JP2012033296A - Fuel battery - Google Patents

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Tomonori Yanai
智紀 谷内
Masaki Kamakura
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel battery which allows the formation of a conducting path for voltage sensing, etc. without presenting a problem such as the reduction in durability of a gasket.SOLUTION: The fuel battery includes: an anode-side separator 4 having a cooling face 42; and a coolant flow path 7 provided on the cooling face 42 of the anode-side separator 4 for circulating coolant. The anode-side separator 4 includes a portion formed by a conductive material, where a fuel flow path and the coolant flow path 7 are formed, and a portion surrounding it, which is formed by an insulative material. The fuel battery has a cooling face-side gasket 16 surrounding the coolant flow path 7 interposed between the anode-side separator 4 and the cathode-side separator. The cooling face-side gasket 16 is formed by a conductive material and connected with the portion of the anode-side separator 4 formed by the conductive material.

Description

本発明は、燃料電池に関する。   The present invention relates to a fuel cell.

近年、省エネルギー化および環境対策の観点から、自動車用や家庭用の発電装置として、燃料電池が非常に注目を集めている。   In recent years, fuel cells have attracted a great deal of attention as power generators for automobiles and households from the viewpoint of energy saving and environmental measures.

燃料電池は、複数のセルが積み重ねられたセルスタック構造を有している。各単セルは、膜／電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）をセパレータで挟み込むことにより構成されている。膜／電極接合体は、固体高分子膜と、固体高分子膜の一方側および他方側にそれぞれ接合されたアノード（燃料極）およびカソード（酸素極）とを備えている。アノード側のセパレータには、膜／電極接合体と対向する面に、燃料流路が形成されている。カソード側のセパレータには、膜／電極接合体と対向する面に、空気流路が形成されている。膜／電極接合体と各セパレータとの間には、ガスケットが介在されている。燃料流路および空気流路は、それぞれガスケットに取り囲まれ、これにより、燃料流路からの燃料の漏洩および空気流路からの空気の漏洩が防止されている。燃料流路に燃料が供給されるとともに、空気流路に空気が供給されると、電気化学反応が生じ、アノードとカソードとの間に起電力が発生する。   The fuel cell has a cell stack structure in which a plurality of cells are stacked. Each single cell is configured by sandwiching a membrane / electrode assembly (MEA) with a separator. The membrane / electrode assembly includes a solid polymer membrane and an anode (fuel electrode) and a cathode (oxygen electrode) joined to one side and the other side of the solid polymer membrane, respectively. The anode-side separator has a fuel flow path formed on the surface facing the membrane / electrode assembly. In the separator on the cathode side, an air flow path is formed on the surface facing the membrane / electrode assembly. A gasket is interposed between the membrane / electrode assembly and each separator. The fuel flow path and the air flow path are each surrounded by a gasket, thereby preventing fuel leakage from the fuel flow path and air leakage from the air flow path. When fuel is supplied to the fuel flow path and air is supplied to the air flow path, an electrochemical reaction occurs and an electromotive force is generated between the anode and the cathode.

このような燃料電池では、電気化学反応により生じる電圧の監視が必要であり、その電圧をセンシングするための導電経路が形成されている。   In such a fuel cell, it is necessary to monitor a voltage generated by an electrochemical reaction, and a conductive path for sensing the voltage is formed.

たとえば、セパレータにおける燃料流路または空気流路が形成される部分（反応部）のみが導電性カーボンなどの導電材料で形成され、その周囲の部分が絶縁材料で形成される構成では、導電経路を形成する導電材がガスケットの内外に跨がって配置される。導電材の一端部は、セパレータにおける導電材料で形成される部分に接続される。導電材の他端部は、セパレータにおける絶縁材料で形成される部分上に配置され、電圧センサが接続される端子として機能する。   For example, in a configuration in which only the part (reaction part) where the fuel flow path or air flow path in the separator is formed is formed of a conductive material such as conductive carbon, and the surrounding part is formed of an insulating material, the conductive path is The conductive material to be formed is arranged across the inside and outside of the gasket. One end of the conductive material is connected to a portion formed of the conductive material in the separator. The other end portion of the conductive material is disposed on a portion of the separator formed of an insulating material, and functions as a terminal to which the voltage sensor is connected.

ところが、この導電材を設ける構成では、燃料電池の部品点数の増加、ひいてはその部品点数の増加による燃料電池の製造に要する時間およびコストの増加を招く。また、導電材がガスケットを跨がるため、その導電材とガスケットとが交差する部分から燃料が漏洩するおそれがある。   However, in the configuration in which the conductive material is provided, the number of parts of the fuel cell is increased, and as a result, the time and cost required for manufacturing the fuel cell are increased due to the increased number of parts. In addition, since the conductive material straddles the gasket, fuel may leak from the portion where the conductive material and the gasket intersect.

一方、膜／電極接合体とセパレータとの間に介在されるガスケットを導電性ゴムで形成する提案がなされている。   On the other hand, proposals have been made to form a gasket interposed between the membrane / electrode assembly and the separator with conductive rubber.

特開２００３−１７０９３号公報JP 2003-17093 A

ガスケットが導電性ゴムからなる場合、ガスケットの一部をセパレータにおける燃料流路が形成される部分に接続させれば、ガスケットを導電経路の一部として使用することができる。しかしながら、ガスケットが導電性ゴムからなる場合、燃料が触れることによるガスケットの劣化が大きく、ガスケットの耐久性が低下するおそれがある。   When the gasket is made of conductive rubber, the gasket can be used as a part of the conductive path if a part of the gasket is connected to the part of the separator where the fuel flow path is formed. However, when the gasket is made of conductive rubber, the gasket is greatly deteriorated by contact with fuel, and the durability of the gasket may be reduced.

本発明の目的は、部品点数の増加、流体の漏洩およびガスケットの耐久性の低下などの問題を生じることなく、電気化学反応により生じる電圧のセンシングなどのための導電経路を形成することができる、燃料電池を提供することである。   An object of the present invention is to form a conductive path for sensing a voltage generated by an electrochemical reaction without causing problems such as an increase in the number of parts, fluid leakage, and a decrease in gasket durability. It is to provide a fuel cell.

前記の目的を達成するため、本発明は、燃料電池において、膜／電極接合体と、前記膜／電極接合体に対向して配置され、前記膜／電極接合体側の反応面に、前記膜／電極接合体に供給すべき流体（発電のための電気化学反応に寄与する流体）が流通する第１流路が形成され、当該反応面と反対側の冷却面に、冷却のための流体が流通する第２流路が形成されたセパレータと、前記セパレータの前記冷却面に対向して配置される対向部材と、前記セパレータと前記膜／電極接合体との間に介在され、前記第１流路の周囲を取り囲む第１ガスケットと、前記セパレータと前記対向部材との間に介在され、前記第２流路の周囲を取り囲む第２ガスケットとを含み、前記セパレータは、前記第１流路および前記第２流路が形成される部分が導電材料からなり、当該部分の周囲の部分が絶縁材料からなり、前記第２ガスケットは、導電材料からなり、前記セパレータにおける導電材料からなる部分に接続されていることを特徴としている。   In order to achieve the above-mentioned object, the present invention provides a fuel cell in which a membrane / electrode assembly and a membrane / electrode assembly are disposed opposite to each other, and the membrane / electrode assembly side reaction surface is provided with the membrane / electrode assembly. A first flow path through which a fluid to be supplied to the electrode assembly (fluid contributing to an electrochemical reaction for power generation) flows is formed, and a cooling fluid flows on a cooling surface opposite to the reaction surface. And a separator formed between the separator and the membrane / electrode assembly, the separator having the second flow path formed therein, a facing member disposed to face the cooling surface of the separator, and the first flow path A first gasket that surrounds the periphery of the second flow path, and a second gasket that is interposed between the separator and the opposing member and surrounds the periphery of the second flow path, wherein the separator includes the first flow path and the first flow path. The part where the two channels are formed is the conductive material Rannahli, part of the periphery of the part made of an insulating material, said second gasket is made of a conductive material, it is characterized in that it is connected to a portion made of a conductive material in the separator.

この燃料電池では、膜／電極接合体にセパレータが対向して配置され、セパレータに対して膜／電極接合体と反対側に対向部材が配置されている。セパレータにおける膜／電極接合体側の反応面には、膜／電極接合体に供給すべき流体が流通する第１流路が形成されている。セパレータにおける反応面と反対側の冷却面、つまり対向部材側の冷却面には、冷却のための流体が流通する第２流路が形成されている。セパレータと膜／電極接合体との間には、第１流路の周囲を取り囲む第１ガスケットが介在されている。また、セパレータと対向部材との間には、第２流路の周囲を取り囲む第２ガスケットが介在されている。   In this fuel cell, a separator is disposed to face the membrane / electrode assembly, and a facing member is disposed on the opposite side of the membrane / electrode assembly from the separator. A first flow path through which a fluid to be supplied to the membrane / electrode assembly flows is formed on the reaction surface of the separator on the membrane / electrode assembly side. A second flow path through which a cooling fluid flows is formed on the cooling surface of the separator opposite to the reaction surface, that is, the cooling surface on the facing member side. Between the separator and the membrane / electrode assembly, a first gasket surrounding the periphery of the first flow path is interposed. Further, a second gasket surrounding the periphery of the second flow path is interposed between the separator and the facing member.

セパレータは、第１流路および第２流路が形成される部分が導電材料からなり、当該部分の周囲の部分が絶縁材料からなる。   In the separator, a part where the first flow path and the second flow path are formed is made of a conductive material, and a part around the part is made of an insulating material.

そして、第２ガスケットは、導電材料からなり、セパレータにおける導電材料からなる部分に接続されている。そのため、第２ガスケットを電気化学反応により生じる電圧のセンシングなどのための導電経路の一部として使用することができる。これにより、その導電経路を形成するための導電材などを別途設ける必要がないので、導電材を設けることによる部品点数の増加および流体の漏洩の問題を回避することができる。ひいては、部品点数の増加による燃料電池の製造に要する時間およびコストの増加を回避することができる。また、第２流路に流れる流体が冷却のための流体であって燃料でないので、第２ガスケットが導電材料で形成されていても、燃料に触れることによる第２ガスケットの耐久性の低下の問題を生じない。   The second gasket is made of a conductive material and is connected to a portion of the separator made of the conductive material. Therefore, the second gasket can be used as a part of a conductive path for sensing a voltage generated by an electrochemical reaction. Thereby, there is no need to separately provide a conductive material or the like for forming the conductive path, so that it is possible to avoid problems of increase in the number of parts and fluid leakage due to the provision of the conductive material. As a result, it is possible to avoid an increase in time and cost required for manufacturing a fuel cell due to an increase in the number of parts. In addition, since the fluid flowing in the second flow path is a cooling fluid and not a fuel, there is a problem in that the durability of the second gasket is reduced by touching the fuel even if the second gasket is formed of a conductive material. Does not occur.

よって、部品点数の増加、流体の漏洩およびガスケットの耐久性の低下などの問題を生じることなく、電気化学反応により生じる電圧のセンシングなどのための導電経路を形成することができる。   Therefore, it is possible to form a conductive path for sensing a voltage generated by an electrochemical reaction without causing problems such as an increase in the number of parts, fluid leakage, and a decrease in gasket durability.

前記第２ガスケットは、前記第２流路の周囲を取り囲む本体部と、前記本体部と前記第２流路における前記第１流路からの流体の排出口に近接した部分との間に架設された接続部とを一体的に有していることが好適である。   The second gasket is installed between a main body that surrounds the periphery of the second flow path, and a portion of the main body and the second flow path that is close to the fluid discharge port from the first flow path. It is preferable to have the connecting portion integrally.

第１流路における流体の流量が低下すると、膜／電極接合体における第１流路からの流体の排出口に近い部分ほど発生電圧が低下する。第２ガスケットの接続部が第２流路における第１流路からの流体の排出口に近接した部分に接続されている構成では、膜／電極接合体における当該排出口に近い部分での低い発生電圧をセンシングすることができる。その結果、センシングした電圧に基づいて、燃料の供給流量などを制御することにより、一定以上の電圧を安定して発生させることができる。   When the flow rate of the fluid in the first flow path decreases, the generated voltage decreases in a portion closer to the fluid discharge port from the first flow path in the membrane / electrode assembly. In the configuration in which the connecting portion of the second gasket is connected to a portion of the second flow path that is close to the fluid discharge port from the first flow path, low occurrence at a portion of the membrane / electrode assembly close to the discharge port. Voltage can be sensed. As a result, by controlling the fuel supply flow rate and the like based on the sensed voltage, a voltage above a certain level can be stably generated.

本発明によれば、セパレータは、第１流路および第２流路が形成される部分が導電材料からなり、当該部分の周囲の部分が絶縁材料からなる。そして、冷却のための流体が流通する第２流路の周囲を取り囲む第２ガスケットは、導電材料からなり、セパレータにおける導電材料からなる部分に接続されており、電気化学反応により生じる電圧のセンシングなどのための導電経路の一部として使用することができる。そのため、部品点数および製造に要する時間およびコストの増加、流体の漏洩、ならびにガスケットの耐久性の低下などの問題を生じることなく、電気化学反応により生じる電圧のセンシングなどのための導電経路を形成することができる。   According to the present invention, in the separator, the part where the first flow path and the second flow path are formed is made of a conductive material, and the part around the part is made of an insulating material. And the 2nd gasket surrounding the circumference | surroundings of the 2nd flow path through which the fluid for cooling distribute | circulates consists of a conductive material, and is connected to the part which consists of a conductive material in a separator, The sensing of the voltage produced by an electrochemical reaction, etc. Can be used as part of a conductive path for Therefore, a conductive path for sensing voltage generated by an electrochemical reaction is formed without causing problems such as an increase in the number of parts and time and cost required for manufacturing, fluid leakage, and deterioration in gasket durability. be able to.

図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池の模式的な断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a fuel cell according to an embodiment of the present invention. 図２は、図１に示されるアノード側セパレータの反応面側の平面図である。FIG. 2 is a plan view of the reaction surface side of the anode separator shown in FIG. 図３は、図１に示されるアノード側セパレータの冷却面側の平面図である。FIG. 3 is a plan view on the cooling surface side of the anode-side separator shown in FIG.

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の一実施形態に係る燃料電池の模式的な断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.

燃料電池１は、膜／電極接合体（ＭＥＡ：Membrane Electrode Assembly）２を１つのセルとして、複数の膜／電極接合体２がセパレータ３を挟んで積層された、いわゆるセルスタック構造を有している。   The fuel cell 1 has a so-called cell stack structure in which a membrane / electrode assembly (MEA) 2 is used as one cell and a plurality of membrane / electrode assemblies 2 are stacked with a separator 3 interposed therebetween. Yes.

膜／電極接合体２は、固体高分子膜と、固体高分子膜の一方側および他方側にそれぞれ接合されたアノード（燃料極）およびカソード（酸素極）とを備えている。固体高分子膜は、たとえば、アニオン（ＯＨ−）を透過させる性質を有している。 The membrane / electrode assembly 2 includes a solid polymer membrane and an anode (fuel electrode) and a cathode (oxygen electrode) joined to one side and the other side of the solid polymer membrane, respectively. The solid polymer film has, for example, a property of transmitting anions (OH − ).

セパレータ３には、膜／電極接合体２のアノード側に接合されるアノード側セパレータ４と、膜／電極接合体２のカソード側に接合されるカソード側セパレータ５とが含まれる。   The separator 3 includes an anode side separator 4 joined to the anode side of the membrane / electrode assembly 2 and a cathode side separator 5 joined to the cathode side of the membrane / electrode assembly 2.

アノード側セパレータ４における膜／電極接合体２側の面４１は、反応面であり、この反応面４１には、燃料が流通する燃料流路６が形成されている。燃料流路６は、膜／電極接合体２側に開放された溝をなし、たとえば、葛折り状に屈曲している。一方、アノード側セパレータ４における反応面４１と反対側の面４２は、冷却面であり、この冷却面４２には、冷却水が流通する冷却水流路７が形成されている。冷却水流路７は、膜／電極接合体２側と反対側に開放された溝をなし、たとえば、葛折り状に屈曲している。   A surface 41 on the membrane / electrode assembly 2 side of the anode separator 4 is a reaction surface, and a fuel flow path 6 through which fuel flows is formed on the reaction surface 41. The fuel flow path 6 has a groove opened on the membrane / electrode assembly 2 side, and is bent in, for example, a folded shape. On the other hand, the surface 42 opposite to the reaction surface 41 in the anode side separator 4 is a cooling surface, and the cooling water flow path 7 through which the cooling water flows is formed on the cooling surface 42. The cooling water flow path 7 has a groove opened on the side opposite to the membrane / electrode assembly 2 side, and is bent in, for example, a twisted manner.

カソード側セパレータ５における膜／電極接合体２側の面５１は、反応面であり、この反応面５１には、空気が流通する空気流路８が形成されている。空気流路８は、膜／電極接合体２側に開放された溝をなし、たとえば、葛折り状に屈曲している。一方、カソード側セパレータ５における反応面５１と反対側の面５２は、冷却面であり、この冷却面５２には、冷却水が流通する冷却水流路９が形成されている。冷却水流路９は、膜／電極接合体２側と反対側に開放された溝をなし、たとえば、葛折り状に屈曲している。また、冷却水流路９は、アノード側セパレータ４の冷却水流路７と鏡映対称をなしている。   A surface 51 on the membrane / electrode assembly 2 side in the cathode side separator 5 is a reaction surface, and an air flow path 8 through which air flows is formed on the reaction surface 51. The air flow path 8 forms a groove opened on the membrane / electrode assembly 2 side, and is bent in, for example, a folded shape. On the other hand, a surface 52 opposite to the reaction surface 51 in the cathode-side separator 5 is a cooling surface, and a cooling water passage 9 through which the cooling water flows is formed on the cooling surface 52. The cooling water flow path 9 has a groove opened on the side opposite to the membrane / electrode assembly 2 side, and is bent in, for example, a twisted manner. Further, the cooling water channel 9 is mirror-symmetrical with the cooling water channel 7 of the anode separator 4.

２つの膜／電極接合体２の間に介在されるアノード側セパレータ４とカソード側セパレータ５とは、互いに接合されている。アノード側セパレータ４の冷却水流路７とカソード側セパレータ５の冷却水流路９とが鏡映対称をなすので、アノード側セパレータ４とカソード側セパレータ５とが互いに接合された状態で、冷却水流路７，９は管状をなす。   The anode side separator 4 and the cathode side separator 5 interposed between the two membrane / electrode assemblies 2 are joined to each other. Since the cooling water flow path 7 of the anode side separator 4 and the cooling water flow path 9 of the cathode side separator 5 are mirror-symmetrical, the cooling water flow path 7 is in a state where the anode side separator 4 and the cathode side separator 5 are joined to each other. 9 are tubular.

そして、複数の膜／電極接合体２がセパレータ３を挟んで積層されたセルスタック構造は、２枚のエンドプレート１０により挟み込まれている。   A cell stack structure in which a plurality of membrane / electrode assemblies 2 are stacked with a separator 3 interposed therebetween is sandwiched between two end plates 10.

燃料流路６には、燃料として、たとえば、液体燃料である水加ヒドラジン（ＮＨ２ＮＨ２・Ｈ２Ｏ）が供給される。一方、空気流路８には、空気が供給される。燃料流路６に水加ヒドラジンが供給されるとともに、空気流路８に空気が供給されることにより、電気化学反応が生じ、その電気化学反応による起電力が発生する。 For example, hydrazine (NH 2 NH 2 .H 2 O), which is a liquid fuel, is supplied to the fuel flow path 6 as the fuel. On the other hand, air is supplied to the air flow path 8. When hydrogenated hydrazine is supplied to the fuel flow path 6 and air is supplied to the air flow path 8, an electrochemical reaction occurs, and an electromotive force is generated by the electrochemical reaction.

すなわち、膜／電極接合体２のアノードにおいて、反応式（１）で示される反応が生じ、窒素ガス（Ｎ２）、水（Ｈ２Ｏ）および電子（ｅ−）が生成される。電子は、外部回路（図示せず）を介して、アノードと固体高分子膜を挟んで対向するカソードに移動する。一方、カソードでは、反応式（２）で示される反応が生じ、アニオン（ＯＨ−）が生成される。アニオンは、固体高分子膜を透過して、アノードに移動する。 That is, at the anode of the membrane / electrode assembly 2, the reaction represented by the reaction formula (1) occurs, and nitrogen gas (N 2 ), water (H 2 O), and electrons (e − ) are generated. The electrons move to an opposite cathode via an external circuit (not shown) with the anode and the solid polymer film interposed therebetween. On the other hand, at the cathode, the reaction represented by the reaction formula (2) occurs, and an anion (OH − ) is generated. The anion passes through the solid polymer membrane and moves to the anode.

ＮＨ２ＮＨ２＋４ＯＨ−→Ｎ２＋４Ｈ２Ｏ＋４ｅ− ・・・（１）
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ−→４ＯＨ− ・・・（２）
この結果、アノードとカソードとの間に、電気化学反応による起電力が発生する。 NH 2 NH 2 + 4OH − → N 2 + 4H 2 O + 4e − (1)
O 2 + 2H 2 O + 4e − → 4OH − (2)
As a result, an electromotive force is generated between the anode and the cathode due to an electrochemical reaction.

冷却水流路７，９には、冷却水が供給される。   Cooling water is supplied to the cooling water channels 7 and 9.

図２は、図１に示されるアノード側セパレータの反応面側の平面図である。   FIG. 2 is a plan view of the reaction surface side of the anode separator shown in FIG.

アノード側セパレータ４は、矩形板状をなしている。   The anode side separator 4 has a rectangular plate shape.

アノード側セパレータ４の中央部４Ａは、導電材料（導電性を有する材料）からなる。この導電材料としては、導電性カーボンが例示される。第１流路の一例としての燃料流路６は、反応面４１における導電材料からなる部分、つまり中央部に形成されている。   The central portion 4A of the anode separator 4 is made of a conductive material (a material having conductivity). Examples of this conductive material include conductive carbon. The fuel flow path 6 as an example of the first flow path is formed in a portion made of a conductive material on the reaction surface 41, that is, in the central portion.

アノード側セパレータ４の中央部（導電材料からなる部分）４Ａの周囲の周縁部４Ｂは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ガラスエポキシ樹脂などの絶縁材料からなる。その周縁部４Ｂには、燃料流路６に燃料を供給するための燃料供給口１１と、燃料流路６から未反応の燃料を反応生成物（水、窒素）ともに排出するための燃料排出口１２と、アノード側セパレータ４と接合されているカソード側セパレータ５の空気流路８に空気を供給するための空気供給口１３と、その空気流路８から空気を排出するための空気排出口１４とが形成されている。   The peripheral portion 4B around the central portion (portion made of a conductive material) 4A of the anode-side separator 4 is made of an insulating material such as polyethylene, polypropylene, glass epoxy resin or the like. The peripheral edge 4B has a fuel supply port 11 for supplying fuel to the fuel flow path 6 and a fuel discharge port for discharging unreacted fuel from the fuel flow path 6 together with reaction products (water and nitrogen). 12, an air supply port 13 for supplying air to the air flow path 8 of the cathode side separator 5 joined to the anode side separator 4, and an air discharge port 14 for discharging air from the air flow path 8. And are formed.

燃料供給口１１および空気供給口１３は、アノード側セパレータ４の長手方向に延びる一方端縁に沿う部分に、その長手方向に互いに間隔を空けて配置されており、それぞれ長手方向に延びる矩形状に形成されている。   The fuel supply port 11 and the air supply port 13 are disposed at a portion along one edge extending in the longitudinal direction of the anode-side separator 4 and spaced apart from each other in the longitudinal direction, and each has a rectangular shape extending in the longitudinal direction. Is formed.

また、燃料排出口１２および空気排出口１４は、アノード側セパレータ４の中央部４Ａを挟んで、燃料供給口１１および空気供給口１３と反対側に配置されている。具体的に、燃料排出口１２は、空気供給口１３に対して導電材料からなる部分４Ａを挟んでアノード側セパレータ４の長手方向と直交する方向に対向する位置に配置されている。また、空気排出口１４は、燃料供給口１１に対して導電材料からなる部分４Ａを挟んでアノード側セパレータ４の長手方向と直交する方向に対向する位置に配置されている。燃料排出口１２および空気排出口１４は、それぞれアノード側セパレータ４の長手方向に延びる矩形状をなしている。   Further, the fuel discharge port 12 and the air discharge port 14 are disposed on the opposite side of the fuel supply port 11 and the air supply port 13 with the central portion 4A of the anode separator 4 interposed therebetween. Specifically, the fuel discharge port 12 is disposed at a position facing the air supply port 13 in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the anode-side separator 4 with a portion 4A made of a conductive material interposed therebetween. The air discharge port 14 is disposed at a position facing the fuel supply port 11 in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the anode separator 4 with a portion 4A made of a conductive material interposed therebetween. The fuel discharge port 12 and the air discharge port 14 each have a rectangular shape extending in the longitudinal direction of the anode-side separator 4.

さらに、反応面４１には、燃料流路６の周囲を取り囲む略四角環状の反応面側ガスケット１５が接合されている。アノード側セパレータ４が膜／電極接合体２に接合された状態で、反応面側ガスケット１５は、反応面４１と膜／電極接合体２との間に介在されて、膜／電極接合体２に密着する。これにより、反応面側ガスケット１５に囲まれる部分が密閉されて、燃料流路６からの燃料の漏洩が防止される。   Further, the reaction surface 41 is joined with a substantially square annular reaction surface side gasket 15 surrounding the periphery of the fuel flow path 6. In a state where the anode side separator 4 is bonded to the membrane / electrode assembly 2, the reaction surface side gasket 15 is interposed between the reaction surface 41 and the membrane / electrode assembly 2, and is attached to the membrane / electrode assembly 2. In close contact. Thereby, the part surrounded by the reaction surface side gasket 15 is sealed, and the leakage of the fuel from the fuel flow path 6 is prevented.

図３は、図１に示されるアノード側セパレータの冷却面側の平面図である。   FIG. 3 is a plan view on the cooling surface side of the anode-side separator shown in FIG.

第２流路の一例としての冷却水流路７は、アノード側セパレータ４の冷却面４２における導電材料からなる部分、つまり中央部に形成されている。   The cooling water flow path 7 as an example of the second flow path is formed in a portion made of a conductive material on the cooling surface 42 of the anode side separator 4, that is, in the central portion.

そして、冷却面４２には、冷却面側ガスケット１６が接合されている。冷却面側ガスケット１６は、導電材料からなる。この導電材料としては、導電性ゴムが例示される。冷却面側ガスケット１６は、本体部１６１、接続部１６２および端子部１６３を一体的に有している。   The cooling surface side gasket 16 is joined to the cooling surface 42. The cooling surface side gasket 16 is made of a conductive material. Examples of the conductive material include conductive rubber. The cooling surface side gasket 16 integrally includes a main body portion 161, a connection portion 162, and a terminal portion 163.

本体部１６１は、冷却水流路７の周囲を取り囲む四角環状をなしている。   The main body 161 has a quadrangular ring shape that surrounds the periphery of the cooling water flow path 7.

接続部１６２は、本体部１６１の内側において、本体部１６１における燃料排出口１２に近接する部分からアノード側セパレータ４の長手方向と直交する方向に延びている。接続部１６２の先端部は、冷却水流路７に接続されている。   The connecting part 162 extends in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the anode-side separator 4 from a part of the main body part 161 close to the fuel discharge port 12 inside the main body part 161. The distal end portion of the connecting portion 162 is connected to the cooling water flow path 7.

アノード側セパレータ４の周縁には、燃料排出口１２とアノード側セパレータ４の長手方向と直交する方向に対向する位置に、四角板状の端子配置部１７が形成されている。端子部１６３は、本体部１６１の外側において、本体部１６１からアノード側セパレータ４の長手方向と直交する方向に延び、その先端部が端子配置部１７上に配置されている。   A rectangular plate-like terminal arrangement portion 17 is formed on the periphery of the anode separator 4 at a position facing the fuel discharge port 12 and the direction perpendicular to the longitudinal direction of the anode separator 4. The terminal portion 163 extends from the main body portion 161 in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the anode-side separator 4 on the outer side of the main body portion 161, and a tip portion thereof is disposed on the terminal arrangement portion 17.

アノード側セパレータ４がカソード側セパレータ５に接合された状態で、冷却面側ガスケット１６は、冷却面４２とカソード側セパレータ５との間に介在されて、カソード側セパレータ５に密着する。これにより、本体部１６１に囲まれる部分が密閉され、冷却水流路７，９からの冷却水の漏洩が防止される。   In a state where the anode side separator 4 is bonded to the cathode side separator 5, the cooling surface side gasket 16 is interposed between the cooling surface 42 and the cathode side separator 5 and is in close contact with the cathode side separator 5. Thereby, the part enclosed by the main-body part 161 is sealed, and the leakage of the cooling water from the cooling water flow paths 7 and 9 is prevented.

以上のように、アノード側セパレータ４における膜／電極接合体２側の反応面４１には、膜／電極接合体２に供給すべき流体が流通する燃料流路６が形成されている。アノード側セパレータ４における反応面４１と反対側の冷却面４２には、冷却のための流体が流通する冷却水流路７が形成されている。アノード側セパレータ４と膜／電極接合体２との間には、燃料流路６の周囲を取り囲む反応面側ガスケット１５が介在されている。また、アノード側セパレータ４とカソード側セパレータ５との間には、冷却水流路７の周囲を取り囲む冷却面側ガスケット１６が介在されている。   As described above, the fuel flow path 6 through which the fluid to be supplied to the membrane / electrode assembly 2 flows is formed on the reaction surface 41 on the membrane / electrode assembly 2 side of the anode side separator 4. A cooling water flow path 7 through which a fluid for cooling flows is formed on the cooling surface 42 on the opposite side of the reaction surface 41 in the anode side separator 4. Between the anode separator 4 and the membrane / electrode assembly 2, a reaction surface side gasket 15 surrounding the periphery of the fuel flow path 6 is interposed. Further, a cooling surface side gasket 16 surrounding the periphery of the cooling water flow path 7 is interposed between the anode side separator 4 and the cathode side separator 5.

アノード側セパレータ４は、燃料流路６および冷却水流路７が形成される部分が導電材料からなり、当該部分の周囲の部分が絶縁材料からなる。   In the anode-side separator 4, a part where the fuel flow path 6 and the cooling water flow path 7 are formed is made of a conductive material, and a part around the part is made of an insulating material.

そして、冷却面側ガスケット１６は、導電材料からなり、アノード側セパレータ４における導電材料からなる部分に接続されている。そのため、冷却面側ガスケット１６を電気化学反応により生じる電圧のセンシングなどのための導電経路の一部として使用することができる。これにより、その導電経路を形成するための導電材などを別途設ける必要がないので、導電材を設けることによる部品点数の増加および冷却水の漏洩の問題を回避することができる。ひいては、部品点数の増加による燃料電池１の製造に要する時間およびコストの増加を回避することができる。また、冷却水流路７に流れる流体が冷却のための流体であって燃料でないので、冷却面側ガスケット１６が導電材料で形成されていても、燃料に触れることによる冷却面側ガスケット１６の耐久性の低下の問題を生じない。   The cooling surface side gasket 16 is made of a conductive material, and is connected to a portion of the anode separator 4 made of the conductive material. Therefore, the cooling surface side gasket 16 can be used as a part of a conductive path for sensing a voltage generated by an electrochemical reaction. This eliminates the need to separately provide a conductive material or the like for forming the conductive path, thereby avoiding the problem of increase in the number of parts and leakage of cooling water due to the provision of the conductive material. As a result, it is possible to avoid an increase in time and cost required for manufacturing the fuel cell 1 due to an increase in the number of parts. In addition, since the fluid flowing in the cooling water flow path 7 is a cooling fluid and not a fuel, even if the cooling surface side gasket 16 is formed of a conductive material, the durability of the cooling surface side gasket 16 due to contact with the fuel. The problem of lowering does not occur.

よって、部品点数の増加、冷却水の漏洩およびガスケットの耐久性の低下などの問題を生じることなく、電気化学反応により生じる電圧のセンシングなどのための導電経路を形成することができる。   Therefore, it is possible to form a conductive path for sensing voltage generated by an electrochemical reaction without causing problems such as an increase in the number of parts, leakage of cooling water, and a decrease in gasket durability.

また、冷却面側ガスケット１６は、冷却水流路７の周囲を取り囲む本体部１６１と、本体部１６１と冷却水流路７における燃料流路６からの流体の排出口に近接した部分との間に架設された接続部１６２とを一体的に有していることが好適である。   The cooling surface side gasket 16 is installed between the main body 161 surrounding the cooling water flow path 7 and a portion of the cooling water flow path 7 in the vicinity of the fluid discharge port from the fuel flow path 6 in the cooling water flow path 7. It is preferable that the connecting portion 162 is integrally formed.

燃料流路６における流体の流量が低下すると、膜／電極接合体２における燃料流路６からの流体の排出口に近い部分ほど発生電圧が低下する。冷却面側ガスケット１６の接続部１６２が冷却水流路７における燃料排出口１２に近接した部分に接続されている構成では、膜／電極接合体２における燃料排出口１２に近い部分での低い発生電圧をセンシングすることができる。その結果、センシングした電圧に基づいて、燃料の供給流量などを制御することにより、一定以上の電圧を安定して発生させることができる。   When the flow rate of the fluid in the fuel flow path 6 decreases, the generated voltage decreases in a portion closer to the fluid discharge port from the fuel flow path 6 in the membrane / electrode assembly 2. In the configuration in which the connecting portion 162 of the cooling surface side gasket 16 is connected to a portion close to the fuel discharge port 12 in the cooling water flow path 7, a low generated voltage at a portion close to the fuel discharge port 12 in the membrane / electrode assembly 2. Can be sensed. As a result, by controlling the fuel supply flow rate and the like based on the sensed voltage, a voltage above a certain level can be stably generated.

なお、カソード側セパレータ５については、アノード側セパレータ４と鏡映対称をなす構成であるから、カソード側セパレータ５の空気流路８が第１流路の一例であり、冷却水流路９が第２流路の一例であるとも言える。   Since the cathode-side separator 5 is mirror-symmetrically configured with the anode-side separator 4, the air flow path 8 of the cathode-side separator 5 is an example of the first flow path, and the cooling water flow path 9 is the second flow path. It can be said that it is an example of a flow path.

また、前述の実施形態では、冷却面側ガスケット１６の全体が導電材料からなるとしたが、接続部１６２、端子部１６３および本体部１６１における接続部１６２と端子部１６３との間の部分のみが導電材料で形成され、それ以外の部分が絶縁材料で形成されていてもよい。   In the above-described embodiment, the entire cooling surface side gasket 16 is made of a conductive material. However, only the portion between the connection portion 162 and the terminal portion 163 in the connection portion 162, the terminal portion 163, and the main body portion 161 is conductive. It may be formed of a material, and other portions may be formed of an insulating material.

さらに、冷却面側ガスケット１６は、金属線を絶縁材料で被覆した構成であってもよく、この場合、少なくとも接続部１６２、端子部１６３および本体部１６１における接続部１６２と端子部１６３との間の部分に金属線が内挿されていればよい。   Further, the cooling surface side gasket 16 may have a configuration in which a metal wire is covered with an insulating material. In this case, at least the connection portion 162, the terminal portion 163, and the connection portion 162 and the terminal portion 163 in the main body portion 161. It suffices if a metal wire is inserted in this part.

また、燃料の一例として、水加ヒドラジンを挙げたが、燃料は、水加ヒドラジンなどのヒドラジン類に限らず、メタノール（ＣＨ３ＯＨ）などの液体燃料であってもよいし、水素ガスなどの燃料ガスであってもよい。 In addition, hydrogenated hydrazine is given as an example of the fuel. However, the fuel is not limited to hydrazines such as hydrogenated hydrazine, but may be liquid fuel such as methanol (CH 3 OH), hydrogen gas or the like. Fuel gas may be used.

その他、前述の実施形態の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。   In addition, various design changes can be made to the configuration of the above-described embodiment within the scope of the matters described in the claims.

１ 燃料電池
２ 膜／電極接合体
３ セパレータ
４ アノード側セパレータ（セパレータ、対向部材）
５ カソード側セパレータ（対向部材、セパレータ）
６ 燃料流路（第１流路）
７ 冷却水流路（第２流路）
８ 空気流路（第１流路）
９ 冷却水流路（第２流路）
１５ 反応面側ガスケット（第１ガスケット）
１６ 冷却面側ガスケット（第２ガスケット）
１６１ 本体部
１６２ 接続部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell 2 Membrane / electrode assembly 3 Separator 4 Anode side separator (separator, opposing member)
5 Cathode side separator (opposing member, separator)
6 Fuel channel (first channel)
7 Cooling water channel (second channel)
8 Air channel (first channel)
9 Cooling water channel (second channel)
15 Reaction side gasket (first gasket)
16 Cooling surface side gasket (second gasket)
161 Body unit 162 Connection unit

Claims (2)

膜／電極接合体と、
前記膜／電極接合体に対向して配置され、前記膜／電極接合体側の反応面に、前記膜／電極接合体に供給すべき流体が流通する第１流路が形成され、当該反応面と反対側の冷却面に、冷却のための流体が流通する第２流路が形成されたセパレータと、
前記セパレータの前記冷却面に対向して配置される対向部材と、
前記セパレータと前記膜／電極接合体との間に介在され、前記第１流路の周囲を取り囲む第１ガスケットと、
前記セパレータと前記対向部材との間に介在され、前記第２流路の周囲を取り囲む第２ガスケットとを含み、
前記セパレータは、前記第１流路および前記第２流路が形成される部分が導電材料からなり、当該部分の周囲の部分が絶縁材料からなり、
前記第２ガスケットは、導電材料からなり、前記セパレータにおける導電材料からなる部分に接続されている、燃料電池。 A membrane / electrode assembly;
A first flow path is formed on the reaction surface on the membrane / electrode assembly side, the first flow path through which a fluid to be supplied to the membrane / electrode assembly flows, and the reaction surface; A separator having a second flow path through which a cooling fluid flows on the opposite cooling surface;
A facing member disposed to face the cooling surface of the separator;
A first gasket interposed between the separator and the membrane / electrode assembly and surrounding the periphery of the first flow path;
A second gasket interposed between the separator and the opposing member and surrounding the second flow path;
In the separator, the part where the first flow path and the second flow path are formed is made of a conductive material, and the part around the part is made of an insulating material,
The second gasket is made of a conductive material, and is connected to a portion of the separator made of a conductive material. 前記第２ガスケットは、前記第２流路の周囲を取り囲む本体部と、前記本体部と前記第２流路における前記第１流路からの流体の排出口に近接した部分との間に架設された接続部とを一体的に有している、請求項１に記載の燃料電池。   The second gasket is installed between a main body that surrounds the periphery of the second flow path, and a portion of the main body and the second flow path that is close to the fluid discharge port from the first flow path. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cell has an integral connection portion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220164212A (en) * 2021-06-04 2022-12-13 주식회사 씨엔엘에너지 Bipolar plate and method for manufacturing the same
KR102570219B1 (en) * 2021-06-04 2023-08-25 주식회사 씨엔엘에너지 Bipolar plate and method for manufacturing the same

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