JP2010033916A - Fuel cell and method of manufacturing fuel cell - Google Patents

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義之 五十崎
Masato Akita
征人 秋田
Norihiro Tomimatsu
師浩 富松
Hiroaki Hirasawa
博明 平澤
Hirosuke Sato
裕輔 佐藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell and its manufacturing method for easily manufacturing and stably performing vapor liquid separation inside a single cell without increasing a number of parts. <P>SOLUTION: The fuel cell includes a fuel cell stack which laminates a plurality of single cells 100a containing a membrane electrode assembly 12, an anode passage plate 2a and a cathode passage board 5a consisting of conducting materials having thin plate-like plasticity. The projections 22a and 22b of the anode passage plate 2a includes the recovery holes 4 for recovering gas generated by the anode reaction. A gas flow path for flowing gas generated by the anode reaction is provided in the interspace region provided between back of the projections (22a and 22b) of the anode passage plate 2a of the first single cell and the cathode passage plate 5b of the second single cell. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、直接型燃料電池に好適な燃料電池及び燃料電池の製造方法に関する。   The present invention relates to a fuel cell suitable for a direct fuel cell and a method for manufacturing the fuel cell.

メタノール等の液体燃料を用いた直接燃料酸化型燃料電池において、アノード側に気液分離構造を設け、アノード反応において生成された気体（ＣＯ2ガス）をアノード側で液体燃料及び水と気液分離する手法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。これによりシステムのアノード循環系が不要もしくは小型化ができるため、システム全体を小型化できる。 In a direct fuel oxidation fuel cell using liquid fuel such as methanol, a gas-liquid separation structure is provided on the anode side, and gas (CO 2 gas) generated in the anode reaction is separated from liquid fuel and water on the anode side. There is a known technique (see, for example, Patent Document 1). As a result, the anode circulation system of the system is unnecessary or can be reduced in size, so that the entire system can be reduced in size.

しかしながら、従来のアノード側の気液分離構造は、複雑な構造を有する複数の部品で構成しているため、製造が困難である。また、複数の物品同士の位置決め等が必要であり、一体成形が難しい。一体成形がうまく行われないとセパレータと気液分離層との間にできた隙間から燃料が気体流路側へ漏れ出し、気液分離の機能を失う可能性もある。   However, since the conventional gas-liquid separation structure on the anode side is composed of a plurality of parts having a complicated structure, it is difficult to manufacture. In addition, positioning of a plurality of articles is necessary, and integral molding is difficult. If the integral molding is not performed successfully, the fuel leaks out from the gap formed between the separator and the gas-liquid separation layer to the gas flow path side, and the gas-liquid separation function may be lost.

また、気液分離層に何らかの不具合が生じた場合、気液分離がうまく機能せず、燃料のメタノールやアノード反応の副生成物であるホルムアルデヒド等が気体流路に混入する可能性もある。特に、セル温度がまだ十分に高くない燃料電池スタック起動時には、気体流路内に、メタノールがガスとして混入する恐れがある。
特開２００２−１７５８１７号公報 In addition, when some trouble occurs in the gas-liquid separation layer, the gas-liquid separation does not function well, and there is a possibility that methanol of fuel, formaldehyde as a by-product of the anode reaction, etc. are mixed into the gas flow path. In particular, at the time of starting the fuel cell stack where the cell temperature is not sufficiently high, there is a possibility that methanol is mixed as a gas into the gas flow path.
JP 2002-175817 A

本発明は、直接燃料酸化型燃料電池において、部品点数を増加させることなく、容易な構造で、アノード側の気液分離構造を実現可能な燃料電池及び燃料電池の製造方法を提供する。   The present invention provides a direct fuel oxidation fuel cell and a fuel cell and a fuel cell manufacturing method capable of realizing a gas-liquid separation structure on the anode side with an easy structure without increasing the number of parts.

本願発明の態様によれば、電解質膜、電解質膜を挟んで互いに対向するアノード電極及びカソード電極、及び電解質膜とは反対側の面のアノード電極上に配置され、アノード電極で生成される流体を液体と気体とに分離する気液分離層を備える膜電極接合体と、アノード電極とは反対側の面の気液分離層上に積層され、凹凸を有し、気液分離層と対向する凹部に液体燃料を供給するための燃料流路を有し、気液分離層と対向する凸部に気体を回収する回収孔が設けられた薄板状の塑性を有する導電性材料からなるアノード流路板と、電解質膜とは反対側の面のカソード電極上に積層され、凹凸を有し、カソード電極と対向する凹部に酸化剤を供給するための酸化剤流路を有する薄板状の塑性を有する導電性材料からなるカソード流路板と、を含む単セルを複数個積層した燃料電池スタックを備え、第１の単セルのアノード流路板の凸部の背部と、第１の単セルに隣接する第２の単セルのカソード流路板との間に設けられた空間領域が、気体が流通する気体流路である燃料電池が提供される。   According to the aspect of the present invention, the electrolyte membrane, the anode electrode and the cathode electrode facing each other with the electrolyte membrane interposed therebetween, and the anode electrode on the surface opposite to the electrolyte membrane are disposed, and the fluid generated by the anode electrode is A membrane electrode assembly including a gas-liquid separation layer that separates into liquid and gas, and a concave portion that is laminated on the gas-liquid separation layer on the surface opposite to the anode electrode and that has irregularities and faces the gas-liquid separation layer An anode flow path plate made of a thin plate-like conductive material having a fuel flow path for supplying liquid fuel to the gas and having a recovery hole for recovering gas at a convex portion facing the gas-liquid separation layer And a thin plate-like plastic conductive material that is laminated on the cathode electrode on the surface opposite to the electrolyte membrane, has irregularities, and has an oxidant flow path for supplying an oxidant to the concave portion facing the cathode electrode. A cathode channel plate made of a conductive material, A fuel cell stack in which a plurality of single cells are stacked, a back portion of a convex portion of an anode flow path plate of the first single cell, and a cathode flow path plate of a second single cell adjacent to the first single cell; A fuel cell is provided in which the space region provided between the two is a gas flow path through which gas flows.

なお、本発明では、膜電極接合体の両面にアノード流路板及びカソード流路板を積層した際に、膜電極接合体と接する側の表面に突出している場合を「凸」とし、窪んでいる場合を「凹」として説明している。   In the present invention, when the anode flow channel plate and the cathode flow channel plate are laminated on both surfaces of the membrane electrode assembly, the case of projecting on the surface in contact with the membrane electrode assembly is defined as “convex”, The case where it exists is described as “concave”.

また、本願発明の他の態様によれば、電解質膜、電解質膜を挟んで互いに対向するアノード電極及びカソード電極、及び電解質膜とは反対側の面のアノード電極上に配置され、アノード電極で生成される流体を液体と気体とに分離する気液分離層を備える膜電極接合体と、アノード電極とは反対側の面の気液分離層上に積層され、凹凸を有し、気液分離層と対向する凹部に液体燃料を供給するための燃料流路を有し、気液分離層と対向する凸部に気体を回収する回収孔が設けられた薄板状の塑性を有する導電性材料からなるアノード流路板と、電解質膜とは反対側の面のカソード電極上に積層され、凹凸を有し、カソード電極と対向する凹部に酸化剤を供給するための酸化剤流路を有する薄板状の塑性を有する導電性材料からなるカソード流路板と、を含む単セルを複数個積層する燃料電池スタックを有する燃料電池の製造方法において、第１の単セルのアノード流路板と、第１の単セルに隣接する第２の単セルのカソード流路板との間に多孔質の導電性部材を第１の単セルのアノード流路板および第２の単セルのカソード流路板の双方に接触させて積層することにより、第１の単セルのアノード流路板の凸部の背部と第２の単セルのカソード流路板との間に設けられた空間領域に気体が流通する気体流路が形成された燃料電池の製造方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, the electrolyte membrane, the anode electrode and the cathode electrode facing each other with the electrolyte membrane interposed therebetween, and the anode electrode on the surface opposite to the electrolyte membrane are disposed on the anode electrode. Membrane electrode assembly having a gas-liquid separation layer that separates the fluid to be separated into liquid and gas, and laminated on the gas-liquid separation layer on the surface opposite to the anode electrode, and having an unevenness, the gas-liquid separation layer It is made of a thin plate-like conductive material having a fuel flow path for supplying liquid fuel to a concave portion facing the gas and having a recovery hole for collecting gas in a convex portion facing the gas-liquid separation layer A thin plate-like plate that is laminated on the anode channel plate and the cathode electrode on the opposite side of the electrolyte membrane, has irregularities, and has an oxidant channel for supplying an oxidant to the concave portion facing the cathode electrode. Cathodic flow made of plastic conductive material A fuel cell stack including a plurality of single cells including a plate, and an anode flow path plate of a first single cell and a second single cell adjacent to the first single cell. A porous conductive member is laminated between the cathode channel plate and the anode channel plate of the first single cell and the cathode channel plate of the second single cell, and stacked. A fuel cell manufacturing method in which a gas flow path is formed in which a gas flows in a space region provided between a back portion of a convex portion of an anode flow path plate of a single cell and a cathode flow path plate of a second single cell. Provided.

本発明によれば、直接燃料酸化型燃料電池において、部品点数を増加させることなく、容易な構造でアノード側の気液分離構造を実現可能な燃料電池及び燃料電池の製造方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in a direct fuel oxidation type fuel cell, the manufacturing method of a fuel cell and a fuel cell which can implement | achieve the gas-liquid separation structure by the side of an anode with an easy structure can be provided, without increasing a number of parts.

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. It goes without saying that the drawings include parts having different dimensional relationships and ratios.

また、以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の技術的思想は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。   Further, the embodiments described below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes the material, shape, structure, The layout is not specified as follows. The technical idea of the present invention can be variously modified within the scope of the claims.

（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池は、図１に示すように、電解質膜６、電解質膜６を挟んで互いに対向するアノード電極１８及びカソード電極１９、及び電解質膜６とは反対側の面のアノード電極１８上に配置され、アノード電極１８で生成された流体を液体と気体とに分離する気液分離層９を備える膜電極接合体（ＭＥＡ）１２と、気液分離層９を介してアノード電極１８上に積層されたアノード流路板２ａと、アノード流路板２ａに設けられた回収孔４と、カソード電極１９上に積層されたカソード流路板５ａとを含む単セル１００ａを備えている。 (First embodiment)
As shown in FIG. 1, the fuel cell according to the first embodiment of the present invention is opposite to the electrolyte membrane 6, the anode electrode 18 and the cathode electrode 19 that face each other with the electrolyte membrane 6 interposed therebetween, and the electrolyte membrane 6. A membrane electrode assembly (MEA) 12 that is disposed on the anode electrode 18 on the side surface and includes a gas-liquid separation layer 9 that separates the fluid generated by the anode electrode 18 into a liquid and a gas; A single cell including an anode flow path plate 2a stacked on the anode electrode 18 via the anode, a recovery hole 4 provided in the anode flow path plate 2a, and a cathode flow path plate 5a stacked on the cathode electrode 19 100a.

図１に示す燃料電池の燃料としては、メタノール等のアルコール液体燃料が利用される。ここでは、燃料としてメタノールを供給する場合を例に、図１に示す単セル１００ａ内で生じる反応の例を説明する。燃料としてのメタノール水溶液は、アノード流路板２ａに設けられた燃料流路３から気液分離層９を介してアノード電極１８に供給される。同時に、カソード電極１９には、カソード流路板５ａに設けられた酸化剤流路を介して空気が供給される。アノード電極１８及びカソード電極１９での反応は、下記の反応式（１）、（２）で表される。   As the fuel of the fuel cell shown in FIG. 1, an alcohol liquid fuel such as methanol is used. Here, an example of a reaction occurring in the single cell 100a shown in FIG. 1 will be described by taking as an example the case of supplying methanol as a fuel. An aqueous methanol solution as a fuel is supplied to the anode electrode 18 from the fuel flow path 3 provided in the anode flow path plate 2a through the gas-liquid separation layer 9. At the same time, air is supplied to the cathode electrode 19 through an oxidant channel provided in the cathode channel plate 5a. Reactions at the anode electrode 18 and the cathode electrode 19 are represented by the following reaction formulas (1) and (2).


ＣＨ3ＯＨ＋Ｈ2Ｏ→６Ｈ+＋６ｅ-＋ＣＯ2 …（１）
６Ｈ+＋６ｅ-＋３／２Ｏ2→３Ｈ2Ｏ …（２）

アノード反応で生成したプロトン（Ｈ+）は電解質膜６を通してカソード電極１９へ流れる。アノード反応で生成した電子（ｅ-）は、アノード流路板２ａ、図示を省略した外部回路、カソード流路板５ａを経由してカソード電極１９へ運ばれる。
CH 3 OH + H 2 O → 6H + + 6e − + CO 2 (1)
6H + + 6e − + 3 / 2O 2 → 3H 2 O (2)

Protons (H + ) generated in the anode reaction flow to the cathode electrode 19 through the electrolyte membrane 6. Electrons (e − ) generated by the anode reaction are transported to the cathode electrode 19 via the anode flow path plate 2a, an external circuit (not shown), and the cathode flow path plate 5a.

アノード反応で発生したＣＯ2は、燃料流路３内の液中に気泡を形成するより疎液性の気液分離層９を透過する方が容易なため、疎液性の気液分離層９を透過する。ここでアノード流路板２ａには回収孔４が設けられているため、ＣＯ2は回収孔４を通って、アノード流路板２ａの裏側へ導入され、気体流路１０２を流通して外部に排出される。 Since CO 2 generated by the anode reaction is easier to permeate the lyophobic gas-liquid separation layer 9 than to form bubbles in the liquid in the fuel flow path 3, the lyophobic gas-liquid separation layer 9 Transparent. Here, since the recovery hole 4 is provided in the anode flow path plate 2a, CO 2 is introduced to the back side of the anode flow path plate 2a through the recovery hole 4 and flows to the outside through the gas flow path 102. Discharged.

アノード電極１８で未反応の水の一部は、燃料流路３内のメタノール水溶液と混合され、残りは電解質膜６を透過してカソード流路板５ａ側から外部へ排出される。カソード反応で生成した水の一部は、電解質膜６を通してアノード触媒層７側へ逆拡散し、残りはカソード流路板５ａの開口部から外部へ排出される。   A part of the unreacted water at the anode electrode 18 is mixed with the aqueous methanol solution in the fuel flow path 3, and the rest passes through the electrolyte membrane 6 and is discharged to the outside from the cathode flow path plate 5 a side. A part of the water generated by the cathode reaction diffuses back to the anode catalyst layer 7 side through the electrolyte membrane 6, and the rest is discharged to the outside from the opening of the cathode flow path plate 5a.

アノード電極１８及びカソード電極１９の周縁部は、燃料、アノード電極で生成される気体、空気などのリークを抑制するためのアノードガスケット１４ａ及びカソードガスケット１５ａによりシールされている。アノード流路板２ａの周縁部は、アノードガスケット１４ｂによりシールされている。カソード流路板５ａの周縁部は、図１の断面からはみえないカソードガスケットによりシールされている。図１に示す単セル１００ａを複数個積層することにより、燃料電池スタックが形成される。電解質膜６は、例えばナフィオン膜（登録商標）等のプロトン（Ｈ+）導電性を有する固体高分子膜を有する。 The peripheral portions of the anode electrode 18 and the cathode electrode 19 are sealed with an anode gasket 14a and a cathode gasket 15a for suppressing leakage of fuel, gas generated at the anode electrode, air, and the like. The peripheral edge of the anode flow path plate 2a is sealed by an anode gasket 14b. The peripheral edge of the cathode channel plate 5a is sealed with a cathode gasket that cannot be seen from the cross section of FIG. A fuel cell stack is formed by stacking a plurality of single cells 100a shown in FIG. The electrolyte membrane 6 includes a solid polymer membrane having proton (H + ) conductivity, such as a Nafion membrane (registered trademark).

アノード電極１８は、電解質膜６の表面上に配置されたアノード触媒層７、アノード触媒層７の表面上に配置されたマイクロポーラスレイヤー（ＭＰＬ）１３、及びＭＰＬ１３の表面上に配置されたアノードガス拡散層１０を有する。カソード電極１９は、電解質膜６の表面上に配置されたカソード触媒層８及びカソード触媒層８の表面上に配置されたカソードガス触媒層１１を有する。   The anode electrode 18 includes an anode catalyst layer 7 disposed on the surface of the electrolyte membrane 6, a microporous layer (MPL) 13 disposed on the surface of the anode catalyst layer 7, and an anode gas disposed on the surface of the MPL 13. A diffusion layer 10 is provided. The cathode electrode 19 includes a cathode catalyst layer 8 disposed on the surface of the electrolyte membrane 6 and a cathode gas catalyst layer 11 disposed on the surface of the cathode catalyst layer 8.

アノード触媒層７は、例えば白金ルテニウム（ＰｔＲｕ）等を用いることができる。ＭＰＬ１３は、カーボン緻密層等で構成される。アノードガス拡散層１０は、例えば市販のカーボンペーパーにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で撥水処理を施したものが使用可能である。アノードガス拡散層１０は、アノード触媒層７への燃料供給、アノード反応による生成物の排出及び集電を円滑に行う。   For example, platinum ruthenium (PtRu) can be used for the anode catalyst layer 7. The MPL 13 is composed of a carbon dense layer or the like. As the anode gas diffusion layer 10, for example, a commercially available carbon paper subjected to a water repellent treatment with polytetrafluoroethylene (PTFE) can be used. The anode gas diffusion layer 10 smoothly supplies fuel to the anode catalyst layer 7, discharges products by the anode reaction, and collects current.

カソード触媒層８は、例えば白金（Ｐｔ）等を用いることができる。カソードガス拡散層１１は、例えば市販のカーボン緻密層付のカーボンクロスが使用可能である。カソードガス拡散層１１は、カソード触媒層８への空気の供給、カソード反応による生成物の排出、及び集電を円滑に行う。   For example, platinum (Pt) can be used for the cathode catalyst layer 8. As the cathode gas diffusion layer 11, for example, a commercially available carbon cloth with a dense carbon layer can be used. The cathode gas diffusion layer 11 smoothly supplies air to the cathode catalyst layer 8, discharges products by the cathode reaction, and collects current.

気液分離層９は、導電性、疎液性（撥水性）及び気体透過性を有する。気液分離層９としては、カーボンペーパー、カーボンクロス及びカーボン不織布等の多孔体層が使用可能である。第１の実施の形態に係る燃料電池において、気液分離をより効率的且つ安定的に行うためには、厚さ２００μｍ〜４５０μｍ（１重量ポンド毎平方インチ：１ｐｓｉの加圧時）程度、密度０.５〜０．６ｇ/ｃｍ３（１重量ポンド毎平方インチ：１ｐｓｉの加圧時）が好ましい。 The gas-liquid separation layer 9 has conductivity, liquid repellency (water repellency), and gas permeability. As the gas-liquid separation layer 9, porous layers such as carbon paper, carbon cloth, and carbon nonwoven fabric can be used. In the fuel cell according to the first embodiment, in order to perform gas-liquid separation more efficiently and stably, the thickness is about 200 μm to 450 μm (at the time of pressurization of 1 pound-force per square inch: 1 psi), density 0.5-0.6 g / cm 3 (1 pound-per-square-inch: when pressurized to 1 psi) is preferred.

アノード流路板２ａは、薄板状の塑性を有する導電性材料から構成される。アノード流路板２ａは、気液分離層９と対向する表面側に、プレス加工によって形成された凹部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ及び凸部２２ａ、２２ｂを有している。凹部２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、メタノール等の液体燃料を供給するための燃料流路３として利用される。図２に示すように、凹部２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、それぞれ一体化した１本のサーペンタイン流路をなしていてもよい。凹部２１ａ、２１ｂ、２１ｃは、それぞれ独立した並行流路にしてもよい。液体燃料は、燃料供給口（マニホールド）１６から供給され、燃料流路３としての凹部２１ａ、２１ｂ、２１ｃを通って燃料排出口（マニホールド）１７に排出される。   The anode flow path plate 2a is made of a thin plate-like conductive material. The anode flow path plate 2a has concave portions 21a, 21b, 21c and convex portions 22a, 22b formed by pressing on the surface side facing the gas-liquid separation layer 9. The recesses 21a, 21b, and 21c are used as a fuel flow path 3 for supplying liquid fuel such as methanol. As shown in FIG. 2, each of the recesses 21a, 21b, and 21c may form a single serpentine channel. The recesses 21a, 21b, and 21c may be independent parallel flow paths. Liquid fuel is supplied from a fuel supply port (manifold) 16, and is discharged to a fuel discharge port (manifold) 17 through recesses 21 a, 21 b, and 21 c as fuel flow paths 3.

アノード流路板２ａの凸部２２ａ、２２ｂには、アノード電極１８で生成された気体を回収するための回収孔４が設けられている。更に、アノード流路板２ａの凹部２１ａ、２１ｂ、２１ｃの背部と第１の単セルと隣接する第２の単セルのカソード流路板５ｂとの接触部分、及び第１の単セルのアノード流路板２ａの凸部２２ａ、２２ｂの背部と第２の単セルのカソード流路板５ｂとの間の空間領域には、アノード電極１８で生成された気体が流通する気体流路１０２が設けられている。   A recovery hole 4 for recovering the gas generated by the anode electrode 18 is provided in the convex portions 22a and 22b of the anode flow path plate 2a. Furthermore, the contact part of the back part of the recessed part 21a, 21b, 21c of the anode flow-path board 2a and the cathode flow-path board 5b of the 2nd single cell adjacent to a 1st single cell, and the anode flow of a 1st single cell A gas flow path 102 through which the gas generated by the anode electrode 18 circulates is provided in a space region between the back portions of the convex portions 22a and 22b of the path plate 2a and the cathode flow path plate 5b of the second single cell. ing.

凸部２２ａ、２２ｂに回収孔４が設けられることにより、アノード反応により発生する気体を、回収孔４を介して効率よくアノード流路板２ａの背面側へ排出できる。また、回収孔４を介してアノード流路板２ａの背面側に気体を導入し、その気体を気体流路１０２へ流通させ、図２及び図３に示す気体排出用マニホールド１０３ａ、１０３ｂを通過して外部に排出することにより、単セル１００ａの内部（アノード流路板２ａの表面近傍）で気泡を回収する場合よりも圧力損失が小さくなる。また、バイポーラセパレータのような厚板状のセパレータに比べて、これまで有効活用されていなかったスペースを有効活用できるため、小型化も促進される。   By providing the recovery holes 4 in the convex portions 22a and 22b, the gas generated by the anode reaction can be efficiently discharged to the back side of the anode flow path plate 2a through the recovery holes 4. Further, a gas is introduced to the back side of the anode flow path plate 2a through the recovery hole 4, and the gas is circulated to the gas flow path 102, and passes through the gas discharge manifolds 103a and 103b shown in FIGS. By discharging to the outside, the pressure loss becomes smaller than in the case of collecting the bubbles inside the single cell 100a (near the surface of the anode flow path plate 2a). In addition, compared with a thick plate-like separator such as a bipolar separator, a space that has not been used effectively so far can be used effectively, so that downsizing is also promoted.

図２においては、回収孔４は、凸部２２ａ、２２ｂに所定の間隔を有してマトリクス状に複数個設けられているが、回収孔４の形状は、図２に示す形状に限定されることなく、他にも様々な形状が採用できることは勿論である。   In FIG. 2, a plurality of recovery holes 4 are provided in a matrix form with a predetermined interval between the convex portions 22a and 22b, but the shape of the recovery holes 4 is limited to the shape shown in FIG. Of course, various other shapes can be used.

アノード流路板２ａの材料としては、公知のステンレス鋼板、ステンレス鋼を基材上に耐食性、導通性の向上を目的とした表面処理（めっき処理、金等の金属薄膜の蒸着または金薄板とのクラッド化など）が施された材料、アルミニウムを基材として表面にカーボンを被覆したカーボンアルミニウム複合材料等が好ましいが、一定の導電性及び熱伝導性を有するものであれば、特に限定されない。   As a material of the anode flow path plate 2a, a known stainless steel plate or stainless steel is used as a base material for surface treatment (plating treatment, vapor deposition of a metal thin film such as gold or gold thin plate for the purpose of improving corrosion resistance and conductivity). A clad material or the like, or a carbon-aluminum composite material having a surface coated with carbon using aluminum as a base material is preferable, but is not particularly limited as long as it has a certain conductivity and thermal conductivity.

アノード流路板２ａの厚さは、０．０５〜１．０ｍｍ程度とすることができる。特に、実施の形態に係る燃料電池をモバイル電子機器用の電源として利用する場合は、軽量化・小型化の観点から、厚さを０．０５〜０．２ｍｍ、更には厚さ０．０５〜０．１ｍｍの範囲にすることが好ましい。   The thickness of the anode flow path plate 2a can be about 0.05 to 1.0 mm. In particular, when the fuel cell according to the embodiment is used as a power source for mobile electronic devices, the thickness is 0.05 to 0.2 mm, and further, the thickness 0.05 to A range of 0.1 mm is preferable.

カソード流路板５ａは、図３に示すように、表面をプレス加工することによって形成された凸部５１と、凸部５１と凸部５１との間に形成された凹部５２を有する薄板状の塑性を有する導電性材料で構成されている。凹部５２は、空気又は酸素等の酸化剤を供給するための酸化剤流路として利用される。   As shown in FIG. 3, the cathode flow path plate 5 a is a thin plate having a convex portion 51 formed by pressing the surface and a concave portion 52 formed between the convex portion 51 and the convex portion 51. It is made of a conductive material having plasticity. The recess 52 is used as an oxidant channel for supplying an oxidant such as air or oxygen.

酸化剤流路の形状は特に限定されない。例えば、図３に示すような「魚の骨型」の流路であってもよいし、図１に示すようなストレート流路であってもよい。或いは、ここでは図示しないが、サーペンタイン流路であってもよい。図３に示す「魚の骨型」の流路の場合、凸部５１が中心部にカソード流路板５ａの長手方向に沿って長く延びている。これにより、隣接する他の単セルのアノード流路板との接触面積をより大きくすることができるため、接触不良を更に抑制することができる。   The shape of the oxidant channel is not particularly limited. For example, a “fish-bone-shaped” channel as shown in FIG. 3 or a straight channel as shown in FIG. 1 may be used. Alternatively, although not shown here, a serpentine channel may be used. In the case of the “fishbone type” flow path shown in FIG. 3, the convex part 51 extends long along the longitudinal direction of the cathode flow path plate 5 a at the center. Thereby, since a contact area with the anode flow-path board of another adjacent single cell can be enlarged, a contact failure can further be suppressed.

（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る燃料電池は、図４に示すように、アノード流路板２ａ（第１の単セルのアノード流路板）と、アノード流路板２ａと隣り合うカソード流路板５ｂ（第１の単セルに隣接する第２の単セルのカソード流路板）との間に、導電性部材１が配置されている。導電性部材１は、アノード流路板２ａの凹部２１ａ、２１ｂ、２１ｃの背部（裏側）およびカソード流路板５ｂの双方に接触するように配置されている。 (Second Embodiment)
As shown in FIG. 4, the fuel cell according to the second embodiment includes an anode channel plate 2a (anode channel plate of the first single cell) and a cathode channel plate adjacent to the anode channel plate 2a. The conductive member 1 is disposed between 5b (the cathode flow path plate of the second single cell adjacent to the first single cell). The conductive member 1 is disposed so as to contact both the back portions (back side) of the recesses 21a, 21b, and 21c of the anode flow path plate 2a and the cathode flow path plate 5b.

導電性部材１としては、多孔質金属、多孔質カーボン或いは多孔質の導電性ゴムを使用することができる。多孔質金属としては、ニッケル、銅、或いはステンレスからなる発泡金属を用いることができる。多孔質カーボンとしては、市販のカーボンペーパー、カーボンクロス及びカーボン不織布等が使用可能である。市販のカーボンペーパー、カーボンクロス及びカーボン不織布に、白金、パラジウム、白金-パラジウム合金、銀、銀酸化物、銅などを担持させたものを用いてもよい。   As the conductive member 1, a porous metal, porous carbon, or porous conductive rubber can be used. As the porous metal, a foam metal made of nickel, copper, or stainless steel can be used. Commercially available carbon paper, carbon cloth, carbon non-woven fabric, etc. can be used as the porous carbon. Commercially available carbon paper, carbon cloth, and carbon non-woven fabric carrying platinum, palladium, platinum-palladium alloy, silver, silver oxide, copper, or the like may be used.

導電性部材１は可撓性を有するため、アノード流路板２ａとカソード流路板５ｂとの間に配置することにより、燃料電池スタックを構成する際の締め付け荷重に基づく圧力により、導電性部材１が燃料流路３（凹部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）の背部（底部）とカソード流路板５ｂとに押されて圧縮変形する。その結果、アノード流路板２ａと隣接するカソード流路板５ｂの間の電気的導通に寄与する部分の面積が増加するため、アノード流路板２ａの裏側とカソード流路板５ｂとの接触不良が抑制される。   Since the conductive member 1 has flexibility, the conductive member 1 is disposed between the anode flow path plate 2a and the cathode flow path plate 5b, so that the conductive member 1 is subjected to pressure based on the tightening load when the fuel cell stack is formed. 1 is compressed and deformed by being pushed by the back (bottom) of the fuel flow path 3 (recesses 21a, 21b, 21c) and the cathode flow path plate 5b. As a result, the area of the portion contributing to electrical conduction between the anode flow path plate 2a and the adjacent cathode flow path plate 5b is increased, so that the contact between the back side of the anode flow path plate 2a and the cathode flow path plate 5b is poor. Is suppressed.

特に、アノード流路板２ａがプレス加工により作製された場合には、凹部の深さ（図４の凹部２１ａにおいては深さｄ１、凹部２１ｂにおいては深さｄ２、凹部２１ｃにおいては深さｄ３）がそれぞれ異なることが多い。結果、アノード流路板２ａの凹部の背部（裏面）とカソード流路板５ａとの距離が、場所によって異なる場合がある。可撓性を有する導電性部材１を用いることにより、一様な接触を確保することが可能となる。   In particular, when the anode flow path plate 2a is manufactured by press working, the depth of the recess (depth d1 in the recess 21a in FIG. 4, depth d2 in the recess 21b, depth d3 in the recess 21c). Are often different. As a result, the distance between the back (rear surface) of the concave portion of the anode flow path plate 2a and the cathode flow path plate 5a may vary depending on the location. By using the flexible conductive member 1, it is possible to ensure uniform contact.

さらに、導電性部材１が緩衝材となるので、単セルを積層した時の耐衝撃性を向上させることができる。また、導電性部材１が可撓性を有することにより、アノード流路板５ａの背面に突出する凹部２１ａ、２１ｂ、２１ｃの裏側とカソード流路板５ｂとの細かい位置合わせが不要となるため、単セル１００ａの作製も容易になる。   Furthermore, since the conductive member 1 serves as a buffer material, it is possible to improve impact resistance when single cells are stacked. Further, since the conductive member 1 has flexibility, fine alignment between the back side of the recesses 21a, 21b, 21c protruding from the back surface of the anode flow path plate 5a and the cathode flow path plate 5b becomes unnecessary. The single cell 100a can be easily manufactured.

導電性部材１は、アノード流路板２ａとカソード流路板５ｂとの間に形成された空間領域の全体に埋め込んでもよい。導電性部材１として、ＭＥＡ１２の電極面全体を覆う程度に十分な面積を有する１枚のシート状の材料を用いることもできる。この場合、アノード流路板２ａとカソード流路板５ｂとの間の電気的導通に寄与する部分の面積をより大きくできるため、アノード流路板２ａとカソード流路板５ｂとの間の接触抵抗をより効果的に低減できる。また、導電性部材１は、カソード流路板５ｂとの接触部分、及び、アノード流路板２ａの凸部２２ａ、２２ｂの背部（裏側）とカソード流路板５ｂとの間に設けられた空間部分に選択的に配置されてもよい。例えば、アノード流路板２ａとカソード流路板５ｂが近接する部分、具体的には、アノード流路板２ａの凹部２１ａ、２１ｂ、２１ｃの背部（裏側）とカソード流路５ｂの隙間３箇所にそれぞれ設けるような形態とすることができる。この場合、気体流路をより大きく確保することができる。   The conductive member 1 may be embedded in the entire space region formed between the anode channel plate 2a and the cathode channel plate 5b. As the conductive member 1, a single sheet-like material having an area sufficient to cover the entire electrode surface of the MEA 12 can be used. In this case, since the area of the portion contributing to electrical conduction between the anode flow path plate 2a and the cathode flow path plate 5b can be increased, the contact resistance between the anode flow path plate 2a and the cathode flow path plate 5b. Can be reduced more effectively. In addition, the conductive member 1 is a space provided between the cathode flow path plate 5b and the contact portion with the cathode flow path plate 5b and the back portions (back side) of the convex portions 22a and 22b of the anode flow path plate 2a. It may be selectively placed in the part. For example, in a portion where the anode flow path plate 2a and the cathode flow path plate 5b are close to each other, specifically, in three gaps between the back portions (back side) of the recesses 21a, 21b and 21c of the anode flow path plate 2a and the cathode flow path 5b. Each can be provided. In this case, a larger gas flow path can be secured.

導電性部材１の気孔率は、多孔質金属を用いた場合８０〜９７％程度、より好ましくは、 ８５％以上であるのが好ましい。また、導電性部材１としてカーボンペーパー、カーボンクロス及びカーボン不織布等の多孔体を用いる場合は、気液分離層９と同様な材料、すなわち、厚さ２００μｍ〜４５０μｍ（１重量ポンド毎平方インチ：１ｐｓｉの加圧時）程度、密度０.５〜０．６ｇ/ｃｍ３（１重量ポンド毎平方インチ：１ｐｓｉの加圧時）を用いることができる。このような導電部材１を用いると、導電性部材１が十分に圧縮変形し、アノード流路板２ａ及びカソード流路板５ｂに過度の変形が生じることを抑制できる。また、アノード流路板２ａ及びカソード流路板５ａ、５ｂの破損も防げる。その結果、燃料流路３に液体燃料を流した際においても、液体漏れ等を生じさせることなく、安定的に燃料電池を運転させることができる。 The porosity of the conductive member 1 is preferably about 80 to 97%, more preferably 85% or more when a porous metal is used. When a porous body such as carbon paper, carbon cloth, and carbon nonwoven fabric is used as the conductive member 1, the same material as the gas-liquid separation layer 9, that is, a thickness of 200 μm to 450 μm (1 pound per square inch: 1 psi) A density of 0.5 to 0.6 g / cm 3 (1 pound-per-square-inch: at the time of 1 psi pressurization) can be used. When such a conductive member 1 is used, it can be suppressed that the conductive member 1 is sufficiently compressed and deformed and excessive deformation occurs in the anode flow path plate 2a and the cathode flow path plate 5b. Further, the anode flow path plate 2a and the cathode flow path plates 5a and 5b can be prevented from being damaged. As a result, even when the liquid fuel is caused to flow through the fuel flow path 3, the fuel cell can be stably operated without causing liquid leakage or the like.

（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態に係る燃料電池は、図５に示すように、導電性部材１の少なくとも回収孔４と対向する表面に、メタノール及び/又はホルムアルデヒドを分解する分解触媒１０１が担持されている。アノード流路板２ａの凸部２２ａ、２２ｂの背面とカソード流路板５ｂの背面との間に設けられた空間には、気体を供給するための気体流路１０２が設けられている。 (Third embodiment)
As shown in FIG. 5, the fuel cell according to the third embodiment of the present invention has a decomposition catalyst 101 for decomposing methanol and / or formaldehyde supported on at least the surface of the conductive member 1 facing the recovery hole 4. Has been. A gas channel 102 for supplying gas is provided in a space provided between the back surfaces of the convex portions 22a and 22b of the anode channel plate 2a and the back surface of the cathode channel plate 5b.

分解触媒１０１としては、白金、パラジウム、白金-パラジウム合金、銀、銀化合物から選ばれる少なくとも一種以上を使用することができる。銀化合物としては、例えば、銀酸化物、銀酸化物を担持した鉄酸化物粒子などを使用することができる。分解触媒１０１の担持量としては、例えば白金を用いた場合、０．１〜０．５ｍｇ／ｃｍ2程度含ませるのが効果的である。分解触媒１０１を導電性部材１に担持する方法としては、公知の含浸法やスプレー法を用いて担持後、熱処理を行うことにより担持することができる。アノード流路板２ａとカソード流路板５ａ、５ｂの背面側に分解触媒１０１を担持してもよい。 As the decomposition catalyst 101, at least one selected from platinum, palladium, a platinum-palladium alloy, silver, and a silver compound can be used. As the silver compound, for example, silver oxide, iron oxide particles carrying silver oxide, and the like can be used. For example, when platinum is used as the loading amount of the decomposition catalyst 101, it is effective to include about 0.1 to 0.5 mg / cm 2 . As a method for supporting the decomposition catalyst 101 on the conductive member 1, the decomposition catalyst 101 can be supported by performing a heat treatment after supporting using a known impregnation method or spray method. The decomposition catalyst 101 may be supported on the back side of the anode flow path plate 2a and the cathode flow path plates 5a and 5b.

上記の反応式（１）式で示されるアノード反応により発生したＣＯ2は、燃料流路３内の液中に気泡を形成するよりも、疎液性の気液分離層９を透過する方が容易なため、疎液性の気液分離層９を透過し、回収孔４を通過した後、気体流路１０２を流通し、気体排出用マニホールド１０３から排出される。 CO 2 generated by the anode reaction represented by the above reaction formula (1) permeates through the lyophobic gas-liquid separation layer 9 rather than forming bubbles in the liquid in the fuel flow path 3. Therefore, after passing through the lyophobic gas-liquid separation layer 9 and passing through the recovery hole 4, the gas flows through the gas flow path 102 and is discharged from the gas discharge manifold 103.

ここで、気液分離層９もしくはアノードガス拡散層１０に何らかの不具合が生じた場合、気液分離がうまく機能せず、燃料のメタノールやアノード反応の副生成物であるホルムアルデヒド等が気体流路１０２に混入する可能性がある。特に、セル温度がまだ十分に高くない燃料電池スタック起動時には、気体流路１０２内に、メタノールがガスとして混入する恐れがある。    Here, if any trouble occurs in the gas-liquid separation layer 9 or the anode gas diffusion layer 10, the gas-liquid separation does not function well, and fuel methanol, formaldehyde as a by-product of the anode reaction, and the like are in the gas flow path 102. May be mixed in. In particular, at the time of starting the fuel cell stack where the cell temperature is not sufficiently high, there is a possibility that methanol is mixed in the gas flow path 102 as a gas.

第３の実施の形態に係る燃料電池によれば、分解触媒１０１を担持させた導電性部材１を用いている。このため、気体流路１０２に混入した混入燃料（メタノール）もしくはホルムアルデヒドは、分解触媒１０１の作用により二酸化炭素（ＣＯ2）と水（Ｈ2Ｏ）に分解され、除去される。 In the fuel cell according to the third embodiment, the conductive member 1 carrying the decomposition catalyst 101 is used. For this reason, the mixed fuel (methanol) or formaldehyde mixed in the gas channel 102 is decomposed and removed into carbon dioxide (CO 2 ) and water (H 2 O) by the action of the decomposition catalyst 101.

分解触媒の分解反応は酸化反応であるため、酸素を必要とする。通常、燃料電池スタックの定常運転時は、気体流路１０２の内部はアノード反応で発生したＣＯ2により満たされている。但し、燃料電池スタック起動直後には、気体流路１０２の内部に空気が残存しているので、気体流路１０２に混入したメタノールもしくはホルムアルデヒドは、この空気中の酸素と反応し、分解され、除去される。酸素が更に必要な場合には、ポンプなどの気体供給手段（図示省略）により、気体流路１０２に、空気等を強制的に供給しても構わない。他は、実施の形態に係る燃料電池と実質的に同様であるので、重複した説明を省略する。 Since the decomposition reaction of the decomposition catalyst is an oxidation reaction, oxygen is required. Normally, during the steady operation of the fuel cell stack, the inside of the gas flow path 102 is filled with CO 2 generated by the anode reaction. However, since air remains in the gas flow channel 102 immediately after the fuel cell stack is started, methanol or formaldehyde mixed in the gas flow channel 102 reacts with oxygen in the air, is decomposed, and removed. Is done. If oxygen is further required, air or the like may be forcibly supplied to the gas flow path 102 by a gas supply means (not shown) such as a pump. Others are substantially the same as those of the fuel cell according to the embodiment, and a duplicate description is omitted.

以上説明したように、第３の形態に係る燃料電池によれば、導電性部材１の少なくとも表面にメタノール及び/又はホルムアルデヒドを分解する分解触媒が配置されるため、アノード流路板２ａとカソード流路板５ｂとの間に漏れ出した燃料及び反応生成物を分解処理することができる。   As described above, according to the fuel cell according to the third embodiment, since the decomposition catalyst for decomposing methanol and / or formaldehyde is disposed on at least the surface of the conductive member 1, the anode flow path plate 2a and the cathode flow The fuel and the reaction product leaked between the road plate 5b can be decomposed.

（第４の実施の形態）
燃料電池の製造方法を説明する。燃料電池スタックは、まず、図１、図４、図５に示す単セル１００ｂを作成し、これえを複数個積層することにより作製できる。 (Fourth embodiment)
A method for manufacturing a fuel cell will be described. The fuel cell stack can be manufactured by first preparing the single cell 100b shown in FIGS. 1, 4, and 5 and laminating a plurality of these.

単セル１００ｂを作製する際は、まず、ＭＥＡ１２、アノード流路板２ａ、カソード流路板５ｂ、アノードガスケット１４ａ、１４ｂ、カソードガスケット１５ａ、導電性部材１を用意する。ＭＥＡ１２のアノード電極１８の周縁部にアノードガスケット１４ａを配置し、ＭＥＡ１２のカソード電極１９の周縁部にカソードガスケット１５ａを配置する。アノード電極１８の表面上には、アノード流路板２ａの凹部２１ａ、２１ｂ、２１ｃ及び凸部２２ａ、２２ｂを対向させる。その際、アノード流路板２ａの周縁部にはアノードガスケット１４ｂを配置しておく。アノード流路板２ａの凹部２１ａ、２１ｂ、２１ｃと、カソード流路板５ｂの凹部５２の背面同士が接触するように、カソード流路板５ｂを配置する。   When manufacturing the single cell 100b, first, the MEA 12, the anode flow channel plate 2a, the cathode flow channel plate 5b, the anode gaskets 14a and 14b, the cathode gasket 15a, and the conductive member 1 are prepared. An anode gasket 14 a is disposed on the peripheral edge of the anode electrode 18 of the MEA 12, and a cathode gasket 15 a is disposed on the peripheral edge of the cathode electrode 19 of the MEA 12. On the surface of the anode electrode 18, the concave portions 21a, 21b, 21c and the convex portions 22a, 22b of the anode flow path plate 2a are opposed to each other. At that time, an anode gasket 14b is disposed on the peripheral edge of the anode flow path plate 2a. The cathode flow path plate 5b is arranged so that the recesses 21a, 21b, 21c of the anode flow path plate 2a and the back surfaces of the recesses 52 of the cathode flow path plate 5b are in contact with each other.

導電性部材１を配置する場合は、シート状の厚さ２００μｍ〜４５０μｍ（１重量ポンド毎平方インチ：１ｐｓｉの加圧時）程度の多孔質の導電性部材１をアノード流路板２ａの背部とカソード流路板５ｂの背部との間に配置する。その後、アノード流路板２ａ及びカソード流路板５ｂを積層する。この時、所定の面圧力を持って積層することにより、可撓性を有するシート状の導電性部材１はアノード流路板２ａの凹部２１ａ、２１ｂ、２１ｃの背部（底部）とカソード流路板５ｂとの双方に接触する。   When the conductive member 1 is disposed, a porous conductive member 1 having a sheet-like thickness of about 200 μm to 450 μm (1 pound per square inch when pressed at 1 psi) is attached to the back of the anode flow path plate 2a. It arrange | positions between the back parts of the cathode flow-path board 5b. Thereafter, the anode channel plate 2a and the cathode channel plate 5b are laminated. At this time, by laminating with a predetermined surface pressure, the sheet-like conductive member 1 having flexibility becomes the back (bottom) of the recesses 21a, 21b, 21c of the anode flow path plate 2a and the cathode flow path plate. 5b is in contact with both.

燃料電池スタックを作製する際は、複数の単セル１００ｂを積層し、最上部の単セル１００ｂのカソード電極１９の表面上に、カソード流路板を配置する。その後、単セル１００ｂの積層方向の両端にエンドプレート等の部品を配置し、締め付け金具等により所定の面圧力で締め付け、複数の単セル１００ｂを固定する。   When producing a fuel cell stack, a plurality of unit cells 100b are stacked, and a cathode flow path plate is disposed on the surface of the cathode electrode 19 of the uppermost unit cell 100b. Thereafter, parts such as end plates are arranged at both ends of the unit cell 100b in the stacking direction, and are tightened with a predetermined surface pressure by a fastening bracket or the like, thereby fixing the plurality of unit cells 100b.

第４の実施の形態に係る燃料電池の製造方法によれば、アノード流路板２ａに気液分離層９及び気液分離層９に接続された回収孔４を設け、アノード流路板２ａの背部とカソード流路板５ｂの背部との間の空間領域に気体流路１０２設けることにより、アノード触媒層７で発生するＣＯ2等の排出ガスを単セル１００ａの外側へ排出できるので、圧力損失が小さく、簡易な構成で、より安定的に燃料電池を運転可能な燃料電池が製造できる。 According to the method for manufacturing a fuel cell according to the fourth embodiment, the anode channel plate 2a is provided with the gas-liquid separation layer 9 and the recovery hole 4 connected to the gas-liquid separation layer 9, and the anode channel plate 2a By providing the gas flow channel 102 in the space region between the back portion and the back portion of the cathode flow channel plate 5b, the exhaust gas such as CO 2 generated in the anode catalyst layer 7 can be discharged to the outside of the single cell 100a. Thus, a fuel cell capable of operating the fuel cell more stably with a simple configuration can be manufactured.

また、アノード流路板２ａの背部とカソード流路板５ｂの背部との間に多孔質の導電性部材１が配置される。導電性部材１を配置することにより、アノード流路板２ａとカソード流路板５ｂの接触面積を大きくすることができるため、アノード流路板と隣接するカソード流路板の間の接触抵抗の増加に起因する出力低下を抑制することができる。   The porous conductive member 1 is disposed between the back portion of the anode flow path plate 2a and the back portion of the cathode flow path plate 5b. By disposing the conductive member 1, the contact area between the anode channel plate 2a and the cathode channel plate 5b can be increased, resulting in an increase in contact resistance between the anode channel plate and the adjacent cathode channel plate. It is possible to suppress a decrease in output.

（その他の実施の形態）
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が可能である。 (Other embodiments)
Although the present invention has been described according to the above-described embodiments, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operational techniques are possible for those skilled in the art.

例えば、気液分離層９の気液分離効率を更に上げるために、燃料流路３と対向する気液分離層９の両面を貫通する孔を設け、燃料を積極的にアノード電極１８へ供給するようにしてもよい。また、図１においては、アノード流路板２ａの表面を流れる燃料の方向とカソード流路板５ｂの表面を流れる空気の方向が、ＭＥＡ１２の電極面に対して略９０度に交差する方向になるようにアノード流路板２ａ及びカソード流路板５ｂを配置している。しかしながら、燃料及び空気が同一方向に流れるように、アノード流路板２ａ及びカソード流路板５ｂの配置を変形しても構わないことは勿論である。   For example, in order to further increase the gas-liquid separation efficiency of the gas-liquid separation layer 9, holes penetrating both surfaces of the gas-liquid separation layer 9 facing the fuel flow path 3 are provided, and fuel is positively supplied to the anode electrode 18. You may do it. Further, in FIG. 1, the direction of the fuel flowing on the surface of the anode flow path plate 2a and the direction of the air flowing on the surface of the cathode flow path plate 5b intersect with the electrode surface of the MEA 12 at about 90 degrees. Thus, the anode flow path plate 2a and the cathode flow path plate 5b are arranged. However, it goes without saying that the arrangement of the anode flow path plate 2a and the cathode flow path plate 5b may be modified so that the fuel and air flow in the same direction.

本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によって表されるものであり、実施段階においては、その要旨を逸脱しない範囲で変形して具体化できる。   The present invention is expressed by the invention specifying matters in the scope of claims reasonable from this disclosure, and can be embodied by being modified without departing from the gist thereof in the implementation stage.

本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the fuel cell which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池のアノード流路板の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the anode flow-path board of the fuel cell which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態に係る燃料電池のカソード流路板の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the cathode flow-path board of the fuel cell which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態に係る燃料電池の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the fuel cell which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態に係る燃料電池の一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the fuel cell which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１…導電性部材
２ａ…アノード流路板
３…燃料流路
４…回収孔
５ａ、５ｂ…カソード流路板
６…電解質膜
１８…アノード電極
１９…カソード電極
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ…凹部
２２ａ、２２ｂ…凸部
５１…凸部
５２…凹部
１００ａ…単セル
１０１…分解触媒
１０２…気体流路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Conductive member 2a ... Anode channel plate 3 ... Fuel channel 4 ... Collection | recovery hole 5a, 5b ... Cathode channel plate 6 ... Electrolyte membrane 18 ... Anode electrode 19 ... Cathode electrode 21a, 21b, 21c ... Recessed part 22a, 22b ... convex part 51 ... convex part 52 ... concave part 100a ... single cell 101 ... decomposition catalyst 102 ... gas flow path

Claims (6)

電解質膜、前記電解質膜を挟んで互いに対向するアノード電極及びカソード電極、及び前記電解質膜とは反対側の面の前記アノード電極上に配置され、前記アノード電極で生成される流体を液体と気体とに分離する気液分離層を備える膜電極接合体と、
前記アノード電極とは反対側の面の前記気液分離層上に積層され、凹凸を有し、前記気液分離層と対向する凹部に液体燃料を供給するための燃料流路を有し、前記気液分離層と対向する凸部に前記気体を回収する回収孔が設けられた薄板状の塑性を有する導電性材料からなるアノード流路板と、
前記電解質膜とは反対側の面の前記カソード電極上に積層され、凹凸を有し、前記カソード電極と対向する凹部に酸化剤を供給するための酸化剤流路を有する薄板状の塑性を有する導電性材料からなるカソード流路板と、
を含む単セルを複数個積層した燃料電池スタックを備え、
第１の単セルのアノード流路板の凸部の背部と、前記第１の単セルに隣接する第２の単セルのカソード流路板との間に設けられた空間領域が、前記気体が流通する気体流路であることを特徴とする燃料電池。 An electrolyte membrane, an anode electrode and a cathode electrode facing each other across the electrolyte membrane, and the anode electrode on a surface opposite to the electrolyte membrane, and the fluid generated by the anode electrode are liquid and gas A membrane electrode assembly including a gas-liquid separation layer that is separated into
Laminated on the gas-liquid separation layer on the surface opposite to the anode electrode, having irregularities, and having a fuel flow path for supplying liquid fuel to the depression facing the gas-liquid separation layer, An anode flow path plate made of a conductive material having a thin plate shape provided with a recovery hole for recovering the gas in a convex portion facing the gas-liquid separation layer;
It is laminated on the cathode electrode on the surface opposite to the electrolyte membrane, has unevenness, and has a thin plate-like plasticity having an oxidant flow path for supplying an oxidant to the recess facing the cathode electrode. A cathode channel plate made of a conductive material;
A fuel cell stack in which a plurality of single cells including
A space region provided between the back of the convex portion of the anode flow channel plate of the first single cell and the cathode flow channel plate of the second single cell adjacent to the first single cell has the gas A fuel cell, characterized in that the fuel cell is a circulating gas channel. 前記空間領域の少なくとも一部に配置され、前記アノード流路板の凹部の背部と接触する多孔質の導電性部材を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。   2. The fuel cell according to claim 1, further comprising a porous conductive member disposed in at least a part of the space region and in contact with a back portion of the concave portion of the anode flow path plate. 前記導電性部材は、シート状の金属、カーボンの中から選ばれる少なくとも１つの材料から構成されることを特徴とする請求項２に記載の燃料電池。   The fuel cell according to claim 2, wherein the conductive member is made of at least one material selected from a sheet-like metal and carbon. 前記導電性部材は、その表面にメタノールまたはホルムアルデヒドを分解する触媒が担持されていることを特徴とする請求項２又は３のいずれか１項に記載の燃料電池。   4. The fuel cell according to claim 2, wherein a catalyst for decomposing methanol or formaldehyde is supported on a surface of the conductive member. 5. 前記分解触媒は、白金、パラジウム、白金−パラジウム合金、銀、銀化合物の中から選ばれる少なくとも１つの材料を有することを特徴とする請求項４に記載の燃料電池。   5. The fuel cell according to claim 4, wherein the cracking catalyst includes at least one material selected from platinum, palladium, a platinum-palladium alloy, silver, and a silver compound. 電解質膜、前記電解質膜を挟んで互いに対向するアノード電極及びカソード電極、及び前記電解質膜とは反対側の面の前記アノード電極上に配置され、前記アノード電極で生成される流体を液体と気体とに分離する気液分離層を備える膜電極接合体と、
前記アノード電極とは反対側の面の前記気液分離層上に積層され、凹凸を有し、前記気液分離層と対向する凹部に液体燃料を供給するための燃料流路を有し、前記気液分離層と対向する凸部に前記気体を回収する回収孔が設けられた薄板状の塑性を有する導電性材料からなるアノード流路板と、
前記電解質膜とは反対側の面の前記カソード電極上に積層され、凹凸を有し、前記カソード電極と対向する凹部に酸化剤を供給するための酸化剤流路を有する薄板状の塑性を有する導電性材料からなるカソード流路板と、
を含む単セルを複数個積層する燃料電池スタックを有する燃料電池の製造方法において、
第１の単セルのアノード流路板と、前記第１の単セルに隣接する第２の単セルのカソード流路板との間に多孔質の導電性部材を前記第１の単セルのアノード流路板および前記第２の単セルのカソード流路板の双方に接触させて積層することにより、前記第１の単セルのアノード流路板の凸部の背部と前記第２の単セルのカソード流路板との間に設けられた空間領域に前記気体が流通する気体流路が形成されることを特徴とする燃料電池の製造方法。 An electrolyte membrane, an anode electrode and a cathode electrode facing each other across the electrolyte membrane, and the anode electrode on a surface opposite to the electrolyte membrane, and the fluid generated by the anode electrode are liquid and gas A membrane electrode assembly including a gas-liquid separation layer that is separated into
Laminated on the gas-liquid separation layer on the surface opposite to the anode electrode, having irregularities, and having a fuel flow path for supplying liquid fuel to the depression facing the gas-liquid separation layer, An anode flow path plate made of a conductive material having a thin plate shape provided with a recovery hole for recovering the gas in a convex portion facing the gas-liquid separation layer;
It is laminated on the cathode electrode on the surface opposite to the electrolyte membrane, has unevenness, and has a thin plate-like plasticity having an oxidant flow path for supplying an oxidant to the recess facing the cathode electrode. A cathode channel plate made of a conductive material;
In a method of manufacturing a fuel cell having a fuel cell stack in which a plurality of single cells including
A porous conductive member is disposed between the anode flow path plate of the first single cell and the cathode flow path plate of the second single cell adjacent to the first single cell. By stacking in contact with both the flow path plate and the cathode flow path plate of the second single cell, the back of the convex portion of the anode flow path plate of the first single cell and the second single cell A fuel cell manufacturing method, wherein a gas flow path through which the gas flows is formed in a space region provided between the cathode flow path plate and the cathode flow path plate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011216310A (en) * 2010-03-31 2011-10-27 Eneos Celltech Co Ltd Fuel cell, separator, and fuel cell system

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