JPH11312530A - Solid polymer electrolyte type fuel cell - Google Patents
Solid polymer electrolyte type fuel cellInfo
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- JPH11312530A JPH11312530A JP10118843A JP11884398A JPH11312530A JP H11312530 A JPH11312530 A JP H11312530A JP 10118843 A JP10118843 A JP 10118843A JP 11884398 A JP11884398 A JP 11884398A JP H11312530 A JPH11312530 A JP H11312530A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は固体高分子電解質型
燃料電池に関する。The present invention relates to a solid polymer electrolyte fuel cell.
【０００２】[0002]
【従来の技術】燃料電池は、使用される電解質の種類に
より、固体高分子電解型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固
体酸化物型等の各種が知られている。このうち固体高分
子電解質型燃料電池は、分子中にプロトン交換基を有す
る高分子電解質膜を飽和に含水させるとプロトン伝導性
電解質として機能することを利用した燃料電池であっ
て、比較的低温度域で作動し、発電効率も優れているた
め、電気自動車搭載用を始めとして各種の用途が見込ま
れている。2. Description of the Related Art Various types of fuel cells, such as a solid polymer electrolyte type, a phosphoric acid type, a molten carbonate type, and a solid oxide type, are known depending on the type of electrolyte used. Among them, the solid polymer electrolyte fuel cell is a fuel cell utilizing the fact that a polymer electrolyte membrane having a proton exchange group in a molecule functions as a proton conductive electrolyte when saturated with water, and has a relatively low temperature. It operates in a wide range and has excellent power generation efficiency, and is expected to be used in various applications, including those used in electric vehicles.
【０００３】固体高分子型燃料電池では電気化学反応に
より発電を行う単位セル（単電池）を複数個積層させ、
それを加圧保持することにより電池（スタック）を構成
する。単位セルは高分子電解質膜とその両側に接合され
るアノード（燃料電極）とカソード（酸化剤電極）より
構成される。積層の為、各単位セル間にはセパレータと
呼ばれる部材を設けられている。このセパレータには酸
素あるいは水素が流通するガス流通溝が配設されてい
る。In a polymer electrolyte fuel cell, a plurality of unit cells (unit cells) for generating electric power by an electrochemical reaction are stacked,
By holding it under pressure, a battery (stack) is formed. The unit cell is composed of a polymer electrolyte membrane, an anode (fuel electrode) and a cathode (oxidant electrode) joined to both sides thereof. For stacking, a member called a separator is provided between each unit cell. The separator is provided with a gas flow groove through which oxygen or hydrogen flows.
【０００４】また、固体高分子型燃料電池では水素、二
酸化炭素、窒素、水蒸気の混合ガスがアノード側に、空
気及び水蒸気がカソード側に供給される。In a polymer electrolyte fuel cell, a mixed gas of hydrogen, carbon dioxide, nitrogen and water vapor is supplied to an anode side, and air and water vapor are supplied to a cathode side.
【０００５】それぞれのガスの温度は８０〜９０°Ｃの
高温状態であり、セパレータはそれぞれのガスにさらさ
れることにより、高い耐熱性が要求される。The temperature of each gas is in a high temperature state of 80 to 90 ° C., and the separator is required to have high heat resistance by being exposed to each gas.
【０００６】また、セパレータは各セル間を電気的に接
続させる為、高い電気伝導性、構成材料との低い接触抵
抗が必要とされる。In addition, since the separator electrically connects the cells, high electrical conductivity and low contact resistance with constituent materials are required.
【０００７】従来技術１として、特開平９−２７４９２
６号公報には、セルとセパレータとの組み合わせが開示
されている。高分子電解質型燃料電池では電解質に吸水
製の高分子電解膜を用いており、この膜は吸水により膨
張する性質を有し、セパレータと電極間に過度の圧力が
加わり、アノードおよびカソードに損傷を生じさせる等
の問題があるが、従来技術１では、高分子電解質膜の両
主面に、電極触媒層と電極基材とからなる一対の電極を
配して形成される電解質膜と電極との接合体と、一方の
主面に形成された複数のリブの先端が接合体の電極基材
の外面に面して配設され、リブの相互の間に形成される
溝部をガス流通溝とするセパレータとを備えた高分子電
解質型燃料電池において、複数のリブの先端に、導電性
シリコーンゴムからなる導電性弾性構造体を備える技術
が開示されている。As prior art 1, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-27492
No. 6 discloses a combination of a cell and a separator. In polymer electrolyte fuel cells, a polymer electrolyte membrane made of water absorption is used as the electrolyte.This membrane has the property of expanding due to water absorption, and excessive pressure is applied between the separator and the electrode, causing damage to the anode and cathode. However, in the prior art 1, there is a problem in that a pair of electrodes composed of an electrode catalyst layer and an electrode substrate are disposed on both main surfaces of the polymer electrolyte membrane. The joined body and the tips of the plurality of ribs formed on one main surface are disposed facing the outer surface of the electrode base material of the joined body, and a groove formed between the ribs serves as a gas flow groove. In a polymer electrolyte fuel cell provided with a separator, a technique is disclosed in which a conductive elastic structure made of conductive silicone rubber is provided at the tips of a plurality of ribs.
【０００８】従来技術２として、特開平９−２２７０８
号公報には、高分子電解質型燃料電池の単位セルは、そ
れぞれの保持体などの頂部に応力緩和用の構造体である
平板体を備えたセパレータを用いるようにしている。平
板体は保持体などと同一種類のステンレス鋼板などを用
いて製作され、保持体などの頂部に、溶接などを用いて
固着されている構造が開示されている。As prior art 2, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-22708
According to the publication, a unit cell of a polymer electrolyte fuel cell uses a separator having a flat body serving as a structure for stress relaxation on the top of each holder or the like. A structure is disclosed in which the flat body is manufactured using a stainless steel plate of the same type as the holding body or the like, and is fixed to the top of the holding body or the like using welding or the like.
【０００９】従来技術３として、特開平９−１１５５３
１号公報には、セパレータ板と、電解質板と面接触する
エッジ板との間に介装するエッジスプリングとマニホー
ルドスプリングとを、互いにバネ特性が実質的に同一の
板状のスプリングによって構成された技術が開示されて
いる。As prior art 3, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-11553
In Japanese Patent Application Publication No. 2001-139, an edge spring and a manifold spring interposed between a separator plate and an edge plate that is in surface contact with an electrolyte plate are formed by plate-like springs having substantially the same spring characteristics. Techniques are disclosed.
【００１０】[0010]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術１は、導電性の確保だけでなく、高分子電解質膜の膨
潤による応力の緩和作用があるが、新たな部材を配設す
るため、組み付け性の悪さや、材料の部品代等からコス
トアップに繋がる。However, the prior art 1 not only has the effect of securing the conductivity but also has the effect of relaxing the stress due to the swelling of the polymer electrolyte membrane. This leads to increased costs due to poor quality and material cost.
【００１１】また従来技術２は、外周の保持部について
膜に加わる圧力の低減を行っているが、電極部材へ応力
が加わり、電極部材への損傷が生じる虞がある。In the prior art 2, the pressure applied to the membrane is reduced in the outer peripheral holding portion. However, stress is applied to the electrode member, which may cause damage to the electrode member.
【００１２】さらに従来技術３は、電極材部分との接触
部には設けてなく、この技術も電極材の損傷の虞があ
る。Further, the prior art 3 is not provided at the contact portion with the electrode material portion, and this technology also has a risk of damaging the electrode material.
【００１３】前述したように、従来技術全般として、図
３に示すようにセパレータ９０１、９０２とセル１０
３、１０５との接触抵抗を低く抑えるため、積層された
セル１０３、１０５とセパレータ９０１、９０２にはあ
る程度の加圧力（例えば、５０ｋｇ／ｃｍ２、燃料電池
全体で１トンの加圧力）が加えられる。図４は単位セル
Ｓを複数個積層させた燃料電池であり、複数のアングル
Ａでこの積層された燃料電池をボルトＢにより、四方八
方に締結しているが、この締結による加圧管理は非常に
難しい作業となっていた。As described above, as a whole of the prior art, as shown in FIG.
In order to keep the contact resistance between the cells 103 and 105 low, a certain pressing force (for example, 50 kg / cm 2, a pressing force of 1 ton for the entire fuel cell) is applied to the stacked cells 103 and 105 and the separators 901 and 902. . FIG. 4 shows a fuel cell in which a plurality of unit cells S are stacked, and the stacked fuel cells are fastened in multiple directions by bolts B at a plurality of angles A. Was a difficult task.
【００１４】また高分子電解質型燃料電池では、セルを
構成する電解質に高分子電解質膜が用いられるが、この
膜は吸湿性があり、水分を含んだ状態で良好なプロトン
導電性を示すが、この為、膜に水分を与えるため、アノ
ード側には加湿された水素ガスが流通される。またアノ
ード側での反応生成水によっても加湿される。しかしな
がら、この高分子電解質膜は吸湿による膨張が生じ厚さ
も増加する。In a polymer electrolyte fuel cell, a polymer electrolyte membrane is used as an electrolyte constituting the cell. This membrane is hygroscopic and exhibits good proton conductivity in a state containing water. For this reason, humidified hydrogen gas flows through the anode side to give moisture to the membrane. It is also humidified by the reaction water on the anode side. However, the polymer electrolyte membrane expands due to moisture absorption and the thickness increases.
【００１５】例えば、高分子電解質型膜としてスルホン
酸基を有するパーフルオロカーボン重合体膜（商品名；
ナフィオン１１２、デュポン株式会社）を使用し、吸水
率１００％での膜の厚さを測定した結果、乾燥状態で５
０μの厚さが６０μに厚さが増大し、１トンの加圧力が
２〜３倍まで加圧力が増大してしまっていた。このよう
に、積層された加圧された構成の燃料電池においては、
高分子電解質膜での吸湿により膜厚さが増大し、セルと
セパレータ間の加圧力がさらに増大することにより、セ
ルの電極材に損傷を生じることになる。For example, as a polymer electrolyte type membrane, a perfluorocarbon polymer membrane having a sulfonic acid group (trade name;
(Nafion 112, DuPont Co., Ltd.) and the film thickness was measured at a water absorption of 100%.
The thickness of 0 μm increased to 60 μm, and the pressing force of one ton increased to 2-3 times. As described above, in the fuel cell having the stacked and pressurized configuration,
The film thickness increases due to moisture absorption in the polymer electrolyte membrane, and the pressing force between the cell and the separator further increases, thereby causing damage to the electrode material of the cell.
【００１６】本発明は上記課題を解決したもので、セパ
レータと電極（アノード、カソード）間に加わる圧力が
膜の膨潤により過度に増大し、電極の損傷の発生等の問
題を解決し、加圧管理を容易にすること固体高分子電解
質型燃料電池を提供する。The present invention has solved the above-mentioned problems, and solves the problem that the pressure applied between the separator and the electrodes (anode and cathode) is excessively increased due to the swelling of the membrane, causing damage to the electrodes and the like. A polymer electrolyte fuel cell that facilitates management is provided.
【００１７】[0017]
【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、本発明の請求項１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、固体高分子
電解質膜の両側に電極を配し、該電極の一方の側面には
燃料ガスを供給し、該電極の他方の側面には酸化剤ガス
を供給する２つのセパレータからなる単位セルを複数個
積層させる固体高分子電解質型燃料電池であって、前記
両セパレータと燃料電極との間には、波状のバネ材料か
らなる板材を介装し、前記一方のセパレータと燃料電極
にて形成された複数の第１空隙部は、燃料ガス流路溝と
して形成され、他方のセパレータと酸化剤電極とで形成
された複数の第２空隙部は、酸化剤ガス流路溝として形
成されることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池
である。Means for Solving the Problems In order to solve the above technical problems, the technical means (hereinafter referred to as first technical means) taken in claim 1 of the present invention is a solid polymer electrolyte. An electrode is arranged on both sides of the membrane, a fuel gas is supplied to one side of the electrode, and a plurality of unit cells composed of two separators are supplied to the other side of the electrode to supply an oxidizing gas. In a polymer electrolyte fuel cell, a plate member made of a wavy spring material is interposed between the two separators and a fuel electrode, and a plurality of first separators formed by the one separator and the fuel electrode are provided. The gap is formed as a fuel gas passage groove, and the plurality of second gaps formed by the other separator and the oxidant electrode are formed as oxidant gas passage grooves. It is a molecular electrolyte fuel cell.
【００１８】上記第１の技術的手段による効果は、以下
のようである。The effects of the first technical means are as follows.
【００１９】即ち、セパレータと電極（アノード、カソ
ード）間に加わる圧力が膜の膨潤により過度に増大し、
電極の損傷の発生等の問題を解決し、加圧管理を容易に
するといった効果を有する。That is, the pressure applied between the separator and the electrodes (anode, cathode) excessively increases due to swelling of the membrane,
This has the effect of solving problems such as the occurrence of electrode damage and facilitating pressure management.
【００２０】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項２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、前記バネ材料は鉄系のバネ材
料、あるいはステンレス系のバネ材料、あるいは樹脂に
金属を混入した導電性樹脂材料からなることを特徴とす
る請求項１記載の固体高分子電解質型燃料電池である。In order to solve the above technical problem, the technical means (hereinafter referred to as first technical means) taken in claim 2 of the present invention is that the spring material is an iron-based spring material, 2. The solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein the solid polymer electrolyte fuel cell is made of a stainless spring material or a conductive resin material obtained by mixing a metal with a resin.
【００２１】上記第２の技術的手段による効果は、以下
のようである。The effects of the second technical means are as follows.
【００２２】即ち、上記材料を使用することにより、電
極とセパレータとの間の加圧を効率的に吸収できるとい
った効果を有する。That is, by using the above-mentioned material, there is an effect that the pressurization between the electrode and the separator can be efficiently absorbed.
【００２３】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項３において講じた技術的手段（以下、第３の技
術的手段と称する。）は、前記バネ材料の表面に、金、
白金、パラジウム等の貴金属メッキコーティングを施し
たことを特徴とする請求項１記載の固体高分子電解質型
燃料電池である。In order to solve the above-mentioned technical problem, the technical means (hereinafter referred to as third technical means) taken in claim 3 of the present invention is that the surface of the spring material has gold,
The solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein a noble metal plating coating such as platinum or palladium is applied.
【００２４】上記第３の技術的手段による効果は、以下
のようである。The effects of the third technical means are as follows.
【００２５】即ち、この手段により８０°Ｃ前後の温度
で高い湿度環境に置かれる環境の下で耐熱性、耐湿性を
板材が有することができる。That is, by this means, the plate material can have heat resistance and moisture resistance under an environment where the temperature is around 80 ° C. and the humidity is high.
【００２６】上記技術的課題を解決するために、本発明
の請求項４において講じた技術的手段（以下、第４の技
術的手段と称する。）は、前記バネ材料の表面に、Ｃｒ
Ｎ、ＴｉＮ、ＺｒＮ等のコーティングを施したことを特
徴とする請求項１記載の固体高分子電解質型燃料電池で
ある。In order to solve the above technical problem, the technical means taken in claim 4 of the present invention (hereinafter, referred to as fourth technical means) is that the surface of the spring material is made of Cr
The solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein a coating of N, TiN, ZrN, or the like is applied.
【００２７】上記第４の技術的手段による効果は、以下
のようである。The effects of the fourth technical means are as follows.
【００２８】即ち、請求項３と同様、この手段により８
０°Ｃ前後の温度で高い湿度環境に置かれる環境の下で
耐熱性、耐湿性を板材が有することができる。That is, similar to the third aspect, this means enables
The plate material can have heat resistance and moisture resistance under an environment where the temperature is about 0 ° C. and a high humidity environment is set.
【００２９】[0029]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面に基づいて説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
This will be described with reference to the drawings.
【００３０】図１は本発明の燃料電池の単位セル１００
を表わした断面図である。固体高分子電解質膜１０１を
燃料電極１０３と酸化剤電極１０５とで挟持し、セパレ
ータ２０１、２０２で挟持した構造の単位セル１００で
ある。この単位セルが複数個積層されて、燃料電池とな
る。FIG. 1 shows a unit cell 100 of a fuel cell according to the present invention.
FIG. The unit cell 100 has a structure in which a solid polymer electrolyte membrane 101 is sandwiched between a fuel electrode 103 and an oxidant electrode 105 and is sandwiched between separators 201 and 202. A plurality of the unit cells are stacked to form a fuel cell.
【００３１】両セパレータ２０１と燃料電極との間に
は、断面波状のバネ材料からなる板材３０１、３０２を
介装し、一方のセパレータ２０１と酸化剤電極１０３で
形成された複数の第１空隙部４０１は、燃料ガス流路溝
として形成され、他方のセパレータ２０２と断面波状か
ら形成される複数の第２空隙部４０２は、酸化剤ガス流
路溝として形成される。図２はバネ材料からなる板材３
０１の斜視図である。Between the separators 201 and the fuel electrode, plate members 301 and 302 made of a spring material having a wavy cross section are interposed, and a plurality of first voids formed by one of the separators 201 and the oxidant electrode 103 are provided. 401 is formed as a fuel gas passage groove, and the other separator 202 and a plurality of second void portions 402 formed in a wavy cross section are formed as oxidant gas passage grooves. FIG. 2 shows a plate material 3 made of a spring material.
It is a perspective view of No. 01.
【００３２】この第１空隙部４０１には、燃料電極１０
３に供給される燃料ガスが通過する通路となる。第２空
隙部４０２には、酸化剤電極１０５に供給される酸化剤
ガスが通過する通路となる。The first gap 401 has a fuel electrode 10
3 is a passage through which the fuel gas supplied to the fuel cell 3 passes. The second gap 402 is a passage through which the oxidizing gas supplied to the oxidizing electrode 105 passes.
【００３３】セパレータ２０１、２０２は、電極１０
３、１０５に対して電気導電性をもち集電機能を有する
と共に、酸化剤ガスと燃料ガスとの混合を防止する仕切
機能を有する。The separators 201 and 202 are connected to the electrode 10
3, 105 has electric conductivity and a current collecting function, and has a partitioning function for preventing mixing of the oxidizing gas and the fuel gas.
【００３４】上記バネ材料からなる板材３０１、３０２
は夫々燃料電極１０３とセパレータ２０１、酸化剤電極
１０５とセパレータ２０２との間に介装することによ
り、ガス通路機能を有するとともに、電極との接触を行
う。このバネ材料からなる板材３０１、３０２のバネ性
により固体高分子電解質膜１０１の吸湿による厚さの増
大を吸収し過度の加圧力が生じないようにできる。The plate members 301 and 302 made of the above-mentioned spring material
By interposing between the fuel electrode 103 and the separator 201 and between the oxidant electrode 105 and the separator 202, respectively, has a gas passage function and makes contact with the electrodes. Due to the resiliency of the plate members 301 and 302 made of the spring material, an increase in the thickness of the solid polymer electrolyte membrane 101 due to moisture absorption can be absorbed to prevent an excessive pressing force from being generated.
【００３５】このバネ材料からなる板材３０１、３０２
は導電性を有するとともに耐熱、耐湿性が要求され、固
体高分子電解質型燃料電池の運転温度としては常温から
１００°Ｃ付近まで耐熱性の材料からなる。このバネ材
料としては鉄系のバネ材料、あるいはステンレス系のバ
ネ材料（ＳＵＳ材等）、あるいは導電性樹脂材料からな
る。Plates 301 and 302 made of this spring material
Is required to have electrical conductivity, heat resistance and moisture resistance, and is made of a heat-resistant material from a room temperature to around 100 ° C. as an operating temperature of a solid polymer electrolyte fuel cell. The spring material is made of an iron spring material, a stainless steel spring material (such as a SUS material), or a conductive resin material.
【００３６】導電性樹脂材料は、それ自体の弾性を有す
る性質を有しバネ材料としても有効である。また、例え
ば、この導電性樹脂材料としては、大別して導電性樹脂
との混和物と、高分子化合物自体の導電性を示す樹脂が
ある。前者としては、樹脂、金属、炭素をそれぞれ超微
粒子にして混合した樹脂に導電性をもった充填物が連結
状態になっている樹脂である。後者としては、ポリアク
リロニトリルを空気の存在で加熱することにより、長い
共役系を持つ高分子化合物に変化し、このもの自体を半
導体としての性質を有し、金属塩と処理すると導電性を
示す樹脂である。The conductive resin material has its own elasticity and is effective as a spring material. Further, for example, as the conductive resin material, there are roughly classified into a mixture with a conductive resin and a resin showing the conductivity of the polymer compound itself. The former is a resin in which a conductive filler is connected to a resin obtained by mixing a resin, a metal, and carbon as ultrafine particles, respectively. As the latter, by heating polyacrylonitrile in the presence of air, it changes into a polymer compound with a long conjugated system, which itself has the properties of a semiconductor, and becomes conductive when treated with a metal salt. It is.
【００３７】さらに、バネ材料の表面に、金、白金、パ
ラジウム等の貴金属メッキコーティングを施す。あるい
は、バネ材料の表面に、ＣｒＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮ等のコ
ーティングを施す。Further, a noble metal plating coating of gold, platinum, palladium or the like is applied to the surface of the spring material. Alternatively, a coating of CrN, TiN, ZrN, or the like is applied to the surface of the spring material.
【００３８】この板材３０１、３０２に、上記メッキの
表面被膜を作製するためのメッキ処理は、従来の電解メ
ッキ法、又は無電解メッキ法により１０μｍの厚さまで
メッキ処理を行う。The plating process for forming the surface coating of the plating on the plate materials 301 and 302 is performed by a conventional electrolytic plating method or an electroless plating method to a thickness of 10 μm.
【００３９】上記手段により８０°Ｃ前後の温度で高い
湿度環境に置かれる環境の下で板材が耐熱性、耐湿性を
有することができる。By the above-mentioned means, the plate material can have heat resistance and moisture resistance under an environment where the temperature is around 80 ° C. and the humidity is high.
【００４０】上記構成からなるバネ材料からなる板材３
０１、３０２を電極１０３、１０５とセパレータ２０
１、２０２との間に介装することにより、単位セル１０
０を積層した燃料電池に加圧した場合、その板材３０
１、３０２のバネ特性により、電極１０３、１０５に過
度な加圧が加わったとしても板材により応力が緩和で
き、また高分子電解質膜による膨潤による加圧を吸収で
きることとなる。The plate member 3 made of a spring material having the above structure
01 and 302 to the electrodes 103 and 105 and the separator 20
1 and 202, the unit cell 10
When the pressure is applied to the fuel cell in which
Due to the spring characteristics of the electrodes 1 and 302, even if excessive pressure is applied to the electrodes 103 and 105, the stress can be reduced by the plate material, and the pressure due to swelling by the polymer electrolyte membrane can be absorbed.
【００４１】その結果、電極１０３、１０５の損傷を未
然に防ぐことができ、しかも加圧の管理も容易になる。As a result, damage to the electrodes 103 and 105 can be prevented beforehand, and the management of pressurization becomes easy.
【００４２】さらに、セパレータ２０１、２０２と波状
の板材３０１、３０２から形成された第１空隙部４０
１、第２空隙部４０２には、夫々燃料ガス流通路、酸化
剤ガス流通路としての機能を有し、セパレータに流通溝
を形成するよりも、コスト的に有利なものとなる。Further, the first gap portion 40 formed from the separators 201 and 202 and the corrugated plate members 301 and 302
The first and second gap portions 402 have a function as a fuel gas flow passage and an oxidizing gas flow passage, respectively, and are more cost-effective than forming a flow groove in the separator.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上のように、本発明は、固体高分子電
解質膜の両側に電極を配し、該電極の一方の側面には燃
料ガスを供給し、該電極の他方の側面には酸化剤ガスを
供給する２つのセパレータからなる単位セルを複数個積
層させる固体高分子電解質型燃料電池であって、前記両
セパレータと燃料電極との間には、波状のバネ材料から
なる板材を介装し、前記一方のセパレータと燃料電極に
て形成された複数の第１空隙部は、燃料ガス流路溝とし
て形成され、他方のセパレータと酸化剤電極とで形成さ
れた複数の第２空隙部は、酸化剤ガス流路溝として形成
されることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池で
あるので、セパレータと電極間に加わる圧力が膜の膨潤
により過度に増大し、電極の損傷の発生等の問題を解決
し、加圧管理を容易にすることができる。As described above, according to the present invention, the electrodes are arranged on both sides of the solid polymer electrolyte membrane, the fuel gas is supplied to one side of the electrodes, and the oxidized surface is supplied to the other side of the electrodes. A solid polymer electrolyte fuel cell in which a plurality of unit cells each composed of two separators for supplying an agent gas are stacked, wherein a plate member made of a wavy spring material is interposed between the separators and the fuel electrode. The plurality of first gaps formed by the one separator and the fuel electrode are formed as fuel gas flow grooves, and the plurality of second gaps formed by the other separator and the oxidant electrode are Since the solid polymer electrolyte fuel cell is formed as an oxidant gas flow channel, the pressure applied between the separator and the electrode is excessively increased due to the swelling of the membrane, and the electrode is damaged. Solves the problem of It can be.
【図１】本発明の実施例の単位セルの断面図FIG. 1 is a sectional view of a unit cell according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明のバネ性を有した波状の板材の斜視図FIG. 2 is a perspective view of a wavy plate member having a spring property according to the present invention.
【図３】従来の単位セルの断面図FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional unit cell.
【図４】単位セルを複数積層させアングルおよびボルト
等により締結した燃料電池の斜視図FIG. 4 is a perspective view of a fuel cell in which a plurality of unit cells are stacked and fastened by angles, bolts, and the like.
１０１…固体高分子電解質膜 １０３…電極（アノード） １０５…電極（カソード） ２０１、２０２…セパレータ ３０１、３０２…板材 ４０１…第１空隙部 ４０２…第２空隙部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Solid polymer electrolyte membrane 103 ... Electrode (anode) 105 ... Electrode (cathode) 201, 202 ... Separator 301, 302 ... Plate material 401 ... 1st cavity 402 ... 2nd cavity
Claims (4)
し、該電極の一方の側面には燃料ガスを供給し、該電極
の他方の側面には酸化剤ガスを供給する２つのセパレー
タからなる単位セルを複数個積層させる固体高分子電解
質型燃料電池であって、前記両セパレータと燃料電極と
の間には、波状のバネ材料からなる板材を介装し、前記
一方のセパレータと燃料電極にて形成された複数の第１
空隙部は、燃料ガス流路溝として形成され、他方のセパ
レータと酸化剤電極とで形成された複数の第２空隙部
は、酸化剤ガス流路溝として形成されることを特徴とす
る固体高分子電解質型燃料電池。An electrode is disposed on both sides of a solid polymer electrolyte membrane, a fuel gas is supplied to one side of the electrode, and an oxidant gas is supplied to the other side of the electrode from two separators. A solid polymer electrolyte fuel cell in which a plurality of unit cells are laminated, wherein a plate member made of a wavy spring material is interposed between the separators and the fuel electrode, and the one separator and the fuel electrode are interposed. A plurality of first formed by
The cavity is formed as a fuel gas passage groove, and the plurality of second gaps formed by the other separator and the oxidant electrode are formed as oxidant gas passage grooves. Molecular electrolyte fuel cell.
はステンレス系のバネ材料、あるいは樹脂に金属を混入
した導電性樹脂材料からなることを特徴とする請求項１
記載の固体高分子電解質型燃料電池。2. The spring material is made of an iron-based spring material, a stainless-based spring material, or a conductive resin material obtained by mixing a metal with a resin.
The solid polymer electrolyte fuel cell according to the above.
ジウム等の貴金属メッキコーティングを施したことを特
徴とする請求項１記載の固体高分子電解質型燃料電池。3. The solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein a surface of the spring material is coated with a noble metal plating such as gold, platinum or palladium.
Ｎ、ＺｒＮ等のコーティングを施したことを特徴とする
請求項１記載の固体高分子電解質型燃料電池。4. The method according to claim 1, wherein the surface of the spring material is CrN, Ti
The solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein a coating of N, ZrN, or the like is applied.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10118843A JPH11312530A (en) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | Solid polymer electrolyte type fuel cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10118843A JPH11312530A (en) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | Solid polymer electrolyte type fuel cell |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11312530A true JPH11312530A (en) | 1999-11-09 |
Family
ID=14746537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10118843A Pending JPH11312530A (en) | 1998-04-28 | 1998-04-28 | Solid polymer electrolyte type fuel cell |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11312530A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005013405A1 (en) * | 2003-07-31 | 2005-02-10 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack, fuel cell system, and method for producing fuel cell stack |
| US6872483B2 (en) * | 2001-06-08 | 2005-03-29 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack, method of holding fuel cell stack under pressure, and separators |
| JP2006527903A (en) * | 2003-06-18 | 2006-12-07 | レインツ デッチタングス ゲー エム ベー ハー | Electrochemical structure with elastic partition structure |
| JP2010212061A (en) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Railway Technical Res Inst | Separator for fuel cell, and fuel cell |
-
1998
- 1998-04-28 JP JP10118843A patent/JPH11312530A/en active Pending
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| JP2010212061A (en) * | 2009-03-10 | 2010-09-24 | Railway Technical Res Inst | Separator for fuel cell, and fuel cell |
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