JP2010055857A - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電解質の両側に第1及び第2の電極を配設した電解質・電極構造体を備え、前記電解質・電極構造体を第1及び第2のセパレータにより挟持するとともに、前記第1の電極と前記第1のセパレータとの間、及び前記第2の電極と前記第2のセパレータとの間には、それぞれの電極面に沿って反応ガスを供給する第1及び第2の反応ガス流路が形成される一方、積層方向に貫通して前記第1の反応ガス流路に連通する第1の反応ガス連通孔、及び前記第2の反応ガス流路に連通する第2の反応ガス連通孔を設ける燃料電池に関する。 The present invention includes an electrolyte / electrode structure in which first and second electrodes are disposed on both sides of an electrolyte, the electrolyte / electrode structure is sandwiched between first and second separators, and the first First and second reaction gas flows for supplying a reaction gas along the electrode surfaces between the electrode and the first separator and between the second electrode and the second separator. While a path is formed, a first reaction gas communication hole penetrating in the stacking direction and communicating with the first reaction gas flow channel and a second reaction gas communication communicating with the second reaction gas flow channel The present invention relates to a fuel cell having holes.
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極及びカソード側電極を配設した電解質膜・電極構造体(MEA)を、セパレータによって挟持している。この種の燃料電池は、通常、電解質膜・電極構造体及びセパレータを所定の数だけ積層することにより、燃料電池スタックとして使用されている。 For example, in a polymer electrolyte fuel cell, an electrolyte membrane / electrode structure (MEA) in which an anode side electrode and a cathode side electrode are disposed on both sides of an electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane is sandwiched by separators. ing. This type of fuel cell is usually used as a fuel cell stack by stacking a predetermined number of electrolyte membrane / electrode structures and separators.
この燃料電池では、各セパレータの面内に、アノード側電極に対向して燃料ガス(反応ガス)を流すための燃料ガス流路(反応ガス流路)と、カソード側電極に対向して酸化剤ガス(反応ガス)を流すための酸化剤ガス流路(反応ガス流路)とが設けられている。さらに、セパレータの周縁部には、該セパレータの積層方向に貫通して、燃料ガス流路に連通する反応ガス連通孔である燃料ガス供給連通孔及び燃料ガス排出連通孔と、酸化剤ガス流路に連通する反応ガス連通孔である酸化剤ガス供給連通孔及び酸化剤ガス排出連通孔とが形成されている。 In this fuel cell, a fuel gas flow path (reactive gas flow path) for flowing a fuel gas (reactive gas) facing the anode side electrode and an oxidant facing the cathode side electrode in the plane of each separator An oxidant gas flow path (reactive gas flow path) for flowing gas (reactive gas) is provided. Furthermore, a fuel gas supply communication hole and a fuel gas discharge communication hole, which are reaction gas communication holes that penetrate the separator in the stacking direction and communicate with the fuel gas flow path, and an oxidant gas flow path An oxidant gas supply communication hole and an oxidant gas discharge communication hole which are reaction gas communication holes communicating with the oxidant gas are formed.
この場合、反応ガス流路と反応ガス連通孔とは、反応ガスを円滑且つ均等に流すために平行溝部等を有する連結流路(ブリッジ部に形成された反応ガス流路)を介して連通している。例えば、特許文献1に開示されている燃料電池では、図13に示すように、金属セパレータ1を備え、この金属セパレータ1は、金属プレートの外周端部を周回してシール部材2が一体化されている。このシール部材2は、金属セパレータ1のMEA側の面に外側凸部2aと内側凸部2bとを設けている。
In this case, the reaction gas flow path and the reaction gas communication hole communicate with each other via a connection flow path (reaction gas flow path formed in the bridge portion) having parallel grooves or the like in order to flow the reaction gas smoothly and evenly. ing. For example, the fuel cell disclosed in
外側凸部2aは、金属セパレータ1に設けられている燃料ガス、酸化剤ガス及び冷却媒体用の各連通孔3a〜3fを周回する一方、内側凸部2bは、例えば、燃料ガス流路4を周回している。
The
燃料ガス流路4は、連通孔3d、3cにそれぞれ複数の貫通孔5a、5bを介して連通している。酸化剤ガス側の連通孔3a、3fの近傍には、ブリッジ部6a、6bが構成されるとともに、前記ブリッジ部6a、6bは、シール部材2と一体に成形された複数の凸状シール7a、7bを有している。連通孔3a、3bは、凸状シール7a、7bを介して図示しない酸化剤ガス流路に連通している。
The fuel gas channel 4 communicates with the
ところで、上記の特許文献1では、金属プレートにゴム製のシール部材2を一体成形する際に、ゴムが不要な部分に漏れないようにするため、前記金属プレートを金型で押さえる金型押さえ面(平面部)が必要となっている。従って、例えば、内側凸部2bと凸状シール7a、7bとの間には、型押さえ面に対応して比較的幅広な隙間Sが形成されてしまう。
By the way, in said
これにより、例えば、凸状シール7b間に部分的に水が滞留して連通路が閉塞された際に、酸化剤ガスは、この閉塞された連通路を迂回して流れ易い。このため、排水性が低下してしまい、安定した発電が困難になるという問題がある。
Thereby, for example, when water partially accumulates between the
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単な構成で、反応ガス流路と反応ガス連通孔とを連通する連結通路におけるガスの円滑な流通が図られ、排水性が良好に向上して安定した発電を行うことが可能な燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention solves this type of problem, and with a simple configuration, the gas can be smoothly distributed in the connecting passage that connects the reaction gas flow path and the reaction gas communication hole, and the drainage performance is improved. An object of the present invention is to provide a fuel cell capable of performing stable power generation.
本発明は、電解質の両側に第1及び第2の電極を配設した電解質・電極構造体を備え、前記電解質・電極構造体を第1及び第2のセパレータにより挟持するとともに、前記第1の電極と前記第1のセパレータとの間、及び前記第2の電極と前記第2のセパレータとの間には、それぞれの電極面に沿って反応ガスを供給する第1及び第2の反応ガス流路が形成される一方、積層方向に貫通して前記第1の反応ガス流路に連通する第1の反応ガス連通孔、及び前記第2の反応ガス流路に連通する第2の反応ガス連通孔が設けられる燃料電池に関するものである。 The present invention includes an electrolyte / electrode structure in which first and second electrodes are disposed on both sides of an electrolyte, the electrolyte / electrode structure is sandwiched between first and second separators, and the first First and second reaction gas flows for supplying a reaction gas along the electrode surfaces between the electrode and the first separator and between the second electrode and the second separator. While a path is formed, a first reaction gas communication hole penetrating in the stacking direction and communicating with the first reaction gas flow channel and a second reaction gas communication communicating with the second reaction gas flow channel The present invention relates to a fuel cell provided with a hole.
この燃料電池は、少なくとも第1のセパレータには、シール部材が一体成形され、前記シール部材は、第1の反応ガス流路と第1の反応ガス連通孔とを連通する複数の連結通路を形成する複数の凸部を設けるとともに、前記凸部の前記第1の反応ガス流路側の端部には、前記第1のセパレータの面から離間する方向に傾斜して前記第1の反応ガス流路側に突出する可撓性突出部が一体化されている。 In this fuel cell, at least the first separator is integrally formed with a seal member, and the seal member forms a plurality of connection passages that communicate the first reaction gas flow path and the first reaction gas communication hole. A plurality of convex portions to be provided, and an end portion of the convex portion on the first reactive gas flow channel side is inclined in a direction away from the surface of the first separator, and the first reactive gas flow channel side The flexible protrusion part which protrudes in this is integrated.
また、第1のセパレータには、第1の反応ガス連通孔に近接して複数の孔部が貫通するとともに、複数の凸部は、各孔部を挟んで第1の反応ガス流路の端部と平行に延在することが好ましい。 The first separator has a plurality of holes penetrating in proximity to the first reaction gas communication hole, and the plurality of protrusions are at the ends of the first reaction gas flow channel with the holes interposed therebetween. It is preferable to extend in parallel with the part.
さらに、凸部は、孔部に近接して形成されるシール部材のシールラインに一体化されることが好ましい。 Furthermore, it is preferable that the convex portion is integrated with a seal line of a seal member formed close to the hole portion.
本発明では、連結通路を形成する凸部は、第1の反応ガス流路側の端部に、第1のセパレータの面から離間する方向に傾斜する可撓性突出部が一体化されている。このため、電解質・電極構造体を第1及び第2のセパレータにより挟持した際、可撓性突出部は、前記第1のセパレータの面側に変形して第1の反応ガス流路に連続して配置される。 In the present invention, the convex portion forming the connection passage is integrated with an end portion on the first reaction gas flow path side with a flexible protrusion that is inclined in a direction away from the surface of the first separator. For this reason, when the electrolyte / electrode structure is sandwiched between the first and second separators, the flexible protrusion is deformed to the surface side of the first separator and continues to the first reaction gas flow path. Arranged.
従って、凸部間に形成される各連結通路は、第1の反応ガス流路に連通することができ、いずれかの連結通路が生成水により閉塞された際、反応ガスが前記連結通路と前記第1の反応ガス流路との隙間を通って迂回することがない。これにより、連結通路における反応ガスの円滑且つ確実な流通が容易に図られ、排水性が良好に向上して安定した発電を行うことが可能になる。 Therefore, each connection passage formed between the convex portions can communicate with the first reaction gas flow path, and when any one of the connection passages is blocked by the generated water, the reaction gas is in communication with the connection passage and the connection passage. There is no detour through the gap with the first reaction gas channel. Thereby, smooth and reliable distribution of the reaction gas in the connecting passage is facilitated, and the drainage is improved satisfactorily and stable power generation can be performed.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池10を構成する発電セル12の要部分解斜視説明図であり、図2は、複数の発電セル12を矢印A方向に積層してスタック化された前記燃料電池10の、図1中、II−II線断面説明図である。
FIG. 1 is an exploded perspective view of a main part of a
図1に示すように、発電セル12は、電解質膜・電極構造体14が、第1及び第2金属セパレータ16、18に挟持される。第1及び第2金属セパレータ16、18は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、あるいはめっき処理鋼板等により構成される。
As shown in FIG. 1, in the
発電セル12の矢印B方向(図1中、水平方向)の一端縁部には、積層方向である矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔(第2の反応ガス連通孔)20a、冷却媒体を排出するための冷却媒体出口連通孔22b、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔(第1の反応ガス連通孔)24bが、矢印C方向(鉛直方向)に配列して設けられる。
One end edge of the
発電セル12の矢印B方向の他端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔(第1の反応ガス連通孔)24a、冷却媒体を供給するための冷却媒体入口連通孔22a、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔(第2の反応ガス連通孔)20bが、矢印C方向に配列して設けられる。
A fuel gas inlet communication hole (first reaction gas communication hole) 24a for supplying fuel gas is connected to the other end edge of the
図1及び図3に示すように、第1金属セパレータ(第1のセパレータ)16の電解質膜・電極構造体14に向かう面16aには、例えば、矢印B方向に1往復半だけ折り返す蛇行流路である燃料ガス流路(第1の反応ガス流路)26が設けられる。燃料ガス流路26は、第1金属セパレータ16を波形状に成形することにより設けられる複数の溝部26aを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
図1に示すように、第1金属セパレータ16の面16aとは反対の面16bには、冷却媒体入口連通孔22aと冷却媒体出口連通孔22bとに連通する冷却媒体流路28が形成される。この冷却媒体流路28は、第1金属セパレータ16及び第2金属セパレータ18が重なり合うことにより、例えば、矢印B方向に延在する複数の溝部28aを備える。
As shown in FIG. 1, a
第1金属セパレータ16には、それぞれ燃料ガス入口連通孔24a及び燃料ガス出口連通孔24bに近接する位置に貫通する複数の孔部30a、30bが設けられる。
The
第1金属セパレータ16の面16a、16bには、この第1金属セパレータ16の外周端部を周回して、第1シール部材32が焼き付けや射出成形等により一体化される。第1シール部材32は、例えば、EPDM、NBR、フッ素ゴム、シリコンゴム、フロロシリコンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン、又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材を使用する。
The
第1シール部材32は、第1金属セパレータ16の面16aに形成され、酸化剤ガス入口連通孔20a、冷却媒体出口連通孔22b、燃料ガス出口連通孔24b、燃料ガス入口連通孔24a、冷却媒体入口連通孔22a及び酸化剤ガス出口連通孔20bを周回する第1突起34を有する(図3参照)。
The
第1シール部材32は、面16aにおいて、各孔部30aと燃料ガス流路26とを連通する複数の入口連結通路36aを形成する複数の入口凸部38aと、各孔部30bと前記燃料ガス流路26とを連通する複数の出口連結通路36bを形成する複数の出口凸部38bとを一体に設ける。
The
各入口凸部38aは、第1シール部材32と同一材料で一体形成され、各孔部30aを挟んで燃料ガス流路26の各溝部26aと平行に延在する。各入口凸部38aは、燃料ガス流路26側の端部に、第1金属セパレータ16の面16aから離間する方向に傾斜して前記燃料ガス流路26側に突出する可撓性突出部40aが一体化される(図5参照)。
Each
突出部40aは、面16aに設定されている型押さえ面42上に突出しており、発電セル12(燃料電池10)が組み付けられた際には、図2に示すように、面16aに当接するように変形して燃料ガス流路26に連続して配置される。
The protruding
出口凸部38bは、入口凸部38aと同様に、各孔部30bを挟んで燃料ガス流路26の各溝部26aの端部と平行に延在する。出口凸部38bは、燃料ガス流路26側の端部に、面16aから離間する方向に傾斜して前記燃料ガス流路26側に突出する可撓性突出部40bが一体化される。
Similarly to the inlet convex
突出部40bは、上記の突出部40aと同様に、型押さえ面42上に配置され、燃料電池10が組み付けられた際には、燃料ガス流路26に連続して配置される(図2及び図5参照)。
The protruding
図4に示すように、第1シール部材32は、第1金属セパレータ16の面16bに形成される第2突起44を有する。第2突起44は、酸化剤ガス入口連通孔20a、燃料ガス入口連通孔24a、酸化剤ガス出口連通孔20b及び燃料ガス出口連通孔24bを周回する。
As shown in FIG. 4, the
第2突起44は、燃料ガス入口連通孔24aと各孔部30aとを連通する複数の入口連結通路46aを形成する複数の入口凸部48aと、燃料ガス出口連通孔24bと複数の孔部30bとを連通する複数の出口連結通路46bを形成する複数の出口凸部48bとを有する。第2突起44は、さらに冷却媒体入口連通孔22aと冷却媒体流路28とを連通する複数の入口連結通路50aを形成する複数の入口凸部52aと、冷却媒体出口連通孔22bと前記冷却媒体流路28とを連通する複数の出口連結通路50bを形成する複数の出口凸部52bとを設ける。
The
図1及び図6に示すように、第2金属セパレータ(第2のセパレータ)18の電解質膜・電極構造体14に向かう面18aには、例えば、矢印B方向に1往復半だけ折り返す蛇行流路である酸化剤ガス流路(第2の反応ガス流路)54が設けられる。酸化剤ガス流路54は、第2金属セパレータ18を波形状に成形することにより設けられる複数の溝部54aを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 6, the
第2金属セパレータ18の面18a、18bには、この第2金属セパレータ18の外周端部を周回して第2シール部材56が一体化される。この第2シール部材56は、上記の第1シール部材32と同一の材料で構成される。
The
図6に示すように、第2シール部材56は、第2金属セパレータ18の面18aに設けられる突起58を有する。突起58は、酸化剤ガス入口連通孔20a、冷却媒体出口連通孔22b、燃料ガス出口連通孔24b、燃料ガス入口連通孔24a、冷却媒体入口連通孔22a及び酸化剤ガス出口連通孔20bを周回する。
As shown in FIG. 6, the
酸化剤ガス入口連通孔20a及び酸化剤ガス出口連通孔20bと酸化剤ガス流路54との間には、ブリッジ部60a、60bが設けられる。ブリッジ部60a、60bは、複数本の溝部62a、62bを有するとともに、第2シール部材56の突起58に対応して蓋部材64a、64bが配置される。
図1及び図2に示すように、電解質膜・電極構造体14は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜70と、前記固体高分子電解質膜70を挟持するアノード側電極(第1の電極)72及びカソード側電極(第2の電極)74とを備える。
As shown in FIGS. 1 and 2, the electrolyte membrane /
アノード側電極72及びカソード側電極74は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜70の両面に形成されている。
The
図7は、第1金属セパレータ16に第1シール部材32を射出成形するための成形型80の要部断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the main part of a
成形型80は、下型82と上型84とを備え、前記下型82及び前記上型84間にキャビティ86が形成される。上型84は、第1シール部材32の突出部40a、40bを成形するためのアンダーカット部88を有する。
The molding die 80 includes a
このように構成される成形型80では、下型82と上型84との間に、金属プレート90が配置された後、キャビティ86に溶融状態のゴム材が充填される。これにより、キャビティ86では、ゴム材が硬化して第1シール部材32が金属プレート90に一体成形される(図8参照)。
In the
そして、図9に示すように、第1金属セパレータ16が、下型82及び上型84から離型される。その際、上型84には、アンダーカット部88が設けられているが、成形品である第1シール部材32は、柔軟性を有している。従って、第1シール部材32のアンダーカット部分である突出部40a、40bは、変形して前記上型84から容易に取り出される。このため、成形型80には、アンダーカット部88を移動させる構造が不要になり、簡単且つ経済的な構成で、第1シール部材32を金属プレート90に射出成形することができる。
Then, as shown in FIG. 9, the
次いで、図5に示すように、電解質膜・電極構造体14を挟んで、第1金属セパレータ16と、第2金属セパレータ18とが積層される。これにより、第1金属セパレータ16に一体成形されている第1シール部材32では、この第1金属セパレータ16の面16aから上方に傾斜する突出部40a、40bが、電解質膜・電極構造体14に押圧されて型押さえ面42側に変形する。従って、発電セル12が積層されて燃料電池10が組み付けられた際には、図2に示すように、突出部40a、40bは、型押さえ面42を覆って燃料ガス流路26の一部を形成している。
Next, as shown in FIG. 5, the
このように構成される燃料電池10の動作について、以下に説明する。
The operation of the
先ず、図1に示すように、燃料ガス入口連通孔24aに水素含有ガス等の燃料ガスが供給されるとともに、酸化剤ガス入口連通孔20aに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給される。さらに、冷却媒体入口連通孔22aに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。
First, as shown in FIG. 1, a fuel gas such as a hydrogen-containing gas is supplied to the fuel gas
このため、燃料ガスは、図1及び図4に示すように、燃料ガス入口連通孔24aから複数の入口連結通路46a及び複数の孔部30aを通って第1金属セパレータ16の面16a側に移動する。図3に示すように、面16a側に移動した燃料ガスは、複数の入口連結通路36aから燃料ガス流路26に導入される。この燃料ガスは、矢印B方向に往復移動しながら、電解質膜・電極構造体14を構成するアノード側電極72に供給される。
Therefore, as shown in FIGS. 1 and 4, the fuel gas moves from the fuel gas
一方、酸化剤ガスは、図1及び図6に示すように、酸化剤ガス入口連通孔20aから第2金属セパレータ18のブリッジ部60aを通って酸化剤ガス流路54に導入される。酸化剤ガスは、矢印B方向に往復移動しながら、電解質膜・電極構造体14を構成するカソード側電極74に供給される。
On the other hand, as shown in FIGS. 1 and 6, the oxidant gas is introduced from the oxidant gas
従って、電解質膜・電極構造体14では、アノード側電極72に供給される燃料ガスと、カソード側電極74に供給される酸化剤ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
Therefore, in the electrolyte membrane /
次いで、アノード側電極72に供給されて消費された燃料ガスは、図3に示すように、複数の出口連結通路36b及び複数の孔部30bを通って面16b側に移動する。面16b側に移動した燃料ガスは、図4に示すように、複数の出口連結通路46bから燃料ガス出口連通孔24bに沿って矢印A方向に排出される。
Next, as shown in FIG. 3, the fuel gas consumed by being supplied to the
同様に、カソード側電極74に供給されて消費された酸化剤ガスは、ブリッジ部60bから酸化剤ガス出口連通孔20bに沿って矢印A方向に排出される(図1及び図6参照)。
Similarly, the oxidant gas supplied to the
また、冷却媒体入口連通孔22aに供給された冷却媒体は、第1及び第2金属セパレータ16、18間の冷却媒体流路28に導入された後、矢印B方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体14を冷却した後、冷却媒体出口連通孔22bから排出される(図1参照)。
The cooling medium supplied to the cooling medium
この場合、第1の実施形態では、図3及び図4に示すように、第1金属セパレータ16に第1シール部材32が一体成形されている。この第1シール部材32は、燃料ガス入口連通孔24aに連通する複数の孔部30aと燃料ガス流路26とを連通する複数の入口連結通路36aを形成するための複数の入口凸部38aと、燃料ガス出口連通孔24bに連通する複数の孔部30bと前記燃料ガス流路26とを連通する複数の出口連結通路36bを形成するための複数の出口凸部38bとを設けている。
In this case, in the first embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the
そして、各入口凸部38aは、面16aから離間する方向に傾斜して燃料ガス流路26側に突出する突出部40aを設ける一方、各出口凸部38bは、前記面16aから離間する方向に傾斜して前記燃料ガス流路26側に突出する突出部40bを有している。
Each inlet
各突出部40a、40bは、成形型80による型押さえ面42の上方に突出しており、発電セル12が組み付けられた際には、前記型押さえ面42側に変形して燃料ガス流路26に連続して配置されている。従って、各入口連結通路36aは、孔部30aから燃料ガス流路26の各溝部26aに連続して形成されるとともに、各出口連結通路36bは、孔部30bから前記各溝部26aに連続して形成されている。
Each protruding
これにより、例えば、出口連結通路36bのいずれかに生成水が滞留した際には、燃料ガス流路26から排出される燃料ガスは、この燃料ガス流路26と前記出口連結通路36bとの隙間を通って迂回することがない。このため、生成水が滞留する出口連結通路36bに使用済みの燃料ガスが導入されて排水が行われ、前記出口連結通路36bが水によって閉塞されることを阻止することができる。
Thereby, for example, when the generated water stays in any of the
従って、各出口連結通路36bにおける使用済みの燃料ガスの円滑且つ確実な流通が容易に図られる。これにより、排水性が良好に向上し、安定した発電を良好に行うことが可能になるという効果が得られる。
Therefore, smooth and reliable distribution of the spent fuel gas in each
また、入口連結通路36aに外部から水が導入された際に、燃料ガスの迂回が惹起されることがなく、前記水を前記入口連結通路36aから良好に排出させることができる。従って、入口連結通路36aにおける燃料ガスの円滑且つ確実な流通が容易に図られ、安定した発電を行うことが可能になる。
Further, when water is introduced from the outside into the
しかも、各入口凸部38a及び出口凸部38bに可撓性フラップである突出部40a、40bを一体に設けることができ、構成の簡素化が図られて経済的であるという利点がある。なお、第2金属セパレータ18において、ブリッジ部60a、60bに第1金属セパレータ16の入口凸部38a及び出口凸部38bと同様の構成を採用することが可能である。
In addition, the
図10は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池100の断面説明図である。この燃料電池100は、複数の発電セル102を積層して構成される。なお、第1の実施形態に係る燃料電池10と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。
FIG. 10 is an explanatory cross-sectional view of a
発電セル102は、電解質膜・電極構造体14が第1及び第2金属セパレータ104、18に挟持される。図11に示すように、第1金属セパレータ104の面16aには、各孔部30aを挟んで燃料ガス流路26の各溝部26aに平行に延在する複数の入口凸部105aと、各孔部30bを挟んで前記溝部26aに向かって平行に延在する複数の出口凸部105bとが、第1シール部材32に一体成形される。
In the
各入口凸部105aの一端には、突出部40aが一体に設けられるとともに、孔部30a側の他端は、前記孔部30aに近接する第1突起34のシールラインに一体化される。出口凸部105bの一端には、突出部40bが一体に設けられるとともに、孔部30b側の他端は、近接する前記第1突起34のシールラインに一体化される。
A
図12に示すように、第1金属セパレータ104の面16bには、孔部30aを挟んで燃料ガス入口連通孔24a側に延在する複数の入口凸部106aと、孔部30bを挟んで燃料ガス出口連通孔24b側に延在する複数の出口凸部106bとが一体成形される。
As shown in FIG. 12, the
入口凸部106aは、孔部30aに近接する第2突起44のシールラインに一体化される一方、出口凸部106bは、孔部30bに近接する前記第2突起44のシールラインに一体化される。
The entrance protrusion 106a is integrated with the seal line of the
このように構成される第2の実施形態では、各入口凸部105aと各出口凸部105bとは、それぞれ孔部30a、30bに近接するシールラインに一体化されるとともに、各入口凸部106aと各出口凸部106bとは、それぞれの端部がシールラインに一体化されている。従って、燃料ガスの漏れが一層確実に阻止されるとともに、排水性の向上を図ることができる等、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
In the second embodiment configured as described above, each of the
10、100…燃料電池 12、102…発電セル
14…電解質膜・電極構造体 16、18、104…金属セパレータ
20a…酸化剤ガス入口連通孔 20b…酸化剤ガス出口連通孔
22a…冷却媒体入口連通孔 22b…冷却媒体出口連通孔
24a…燃料ガス入口連通孔 24b…燃料ガス出口連通孔
26…燃料ガス流路 28…冷却媒体流路
30a、30b…孔部 32、56…シール部材
34、44、58…突起 36a、50a…入口連結流路
36b、50b…出口連結流路
38a、48a、52a、105a、106a…入口凸部
38b、48b、52b、105b、106b…出口凸部
40a、40b…突出部 42…型押さえ面
54…酸化剤ガス流路 60a、60b…ブリッジ部
70…固体高分子電解質膜 72…アノード側電極
74…カソード側電極 80…成形型
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100 ...
Claims (3)
少なくとも前記第1のセパレータには、シール部材が一体成形され、
前記シール部材は、前記第1の反応ガス流路と前記第1の反応ガス連通孔とを連通する複数の連結通路を形成する複数の凸部を設けるとともに、
前記凸部の前記第1の反応ガス流路側の端部には、前記第1のセパレータの面から離間する方向に傾斜して前記第1の反応ガス流路側に突出する可撓性突出部が一体化されることを特徴とする燃料電池。 An electrolyte / electrode structure having first and second electrodes disposed on both sides of the electrolyte, the electrolyte / electrode structure being sandwiched between first and second separators, and the first electrode and the first electrode Between the first separator and between the second electrode and the second separator are formed first and second reaction gas flow paths for supplying a reaction gas along the respective electrode surfaces. On the other hand, a first reaction gas communication hole that penetrates in the stacking direction and communicates with the first reaction gas channel, and a second reaction gas communication hole that communicates with the second reaction gas channel are provided. A fuel cell,
At least the first separator is integrally formed with a seal member,
The seal member is provided with a plurality of convex portions that form a plurality of connection passages that connect the first reaction gas flow path and the first reaction gas communication hole,
At the end of the convex portion on the first reaction gas flow path side, there is a flexible protrusion that inclines in a direction away from the surface of the first separator and protrudes toward the first reaction gas flow path side. A fuel cell characterized by being integrated.
前記複数の凸部は、各孔部を挟んで前記第1の反応ガス流路の端部と平行に延在することを特徴とする燃料電池。 2. The fuel cell according to claim 1, wherein the first separator has a plurality of holes penetrating in proximity to the first reactive gas communication hole,
The plurality of convex portions extend in parallel with an end portion of the first reaction gas flow channel with each hole interposed therebetween.
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