)이, 한쪽의 긴 변(도시한 하변)을 따라 병설되어 있다.
또한, 세퍼레이터(30)에는, 다공체 유로(20c)로부터 배출된 캐소드 오프 가스를 연료 전지 셀(1)의 외부로 배출하기 위한 복수의 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b)이, 다른 쪽의 긴 변(도시한 상변)을 따라 병설되어 있다.
또한, 세퍼레이터(30)에는, 연료 전지 셀(1)의 외부로부터 공급된 수소를 다공체 유로(20a)에 도입하기 위한 수소 도입용 관통 구멍(34a)과, 연료 전지 셀(1)의 외부로부터 공급된 냉각수를 냉각수 유로에 도입하기 위한 복수의 냉각수 도입용 관통 구멍(36a)이, 한쪽의 짧은 변(도시한 좌변)을 따라 형성되어 있다.
또한, 세퍼레이터(30)에는, 다공체 유로(20a)로부터 배출된 애노드 오프 가스를 연료 전지 셀(1)의 외부로 배출하기 위한 애노드 오프 가스 배출용 관통 구멍(34b)과, 냉각수 유로로부터 배출된 냉각수를 연료 전지 셀(1)의 외부로 배출하기 위한 복수의 냉각수 배출용 관통 구멍(36b)이, 다른 쪽의 짧은 변(도시한 우변)을 따라 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 상술한 각 관통 구멍은, 직사각형 형상을 갖는 것으로 하였다. 그리고, 각 관통 구멍의 주위에는, 세퍼레이터(30)[세퍼레이터(30c)]의 표면에 고무제의 가스킷(60)을 배치함으로써(도 3 참조), 도 1에 도시한 바와 같이, 시일 라인 SL이 형성되어 있다.
시일재(50)는, 세퍼레이터(30a)와 세퍼레이터(30c)의 사이에 있어서의 막전극 가스 확산층 접합체(10)의 외주부 및, 세퍼레이터(30a)와 세퍼레이터(30c)의 사이에 있어서의 각 관통 구멍의 주위에 형성되어 있다. 이 시일재(50)는, 유동성을 갖는 액상 시일재(예를 들어 액상 고무)를 경화함으로써 형성된다. 유동성을 갖는 액상 시일재로서는, 예를 들어 열경화 전에는 항상 유동성을 갖는 열경화성의 시일재나, 가열 시에 점토가 저하되어 유동성을 발현하는 열가소성의 반경화 상태의 시일재가 사용된다. 이로 인해, 시일재(50)와 다공체 유로(20c)의 사이에는, 시일재(50)를 형성할 때, 액상 시일재의 다공체 유로(20c)로의 유입을 방지하기 위한 실링 플레이트(40)가 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 실링 플레이트(40)로서, 예를 들어 티타늄 플레이트가 사용되지만, 기타 재료를 적용하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 막전극 접합체(10m)에 대하여 애노드측에 배치되는 다공체 유로(20a)의 크기는, 애노드측의 가스 확산층(10a)의 크기와 거의 동일한 것으로 하였다. 또한, 막전극 접합체(10m)에 대하여 캐소드측에 배치되는 다공체 유로(20c)의 긴 변의 길이는, 막전극 접합체(10m)의 긴 변의 길이보다도 짧고, 다공체 유로(20c)의 짧은 변의 길이는, 세퍼레이터(30)에 있어서의 공기 도입용 관통 구멍(32a)과 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b)과의 간격보다도 긴 것으로 하였다.
도 2를 참조하면서 다공체 유로(20c) 및 실링 플레이트(40)의 크기에 대하여 더 설명한다. 도 2는 도 1의 원 W의 확대도이며, 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b) 내에 돌출되어 있는 다공체 유로(20c) 및 실링 플레이트(40)에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 다공체 유로(20c)는, 세퍼레이터(30)의 두께 방향[연료 전지 셀(1)의 두께 방향]에서 보았을 때, 막전극 접합체(10m) 측으로부터 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b) 내에 돌출되는 돌출 부위(201)를 갖고, 당해 돌출 부위(201)에 있어서의 세퍼레이터(30)의 긴 방향의 길이(도 2에 도시하는 D2)가, 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b)의 막전극 접합체(10m)측의 한변(321b)의 길이(도 2에 도시하는 D1)보다도 짧아지도록 형성되어 있다. 또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 세퍼레이터의 긴 변을 따라서 병설된 복수의 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b) 중, 세퍼레이터의 긴 방향의 양단부측에 배치되는 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32bb) 내에, 상기와 같은, 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32bb)의 막전극 접합체(10m)측의 한변(321b)의 길이보다도 짧은 돌출 부위(201)가 형성되어 있다. 즉 평면에서 보았을 때, 본 실시 형태에 있어서의 돌출 부위(201)는 복수 형성되어 있다.
상기 돌출 부위(201)의 크기에 대하여 더 설명한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 돌출 부위(201)에 있어서의 세퍼레이터(30)의 긴 방향의 길이, 즉 D2의 크기는, D1의 크기보다도 1㎜ 이상 짧은 것이 바람직하다. 또한 본 실시 형태에서는, 돌출 부위(201)는, 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b)의 막전극 접합체(10m)측의 한변(321b)으로부터 막전극 접합체(10m)로부터 이격되는 방향[막전극 접합체(10m)의 외측 방향(도 2에서는 상측)]으로 1㎜ 이상 돌출되어 있는 것이 바람직하다. 다시 말해, 연료 전지 셀(1)을 평면에서 보았을 때, 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b) 내에 돌출되어 있지 않은 부분(도 2의 원 IV)에 오목부를 갖고, 당해 오목부의 크기가 세퍼레이터(30)의 긴 방향으로 길이 1㎜ 이상(도 2의 X가 1㎜ 이상) 및 세퍼레이터(30)의 짧은 방향으로 길이 1㎜ 이상(도 2의 Y가 1㎜ 이상)인 것이 바람직하다.
또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 다공체 유로(20c)는, 공기 도입용 관통 구멍(32a) 내에도 마찬가지로 돌출되어 있다. 구체적으로는, 다공체 유로(20c)는, 세퍼레이터(30)의 두께 방향에서 보았을 때, 막전극 접합체(10m)측으로부터 공기 도입용 관통 구멍(32a) 내에 돌출되는 돌출 부위(201)를 갖고, 당해 돌출 부위(201)에 있어서의 세퍼레이터(30)의 긴 방향의 길이가, 공기 도입용 관통 구멍(32a)에 있어서의 막전극 접합체(10m)측의 한변의 길이보다도 짧아지도록 형성되어 있다. 또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 세퍼레이터의 긴 변을 따라서 병설된 복수의 공기 도입용 관통 구멍(32a) 중, 세퍼레이터의 긴 방향의 양단부측에 배치되는 공기 도입용 관통 구멍(32aa) 내에, 상기와 같은, 공기 도입용 관통 구멍(32aa)에 있어서의 막전극 접합체(10m)측의 한변(321b)의 길이보다도 짧은 돌출 부위(201)가 형성되어 있다.
또한, 공기 도입용 관통 구멍(32aa) 내에 돌출되어 있는 돌출 부위(201)에 있어서의 세퍼레이터(30)의 긴 방향의 길이, 공기 도입용 관통 구멍(32a)에 있어서의 막전극 접합체(10m)측의 한변의 길이보다도 1㎜ 이상 짧은 것이 바람직하다. 또한, 공기 도입용 관통 구멍(32aa) 내에 돌출되어 있는 돌출 부위(201)는, 공기 도입용 관통 구멍(32a)의 막전극 접합체(10m)측의 한변으로부터 막전극 접합체(10m)로부터 이격되는 방향[막전극 접합체(10m)의 외측 방향(도 1에서는 하측)]으로 1㎜ 이상 돌출되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 실링 플레이트(40)도, 세퍼레이터(30)의 두께 방향에서 보았을 때, 막전극 접합체(10m)측으로부터 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b) 내에 돌출되어 있고, 당해 돌출 부분에 있어서의 세퍼레이터(30)의 긴 방향의 길이(도 2에 도시하는 D2)가, 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b)의 막전극 접합체(10m)측의 한변(321b)의 길이(도 2에 도시하는 D1)보다도 짧아지도록 형성되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 실링 플레이트(40)의 돌출되어 있는 부분은, 세퍼레이터(30)의 두께 방향에서 보았을 때, 다공체 유로(20c)보다도, 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b) 내에 돌출되도록 형성되어 있다.
또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 실링 플레이트(40)는, 공기 도입용 관통 구멍(32a) 내에도 마찬가지로 돌출되어 있다. 즉, 실링 플레이트(40)는, 세퍼레이터(30)의 두께 방향으로부터 보았을 때, 막전극 접합체(10m)측으로부터 공기 도입용 관통 구멍(32a) 내에 돌출되어 있고, 당해 돌출 부분에 있어서의 세퍼레이터(30)의 긴 방향의 길이가, 공기 도입용 관통 구멍(32a) 내의 막전극 접합체(10m)측의 한변의 길이보다도 짧아지도록 형성되어 있다. 또한, 실링 플레이트(40)의 돌출되어 있는 부분은, 세퍼레이터(30)의 두께 방향에서 보았을 때, 다공체 유로(20c)보다도, 공기 도입용 관통 구멍(32a) 내에 돌출되게 형성되어 있다.
이상과 같이 본 실시 형태에서는, 다공체 유로(20c)는 세퍼레이터(30)의 두께 방향에서 보았을 때, 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b)에 있어서의 막전극 접합체(10m)측으로부터 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b) 내에 돌출되는 돌출 부위(201)를 갖고, 당해 돌출 부위(201)에 있어서의 세퍼레이터(30)의 긴 방향의 길이가 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b)의 막전극 접합체(10m)측의 한변(321b)보다 짧게 되어 있다. 이렇게 다공체 유로(20c)로부터 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b) 내에 돌출되어 있지 않은 부분을 형성하고 있기 때문에, 당해 돌출되어 있지 않은 부분에 다공체 유로(20c)로부터 배출된 물이 흐르기 쉬워져, 배출된 물이 다공체 유로(20c)에 다시 흡수되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 연료 전지 셀(1)의 배수성을 향상시키는 것이 가능하게 된다.
또한 본 실시 형태에서는, 세퍼레이터(30)의 두께 방향에서 보았을 때, 세퍼레이터(30)의 긴 변을 따라서 병설된 복수의 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b) 중, 세퍼레이터(30)의 긴 방향의 양단부측에 배치되는 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b) 내에, 다공체 유로(20c)의 단부가 돌출되는 돌출 부위(201)를 갖고, 당해 돌출 부위(201)에 있어서의 세퍼레이터(30)의 긴 방향의 길이가, 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b)의 막전극 접합체(10m)측의 한변보다 짧아지고 있다. 이에 의해, 다공체 유로(20c)로부터 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍(32b) 내에 돌출되어 있지 않은 부분이 복수 형성되고, 당해 돌출되어 있지 않은 부분에 다공체 유로(20c)로부터 배출된 물이 흐르기 쉬워져, 배출된 물이 다공체 유로(20c)로 다시 흡수되는 것을 한층 더 억제할 수 있다. 그 결과, 연료 전지 셀(1)의 배수성을 한층 더 향상시키는 것이 가능하게 된다.
이상, 구체예를 참조하면서 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였다. 그러나, 본 발명은 이들 구체예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 이들 구체예에, 당업자가 적절히 설계 변경을 가한 것도, 본 발명의 특징을 갖추고 있는 한, 본 발명의 범위에 포함된다. 상술한 각 구체예가 구비하는 각 요소 및 그 배치, 재료, 조건, 형상, 사이즈 등은, 예시한 것에 한정되는 것이 아니라 적절히 변경할 수 있다.
1: 연료 전지 셀
10: 막전극 가스 확산층 접합체
10m: 막전극 접합체
20a, 20c: 다공체 유로
30a, 30c: 세퍼레이터
32a: 공기 도입용 관통 구멍
32b: 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍
34a: 수소 도입용 관통 구멍
34b: 애노드 오프 가스 배출용 관통 구멍
36a: 냉각수 도입용 관통 구멍
36b: 냉각수 배출용 관통 구멍
40: 실링 플레이트
50: 시일재
60: 가스킷
201: 돌출 부위

Claims (4)

  1. 연료 전지 셀이며,
    전해질막의 양면에 애노드 전극과 캐소드 전극을 적층한 막전극 접합체와,
    상기 막전극 접합체의 캐소드측에 대향하여 배치되며, 상기 캐소드 전극에 산화 가스를 흐르게 하기 위한 가스 유로를 형성하는 다공체 유로와,
    상기 막전극 접합체와 상기 다공체 유로를 끼움 지지하는 한 쌍의 세퍼레이터를 구비하고,
    상기 세퍼레이터는, 상기 세퍼레이터의 두께 방향으로 관통하여 상기 막전극 접합체의 외측에 형성되고, 상기 다공체 유로로부터 배출된 캐소드 오프 가스가 유통되는 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍을 갖고,
    상기 다공체 유로는, 상기 두께 방향에서 보았을 때, 상기 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍에 있어서의 상기 막전극 접합체측으로부터 상기 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍 내에 돌출되는 돌출 부위를 갖고, 상기 돌출 부위에 있어서의 상기 세퍼레이터의 긴 방향의 길이가 상기 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍의 상기 막전극 접합체측의 한변보다 짧은 것을 특징으로 하는, 연료 전지 셀.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 세퍼레이터는, 상기 세퍼레이터의 긴 변을 따라서 병설된 복수의 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍을 갖고 있으며,
    상기 복수의 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍 중, 상기 세퍼레이터의 긴 방향의 양단부측에 배치되는 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍 내에 돌출되는 상기 돌출 부위의 상기 긴 방향의 길이가, 상기 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍의 상기 막전극 접합체측의 한변보다 짧은 것을 특징으로 하는, 연료 전지 셀.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 돌출 부위에 있어서의 상기 긴 방향의 길이는, 상기 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍의 상기 막전극 접합체측의 한변보다 1㎜ 이상 짧은 것을 특징으로 하는, 연료 전지 셀.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 돌출 부위는, 상기 캐소드 오프 가스 배출용 관통 구멍의 상기 막전극 접합체측의 한변으로부터 상기 막전극 접합체의 외측 방향으로 1㎜ 이상 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는, 연료 전지 셀.
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