JP6172510B2 - 燃料電池用単セル - Google Patents
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Description
図1に示す燃料電池FCは、矩形板状の燃料電池用単セル(以下、「単セル」とする。)Cを複数枚積層して成る積層体(燃料電池スタック)Sを備えている。この燃料電池FCは、積層体Sの積層方向の一端部(図1B中で右側端部)に、集電板54A及びスペーサ55を介してエンドプレート56Aが設けてあると共に、他端部に、集電板54Bを介してエンドプレート56Bが設けてある。また、燃料電池FCは、積層体Sに対し、単セルCの長辺側となる両面(図1B中で上下面)に、締結板57A,57Bが設けてあると共に、短辺側となる両面に、補強板58A,58Bが設けてある。
解質膜1を一対の電極層2,3で挟持した構造を有する膜電極接合体Mと、膜電極接合体Mの周囲に形成したフレームFと、フレームF及び膜電極接合体Mとの間でガス流路G,Gを形成する一対のセパレータ4,4を備えている。
図5及び図6は、本発明の第2実施形態を説明する図である。なお、以下実施形態において、第1実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図7(A)に示す単セルCは、膜電極接合体Mとフレーム1との接合部Pを、図中矢印で示すガス流路のガス流れ方向に交差する方向(図7で上下方向)に沿って有しており、図7(B)に示すように、第2実施形態と同様の基本構成を備えたものである。なお、図7(B)は、セパレータ4のセル内側面の凸部の位置での断面図である。したがって、図7(B)には表れないセル内側面の凹部によってガス流路が形成され、セパレータ4のセル外側には冷却用流体の流路Rが形成される。反応用ガスや冷却用流体の流れ方向は、図5(B)において左右方向である。
F フレーム
G ガス流路
M 膜電極接合体
P,P1〜P5 接合部
R 冷却用流体の流路
S 積層体(燃料電池スタック)
1 電解質膜
2 アノード側の電極層
2A,3A 触媒層
2B,3B 第1ガス拡散層(接合部拘束手段)
2C,3C 第2ガス拡散層(接合部拘束手段:金属多孔体)
3 カソード側の電極層
4 セパレータ
4A セパレータの凸部(接合部拘束手段)
5,15 ばね機構(押圧力付与手段)
Claims (12)
- 複数枚を積層して燃料電池スタックを構成する燃料電池用単セルであって、
電解質膜を触媒層を有する一対の電極層で挟持した構造を有する膜電極接合体と、
膜電極接合体の周囲に形成したフレームと、
フレーム及び膜電極接合体との間にガス流路を形成する一対のセパレータと、
膜電極接合体の電解質膜とフレームとの接合部、及び各電極層の触媒層とフレームとの接合部を含む端部の領域を厚さ方向に拘束する接合部拘束手段と、
前記接合部を含む端部の領域に対して厚さ方向に押圧力を付与する押圧力付与手段を備えたことを特徴とする燃料電池用単セル。 - 前記接合部拘束手段が、セパレータの一部、及び電極層の表面側に配置される多孔体により構成されることを特徴とする請求項1に記載の燃料電池用単セル。
- 膜電極接合体とフレームとの接合部を、ガス流路のガス流れ方向に沿って有することを特徴とする請求項1又は2に記載の燃料電池用単セル。
- 膜電極接合体とフレームとの接合部を、ガス流路のガス流れ方向に交差する方向に沿って有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池用単セル。
- 前記接合部拘束手段を構成する多孔体が、金属製多孔体であることを特徴とする請求項2に記載の燃料電池用単セル。
- 前記押圧力付与手段が、燃料電池スタックにおいて単セル同士の間に介装されるばね機構であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池用単セル。
- 前記ばね機構のばね定数が、2000N/cm以上であることを特徴とする請求項6に記載の燃料電池用単セル。
- 複数枚を積層して燃料電池スタックを構成する燃料電池用単セルであって、
電解質膜を一対の電極層で挟持した構造を有する膜電極接合体と、
膜電極接合体の周囲に形成したフレームと、
フレーム及び膜電極接合体との間にガス流路を形成する一対のセパレータと、
膜電極接合体のうちの少なくとも電解質膜とフレームとの接合部を含む領域を厚さ方向に拘束する接合部拘束手段と、
前記接合部を含む領域に対して厚さ方向に押圧力を付与する押圧力付与手段を備え、
前記接合部拘束手段が、セパレータの一部、及び電極層の表面側に配置される多孔体により構成されることを特徴とする燃料電池用単セル。 - 前記接合部拘束手段を構成する多孔体が、金属製多孔体であることを特徴とする請求項8に記載の燃料電池用単セル。
- 複数枚を積層して燃料電池スタックを構成する燃料電池用単セルであって、
電解質膜を一対の電極層で挟持した構造を有する膜電極接合体と、
膜電極接合体の周囲に形成したフレームと、
フレーム及び膜電極接合体との間にガス流路を形成する一対のセパレータと、
膜電極接合体のうちの少なくとも電解質膜とフレームとの接合部を含む領域を厚さ方向に拘束する接合部拘束手段と、
前記接合部を含む領域に対して厚さ方向に押圧力を付与する押圧力付与手段を備え、
前記押圧力付与手段が、燃料電池スタックにおいて単セル同士の間に介装されるばね機構であることを特徴とする燃料電池用単セル。 - 前記ばね機構のばね定数が、2000N/cm以上であることを特徴とする請求項10に記載の燃料電池用単セル。
- 請求項1〜11のいずれか1項に記載の燃料電池用単セルを積層して成ることを特徴とする燃料電池スタック。
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