JPH08130023A - 燃料電池 - Google Patents
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- JPH08130023A JPH08130023A JP6264271A JP26427194A JPH08130023A JP H08130023 A JPH08130023 A JP H08130023A JP 6264271 A JP6264271 A JP 6264271A JP 26427194 A JP26427194 A JP 26427194A JP H08130023 A JPH08130023 A JP H08130023A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 集電体及び電極間の接触面積を大きくして両
者間の接触電気抵抗を低減すること。 【構成】 イオン伝導性を有する電解膜2と、電解膜の
一方の面に形成され負極活物質となる燃料が供給される
燃料極3と、電解膜の他方の面に形成され正極活物質と
なる酸素が供給される酸素極4と、燃料極の電解膜と反
対側の面に接触する燃料極集電体5と、酸素極の電解膜
と反対側の面に接触する酸素極集電体6とを備え、燃料
極集電体が、燃料極との間で燃料が通過するための燃料
通路52を形成する複数の第1突起部51を有し、酸素
極集電体が、酸素極との間で酸素が通過するための酸素
通路62を形成する複数の第2突起部61を有する燃料
電池において、両突起部を波状にしたこと。
者間の接触電気抵抗を低減すること。 【構成】 イオン伝導性を有する電解膜2と、電解膜の
一方の面に形成され負極活物質となる燃料が供給される
燃料極3と、電解膜の他方の面に形成され正極活物質と
なる酸素が供給される酸素極4と、燃料極の電解膜と反
対側の面に接触する燃料極集電体5と、酸素極の電解膜
と反対側の面に接触する酸素極集電体6とを備え、燃料
極集電体が、燃料極との間で燃料が通過するための燃料
通路52を形成する複数の第1突起部51を有し、酸素
極集電体が、酸素極との間で酸素が通過するための酸素
通路62を形成する複数の第2突起部61を有する燃料
電池において、両突起部を波状にしたこと。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃料電池に関するもの
である。
である。
【0002】
【従来の技術】従来技術について、水素を燃料とした高
分子膜型燃料電池を例にとって説明する。その説明図を
図14〜図16に示す。
分子膜型燃料電池を例にとって説明する。その説明図を
図14〜図16に示す。
【0003】図14に示すように、従来の高分子膜型燃
料電池は、イオン伝導性を有する高分子膜100と、高
分子膜100の一方の面に形成され負極活物質となる水
素が供給される燃料極101と、高分子膜100の他方
の面に形成され正極活物質となる酸素が供給される酸素
極102と、燃料極101の電解膜100に背向する面
に接触する燃料極集電体103と、酸素極102の電解
膜100に背向する面に接触する酸素極集電体104と
を備えたものである。
料電池は、イオン伝導性を有する高分子膜100と、高
分子膜100の一方の面に形成され負極活物質となる水
素が供給される燃料極101と、高分子膜100の他方
の面に形成され正極活物質となる酸素が供給される酸素
極102と、燃料極101の電解膜100に背向する面
に接触する燃料極集電体103と、酸素極102の電解
膜100に背向する面に接触する酸素極集電体104と
を備えたものである。
【0004】この電池の発電原理を図15を参照して説
明する。燃料極101には水素が供給され、酸素極10
2には酸素が供給される。すると、燃料極101では、
H2→2H+ +2eで表される反応が生じる。その反応
で発生した水素イオンH+ は高分子膜100を通過して
酸素極102に到り、その反応で発生した電子eは接続
線105を介して酸素極102に到り、従って酸素極1
02では、2H+ +1/2O2 +2e→H2 Oで表され
る反応が生じる。このようにしてこの電池は電子eを生
じて電流を生成して発電する。
明する。燃料極101には水素が供給され、酸素極10
2には酸素が供給される。すると、燃料極101では、
H2→2H+ +2eで表される反応が生じる。その反応
で発生した水素イオンH+ は高分子膜100を通過して
酸素極102に到り、その反応で発生した電子eは接続
線105を介して酸素極102に到り、従って酸素極1
02では、2H+ +1/2O2 +2e→H2 Oで表され
る反応が生じる。このようにしてこの電池は電子eを生
じて電流を生成して発電する。
【0005】ここで、図14に示す如く、燃料極集電体
103の燃料極101に対向する面には、複数の第1突
起部103aが形成され、燃料極102との間で燃料が
通過するための燃料通路106を形成している。又、酸
素極集電体104の酸素極102に対向する面にも、複
数の第2突起部104aが形成され、酸素極102との
間で酸素が通過するための酸素通路107を形成してい
る。
103の燃料極101に対向する面には、複数の第1突
起部103aが形成され、燃料極102との間で燃料が
通過するための燃料通路106を形成している。又、酸
素極集電体104の酸素極102に対向する面にも、複
数の第2突起部104aが形成され、酸素極102との
間で酸素が通過するための酸素通路107を形成してい
る。
【0006】図14に示す如く、両集電体103がその
両側から圧縮されており、第1,第2突起部103a,
104aの先端面は、夫々燃料極101,102に強固
に接触した状態になっている。又、図15に示す如く、
各第1突起部103a(又は第2突起部104a)は、
互いに平行に配置され、棒状を呈している。
両側から圧縮されており、第1,第2突起部103a,
104aの先端面は、夫々燃料極101,102に強固
に接触した状態になっている。又、図15に示す如く、
各第1突起部103a(又は第2突起部104a)は、
互いに平行に配置され、棒状を呈している。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記した電
池では、第1,第2突起部103a,104aの先端面
のみが夫々対向する電極に接触しているにすぎないの
で、その接触面積が確保され難く、集電体103(又は
104)及び電極101(又は102)間の接触電気抵
抗が大きくなる。
池では、第1,第2突起部103a,104aの先端面
のみが夫々対向する電極に接触しているにすぎないの
で、その接触面積が確保され難く、集電体103(又は
104)及び電極101(又は102)間の接触電気抵
抗が大きくなる。
【0008】更に、突起部103a,104aは棒状を
呈しているので、電極101,102との間の接触面積
が確保され難く、集電体103(又は104)及び電極
101(又は102)間の接触電気抵抗が大きくなる。
呈しているので、電極101,102との間の接触面積
が確保され難く、集電体103(又は104)及び電極
101(又は102)間の接触電気抵抗が大きくなる。
【0009】故に、本発明は、集電体及び電極間の接触
面積を大きくして両者間の接触電気抵抗を小さくするこ
とを、その技術的課題とするものである。
面積を大きくして両者間の接触電気抵抗を小さくするこ
とを、その技術的課題とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために請求項1の発明において講じた技術的手段(以
下第1の技術的手段と称する)は、イオン伝導性を有す
る電解膜と、電解膜の一方の面に形成され負極活物質と
なる燃料が供給される燃料極と、電解膜の他方の面に形
成され正極活物質となる酸素が供給される酸素極と、燃
料極の電解膜と反対側の面に接触する燃料極集電体と、
酸素極の電解膜と反対側の面に接触する酸素極集電体と
を備え、燃料極集電体が、燃料極との間で燃料が通過す
るための燃料通路を形成する複数の第1突起部を有し、
酸素極集電体が、酸素極との間で酸素が通過するための
酸素通路を形成する複数の第2突起部を有する燃料電池
において、第1及び第2突起部の内の少なくとも一方の
突起部が、婉曲部を有するようにしたことである。
るために請求項1の発明において講じた技術的手段(以
下第1の技術的手段と称する)は、イオン伝導性を有す
る電解膜と、電解膜の一方の面に形成され負極活物質と
なる燃料が供給される燃料極と、電解膜の他方の面に形
成され正極活物質となる酸素が供給される酸素極と、燃
料極の電解膜と反対側の面に接触する燃料極集電体と、
酸素極の電解膜と反対側の面に接触する酸素極集電体と
を備え、燃料極集電体が、燃料極との間で燃料が通過す
るための燃料通路を形成する複数の第1突起部を有し、
酸素極集電体が、酸素極との間で酸素が通過するための
酸素通路を形成する複数の第2突起部を有する燃料電池
において、第1及び第2突起部の内の少なくとも一方の
突起部が、婉曲部を有するようにしたことである。
【0011】上記第1の技術的手段において、集電体及
び電極間の接触面積を一層大きくするために、第1及び
第2突起部の形状を波状にすると好ましい。
び電極間の接触面積を一層大きくするために、第1及び
第2突起部の形状を波状にすると好ましい。
【0012】上記技術的課題を解決するために請求項3
の発明において講じた技術的手段(以下第2の技術的手
段と称する)は、イオン伝導性を有する電解膜と、電解
膜の一方の面に形成され負極活物質となる燃料が供給さ
れる燃料極と、電解膜の他方の面に形成され正極活物質
となる酸素が供給される酸素極と、燃料極の電解膜と反
対側の面に接触する燃料極集電体と、酸素極の電解膜と
反対側の面に接触する酸素極集電体とを備え、燃料極集
電体が、燃料極との間で燃料が通過するための燃料通路
を形成する複数の第1突起部を有し、酸素極集電体が、
酸素極との間で酸素が通過するための酸素通路を形成す
る複数の第2突起部を有する燃料電池において、第1及
び第2突起部の内の少なくとも一方の突起部を、対向す
る極にくい込ませたことである。
の発明において講じた技術的手段(以下第2の技術的手
段と称する)は、イオン伝導性を有する電解膜と、電解
膜の一方の面に形成され負極活物質となる燃料が供給さ
れる燃料極と、電解膜の他方の面に形成され正極活物質
となる酸素が供給される酸素極と、燃料極の電解膜と反
対側の面に接触する燃料極集電体と、酸素極の電解膜と
反対側の面に接触する酸素極集電体とを備え、燃料極集
電体が、燃料極との間で燃料が通過するための燃料通路
を形成する複数の第1突起部を有し、酸素極集電体が、
酸素極との間で酸素が通過するための酸素通路を形成す
る複数の第2突起部を有する燃料電池において、第1及
び第2突起部の内の少なくとも一方の突起部を、対向す
る極にくい込ませたことである。
【0013】ここで、第1及び第2の技術的手段の両者
を採用しても良い。
を採用しても良い。
【0014】
【作用】上記第1の技術的手段によれば、各集電体に設
けられた第1,第2突起部の内の少なくとも一方の突起
部が婉曲部を備えているので、その突起部の実質上の長
さが長くなり、その結果、婉曲部を備える突起部と電極
との間の接触面積が従来技術と比較して大きくなる。従
って、その分集電体及び電極間の接触電気抵抗が小さく
なり、集電性の向上に寄与する。
けられた第1,第2突起部の内の少なくとも一方の突起
部が婉曲部を備えているので、その突起部の実質上の長
さが長くなり、その結果、婉曲部を備える突起部と電極
との間の接触面積が従来技術と比較して大きくなる。従
って、その分集電体及び電極間の接触電気抵抗が小さく
なり、集電性の向上に寄与する。
【0015】又、上記第1の技術的手段において、第1
及び第2突起部の形状を波状にすると、突起部及び電極
間の接触面積が一層大きくなり、集電体及び電極間の接
触電気抵抗が一層小さくなり、集電性の向上に一層寄与
する。
及び第2突起部の形状を波状にすると、突起部及び電極
間の接触面積が一層大きくなり、集電体及び電極間の接
触電気抵抗が一層小さくなり、集電性の向上に一層寄与
する。
【0016】上記第2の技術的手段によれば、第1及び
第2突起部の内の少なくとも一方の突起部を対向する電
極にくい込ませたので、その食い込んだ部分が全て電極
と接触することから、突起部及び電極間の接触面積が突
起部の先端面のみを接触させる従来技術と比較して大き
くなる。従って、集電体及び電極間の接触電気抵抗が小
さくなり、集電性の向上に寄与する。
第2突起部の内の少なくとも一方の突起部を対向する電
極にくい込ませたので、その食い込んだ部分が全て電極
と接触することから、突起部及び電極間の接触面積が突
起部の先端面のみを接触させる従来技術と比較して大き
くなる。従って、集電体及び電極間の接触電気抵抗が小
さくなり、集電性の向上に寄与する。
【0017】ここで、第1及び第2の技術的手段の両者
を採用すると、突起部及び電極間の接触面積が一層大き
くなり、集電体及び電極間の接触電気抵抗が一層小さく
なる。
を採用すると、突起部及び電極間の接触面積が一層大き
くなり、集電体及び電極間の接触電気抵抗が一層小さく
なる。
【0018】
【実施例】以下、添付図面を参照して燃料を水素とする
高分子膜型燃料電池に本発明を適用した実施例について
説明する。
高分子膜型燃料電池に本発明を適用した実施例について
説明する。
【0019】図1〜図3において、高分子膜型燃料電池
を構成するセル1について説明する。セル1は、水素イ
オンH+ を通過させる固形電解質としての薄肉シート状
の高分子膜(電解膜)2を備えている。高分子膜2は例
えば陽イオン交換樹脂膜(SPE)で形成されている。
図1に示す如く、高分子膜2の一方の面2aには5個の
燃料極3が接合されて並設されている。燃料極3は、負
極活物質となる水素が供給されるもので、負極として機
能する。
を構成するセル1について説明する。セル1は、水素イ
オンH+ を通過させる固形電解質としての薄肉シート状
の高分子膜(電解膜)2を備えている。高分子膜2は例
えば陽イオン交換樹脂膜(SPE)で形成されている。
図1に示す如く、高分子膜2の一方の面2aには5個の
燃料極3が接合されて並設されている。燃料極3は、負
極活物質となる水素が供給されるもので、負極として機
能する。
【0020】高分子膜2の他方の面2bには5個の酸素
極4が接合されて並設されている。
極4が接合されて並設されている。
【0021】酸素極4は、正極活物質となる酸素を含む
空気が供給されるもので、正極として機能する。尚、酸
素極4及び燃料極3は共に多孔質のカーボン系電極であ
る。
空気が供給されるもので、正極として機能する。尚、酸
素極4及び燃料極3は共に多孔質のカーボン系電極であ
る。
【0022】図4は互いに積層するセル1A,1B,1
Cを分解した状態の要部を示す。又、図6はセル1A,
1B等を積層した構造の要部を模式的に示す。
Cを分解した状態の要部を示す。又、図6はセル1A,
1B等を積層した構造の要部を模式的に示す。
【0023】図6に示すように、セル1Aに並設された
5個の各燃料極3の高分子膜2と反対側の面には、集電
体としての燃料極集電板5(5A,5B,5C,5D,
5E)が夫々積層されている。又、セル1Aに並設され
た5個の各酸素極4の高分子膜2と反対側の面には、集
電体としての酸素極集電板6(6A,6B,6C,6
D,6E)が夫々積層されている。尚、燃料極集電板5
及び酸素極集電板6は四角形状を呈しており、銅製であ
る。
5個の各燃料極3の高分子膜2と反対側の面には、集電
体としての燃料極集電板5(5A,5B,5C,5D,
5E)が夫々積層されている。又、セル1Aに並設され
た5個の各酸素極4の高分子膜2と反対側の面には、集
電体としての酸素極集電板6(6A,6B,6C,6
D,6E)が夫々積層されている。尚、燃料極集電板5
及び酸素極集電板6は四角形状を呈しており、銅製であ
る。
【0024】セル1Aにおいて、高分子膜2の一方の面
側の5個の各燃料極3は、高分子膜2の他方の面側の5
個の酸素極4に夫々直列に電気接続されている。他のセ
ル1についても同様に直列に電気接続されている。
側の5個の各燃料極3は、高分子膜2の他方の面側の5
個の酸素極4に夫々直列に電気接続されている。他のセ
ル1についても同様に直列に電気接続されている。
【0025】先ず、図4の右側に示すセル1Aの電気接
続について説明する。セル1Aにおいては、その燃料極
集電板5Aはセル1Aの酸素極集電板6Bに導線60a
により電気接続されている。セル1Aの燃料極集電板5
Bはセル1Aの酸素極集電板6Cに導線60bにより電
気接続されている。セル1Aの燃料極集電板5Cはセル
1Aの酸素極集電板6Dに導線60cにより電気接続さ
れている。セル1Aの燃料極集電板5Dはセル1Aの酸
素極集電板6Eに導線60dにより電気接続されてい
る。このように、セル1Aにおいて異極同志は互いに直
列に電気接続されている。
続について説明する。セル1Aにおいては、その燃料極
集電板5Aはセル1Aの酸素極集電板6Bに導線60a
により電気接続されている。セル1Aの燃料極集電板5
Bはセル1Aの酸素極集電板6Cに導線60bにより電
気接続されている。セル1Aの燃料極集電板5Cはセル
1Aの酸素極集電板6Dに導線60cにより電気接続さ
れている。セル1Aの燃料極集電板5Dはセル1Aの酸
素極集電板6Eに導線60dにより電気接続されてい
る。このように、セル1Aにおいて異極同志は互いに直
列に電気接続されている。
【0026】次に、図4の中央に示すセル1Bの電気接
続について説明する。セル1Bにおいては、その燃料極
集電板5Fはセル1Aの酸素極集電板6Aに導線61x
により電気接続されている。セル1Bの燃料極集電板5
Gはセル1Bの酸素極集電板6Fに導線61aにより電
気接続されている。セル1Bの燃料極集電板5Hはセル
1Bの酸素極集電板6Gに導線61bにより電気接続さ
れている。セル1Bの燃料極集電板5Iはセル1Bの酸
素極集電板6Hに導線61cにより電気接続されてい
る。セル1Bの燃料極集電板5Jはセル1Bの酸素極集
電板6Iに導線61dにより電気接続されている。この
ように、セル1Bにおいても異極同志は互いに直列に電
気接続されている。
続について説明する。セル1Bにおいては、その燃料極
集電板5Fはセル1Aの酸素極集電板6Aに導線61x
により電気接続されている。セル1Bの燃料極集電板5
Gはセル1Bの酸素極集電板6Fに導線61aにより電
気接続されている。セル1Bの燃料極集電板5Hはセル
1Bの酸素極集電板6Gに導線61bにより電気接続さ
れている。セル1Bの燃料極集電板5Iはセル1Bの酸
素極集電板6Hに導線61cにより電気接続されてい
る。セル1Bの燃料極集電板5Jはセル1Bの酸素極集
電板6Iに導線61dにより電気接続されている。この
ように、セル1Bにおいても異極同志は互いに直列に電
気接続されている。
【0027】図4の左側に示すセル1Cにおいても同様
に燃料極集電板5K,5L,5M,5Nは、セル1Cの
酸素極集電板6K,6L,6M,6N,6Pに導線62
a,62b,62c,62dを介して夫々直列に電気接
続されている。そして、セル1cの燃料極集電板5Pは
セル1Bの酸素極集電板6Jに導線61yにより電気接
続されている。このように、セル1Bにおいても異極同
志は互いに直列に電気接続されている。
に燃料極集電板5K,5L,5M,5Nは、セル1Cの
酸素極集電板6K,6L,6M,6N,6Pに導線62
a,62b,62c,62dを介して夫々直列に電気接
続されている。そして、セル1cの燃料極集電板5Pは
セル1Bの酸素極集電板6Jに導線61yにより電気接
続されている。このように、セル1Bにおいても異極同
志は互いに直列に電気接続されている。
【0028】尚、図4から理解できるように、各燃料極
集電板5の長手方向の端には突片5rが形成され、同様
に、酸素極集電板6の長手方向の端にも突片6rが形成
され、かかる突片5r,突片6rを利用して各導線が接
続されている。
集電板5の長手方向の端には突片5rが形成され、同様
に、酸素極集電板6の長手方向の端にも突片6rが形成
され、かかる突片5r,突片6rを利用して各導線が接
続されている。
【0029】図5は電気接続形態を模式的に示す。図5
において、燃料電池全体の負極はP1で示され、取り出
し側の燃料極3及び燃料極集電板5を利用して構成され
ている。又、燃料電池全体の正極はP2で示され、取り
出し側の酸素極4及び酸素極集電板6を利用して構成さ
れている。
において、燃料電池全体の負極はP1で示され、取り出
し側の燃料極3及び燃料極集電板5を利用して構成され
ている。又、燃料電池全体の正極はP2で示され、取り
出し側の酸素極4及び酸素極集電板6を利用して構成さ
れている。
【0030】本実施例では、上記した構成のセル1をそ
の厚み方向(矢印X1,X2方向)に多数個積層して構
成されている。積層するセル1の数は適宜選択できる
が、例えば数10個、数百個にできる。尚、図5は、理
解容易化のためにセル1を所定数積層して図示したもの
である。このように、セル1を多数個積層すれば、高分
子膜型燃料電池の高電圧化に一層有利である。小型であ
っても例えば数百ボルト以上の高電圧化の達成も可能で
ある。
の厚み方向(矢印X1,X2方向)に多数個積層して構
成されている。積層するセル1の数は適宜選択できる
が、例えば数10個、数百個にできる。尚、図5は、理
解容易化のためにセル1を所定数積層して図示したもの
である。このように、セル1を多数個積層すれば、高分
子膜型燃料電池の高電圧化に一層有利である。小型であ
っても例えば数百ボルト以上の高電圧化の達成も可能で
ある。
【0031】図6に示すように、各セル1間には樹脂製
のセパレータ8が配置され、互いに異極である燃料極3
と酸素極4とを分離するものである。セパレータ8に
は、燃料供給通路80及び酸素供給通路82が形成され
ている。燃料供給通路80は、外部の図示しない燃料供
給源(水素ガス供給源)に連通し、酸素供給通路82
は、外部の酸素供給源つまり外気に連通する。又、セパ
レータ8には、燃料排出通路86及び酸素排出通路87
が形成されている。燃料排出通路86は、外部の図示し
ない燃料回収器(水素ガス回収器)に連通し、酸素排出
通路87は、外気に連通する。
のセパレータ8が配置され、互いに異極である燃料極3
と酸素極4とを分離するものである。セパレータ8に
は、燃料供給通路80及び酸素供給通路82が形成され
ている。燃料供給通路80は、外部の図示しない燃料供
給源(水素ガス供給源)に連通し、酸素供給通路82
は、外部の酸素供給源つまり外気に連通する。又、セパ
レータ8には、燃料排出通路86及び酸素排出通路87
が形成されている。燃料排出通路86は、外部の図示し
ない燃料回収器(水素ガス回収器)に連通し、酸素排出
通路87は、外気に連通する。
【0032】燃料供給通路80は、高分子膜2に向けて
水素を導くための5つの分岐通路80aを有している。
各分岐通路80aは、図12に示す如く、各セル1の上
部全域に渡って所定の間隔をおいて多数個形成されてい
る。又、酸素供給通路82も、高分子膜2に向けて酸素
を導くための5つの分岐通路82aを有している。各分
岐通路82aも、図12に示す如く、各セル1の上部全
域に渡って所定の間隔をおいて多数個形成されている。
水素を導くための5つの分岐通路80aを有している。
各分岐通路80aは、図12に示す如く、各セル1の上
部全域に渡って所定の間隔をおいて多数個形成されてい
る。又、酸素供給通路82も、高分子膜2に向けて酸素
を導くための5つの分岐通路82aを有している。各分
岐通路82aも、図12に示す如く、各セル1の上部全
域に渡って所定の間隔をおいて多数個形成されている。
【0033】燃料排出通路86は、高分子膜2から水素
を排出するための5つの分岐通路86aを有している。
各分岐通路86aは、図12に示す如く、各セル1の下
部全域に渡って所定の間隔をおいて多数個形成されてい
る。又、酸素排出通路87も、高分子膜2から酸素を排
出するための5つの分岐通路87aを有している。各分
岐通路87aも、図12に示す如く、各セル1の下部全
域に渡って所定の間隔をおいて多数個形成されている。
を排出するための5つの分岐通路86aを有している。
各分岐通路86aは、図12に示す如く、各セル1の下
部全域に渡って所定の間隔をおいて多数個形成されてい
る。又、酸素排出通路87も、高分子膜2から酸素を排
出するための5つの分岐通路87aを有している。各分
岐通路87aも、図12に示す如く、各セル1の下部全
域に渡って所定の間隔をおいて多数個形成されている。
【0034】図7に示すように、互いに隣接するセル1
の燃料極3同志は、燃料供給通路80を挟んで対向配置
され、互いに隣接するセル1の酸素極4同志は、酸素供
給通路82を挟んで対向配置されている。換言すれば、
セル1の積層方向において燃料供給通路80の両側に同
極同志つまり燃料極3同志が配置され、セル1の積層方
向において酸素供給通路82の両側に同極同志つまり酸
素極4同志が配置されている。尚、セパレータ8と集電
板5又は6との間には、寸法変動を吸収するための薄肉
状の樹脂シート83が積層されている。
の燃料極3同志は、燃料供給通路80を挟んで対向配置
され、互いに隣接するセル1の酸素極4同志は、酸素供
給通路82を挟んで対向配置されている。換言すれば、
セル1の積層方向において燃料供給通路80の両側に同
極同志つまり燃料極3同志が配置され、セル1の積層方
向において酸素供給通路82の両側に同極同志つまり酸
素極4同志が配置されている。尚、セパレータ8と集電
板5又は6との間には、寸法変動を吸収するための薄肉
状の樹脂シート83が積層されている。
【0035】図8及び図9は本発明の主要部である集電
板及び電極間の接触構造を示す。図8において、燃料極
集電板5の燃料極3に対向する面には複数の突起部(第
1突起部)51が形成され、燃料極3との間で燃料供給
通路80に連通する燃料が通過するための燃料通路52
を形成している。燃料極集電板5は、ホットプレス等の
圧着処理により燃料極3に一体的に形成されたものであ
り、突起部51の先端部511が燃料極3に食い込んだ
状態になっている。ここで、前述したように、燃料極集
電板5は銅製であり且つ燃料極3は銅よりも柔らかいカ
ーボン製であるので、突起部51の先端部511は燃料
極3に食い込み易くなっている。
板及び電極間の接触構造を示す。図8において、燃料極
集電板5の燃料極3に対向する面には複数の突起部(第
1突起部)51が形成され、燃料極3との間で燃料供給
通路80に連通する燃料が通過するための燃料通路52
を形成している。燃料極集電板5は、ホットプレス等の
圧着処理により燃料極3に一体的に形成されたものであ
り、突起部51の先端部511が燃料極3に食い込んだ
状態になっている。ここで、前述したように、燃料極集
電板5は銅製であり且つ燃料極3は銅よりも柔らかいカ
ーボン製であるので、突起部51の先端部511は燃料
極3に食い込み易くなっている。
【0036】又、図9に示すように、突起部51は波状
を呈している。即ち、突起部51は、複数の婉曲部51
2を有しており、実質上の長さが確保されている。従っ
て、燃料通路52の実質上の長さも確保される。
を呈している。即ち、突起部51は、複数の婉曲部51
2を有しており、実質上の長さが確保されている。従っ
て、燃料通路52の実質上の長さも確保される。
【0037】一方、図8において、酸素極集電板6の酸
素極4に対向する面にも複数の突起部(第2突起部)6
1が形成され、酸素極4との間で酸素供給通路82に連
通する酸素が通過するための酸素通路62を形成してい
る。酸素極集電板6も、ホットプレス等の圧着処理によ
り酸素極4に一体的に形成されたものであり、突起部6
1の先端部611が酸素極4に食い込んだ状態になって
いる。ここで、前述したように、酸素極集電板6が銅製
であり且つ酸素極4が銅よりも柔らかいカーボン製であ
るので、突起部61の先端部611も燃料極3に食い込
み易くなっている。
素極4に対向する面にも複数の突起部(第2突起部)6
1が形成され、酸素極4との間で酸素供給通路82に連
通する酸素が通過するための酸素通路62を形成してい
る。酸素極集電板6も、ホットプレス等の圧着処理によ
り酸素極4に一体的に形成されたものであり、突起部6
1の先端部611が酸素極4に食い込んだ状態になって
いる。ここで、前述したように、酸素極集電板6が銅製
であり且つ酸素極4が銅よりも柔らかいカーボン製であ
るので、突起部61の先端部611も燃料極3に食い込
み易くなっている。
【0038】又、図9に示すように、突起部61は波状
を呈している。即ち、突起部61は、複数の婉曲部61
2を有しており、実質上の長さが確保されている。従っ
て、酸素通路62の実質上の長さも確保される。
を呈している。即ち、突起部61は、複数の婉曲部61
2を有しており、実質上の長さが確保されている。従っ
て、酸素通路62の実質上の長さも確保される。
【0039】図7に示すように、セパレータ8の内部に
は1セルにつき1個ずつ冷却体85が配置されている。
各冷却体85は、図10に示す如く、2枚の樹脂シート
を積層、溶着してその間に冷却通路85aを形成するこ
とにより構成されている。又、各冷却体85は、図11
に示す如く、燃料電池内に内蔵されている給水管86及
び排水管87に連通している。
は1セルにつき1個ずつ冷却体85が配置されている。
各冷却体85は、図10に示す如く、2枚の樹脂シート
を積層、溶着してその間に冷却通路85aを形成するこ
とにより構成されている。又、各冷却体85は、図11
に示す如く、燃料電池内に内蔵されている給水管86及
び排水管87に連通している。
【0040】冷却体85の各冷却通路85aに冷却水が
供給されると、冷却通路85aの圧力が増大し(適宜選
択できるが、例えば1.5〜3kg/cm2 )、燃料極
集電板5(又は酸素極集電板6)が燃料極3側や酸素極
4側に向けて付勢される。その結果、燃料極集電板5
(又は酸素極集電板6)と燃料極3(又は酸素極4)と
の接合性が確保される。尚、冷却体85は燃料極集電板
5の近傍に配置しても酸素極集電板6の近傍に配置して
も良い。
供給されると、冷却通路85aの圧力が増大し(適宜選
択できるが、例えば1.5〜3kg/cm2 )、燃料極
集電板5(又は酸素極集電板6)が燃料極3側や酸素極
4側に向けて付勢される。その結果、燃料極集電板5
(又は酸素極集電板6)と燃料極3(又は酸素極4)と
の接合性が確保される。尚、冷却体85は燃料極集電板
5の近傍に配置しても酸素極集電板6の近傍に配置して
も良い。
【0041】図13は集電板5,6とセパレータ8との
固定構造を示す。図13において、集電板5(又は6)
の突片5r(又は6r)(図4にも図示)は固定部材9
によりセパレータ8に固着されている。尚、セパレータ
8は折曲部53及び固定部材9の一部を収容するための
凹部8aが形成されている。
固定構造を示す。図13において、集電板5(又は6)
の突片5r(又は6r)(図4にも図示)は固定部材9
によりセパレータ8に固着されている。尚、セパレータ
8は折曲部53及び固定部材9の一部を収容するための
凹部8aが形成されている。
【0042】固定部材9は、先端に凹部8aに収容され
る小径部911を有する雄螺子91と、セパレータ8と
の間で突片5r,6rを挟むよう雄螺子91の小径部9
11に螺合された雌螺子92とから構成されている。
又、突片5r(又は6r)には、雄螺子91の小径部9
11を挿通するための図示下方に向けて開口する切欠部
(図示せず)が形成されている。雄螺子91及び雌螺子
92は、銅製であり、図4に示す導線に電気的に接続さ
れている。尚、雌螺子92の図示下面は凹部8aに載置
されている。
る小径部911を有する雄螺子91と、セパレータ8と
の間で突片5r,6rを挟むよう雄螺子91の小径部9
11に螺合された雌螺子92とから構成されている。
又、突片5r(又は6r)には、雄螺子91の小径部9
11を挿通するための図示下方に向けて開口する切欠部
(図示せず)が形成されている。雄螺子91及び雌螺子
92は、銅製であり、図4に示す導線に電気的に接続さ
れている。尚、雌螺子92の図示下面は凹部8aに載置
されている。
【0043】ここで、集電板5(又は6)をセパレータ
8に固着させるに当たって、凹部8aに雌螺子92を入
れた状態でその雌螺子92に雄螺子91の小径部911
を軽く螺合する。その後、突片5r(又は6r)を雌螺
子92と雄螺子91との間に挿入して再び雄螺子91が
回らなくなるまで雌螺子92に螺合する。従って、雌螺
子92を凹部8aに載置させなくても(即ち雌螺子92
を浮かせた状態でも)、集電板5を確実にセパレータ8
に固着させることができる。
8に固着させるに当たって、凹部8aに雌螺子92を入
れた状態でその雌螺子92に雄螺子91の小径部911
を軽く螺合する。その後、突片5r(又は6r)を雌螺
子92と雄螺子91との間に挿入して再び雄螺子91が
回らなくなるまで雌螺子92に螺合する。従って、雌螺
子92を凹部8aに載置させなくても(即ち雌螺子92
を浮かせた状態でも)、集電板5を確実にセパレータ8
に固着させることができる。
【0044】以上示したように、本実施例では、燃料通
路52を形成する燃料極集電板5の突起部51及び酸素
通路62を形成する酸素極集電板6の突起部61の形状
が波状であるので、その実質上の長さが棒状の突起部に
比べて長くなり、その結果、突起部51と燃料極3との
間及び突起部61と酸素極4との間の接触面積が従来技
術と比較して大きくなる。従って、その分集電体5(又
は6)及び電極3(又は4)間の接触電気抵抗が小さく
なり、集電性の向上に寄与する。
路52を形成する燃料極集電板5の突起部51及び酸素
通路62を形成する酸素極集電板6の突起部61の形状
が波状であるので、その実質上の長さが棒状の突起部に
比べて長くなり、その結果、突起部51と燃料極3との
間及び突起部61と酸素極4との間の接触面積が従来技
術と比較して大きくなる。従って、その分集電体5(又
は6)及び電極3(又は4)間の接触電気抵抗が小さく
なり、集電性の向上に寄与する。
【0045】又、突起部51が燃料極3に,突起部61
が酸素極4に食い込んでいるので、その食い込み部51
2及び612が全て電極3及び4と接触することから、
突起部51,61及び電極3,4間の接触面積が突起部
の先端面のみを接触させる従来技術と比較して大きくな
る。従って、集電体5,6及び電極3,4間の接触電気
抵抗が一層小さくなり、集電性の向上に一層寄与する。
が酸素極4に食い込んでいるので、その食い込み部51
2及び612が全て電極3及び4と接触することから、
突起部51,61及び電極3,4間の接触面積が突起部
の先端面のみを接触させる従来技術と比較して大きくな
る。従って、集電体5,6及び電極3,4間の接触電気
抵抗が一層小さくなり、集電性の向上に一層寄与する。
【0046】又、冷却体85の各冷却通路85aに冷却
水を供給することで燃料極集電板5(又は酸素極集電板
6)を燃料極3側や酸素極4側に向けて付勢しているの
で、燃料極集電板5(又は酸素極集電板6)と燃料極3
(又は酸素極4)との接合性が一層確保される。従っ
て、集電体5,6及び電極3,4間の接触電気抵抗が更
に一層小さくなり、集電性の向上に更に一層寄与する。
水を供給することで燃料極集電板5(又は酸素極集電板
6)を燃料極3側や酸素極4側に向けて付勢しているの
で、燃料極集電板5(又は酸素極集電板6)と燃料極3
(又は酸素極4)との接合性が一層確保される。従っ
て、集電体5,6及び電極3,4間の接触電気抵抗が更
に一層小さくなり、集電性の向上に更に一層寄与する。
【0047】又、冷却通路85aをもつ冷却体85がセ
ル1毎に配置されているので、各セル1毎に接触電気抵
抗低減効果、集電性向上効果を期待できる。更に、高分
子膜型燃料電池の内部における冷却性能を向上できる。
ル1毎に配置されているので、各セル1毎に接触電気抵
抗低減効果、集電性向上効果を期待できる。更に、高分
子膜型燃料電池の内部における冷却性能を向上できる。
【0048】又、高分子膜2の両面に5個づつの電極を
形成しているので、1個の高分子膜2において5組の電
池が形成されることとなる。従って、1個の高分子膜2
で生成可能な電圧を高電圧化でき、高分子膜型燃料電池
の高電圧化に有利である。
形成しているので、1個の高分子膜2において5組の電
池が形成されることとなる。従って、1個の高分子膜2
で生成可能な電圧を高電圧化でき、高分子膜型燃料電池
の高電圧化に有利である。
【0049】又、隣接するセル1の同極同志がセパレー
タ8を挟んで対向配置しているので、高分子膜型燃料電
池の厚みを薄肉化を図りつつ燃料供給通路80及び酸素
供給通路82の厚みを確保でき、従って、燃料供給通路
80及び酸素供給通路82による燃料及び酸素の供給構
造の容易化を図り得る。
タ8を挟んで対向配置しているので、高分子膜型燃料電
池の厚みを薄肉化を図りつつ燃料供給通路80及び酸素
供給通路82の厚みを確保でき、従って、燃料供給通路
80及び酸素供給通路82による燃料及び酸素の供給構
造の容易化を図り得る。
【0050】又、隣接するセル1の同極同志がセパレー
タ8を挟んで対向配置しているので、万一、セパレータ
8が損傷したとしても、互いに隣接するセル1の異極同
志が過誤導通する恐れは回避できることから、燃料電池
の所要電力を確保するのに有利である。
タ8を挟んで対向配置しているので、万一、セパレータ
8が損傷したとしても、互いに隣接するセル1の異極同
志が過誤導通する恐れは回避できることから、燃料電池
の所要電力を確保するのに有利である。
【0051】又、隣接するセル1の同極同志がセパレー
タ8を挟んで対向配置しているので、セパレータ8内に
は燃料供給通路80及び酸素供給通路82の何れか一方
のみを形成するだけで良いことから、セパレータ8が損
傷しても、水素と酸素が混合する恐れはない。
タ8を挟んで対向配置しているので、セパレータ8内に
は燃料供給通路80及び酸素供給通路82の何れか一方
のみを形成するだけで良いことから、セパレータ8が損
傷しても、水素と酸素が混合する恐れはない。
【0052】又、各セル1の上部全域に渡って高分子膜
2に燃料(又は酸素)を導くための多数の分岐通路80
a(又は82a)を形成すると共に、各セル1の下部全
域に渡って高分子膜2から燃料(又は酸素)を排出する
ための多数の分岐通路86a(又は87a)を形成して
いるので、高分子膜2に直接水素(又は酸素)を導くこ
とができると共に、高分子膜2全体に渡って均一に水素
(又は酸素)を供給することができる。従って、反応が
促進されると共に反応の偏りがなくなることから、電池
の出力を向上させることができる。
2に燃料(又は酸素)を導くための多数の分岐通路80
a(又は82a)を形成すると共に、各セル1の下部全
域に渡って高分子膜2から燃料(又は酸素)を排出する
ための多数の分岐通路86a(又は87a)を形成して
いるので、高分子膜2に直接水素(又は酸素)を導くこ
とができると共に、高分子膜2全体に渡って均一に水素
(又は酸素)を供給することができる。従って、反応が
促進されると共に反応の偏りがなくなることから、電池
の出力を向上させることができる。
【0053】更に、集電板5(又は6)に突片5r(又
は6r)を設け、突片5r(又は6r)が固定部材9に
よりセパレータ8に固着されているので、水素が外部に
漏れるのを回避できる。
は6r)を設け、突片5r(又は6r)が固定部材9に
よりセパレータ8に固着されているので、水素が外部に
漏れるのを回避できる。
【0054】尚、本実施例では、高分子膜2の両面に5
個づつの電極を形成したものについて説明したが、本発
明では、その数について限定されることなく、燃料電池
の種類等に応じて適宜選択でき、例えば1個,2個,3
個,4個又は6個以上というように選択可能である。こ
こで、高分子膜2の両面に1個づつの電極を形成したも
のでは、隣接しあうセルの異極同志がセパレータを介し
て接続されることになる。
個づつの電極を形成したものについて説明したが、本発
明では、その数について限定されることなく、燃料電池
の種類等に応じて適宜選択でき、例えば1個,2個,3
個,4個又は6個以上というように選択可能である。こ
こで、高分子膜2の両面に1個づつの電極を形成したも
のでは、隣接しあうセルの異極同志がセパレータを介し
て接続されることになる。
【0055】又、本実施例では、固形電解質として高分
子膜2を採用しているが、これに限定されることなく、
本発明は燃料電池において通常利用されている固体電解
質全てを採用できる。
子膜2を採用しているが、これに限定されることなく、
本発明は燃料電池において通常利用されている固体電解
質全てを採用できる。
【0056】又、本実施例では、燃料として水素を採用
しているが、これに限定されることなく、燃料としてC
Oを採用する燃料電池に適用できる。
しているが、これに限定されることなく、燃料としてC
Oを採用する燃料電池に適用できる。
【0057】
【発明の効果】請求項1の発明は、以下の如く効果を有
する。
する。
【0058】各集電体に設けられた第1,第2突起部の
内の少なくとも一方の突起部が婉曲部を備えているの
で、その突起部の実質上の長さが長くなり、その結果、
婉曲部を備える突起部と電極との間の接触面積が従来技
術と比較して大きくなる。従って、その分集電体及び電
極間の接触電気抵抗が小さくなり、集電性の向上に寄与
する。
内の少なくとも一方の突起部が婉曲部を備えているの
で、その突起部の実質上の長さが長くなり、その結果、
婉曲部を備える突起部と電極との間の接触面積が従来技
術と比較して大きくなる。従って、その分集電体及び電
極間の接触電気抵抗が小さくなり、集電性の向上に寄与
する。
【0059】請求項2の発明は、以下の如く効果を有す
る。
る。
【0060】第1及び第2突起部の形状を波状にしたの
で、突起部及び電極間の接触面積が一層大きくなり、集
電体及び電極間の接触電気抵抗が一層小さくなり、集電
性の向上に一層寄与する。
で、突起部及び電極間の接触面積が一層大きくなり、集
電体及び電極間の接触電気抵抗が一層小さくなり、集電
性の向上に一層寄与する。
【0061】請求項3の発明は、以下の如く効果を有す
る。
る。
【0062】第1及び第2突起部の内の少なくとも一方
の突起部を対向する電極にくい込ませたので、その食い
込んだ部分が全て電極と接触することから、突起部及び
電極間の接触面積が突起部の先端面のみを接触させる従
来技術と比較して大きくなる。従って、集電体及び電極
間の接触電気抵抗が小さくなり、集電性の向上に寄与す
る。
の突起部を対向する電極にくい込ませたので、その食い
込んだ部分が全て電極と接触することから、突起部及び
電極間の接触面積が突起部の先端面のみを接触させる従
来技術と比較して大きくなる。従って、集電体及び電極
間の接触電気抵抗が小さくなり、集電性の向上に寄与す
る。
【図1】燃料極を配置した状態の高分子膜の平面図であ
る。
る。
【図2】酸素極を配置した状態の高分子膜の平面図であ
る。
る。
【図3】燃料極及び酸素極を配置した状態の高分子膜の
断面図である。
断面図である。
【図4】直列に電気接続した形態を示す要部の概略斜視
図である。
図である。
【図5】直列に電気接続した形態を示す構成図である。
【図6】要部を模式的に示す断面図である。
【図7】図6の要部拡大図である。
【図8】図7におけるA A断面図である。
【図9】図8におけるB視図である。
【図10】冷却通路の要部を示す断面図である。
【図11】冷却体の配水構造を模式的に示す構成図であ
る。
る。
【図12】燃料供給通路(酸素供給通路)の分岐通路及
び燃料排出通路(酸素排出通路)の分岐通路の概観を示
す概観図である。
び燃料排出通路(酸素排出通路)の分岐通路の概観を示
す概観図である。
【図13】集電体の突片とセパレータ8との間の固定構
造を示す要部断面図である。
造を示す要部断面図である。
【図14】従来の高分子膜型燃料電池の要部断面図であ
る。
る。
【図15】図14におけるC視図である。
【図16】従来の燃料電池の原理図である。
2 高分子膜(電解膜) 3 燃料極 4 酸素極 5 燃料極集電板(燃料極集電体) 51 突起部(第1突起部) 512 婉曲部 52 燃料通路 6 酸素極集電板(酸素極集電体) 61 突起部(第2突起部) 62 酸素通路 612 婉曲部
Claims (3)
- 【請求項1】 イオン伝導性を有する電解膜と、前記電
解膜の一方の面に形成され負極活物質となる燃料が供給
される燃料極と、前記電解膜の他方の面に形成され正極
活物質となる酸素が供給される酸素極と、前記燃料極の
前記電解膜と反対側の面に接触する燃料極集電体と、前
記酸素極の前記電解膜と反対側の面に接触する酸素極集
電体とを備え、 前記燃料極集電体が、前記燃料極との間で燃料が通過す
るための燃料通路を形成する複数の第1突起部を有し、
前記酸素極集電体が、前記酸素極との間で酸素が通過す
るための酸素通路を形成する複数の第2突起部を有する
燃料電池において、 前記第1及び第2突起部の内の少なくとも一方の突起部
は、婉曲部を有していることを特徴とする燃料電池。 - 【請求項2】 請求項1において、前記第1及び第2突
起部は、波状を呈していることを特徴とする燃料電池。 - 【請求項3】 イオン伝導性を有する電解膜と、前記電
解膜の一方の面に形成され負極活物質となる燃料が供給
される燃料極と、前記電解膜の他方の面に形成され正極
活物質となる酸素が供給される酸素極と、前記燃料極の
前記電解膜と反対側の面に接触する燃料極集電体と、前
記酸素極の前記電解膜と反対側の面に接触する酸素極集
電体とを備え、 前記燃料極集電体が、前記燃料極との間で燃料が通過す
るための燃料通路を形成する複数の第1突起部を有し、
前記酸素極集電体が、前記酸素極との間で酸素が通過す
るための酸素通路を形成する複数の第2突起部を有する
燃料電池において、 前記第1及び第2突起部の内の少なくとも一方の突起部
は、対向する極にくい込んでいることを特徴とする燃料
電池。
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