JP2009164081A - 燃料電池及びセパレータ・シール構成体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料を酸化するアノードと酸化剤ガスを還元するカソードがプロトン導電性固体高分子膜を介して形成される燃料電池単セルと、前記燃料および前記酸化剤ガスを前記燃料電池単セルにそれぞれ供給するセパレータと、前記燃料および前記酸化剤ガスをシールするシール材とを、それぞれ1つ以上積層した燃料電池。前記セパレータは、前記燃料電池セルへ前記燃料および前記酸化剤ガスを供給する流路と、マニホールドと、前記流路と前記マニホールドの間に貫通孔を有し、前記シール材は、前記燃料電池セル及び前記セパレータと共にそれぞれ1つ以上積層した時に、前記セパレータが有する貫通孔と共にマニホールドと流路の間に連絡流路を形成する燃料電池及びセパレータ・シール構成体。
【選択図】図2
Description
本発明の第1の態様について、図1から図6を用いて説明する。図1は、本発明の第一の態様による燃料電池用セパレータ・シール構成体の斜視図であり、図2は、図1のセパレータ・シール構成体の展開図である。セパレータ3は、肉厚が0.2mmのSUS316Lステンレス製金属板を、プレス成型にて燃料となる水素ガスやメタノール水溶液および酸化剤ガスの出入口用のマニホールド11がそれぞれ1箇所ずつ4隅に、中央両端には冷却水が貫通するためのマニホールドが2箇所、合計6個設けられている。
本発明の他の態様について、図7及び図8を用いて説明する。前記実施例1では、セパレータ3の対角線上にそれぞれ1個の貫通孔10を設置していたが、この構成の場合、運転条件によっては、燃料あるいは酸化剤ガスが、偏流等により流路溝12の各流路へ均一に流れない場合がある。また、貫通孔10の大きさによっては、シール材によって支持されている間のセパレータ3がたわみ、シール材とセパレータ間に間隙が生じる場合がある。これらは、貫通孔を複数個に分割設置することで防止できる。
実施例1および実施例2で用いたセパレータ3は、金属薄板をプレス成型してマニホールド11、貫通孔10、流路12を形成したものであるが、炭素系などの導電性材料であれば特に材料の制限はない。
図12に、上記実施例1の構成を用いた燃料電池スタック21の展開斜視図を示す。本電池は、複数のセパレータ・シール構成体やその他部材により構成されている。すなわち、シール材4/セパレータ3/シール材2、拡散層/MEA1/拡散層、シール材2/セパレータ3の順に積層している。冷却水を流通する部位に関しては、セパレータ3/シール材4/セパレータ3の組み合せで構成され、2個のセパレータを対面させて形成される凹と凹の空間部を冷却水が流通する。
(1)膜厚50μmの固体高分子膜の両側に電極触媒を塗布したMEA1
(2)MEA1の外側両面にMEA1の電極面積と等しい炭素紙で構成される図には示されていない拡散層
(3)板厚0.2mmのステンレス鋼製で、プレス成型によって中央部の両面に凹凸の溝を有するセパレータ3
(4)EPDMシートを打ち抜き加工により成型したシール材2、シール材4
(5)板厚1mmの銅板に導電性メッキを施している端子付集電板17
(6)板厚5mmのPPS(ポリフェニレンサルファイド)を切削加工によりマニホールド11を形成している絶縁板18
(7)これらの部材を挟持する板厚10mmのステンレス鋼板に燃料および酸化剤ガスおよび冷却水の導入口と排水口となる継手を設けた端板19
本実施例では、この端板にステンレス製のボルト/ナットを用いて締結固定している。
実施例4と同じ構成の燃料電池スタック21を用いて、燃料がメタノール水溶液である直接メタノール形燃料電池として発電試験を行った。燃料は、1mol/Lのメタノール水溶液を使用し、酸化剤ガスとして空気を空気利用率25%で燃料電池スタック21へ供給した。本実施例では、空気のみを露点温度が30℃となるように調整した。発電時における燃料電池スタック21の温度は、雰囲気温度を制御することで、60℃とした。電流密度0.2A/cm2で発電したところ、出力電圧は2.0V(単セル当たり0.4V)であった。開回路電圧は4.2V(単セル当たり0.84V)であり、スタック内部のリークは、燃料が液体でも発生していないことを確認した。
Claims (12)
- 燃料を酸化するアノードと酸化剤ガスを還元するカソードがプロトン導電性固体高分子膜を介して形成される燃料電池単セルと、前記燃料および前記酸化剤ガスを前記燃料電池単セルにそれぞれ供給するセパレータと、前記燃料および前記酸化剤ガスをシールするシール材とを、それぞれ1つ以上積層されてなる燃料電池であって、前記セパレータは、前記燃料電池単セルへ前記燃料および前記酸化剤ガスを供給する流路と、前記流路に前記燃料および前記酸化剤ガスを供給し又は前記流路から前記燃料および前記酸化剤ガスを排出するマニホールドと、前記流路と前記マニホールドとの間に形成された貫通孔を有し、
前記シール材は、前記セパレータの両面に配置され、前記セパレータの前記貫通孔、マニホールド及び流路との間を貫通する連絡流路を形成したことを特徴とする燃料電池。 - 前記マニホールドと前記流路と前記マニホールドと前記流路の間に形成されてなる連絡流路は、連続した空間を有し、前記燃料および前記酸化剤ガスが前記空間を通過することを特徴とする請求項1記載の燃料電池。
- 請求項1又は2記載の燃料電池において、前記セパレータの貫通孔とシール材で形成される連絡流路は、前記燃料および前記酸化剤ガスの流れ方向を面方向から積層方向へ、あるいは積層方向から面方向へ変えることを特徴とする燃料電池。
- 請求項1乃至3のいずれかに記載の燃料電池において、前記シール材は、少なくとも2種類の異なる形状を有し、前記セパレータの両面にそれぞれ異なる形状の前記シール材を配置することを特徴とする燃料電池。
- 少なくとも2種類の異なる形状を有する前記シール材は、それぞれが少なくとも1つ以上の突起部を有し、前記セパレータの両面にそれぞれの前記シール材を面接した時に、前記突起部が前記セパレータを挟んで対向するように配置してなることを特徴とする請求項1記載の燃料電池。
- 前記セパレータの貫通孔は、少なくとも1つ以上を有し、前記シール材の突起部の間に配置されてなることを特徴とする請求項1記載の燃料電池。
- 燃料および酸化剤ガスを燃料電池単セルに供給するセパレータと、前記セパレータの両面又は片面に積層され、前記燃料および前記酸化剤ガスをシールするシール材とを備え、前記セパレータは、前記燃料電池単セルへ前記燃料および前記酸化剤ガスを供給する流路と、前記流路に前記燃料および前記酸化剤ガスを供給し又は前記流路から前記燃料および前記酸化剤ガスを排出するマニホールドと、前記流路と前記マニホールドの間に形成された貫通孔を有し、前記シール材は、前記セパレータの前記貫通孔、マニホールド及び流路との間に連絡流路を形成したことを特徴とするセパレータ・シール構成体。
- 前記マニホールドと前記流路と前記マニホールドと前記流路の間に形成されてなる連絡流路は、連続した空間を有し、前記燃料および前記酸化剤ガスが前記空間を通過することを特徴とする請求項7記載のセパレータ・シール構成体。
- 請求項7記載のセパレータ・シール構成体において、前記セパレータの貫通孔とシール材で形成される連絡流路は、前記燃料および前記酸化剤ガスの流れ方向を面方向から積層方向へ、あるいは積層方向から面方向へ変えることを特徴とするセパレータ・シール構成体。
- 請求項7乃至9のいずれかに記載のセパレータ・シール構成体において、前記シール材は、少なくとも2種類の異なる形状を有し、前記セパレータの両面にそれぞれ異なる形状の前記シール材を配置することを特徴とするセパレータ・シール構成体。
- 少なくとも2種類の異なる形状を有する前記シール材は、それぞれが少なくとも1つ以上の突起部を有し、前記セパレータの両面にそれぞれの前記シール材を面接した時に、前記突起部が前記セパレータを挟んで対向するように配置してなることを特徴とする請求項7記載のセパレータ・シール構成体。
- 前記セパレータの貫通孔は、少なくとも1つ以上を有し、前記シール材の突起部の間に配置されてなることを特徴とする請求項7記載のセパレータ・シール構成体。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011013313A1 (ja) * | 2009-07-27 | 2011-02-03 | パナソニック株式会社 | 高分子型燃料電池スタックおよび高分子型燃料電池用セパレータ対 |
JP2015149265A (ja) * | 2014-02-10 | 2015-08-20 | トヨタ自動車株式会社 | 単セルの積層方法、積層治具、および燃料電池スタックの製造方法 |
US10147964B2 (en) | 2014-04-16 | 2018-12-04 | Hyundai Motor Company | Gasket for fuel cell |
KR102613499B1 (ko) * | 2022-12-26 | 2023-12-13 | 에이치쓰리코리아 주식회사 | 연료전지 스택 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002231264A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-08-16 | Honda Motor Co Ltd | シール一体型セパレータの製造方法 |
JP2002237317A (ja) * | 2000-12-07 | 2002-08-23 | Honda Motor Co Ltd | シール一体型セパレータの製造方法 |
JP2003217644A (ja) * | 2002-01-22 | 2003-07-31 | Hitachi Ltd | 固体高分子型燃料電池用セパレータとそれを用いた固体高分子型燃料電池 |
-
2008
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002231264A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-08-16 | Honda Motor Co Ltd | シール一体型セパレータの製造方法 |
JP2002237317A (ja) * | 2000-12-07 | 2002-08-23 | Honda Motor Co Ltd | シール一体型セパレータの製造方法 |
JP2003217644A (ja) * | 2002-01-22 | 2003-07-31 | Hitachi Ltd | 固体高分子型燃料電池用セパレータとそれを用いた固体高分子型燃料電池 |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011013313A1 (ja) * | 2009-07-27 | 2011-02-03 | パナソニック株式会社 | 高分子型燃料電池スタックおよび高分子型燃料電池用セパレータ対 |
JP4904439B2 (ja) * | 2009-07-27 | 2012-03-28 | パナソニック株式会社 | 高分子型燃料電池スタック |
US9005840B2 (en) | 2009-07-27 | 2015-04-14 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Polymer fuel cell stack and polymer fuel cell separator pair |
JP2015149265A (ja) * | 2014-02-10 | 2015-08-20 | トヨタ自動車株式会社 | 単セルの積層方法、積層治具、および燃料電池スタックの製造方法 |
US10147964B2 (en) | 2014-04-16 | 2018-12-04 | Hyundai Motor Company | Gasket for fuel cell |
KR102613499B1 (ko) * | 2022-12-26 | 2023-12-13 | 에이치쓰리코리아 주식회사 | 연료전지 스택 |
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