JP5082312B2 - 燃料電池のセパレータ構造 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施形態における燃料電池のセパレータ構造を示す要部分解斜視図である。燃料電池10は、電解質膜・電極構造体12をセパレータ13によって両面から挟持したものを複数積層することで構成される。セパレータ13は、第1金属プレート14(第1セパレータ)及び第2金属プレート15(第2セパレータ)であり、隣接するセル間では第1金属プレート14と第2金属プレート15とが接する。
図10は、本実施形態における第1金属プレートの電解質膜・電極構造体側の面を示す平面図である。本実施形態の構成は第1実施形態とほぼ同様であり、第1金属プレート14の構造が一部異なる。なお、以下の実施形態において同一の構成部分については同一の符号を付して適宜説明を省略する。
図11は、本実施形態における第1金属プレートの電解質膜・電極構造体側の面を示す平面図である。本実施形態の構成は第1実施形態とほぼ同様であり、第1金属プレート14の構造が一部異なる。本実施形態の第1金属プレート14では、燃料ガス配流部44に第1の凸部73と、第1の凸部73より小さい第2の凸部74とがそれぞれ複数形成される。第1の凸部73及び第2の凸部74は例えばエンボス加工によって形成される。第1の凸部73及び第2の凸部74の形状は円形状や四角形状などに限定されるものではない。また第1の凸部73及び第2の凸部74の大きさは、燃料ガスの流通抵抗が燃料ガスマニホールド22から遠いほど小さくなるように設定される。なお、凸部の種類は2種類に限らずそれ以上でもよく、凸部の形状及び大きさを燃料ガスの流通抵抗が燃料ガスマニホールド22から遠いほど小さくなるように徐々に変化させてもよい。
図12は、本実施形態における第1金属プレートの電解質膜・電極構造体側の面を示す平面図である。本実施形態の構成は第1実施形態とほぼ同様であり、第1金属プレート14の構造が一部異なる。本実施形態の第1金属プレート14では、燃料ガス配流部44に楕円形状の凸部72が複数形成される。凸部72の図中C方向の長さは、燃料ガス流路34の流路の幅の2倍以上であり、燃料ガス流路34の隣接する少なくとも2つの凸部36の延長線上に重なるように設けられる。すなわち、凸部72の背面である凹部が、凹部に対向する第2金属プレート15の第2冷却媒体流路60の流路間を連通するように凸部72が設けられる。
図13は、本実施形態における第1金属プレートの電解質膜・電極構造体側の面を示す平面図である。本実施形態の構成は第1実施形態とほぼ同様であり、第1金属プレート14の構造が一部異なる。本実施形態の第1金属プレート14では、第1実施形態における第1金属プレート14のシール受け凸部43aに対応する部分を平面状の凸部ではなく、燃料ガス流路34へ向けて燃料ガス流路34と平行に延びる櫛歯状の凸部71aとする。
12 電解質膜・電極構造体
14 第1金属プレート
15 第2金属プレート
20 酸化剤ガスマニホールド
21 冷却媒体マニホールド
22 燃料ガスマニホールド
34 燃料ガス流路
35 酸化剤ガス流路
43b 冷却媒体配流部
44 燃料ガス配流部
45 酸化剤ガス流路部
47b 冷却媒体配流部
60 冷却媒体流路
70 凸部
71b 冷却媒体配流部
72 凸部
73 凸部
Claims (6)
- 第1反応ガスが流れる第1マニホールドと、第2反応ガスが流れる第2マニホールドと、冷却媒体が流れる冷却媒体マニホールドとを一端に有する第1セパレータ及び第2セパレータを備え、
前記第1セパレータは、第1反応ガスが流れる第1反応ガス流路部と、前記第1反応ガス流路部の背面において冷却媒体が流れる第1冷却媒体流路部とを有し、
前記第2セパレータは、第2反応ガスが流れる第2反応ガス流路部と、前記第2反応ガスの背面において冷却媒体が流れる第2冷却媒体流路部とを有し、
前記第1セパレータの前記第1反応ガス流路側の面と、前記第2セパレータの前記第2反応ガス流路側の面とが対向するように、電解質膜・電極構造体を挟んで構成される燃料電池セルを複数積層して構成される燃料電池のセパレータ構造において、
前記第1セパレータの前記第1反応ガス流路側の面における前記第1マニホールドと前記第1反応ガス流路部との間に設けられ、第1反応ガスを前記第1反応ガス流路部の流路幅方向へ配流する第1反応ガス配流部と、
前記第2セパレータの前記第2反応ガス流路側の面における前記第2マニホールドと前記第2反応ガス流路部との間に設けられ、第2反応ガスを前記第2反応ガス流路部の流路幅方向へ配流する第2反応ガス配流部と、
前記第1セパレータの前記第1冷却媒体流路側の面において、前記第1反応ガス配流部の背面と前記冷却媒体マニホールド及び前記第2マニホールドとの間に凹設され、冷却媒体を前記第1冷却媒体流路の流路幅方向へ配流する第1冷却媒体配流部と、
前記第2セパレータの前記第2冷却媒体流路側の面において、前記第2反応ガス配流部の背面と前記冷却媒体マニホールド及び前記第1マニホールドとの間に凹設され、冷却媒体を前記第2冷却媒体流路の流路幅方向へ配流する第2冷却媒体配流部と、
を備え、
前記第1反応ガス配流部と前記第2反応ガス配流部とは前記セパレータの積層方向に対して前記第1反応ガス流路部及び前記第2反応ガス流路部の流路方向にずれており、前記第1反応ガス配流部の背面は前記第2冷却媒体配流部と対向し、前記第2反応ガス配流部の背面は前記第1冷却媒体配流部と対向し、前記冷却媒体マニホールドから供給される冷却媒体は、前記第2反応ガス配流部の背面において前記第1冷却媒体配流部を流れた後、前記第1反応ガス配流部の背面において前記第2冷却媒体流路部を流れることを特徴とする燃料電池のセパレータ構造。 - 前記第1反応ガス配流部及び前記第2反応ガス配流部の少なくとも一方には、複数の凸部が設けられることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池のセパレータ構造。
- 前記第1反応ガス配流部の前記凸部は前記第1マニホールドから離れるほど反応ガスの流路抵抗が小さくなるように設けられ、前記第2反応ガス配流部の前記凸部は前記第2マニホールドから離れるほど反応ガスの流通抵抗が小さくなるように設けられることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池のセパレータ構造。
- 前記凸部は、前記凸部の背面である凹部が前記凹部に対向する前記第1冷却媒体流路部又は前記第2冷却媒体流路部の流路間を連通するように設けられることを特徴とする請求項2又は3に記載の燃料電池のセパレータ構造。
- 前記第1冷却媒体配流部及び前記第2冷却媒体配流部の少なくとも一方は、櫛歯状に凹設されることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項に記載の燃料電池のセパレータ構造。
- 前記第1反応ガスは水素であり、前記第2反応ガスは空気であることを特徴とする請求項1から5までのいずれか1項に記載の燃料電池のセパレータ構造。
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