JP2002237314A - Cell of fuel cell, manufacturing method of electrolyte layer and fuel cell - Google Patents
Cell of fuel cell, manufacturing method of electrolyte layer and fuel cellInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電解質層の両側に
酸素電極層と燃料電極層を振り分けて配置した平板状の
板状体と、前記酸素電極層側に酸素極側流路を形成する
酸素極側流路形成部材と、前記燃料電極層側に燃料極側
流路を形成する燃料極側流路形成部材とを備えた燃料電
池のセル、そのセルに用いる電解質層の製造方法、及
び、そのセルを用いた燃料電池に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a flat plate-like body in which an oxygen electrode layer and a fuel electrode layer are separately arranged on both sides of an electrolyte layer, and an oxygen electrode side channel is formed on the oxygen electrode layer side. A cell of a fuel cell including an oxygen electrode side flow path forming member, and a fuel electrode side flow path forming member forming a fuel electrode side flow path on the fuel electrode layer side, a method of manufacturing an electrolyte layer used for the cell, and And a fuel cell using the cell.
【0002】[0002]
【従来の技術】かかる燃料電池のセルは、酸素極側流路
に酸素極側ガスとして空気等の酸素含有ガスを流し、燃
料極側流路に水素含有ガスを流して、酸素と水素の電気
化学反応による発電するものである。図15に示すよう
に、従来の燃料電池のセルCは、全面にわたって均質な
電解質層1の一方の面に、全面にわたって均質な酸素電
極層2を付設し、他方の面に、全面にわたって均質な燃
料電極層3を付設し、並びに、酸素電極層2の側に、全
体を導電性を有するように形成した酸素極側流路形成部
材4を付設して、酸素極側流路sを形成し、燃料電極層
3の側に、全体を導電性を有するように形成した燃料極
側流路形成部材5を付設して、燃料電池のセルCを構成
していた。そして、酸素極側流路sにより酸素極側ガス
をセルCにおける酸素電極層側の面の略全面にわたって
流すと共に、燃料極側流路fにより燃料極側ガスをセル
Cにおける燃料電極層側の面の略全面にわたって流し
て、発電させていた。2. Description of the Related Art In such a cell of a fuel cell, an oxygen-containing gas such as air flows as an oxygen-electrode-side gas in an oxygen-electrode-side flow path, and a hydrogen-containing gas flows in a fuel-electrode-side flow path. It generates electricity by a chemical reaction. As shown in FIG. 15, a cell C of a conventional fuel cell has a uniform oxygen electrode layer 2 provided on one surface of a uniform electrolyte layer 1 over the entire surface, and a uniform oxygen electrode layer 2 provided on the other surface. A fuel electrode layer 3 is provided, and an oxygen electrode side flow path forming member 4 formed so as to have conductivity as a whole is provided on the side of the oxygen electrode layer 2 to form an oxygen electrode side flow path s. On the fuel electrode layer 3 side, a fuel electrode side flow path forming member 5 formed so as to have conductivity as a whole is additionally provided to constitute a cell C of the fuel cell. The oxygen electrode side flow path s allows the oxygen electrode side gas to flow over substantially the entire surface of the cell C on the oxygen electrode layer side, and the fuel electrode side flow path f allows the fuel electrode side gas to flow on the fuel electrode layer side of the cell C. It was flowing over almost the entire surface to generate electricity.
【0003】従って、燃料電池のセルCは、1個の発電
部として機能し、その発電部からは、水素/酸素燃料電
池としての決まった出力電圧(以下、単位出力電圧Vs
と記載する場合がある)が出力されるので、セルCの発
電電圧は、1個の発電部の出力電圧である単位出力電圧
Vsとなる。ちなみに、単位出力電圧Vsは、一般的に
は1ボルト弱程度である。又、従来では、図15に示す
ように、複数個のセルCを、互いに直列接続する状態で
積み重ねて、燃料電池を構成していた。従って、従来で
は、燃料電池の出力電圧は、単位出力電圧VsにセルC
の個数Nを乗じたNVs(ボルト)となる。[0003] Therefore, the cell C of the fuel cell functions as a single power generation unit, and a predetermined output voltage (hereinafter, unit output voltage Vs) as a hydrogen / oxygen fuel cell is output from the power generation unit.
Is output), the power generation voltage of the cell C is the unit output voltage Vs, which is the output voltage of one power generation unit. Incidentally, the unit output voltage Vs is generally less than about 1 volt. Conventionally, as shown in FIG. 15, a plurality of cells C are stacked in a state of being connected in series to each other to form a fuel cell. Therefore, conventionally, the output voltage of the fuel cell is equal to the unit output voltage Vs of the cell C.
NVs (volts) multiplied by the number N of.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、燃料電池か
らは直流電力が出力されるので、通常は、電力需要に供
するために、100V又は200V等の交流電力に変換
する必要がある。そこで、燃料電池から出力される直流
電力を、一旦、直流直流変換機にて昇圧(例えば、10
0VACに変換するときは(141+α)VDC、20
0VACに変換するときは(282+α)VDCに昇
圧)した後、直流交流変換機(所謂、インバータ)に
て、100V又は200V等の交流電力に変換して出力
する。Incidentally, since DC power is output from the fuel cell, it is usually necessary to convert the power to AC power of 100 V or 200 V in order to supply power demand. Therefore, the DC power output from the fuel cell is once boosted by a DC / DC converter (for example, 10
When converting to 0VAC, (141 + α) VDC, 20
When converting to 0 VAC, the voltage is increased to (282 + α) VDC), and then converted to 100 V or 200 V AC power by a DC / AC converter (a so-called inverter) and output.
【0005】燃料電池から出力される直流電力を直流直
流変換機にて昇圧する場合、燃料電池の出力電圧が高い
ほど、変換効率が高くなるので、燃料電池の出力電圧を
高くすることが望まれる。そこで、従来では、1個のセ
ルの出力電圧は単位出力電圧Vsが上限となっているの
で、燃料電池の出力電圧を高くするには、セルの積み重
ね個数を多くすることが要求される。一方では、積み重
ねた全セルに対して、できるだけ均等に酸素極側ガス及
び燃料極側ガスを供給することが要求されるが、セルの
積み重ね個数が多くなるほど、酸素極側ガス及び燃料極
側ガスを均等に供給するためのガス供給構成が複雑とな
るので、ガス供給構成が複雑になるのを回避してコスト
アップを抑制するには、セルの積み重ね個数を少なくす
ることが望まれる。When the DC power output from a fuel cell is boosted by a DC / DC converter, the higher the output voltage of the fuel cell, the higher the conversion efficiency. Therefore, it is desirable to increase the output voltage of the fuel cell. . Therefore, conventionally, since the output voltage of one cell is limited to the unit output voltage Vs, it is necessary to increase the number of stacked cells in order to increase the output voltage of the fuel cell. On the other hand, it is required to supply the oxygen electrode side gas and the fuel electrode side gas as uniformly as possible to all the stacked cells. However, as the number of stacked cells increases, the oxygen electrode side gas and the fuel electrode side gas increase. Since the gas supply configuration for evenly supplying the gas becomes complicated, it is desired to reduce the number of stacked cells in order to prevent the gas supply configuration from becoming complicated and to suppress an increase in cost.
【0006】従って、従来では、ガス供給構成を簡略化
するためにセルの積み重ね個数を少なくしようとする
と、燃料電池の出力電圧が低くなるので、直流直流変換
機にて昇圧する際のロスが大きくなって、発電効率が低
下する。一方、セルの積み重ね個数を多くして燃料電池
の出力電圧を高くし、直流直流変換機にて昇圧する際の
ロスを小さくして発電効率を高くしようとすると、ガス
供給構成が複雑となるので、コストアップの要因とな
る。ちなみに、従来では、電解質層として高分子膜を用
いた固体高分子型のセルにより、1kW出力の燃料電池
を製作する場合は、例えば、10cm角の正方形板状の
セルを50個程度積み重ねて、40VDCの出力電圧が
得られるように構成していたが、この場合も、当然なが
ら、セルの積み重ね個数を少なくすると共に、燃料電池
の出力電圧を高くすることが望まれていた。Therefore, conventionally, if the number of stacked cells is reduced in order to simplify the gas supply structure, the output voltage of the fuel cell becomes lower, and the loss when boosting the voltage by the DC / DC converter is large. As a result, the power generation efficiency decreases. On the other hand, if the output voltage of the fuel cell is increased by increasing the number of stacked cells and the loss at the time of boosting by the DC / DC converter is reduced to increase the power generation efficiency, the gas supply configuration becomes complicated. , Which leads to an increase in cost. By the way, conventionally, when manufacturing a fuel cell of 1 kW output by a solid polymer type cell using a polymer membrane as an electrolyte layer, for example, about 50 square plate-shaped cells of 10 cm square are stacked, Although an output voltage of 40 VDC was configured to be obtained, in this case, naturally, it has been desired to reduce the number of stacked cells and increase the output voltage of the fuel cell.
【0007】つまり、従来では、セル1個当たりの出力
電圧は、単位出力電圧Vsが上限となっていたため、そ
のようなセルを用いて製作した燃料電池では、セル1個
当たりに換算した出力電圧が低いため、セル1個当たり
に換算した出力電圧を高くすることが望まれていた。That is, conventionally, the output voltage per cell is limited to the unit output voltage Vs. Therefore, in a fuel cell manufactured using such a cell, the output voltage converted per cell is used. Therefore, it has been desired to increase the output voltage converted per cell.
【0008】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、第1の目的は、セル1個当たりに換算した出
力電圧を高くし得る燃料電池を製作可能な燃料電池のセ
ルを提供することにあり、第2の目的は、そのような燃
料電池のセルの電解質層の製造方法を提供することにあ
り、第3の目的は、セル1個当たりに換算した出力電圧
を高くし得る燃料電池を提供することにある。The present invention has been made in view of such circumstances, and a first object is to provide a fuel cell capable of producing a fuel cell capable of increasing the output voltage converted per cell. A second object is to provide a method for manufacturing an electrolyte layer of such a fuel cell, and a third object is to provide a fuel capable of increasing an output voltage converted per cell. It is to provide a battery.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】〔請求項1記載の発明〕
請求項1に記載の燃料電池のセルの特徴構成は、複数個
の発電部を、隣接するもの同士が電気的絶縁状態で、前
記板状体の幅方向に密接状態に並んで備えるように構成
されていることにある。請求項1に記載の特徴構成によ
れば、酸素極側流路形成部材にて形成される酸素極側流
路により、酸素極側ガスを複数の発電部に対して一括し
て供給し、並びに、燃料極側流路形成部材にて形成され
る燃料極側流路により、燃料極側ガスを複数の発電部に
対して一括して供給して、1個のセルにおいて、複数個
の発電部にて、個別に発電反応を起こさせることができ
るので、各発電部から個別に、単位出力電圧Vsの出力
電圧の直流電力が出力される。Means for Solving the Problems [Invention according to claim 1]
The characteristic configuration of the cell of the fuel cell according to claim 1, wherein a plurality of power generation units are arranged side by side in a closely-spaced state in a width direction of the plate-like body in a state where adjacent power generation units are in an electrically insulated state. That is to be. According to the characteristic configuration of claim 1, the oxygen-electrode-side flow path formed by the oxygen-electrode-side flow path forming member collectively supplies the oxygen-electrode-side gas to the plurality of power generation units, and The fuel electrode side flow path formed by the fuel electrode side flow path forming member collectively supplies the fuel electrode side gas to the plurality of power generation units, and the plurality of power generation units in one cell. , The power generation reaction can be caused individually, so that the DC power of the output voltage of the unit output voltage Vs is individually output from each power generation unit.
【0010】そして、このようなセルの複数個を用いて
燃料電池を製作すると、セル1個当たりに換算した出力
電圧が従来よりも高くなるように、燃料電池に含まれて
いる複数個の発電部を、適宜、電気的に接続することが
できる。例えば、複数個のセルを板状体の厚さ方向に並
置し、セル並び方向に並ぶ発電部を直列接続すると共
に、そのように直列接続した直列接続発電部列の複数を
直列接続すると、燃料電池の出力電圧は、単位出力電圧
Vsに、セルに備える発電部の個数n、及び、セルの個
数Nを乗じたnNVs(ボルト)となる。あるいは、複
数個のセルを板状体の厚さ方向に並置し、セル毎に、複
数の発電部を直列接続すると共に、そのように直列接続
した直列接続発電部列の複数をセル並び方向に直列接続
すると、この場合の燃料電池の出力も、単位出力電圧V
sに、セルに備える発電部の個数n、及び、セルの個数
Nを乗じたnNVs(ボルト)となる。そして、仮に、
セルのサイズ及びセルの個数を同一として、つまり、燃
料電池の体積を同一として、例えば上記のように本発明
のセルを用いて構成した燃料電池と、従来の燃料電池と
を出力電圧において比較すると、本発明によれば、出力
電圧を、従来のn(セルに備える発電部の個数)倍にす
ることができる。しかも、本発明では、セルに複数個の
発電部を備えながらも、セルの複数個の発電部に対して
は、酸素極側流路及び燃料極側流路により、一括して酸
素極側ガス及び燃料極側ガスを供給することができるの
で、各セルに対して酸素極側ガス及び燃料極側ガス夫々
を供給するための構成は、例えば、従来と同様の構成を
採用できるので、複雑になることはない。従って、セル
1個当たりに換算した出力電圧を高くし得る燃料電池を
製作可能な燃料電池のセルを提供することができるよう
になった。When a fuel cell is manufactured by using a plurality of such cells, a plurality of power generation units included in the fuel cell are manufactured so that the output voltage per cell becomes higher than in the prior art. The parts can be electrically connected as appropriate. For example, when a plurality of cells are juxtaposed in the thickness direction of the plate-shaped body, and the power generation units arranged in the cell arrangement direction are connected in series, and a plurality of series-connected power generation unit rows connected in such a series are connected in series, the fuel The output voltage of the battery is nNVs (volt) obtained by multiplying the unit output voltage Vs by the number n of the power generation units provided in the cell and the number N of the cells. Alternatively, a plurality of cells are juxtaposed in the thickness direction of the plate-like body, a plurality of power generation units are connected in series for each cell, and a plurality of series-connected power generation unit rows connected in series in such a manner are arranged in the cell arrangement direction. When connected in series, the output of the fuel cell in this case also becomes the unit output voltage V
s is multiplied by the number n of the power generating units provided in the cell and the number N of the cells to obtain nNVs (volt). And, temporarily,
Assuming that the cell size and the number of cells are the same, that is, the volume of the fuel cell is the same, for example, a fuel cell configured using the cell of the present invention as described above and a conventional fuel cell are compared in output voltage. According to the present invention, the output voltage can be multiplied by n (the number of power generation units provided in the cell) in the related art. Moreover, in the present invention, while the cell has a plurality of power generating sections, the plurality of power generating sections of the cell are collectively supplied to the oxygen electrode side gas by the oxygen electrode side flow path and the fuel electrode side flow path. And the fuel electrode side gas can be supplied. Therefore, the configuration for supplying each of the oxygen electrode side gas and the fuel electrode side gas to each cell can be, for example, the same as the conventional configuration, so that it is complicated. It will not be. Accordingly, it has become possible to provide a fuel cell capable of producing a fuel cell capable of increasing the output voltage converted per cell.
【0011】その結果、本発明のセルを用いて燃料電池
を製作すると、従来よりもセルの個数を少なくしなが
ら、従来よりも出力電圧が高い燃料電池を製作すること
ができるので、ガス供給構成を簡略化することができる
と共に、直流直流変換機にて昇圧する際のロスが小さく
なって、発電効率を高くすることができるようになっ
た。As a result, when a fuel cell is manufactured using the cells of the present invention, a fuel cell having a higher output voltage than the conventional one can be manufactured while reducing the number of cells as compared with the conventional one. Can be simplified, and the loss at the time of boosting the voltage by the DC / DC converter is reduced, and the power generation efficiency can be increased.
【0012】ちなみに、固体高分子型のセルにより、1
kW出力の燃料電池を製作する場合は、例えば、セルに
4個の発電部を備えさせるとすると、セルの個数を25
個にして、燃料電池の体積を従来の半分程度にしても、
80VDC程度と、従来の2倍程度の出力電圧が得られ
るようになる。By the way, the solid polymer type cell allows
When manufacturing a kW output fuel cell, for example, if the cell is provided with four power generation units, the number of cells is 25
Individually, even if the volume of the fuel cell is about half of the conventional,
It is possible to obtain an output voltage of about 80 VDC, which is about twice the conventional output voltage.
【0013】〔請求項2記載の発明〕請求項2に記載の
燃料電池のセルの特徴構成は、隣接する前記発電部の間
に絶縁部材が配置されることにより、隣接する前記発電
部同士が、前記電気的絶縁状態になるように構成されて
いることにある。請求項2に記載の特徴構成によれば、
隣接する発電部同士が、それらの間に配置される絶縁部
材によって電気的絶縁状態になるように構成されている
ので、隣接する発電部同士を絶縁部材にて電気的絶縁状
態としながら、発電部同士の間隔をより短くして、発電
部を密接状態に並べることができる。従って、燃料電池
のセルを極力コンパクトに構成することができるように
なった。According to a second aspect of the present invention, the fuel cell according to the second aspect is characterized in that an insulating member is disposed between the adjacent power generating units so that the adjacent power generating units are connected to each other. , In the electrical insulation state. According to the characteristic configuration of claim 2,
Since the adjacent power generating units are configured to be in an electrically insulated state by the insulating member disposed therebetween, the power generating unit is configured such that the adjacent power generating units are electrically insulated by the insulating member. By making the distance between them shorter, the power generation units can be arranged in close contact. Therefore, the fuel cell can be made as compact as possible.
【0014】〔請求項3記載の発明〕請求項3に記載の
燃料電池のセルの特徴構成は、隣接する前記発電部にお
ける前記酸素極側流路形成部材の間、及び、前記燃料極
側流路形成部材の間の夫々に絶縁部材が配置され、且
つ、前記板状体における前記酸素電極層及び前記燃料電
極層が分割されることにより、隣接する前記発電部同士
が、前記電気的絶縁状態になるように構成されているこ
とにある。請求項3に記載の特徴構成によれば、隣接す
る発電部同士が、隣接する発電部における酸素極側流路
形成部材の間、及び、燃料極側流路形成部材の間の夫々
に絶縁部材が配置され、且つ、板状体における酸素電極
層及び燃料電極層が分割されることにより、電気的絶縁
状態になるように構成されている。つまり、酸素極側流
路形成部材及び燃料極側流路形成部材夫々には、セルか
ら発電出力を取り出すために、導電性を備えた導電部分
を元々、備えさせてあるので、それら酸素極側流路形成
部材及び燃料極側流路形成部材夫々における発電部を構
成する部分同士の間に、絶縁部材を配置することによ
り、酸素極側流路形成部材及び燃料極側流路形成部材夫
々における発電部を構成する部分同士を、電気的絶縁状
態にする。又、酸素電極層及び燃料電極層は導電材にて
形成されているので、酸素電極層及び燃料電極層夫々を
分割することにより、酸素電極層及び燃料電極層夫々に
おける発電部を構成する部分同士を、電気的絶縁状態に
する。電解質層として、全面にわたって均質になるよう
に1枚の板状に形成した従来の電解質層と同じ物を用い
たとしても、例えば、その電解質層の厚さを、酸素電極
層における分割した部分同士の間隔、燃料電極層におけ
る分割した部分同士の間隔のうちの短い方に対して十分
小さくすることにより、発電部内における酸素電極層及
び燃料電極層間におけるイオン移動に対して、隣接する
発電部間のイオン移動を十分に小さくして、隣接する発
電部同士を電気的絶縁状態とすることができる。According to a third aspect of the present invention, there is provided a fuel cell according to the third aspect of the present invention, wherein: An insulating member is disposed between each of the path forming members, and the oxygen electrode layer and the fuel electrode layer in the plate-like body are divided, so that the adjacent power generation units are in the electrical insulation state. It is configured to be. According to the characteristic configuration described in claim 3, the adjacent power generation units are insulated members between the oxygen electrode side flow path forming members and between the fuel electrode side flow path forming members in the adjacent power generation units, respectively. Are arranged and the oxygen electrode layer and the fuel electrode layer in the plate-like body are divided so as to be in an electrically insulated state. In other words, each of the oxygen electrode side flow path forming member and the fuel electrode side flow path forming member originally has a conductive portion having conductivity in order to take out the power generation output from the cell. By arranging an insulating member between portions constituting the power generation unit in each of the flow path forming member and the fuel electrode side flow path forming member, the oxygen electrode side flow path forming member and the fuel electrode side flow path forming member are respectively disposed. The parts constituting the power generation unit are electrically insulated. Further, since the oxygen electrode layer and the fuel electrode layer are formed of a conductive material, by dividing each of the oxygen electrode layer and the fuel electrode layer, the parts constituting the power generation unit in each of the oxygen electrode layer and the fuel electrode layer are separated. Are electrically insulated. Even if the same electrolyte layer as the conventional electrolyte layer formed into a single plate so as to be uniform over the entire surface is used, for example, the thickness of the electrolyte layer is determined by dividing the thickness of the oxygen electrode layer between the divided portions. Of the fuel electrode layer, the distance between the divided portions of the fuel electrode layer is set to be sufficiently smaller than the shorter one, so that the ion transfer between the oxygen electrode layer and the fuel electrode layer in the power generation unit can be prevented. Ion movement can be made sufficiently small to make the adjacent power generation units electrically insulated.
【0015】1枚の板状の電解質層の一方の面に、複数
に分割した酸素電極層を、各部分を間隔を開けて付設
し、並びに、他方の面に、複数に分割した燃料電極層
を、各部分を間隔を開けて付設することにより、板状体
を各発電部を構成する部分を一体的に備えるように、1
枚の板状に形成する。そして、一体に形成した板状体の
一方の面に、酸素極側流路形成部材を付設すると共に、
他方の面に、燃料極側流路形成部材を付設することによ
り、製作工数を少なくしながらセルを製作することがで
きる。従って、従来と同様の電解質層を用い、並びに、
少ない製作工数で燃料電池のセルを製作することができ
るので、コストダウンを図ることができるようになっ
た。On one surface of one plate-shaped electrolyte layer, a plurality of divided oxygen electrode layers are provided at intervals, and on the other surface, a plurality of divided fuel electrode layers are provided. Are attached at intervals so that the plate-like body is integrally provided with the parts constituting each power generation unit.
It is formed in a plate shape. And, while attaching the oxygen electrode side channel forming member to one surface of the integrally formed plate-like body,
By providing the fuel electrode side flow path forming member on the other surface, the cell can be manufactured while reducing the number of manufacturing steps. Therefore, using the same electrolyte layer as the conventional,
Since the cells of the fuel cell can be manufactured with a small number of manufacturing steps, the cost can be reduced.
【0016】〔請求項4記載の発明〕請求項4に記載の
燃料電池のセルの特徴構成は、前記電解質層が、隣接す
る前記発電部の間に相当する部分に電気絶縁性を有する
状態に一体形成されていることにある。請求項4に記載
の特徴構成によれば、酸素極側流路形成部材及び燃料極
側流路形成部材夫々においては、夫々の発電部を構成す
る部分の間に配置されている絶縁部材によって隣接する
発電部間で絶縁され、酸素電極層及び燃料電極層夫々に
おいては、夫々の発電部を構成する部分が分割されるこ
とにより隣接する発電部間で絶縁され、並びに、電解質
層においては、その発電部を構成する部分の間に配置さ
れている絶縁部材によって隣接する発電部間で絶縁され
るので、隣接する発電部間のイオン移動を無くす状態又
は可及的に小さくする状態にして、隣接する発電部同士
を電気的に絶縁状態にすることができる。従って、少な
い製作工数で燃料電池のセルを製作することができるよ
うにして、コストダウンを図りながら、隣接する発電部
間のイオン移動による損失を無くす又は可及的に小さく
することができるようになった。According to a fourth aspect of the present invention, the fuel cell according to the fourth aspect is characterized in that the electrolyte layer has an electrical insulating property in a portion corresponding to a portion between the adjacent power generating units. That they are integrally formed. According to the characteristic configuration of the fourth aspect, each of the oxygen electrode side flow path forming member and the fuel electrode side flow path forming member is adjacent to each other by the insulating member disposed between the respective power generation units. In each of the oxygen electrode layer and the fuel electrode layer, a portion constituting each power generation unit is divided to be insulated between adjacent power generation units, and in the electrolyte layer, Since the adjacent power generation units are insulated by the insulating member arranged between the parts constituting the power generation units, the state in which the ion movement between the adjacent power generation units is eliminated or minimized, The power generating units to be electrically connected can be electrically insulated from each other. Therefore, the fuel cell can be manufactured with a small number of man-hours, so that loss due to ion transfer between adjacent power generation units can be eliminated or minimized while reducing costs. became.
【0017】〔請求項5記載の発明〕請求項5に記載の
燃料電池のセルの特徴構成は、前記酸素極側流路形成部
材及び前記燃料極側流路形成部材夫々が、隣接する前記
発電部の間に相当する部分に前記絶縁部材を有する状態
に一体形成されていることにある。請求項5に記載の特
徴構成によれば、一体に形成した板状体の一方の面に、
一体に形成した酸素極側流路形成部材を付設すると共
に、他方の面に、一体に形成した燃料極側流路形成部材
を付設することができるので、セルの製作工数を一層少
なくすることができる。従って、請求項3に記載のセル
よりもセルの製作工数を一層少なくすることができるの
で、コストダウンを更に図ることができるようになっ
た。According to a fifth aspect of the present invention, the fuel cell according to the fifth aspect is characterized in that the oxygen electrode side flow path forming member and the fuel electrode side flow path forming member are adjacent to each other. It is that the insulating member is integrally formed in a portion corresponding to a portion between the portions. According to the characteristic configuration of the fifth aspect, on one surface of the plate-shaped body formed integrally,
Since the integrally formed oxygen electrode side flow path forming member can be provided, and the integrally formed fuel electrode side flow path forming member can be provided on the other surface, the number of manufacturing steps of the cell can be further reduced. it can. Therefore, the number of manufacturing steps of the cell can be further reduced as compared with the cell described in claim 3, so that the cost can be further reduced.
【0018】〔請求項6記載の発明〕請求項6に記載の
燃料電池のセルの特徴構成は、前記酸素極側流路形成部
材及び前記燃料極側流路形成部材が電気絶縁性を有する
材料にて形成され、前記発電部夫々に対応させて、前記
酸素極側流路形成部材を前記板状体の厚さ方向に貫通し
て前記酸素電極層に接続される導電路を形成する酸素極
側導電路形成部材、及び、前記燃料極側流路形成部材を
前記厚さ方向に貫通して前記燃料電極層に接続される導
電路を形成する燃料極側導電路形成部材が設けられてい
ることにある。請求項6に記載の特徴構成によれば、酸
素極側流路形成部材及び燃料極側流路形成部材を電気絶
縁性を有する材料にて形成しながらも、発電部夫々に対
応させて酸素極側流路形成部材に設けられた酸素極側導
電路形成部材、及び、発電部夫々に対応させて燃料極側
流路形成部材に設けられた燃料極側導電路形成部材を用
いて、発電部同士を導電状態に接続することができる。
つまり、電気絶縁材料にて一体に形成した流路形成部材
に対して、各発電部に対応させて酸素極側導電路形成部
材又は燃料極側導電路形成部材を備えさせることによ
り、本発明のセルに用いる各流路形成部材を製作するこ
とができるので、その製作方法を簡略化することができ
る。これに対して、流路形成部材を導電材料にて形成す
る場合は、例えば、各発電部を構成する部分を分離状態
で形成しておいて、各発電部を構成する部分を、隣接す
るもの同士の間に絶縁部材を配置した状態で一体的に組
み付けることにより、本発明のセルに用いる各流路形成
部材を製作する必要があり、その製作方法が複雑なもの
となる。従って、酸素極側流路形成部材及び燃料極側流
路形成部材の製作方法を簡略化することにより、コスト
ダウンを図ることができるようになった。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a fuel cell according to the sixth aspect, wherein the oxygen electrode side flow path forming member and the fuel electrode side flow path forming member are electrically insulating. And an oxygen electrode that forms a conductive path connected to the oxygen electrode layer through the oxygen electrode side flow path forming member in the thickness direction of the plate-shaped body corresponding to each of the power generation units. A side conductive path forming member, and a fuel electrode side conductive path forming member that penetrates the fuel electrode side flow path forming member in the thickness direction to form a conductive path connected to the fuel electrode layer are provided. It is in. According to the characteristic configuration of the sixth aspect, the oxygen electrode side flow path forming member and the fuel electrode side flow path forming member are formed of a material having an electrical insulation property, but the oxygen electrode side flow path forming member corresponds to each of the power generation units. An oxygen electrode side conductive path forming member provided in the side flow path forming member, and a fuel electrode side conductive path forming member provided in the fuel electrode side flow path forming member corresponding to each of the power generating sections. Can be connected to each other in a conductive state.
That is, by providing an oxygen electrode-side conductive path forming member or a fuel electrode-side conductive path forming member corresponding to each power generation unit with respect to a flow path forming member integrally formed of an electrically insulating material, Since each flow path forming member used for the cell can be manufactured, the manufacturing method can be simplified. On the other hand, when the flow path forming member is formed of a conductive material, for example, a portion forming each power generation unit is formed in a separated state, and a portion forming each power generation unit is adjacent to the power generation unit. By integrally assembling with the insulating members arranged between them, it is necessary to manufacture each flow path forming member used in the cell of the present invention, and the manufacturing method becomes complicated. Therefore, the cost can be reduced by simplifying the method of manufacturing the oxygen electrode side channel forming member and the fuel electrode side channel forming member.
【0019】〔請求項7記載の発明〕請求項7に記載の
燃料電池のセルの特徴構成は、前記複数個の発電部が、
前記燃料極側流路又は前記酸素極側流路の流路形成方向
に直交する方向に並んでいることにある。請求項7に記
載の特徴構成によれば、セルに供給された燃料極側ガス
又は酸素極側ガスは複数個の発電部を並行して流れるの
で、各発電部を流れる燃料極側ガスの水素含有率又は酸
素極側ガスの酸素含有率が略同一となり、複数個の発電
部で同様に発電反応が行われて、複数個の発電部から略
同じ発電出力が得られる。ちなみに、複数個の発電部
を、燃料極側流路の流路形成方向に沿わせて並べる場合
が想定されるが、この場合は、セルに供給された燃料極
側ガスは複数の発電部を順に流れることになって、燃料
極側ガス流れ方向の下流側の発電部ほど、流れる燃料極
側ガスの水素含有率が低くなるので、複数個の発電部に
おいて同様に発電反応を行わせることができないという
不利がある。又、複数個の発電部を、酸素極側流路の流
路形成方向に沿わせて並べる場合が想定されるが、この
場合は、セルに供給された酸素極側ガスは複数の発電部
を順に流れることになって、酸素極側ガス流れ方向の下
流側の発電部ほど、流れる酸素極側ガスの酸素含有率が
低くなるので、複数個の発電部において同様に発電反応
を行わせることができないという不利がある。従って、
セルに含まれる全ての発電部で適切に発電させることが
できるので、発電効率を一層高くすることができるよう
になった。[Invention of Claim 7] The characteristic configuration of the cell of the fuel cell according to Claim 7 is that the plurality of power generation units are:
The fuel electrode side flow path or the oxygen electrode side flow path is arranged in a direction orthogonal to the flow path forming direction. According to the configuration described in claim 7, the fuel electrode side gas or the oxygen electrode side gas supplied to the cell flows through the plurality of power generation units in parallel. The content rate or the oxygen content rate of the oxygen electrode side gas becomes substantially the same, the power generation reaction is similarly performed in the plurality of power generation units, and substantially the same power generation output is obtained from the plurality of power generation units. By the way, it is assumed that a plurality of power generation units are arranged along the flow path forming direction of the fuel electrode side flow path.In this case, the fuel electrode side gas supplied to the cell requires the plurality of power generation units. Since the hydrogen flows in the fuel electrode side gas flowing in the downstream side in the fuel electrode side gas flow direction becomes lower, the power generation reaction can be similarly performed in a plurality of power generation units. There is a disadvantage that you can not. Further, it is assumed that a plurality of power generating units are arranged along the flow path forming direction of the oxygen electrode side flow path.In this case, the oxygen electrode side gas supplied to the cell causes the plurality of power generating units to flow. Since the gas flows sequentially, the oxygen content of the flowing oxygen electrode-side gas becomes lower in the downstream power generation section in the oxygen electrode side gas flow direction, so that the power generation reaction can be similarly performed in a plurality of power generation sections. There is a disadvantage that you can not. Therefore,
Since power can be appropriately generated in all the power generation units included in the cell, the power generation efficiency can be further increased.
【0020】〔請求項8記載の発明〕請求項8に記載の
燃料電池のセルの電解質層の製造方法の特徴は、請求項
4記載の燃料電池のセルの電解質層の製造方法であっ
て、交互に並ぶ電解質材料供給部及び絶縁質材料供給部
から、交互に並ぶ状態で供給される液状の電解質材料及
び液状の絶縁質材料をローラにて圧延することにより、
前記電解質層を形成することにある。請求項8に記載の
特徴構成によれば、交互に並ぶ電解質材料供給部及び絶
縁質材料供給部から、交互に並ぶ状態で供給される液状
の電解質材料及び液状の絶縁質材料をローラにて圧延す
ることにより、隣接する発電部の間に相当する部分に電
気絶縁性を有する状態に一体形成された電解質層を製造
することができる。従って、請求項4記載の燃料電池の
セルに用いる電解質層の製造に好適な製造方法を提供す
ることができるようになった。[Invention of claim 8] The method of manufacturing an electrolyte layer of a fuel cell according to claim 8 is characterized by the method of manufacturing an electrolyte layer of a fuel cell according to claim 4, From the alternately arranged electrolyte material supply unit and the insulation material supply unit, by rolling the liquid electrolyte material and the liquid insulation material supplied in an alternately arranged state by a roller,
It is to form the electrolyte layer. According to the characteristic configuration of the eighth aspect, the liquid electrolyte material and the liquid insulating material which are alternately supplied from the alternately arranged electrolyte material supply unit and the insulation material supply unit are rolled by rollers. By doing so, it is possible to manufacture an electrolyte layer integrally formed in a portion corresponding to a portion between adjacent power generation units so as to have electrical insulation. Therefore, it is possible to provide a manufacturing method suitable for manufacturing an electrolyte layer used for the fuel cell according to the fourth aspect.
【0021】〔請求項9記載の発明〕請求項9に記載の
燃料電池のセルの電解質層の製造方法の特徴は、請求項
4記載の燃料電池のセルの電解質層の製造方法であっ
て、電気絶縁材料にて形成された多孔状の電解質層形成
用基材に対して、電気絶縁性を備えさせる部分を除いた
箇所に、電解質材料を充填することにより、前記電解質
層を形成することにある。請求項9に記載の特徴構成に
よれば、電気絶縁材料にて形成された多孔状の電解質層
形成用基材に対して、電気絶縁性を備えさせる部分を除
いた箇所に、電解質材料を充填することにより、隣接す
る発電部の間に相当する部分に電気絶縁性を有する状態
に一体形成された電解質層を製造することができる。従
って、請求項4記載の燃料電池のセルに用いる電解質層
の製造に好適な製造方法を提供することができるように
なった。According to a ninth aspect of the present invention, a method of manufacturing an electrolyte layer of a fuel cell according to the ninth aspect is a method of manufacturing an electrolyte layer of a fuel cell according to the fourth aspect, For the porous electrolyte layer forming substrate formed of an electrically insulating material, the electrolyte layer is formed by filling the portion except for the portion having the electrical insulation property with the electrolyte material. is there. According to the characteristic configuration of the ninth aspect, the electrolyte material is filled in a portion of the porous electrolyte layer forming substrate formed of an electrically insulating material, except for a portion having electrical insulation. By doing so, it is possible to manufacture an electrolyte layer integrally formed in a portion corresponding to a portion between adjacent power generation units so as to have electrical insulation. Therefore, it is possible to provide a manufacturing method suitable for manufacturing an electrolyte layer used for the fuel cell according to the fourth aspect.
【0022】〔請求項10記載の発明〕請求項10に記
載の燃料電池の特徴構成は、請求項1〜7のいずれか1
項に記載の燃料電池のセルの複数が、前記板状体の厚さ
方向に並置された燃料電池であって、セル並び方向に並
ぶ前記発電部が直列接続されると共に、そのように直列
接続された直列接続発電部列の複数が直列接続されてい
ることにある。請求項10に記載の特徴構成によれば、
複数のセルを、互いに複数の発電部の並び位相を揃える
と共に、隣接するセル同士で、酸素極側流路形成部材と
燃料極側流路形成部材とを接触させた状態で重ねて配置
するだけの簡単な構成により、セル並び方向に並ぶ発電
部が直列接続されることとなり、そのように直列接続さ
れた直列接続発電部列の複数を直列接続するだけの簡単
な構成で、セル1個当たりに換算した出力電圧が従来に
比べて高い燃料電池を構成することができる。つまり、
セルから発電出力を取り出すために酸素極側流路形成部
材及び燃料極側流路形成部材夫々に元々、備えさせてあ
る導電部分を、互いに接触させながら、セルを並置する
だけで、セル並び方向に並ぶ発電部を直列接続すること
ができるので、セル並び方向に並ぶ発電部を直列接続す
るために、リード線等による接続が不要となるのであ
る。従って、セル1個当たりに換算した出力電圧が従来
に比べて高く、しかも、燃料電池に含まれる発電部の電
気的接続構成が簡単な燃料電池を提供することができる
ようになった。[Invention of claim 10] The fuel cell according to claim 10 is characterized by any one of claims 1 to 7
A plurality of cells of the fuel cell according to the above, the fuel cell is juxtaposed in the thickness direction of the plate-shaped body, and the power generation units arranged in the cell arrangement direction are connected in series, and so connected in series A plurality of the series-connected power generation unit rows are connected in series. According to the characteristic configuration of claim 10,
A plurality of cells are arranged by aligning the phases of the plurality of power generation units with each other, and overlapping the adjacent cells with the oxygen electrode side channel forming member and the fuel electrode side channel forming member in contact with each other. In this simple configuration, the power generation units arranged in the cell arrangement direction are connected in series, and a simple configuration in which a plurality of serially connected power generation unit rows connected in series is simply connected in series is provided. A fuel cell whose output voltage is higher than that of a conventional fuel cell can be configured. That is,
In order to take out the power generation output from the cells, the conductive portions originally provided in the oxygen electrode side flow path forming member and the fuel electrode side flow path forming member, respectively, are brought into contact with each other while the cells are juxtaposed. Since the power generation units arranged in a row can be connected in series, it is not necessary to connect the power generation units arranged in the cell arranging direction by a lead wire or the like. Therefore, it is possible to provide a fuel cell in which the output voltage converted per cell is higher than in the prior art and the electric connection configuration of the power generation unit included in the fuel cell is simple.
【0023】〔請求項11記載の発明〕請求項11に記
載の燃料電池の特徴構成は、請求項1〜7のいずれか1
項に記載の燃料電池のセルの複数が、前記板状体の厚さ
方向に並置された燃料電池であって、セル毎に、複数の
前記発電部が直列接続されると共に、そのように直列接
続された直列接続発電部列の複数がセル並び方向に直列
接続されていることにある。請求項11に記載の特徴構
成によれば、複数のセルを、隣接するセル同士で電気的
に絶縁した状態で並置し、セル毎に、複数の発電部を直
列接続すると共に、そのように直列接続した直列接続発
電部列の複数をセル並び方向に直列接続することによ
り、セル1個当たりに換算した出力電圧が従来に比べて
高い燃料電池を構成する。そして、燃料電池に含まれる
発電部を上述のように電気的に接続すると、請求項10
の特徴構成に記載の発電部の接続構成、即ち、セル並び
方向に並ぶ発電部を直列接続すると共に、そのように直
列接続された直列接続発電部列の複数を直列接続する接
続構成に比べて、セルにおける隣接する発電部間の電位
差が低くなるので、隣接する発電部間の絶縁抵抗が多少
低い場合でも、隣接する発電部間のイオン移動を効果的
に抑制して、それによる損失を効果的に低減することが
できる。従って、セル1個当たりに換算した出力電圧が
従来に比べて高く、しかも、隣接する発電部同士を電気
的絶縁状態にするための構成を簡略化し得る燃料電池を
提供することができるようになった。[Invention of claim 11] The fuel cell according to claim 11 is characterized by any one of claims 1 to 7
A plurality of cells of the fuel cell according to the above is a fuel cell arranged side by side in the thickness direction of the plate-shaped body, for each cell, a plurality of the power generation units are connected in series, such a series A plurality of the connected serially connected power generation unit rows are connected in series in the cell arrangement direction. According to the characteristic configuration of the eleventh aspect, the plurality of cells are juxtaposed in a state where the adjacent cells are electrically insulated from each other, and the plurality of power generation units are connected in series for each cell, and such a series connection is performed. By connecting a plurality of the connected series-connected power generation units in series in the cell arrangement direction, a fuel cell having a higher output voltage per cell than in the related art is configured. Then, when the power generation unit included in the fuel cell is electrically connected as described above, claim 10
The connection configuration of the power generation units described in the characteristic configuration of, that is, the power generation units arranged in the cell arrangement direction are connected in series, and compared with the connection configuration in which a plurality of series-connected power generation unit rows connected in series are connected in series. Since the potential difference between adjacent power generation units in the cell is reduced, even if the insulation resistance between adjacent power generation units is somewhat low, ion migration between adjacent power generation units is effectively suppressed, and loss due to this is effectively reduced. Can be effectively reduced. Therefore, it is possible to provide a fuel cell that has a higher output voltage per cell than in the prior art and that can simplify the configuration for making adjacent power generation units electrically insulated. Was.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】以下、燃料電池のセルの実施形態
を説明する。尚、以下に説明する実施形態は、高分子膜
を電解質層として用いた固体高分子型の燃料電池のセル
に、本発明を適用した場合のものであり、第1〜第5の
各実施形態について説明する。 〔燃料電池のセルの第1実施形態〕以下、図1ないし図
5に基づいて、燃料電池のセルの第1実施形態を説明す
る。尚、図1の(イ)は、セルの縦断状態の斜視図であ
り、(ロ)はセルの縦断面図である。図1ないし図4に
示すように、燃料電池のセルCは、高分子膜から成る電
解質層1の一方の面に酸素電極層2を備え且つ他方の面
に燃料電極層3を備えた平板状の板状体Bと、酸素電極
層2側に酸素極側流路sを形成する酸素極側セパレータ
(酸素極側流路形成部材に相当する)4と、燃料電極層
3側に燃料極側流路fを形成する燃料極側セパレータ
(燃料極側流路形成部材に相当する)5とを備えて構成
してある。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, an embodiment of a cell of a fuel cell will be described. The embodiment described below is a case where the present invention is applied to a cell of a polymer electrolyte fuel cell using a polymer membrane as an electrolyte layer, and the first to fifth embodiments are described below. Will be described. [First Embodiment of Fuel Cell] A first embodiment of a fuel cell will be described below with reference to FIGS. FIG. 1A is a perspective view of the cell in a longitudinal section, and FIG. 1B is a longitudinal sectional view of the cell. As shown in FIGS. 1 to 4, a cell C of a fuel cell is a flat plate having an oxygen electrode layer 2 on one surface of an electrolyte layer 1 made of a polymer membrane and a fuel electrode layer 3 on the other surface. Plate-shaped body B, an oxygen electrode-side separator (corresponding to an oxygen electrode-side channel forming member) 4 forming an oxygen electrode-side channel s on the oxygen electrode layer 2 side, and a fuel electrode side on the fuel electrode layer 3 side. And a fuel electrode side separator (corresponding to a fuel electrode side flow path forming member) 5 which forms the flow path f.
【0025】そして、本発明によれば、セルCは、複数
個(この実施形態では4個)の発電部Cpを、隣接する
もの同士が電気的絶縁状態で、板状体Bの幅方向に密接
状態に並んで備えるように構成してある。第1実施形態
においては、隣接する発電部Cpの間に絶縁部材6が配
置されることにより、隣接する発電部Cp同士が、電気
的絶縁状態になるように構成してある。According to the present invention, the cell C includes a plurality of (four in this embodiment) power generation units Cp, which are electrically insulated from each other in the width direction of the plate-shaped body B. It is configured so as to be closely arranged. In the first embodiment, the insulating members 6 are arranged between the adjacent power generation units Cp, so that the adjacent power generation units Cp are in an electrically insulated state.
【0026】説明を加えると、電解質層1は、プロトン
導電性を備えたフッ素樹脂系のイオン交換膜にて形成し
てある。酸素電極層2及び燃料電極層3夫々は、カーボ
ンから成る多孔状の導電材にて形成し、夫々の電解質層
1に接する面の側には、白金及び白金系合金から成る電
極触媒を担持してある。板状体Bにおいて、隣接する発
電部Cpの間に相当する箇所には、絶縁部材6を設けて
ある。In addition, the electrolyte layer 1 is formed of a fluororesin-based ion exchange membrane having proton conductivity. Each of the oxygen electrode layer 2 and the fuel electrode layer 3 is formed of a porous conductive material made of carbon, and an electrode catalyst made of platinum and a platinum-based alloy is supported on the side in contact with each electrolyte layer 1. It is. In the plate-shaped body B, an insulating member 6 is provided at a position corresponding to a position between the adjacent power generation units Cp.
【0027】酸素極側セパレータ4は、酸素極2側の面
に、酸素極側ガスを通流させる酸素極側流路sとして機
能させる酸素極側流路形成溝を形成し、反対側の面に、
冷却水流路wとして機能させる冷却水流路形成溝を形成
してある。酸素極側流路sとして機能させる酸素極側流
路形成溝は、一対のヘッダ溝部と、夫々の両端がヘッダ
溝部に連通する状態で平行に並ぶ複数の分流溝部とから
構成し、同様に、冷却水流路wとして機能させる冷却水
流路形成溝も、一対のヘッダ溝部と、夫々の両端がヘッ
ダ溝部に連通する状態で平行に並ぶ複数の分流溝部とか
ら構成してあり、それら冷却水流路形成溝及び酸素極側
流路形成溝は、夫々の分流溝部の長さ方向が同方向にな
るように形成してある。The oxygen-electrode-side separator 4 has an oxygen-electrode-side channel forming groove functioning as an oxygen-electrode-side channel s through which the oxygen-electrode-side gas flows, and is formed on the surface on the opposite side. To
A cooling water channel forming groove functioning as a cooling water channel w is formed. The oxygen-electrode-side channel forming groove functioning as the oxygen-electrode-side channel s is composed of a pair of header grooves, and a plurality of branch grooves arranged in parallel with both ends communicating with the header grooves. The cooling water flow path forming groove functioning as the cooling water flow path w also includes a pair of header grooves, and a plurality of branch flow grooves arranged in parallel with both ends communicating with the header grooves. The groove and the oxygen electrode side channel forming groove are formed such that the length directions of the respective flow dividing grooves are the same.
【0028】酸素極側セパレータ4は、酸素極側流路形
成溝の分流溝部の長さ方向(即ち、酸素極側ガス流れ方
向)に直交する方向に、各発電部Cpを構成する部分が
並ぶように構成し、隣接する発電部Cpの間に相当する
箇所には、絶縁部材6を設けてある。尚、絶縁部材6
は、酸素極側セパレータ4において、酸素極側流路形成
溝の隣接する分流溝部同士の間及び冷却水流路形成溝の
隣接する分流溝部同士の間に位置するように設けると共
に、絶縁部材6には、酸素極側流路形成溝及び冷却水流
路形成溝の各ヘッダ溝部を、隣接する発電部Cp間で連
通させるように、切り欠き6cを形成してある。In the oxygen electrode side separator 4, portions constituting each power generation unit Cp are arranged in a direction orthogonal to the length direction of the flow splitting groove portion of the oxygen electrode side channel forming groove (that is, the oxygen electrode side gas flow direction). In this way, an insulating member 6 is provided at a position corresponding to a position between adjacent power generating units Cp. The insulating member 6
Are provided in the oxygen electrode side separator 4 so as to be located between the adjacent flow dividing grooves of the oxygen electrode side flow path forming groove and between the adjacent flow dividing grooves of the cooling water flow path forming groove. Is formed with a notch 6c so that each header groove of the oxygen electrode side flow path forming groove and the cooling water flow path forming groove communicates between the adjacent power generation units Cp.
【0029】燃料極側セパレータ5は、燃料電極層3側
の面に、燃料極側ガスを通流させる燃料極側流路fとし
て機能させる燃料極側流路形成溝を形成し、反対側の面
に、冷却水流路wとして機能させる冷却水流路形成溝を
形成してある。The fuel electrode side separator 5 has a fuel electrode side flow path forming groove which functions as a fuel electrode side flow path f through which a fuel electrode side gas flows, and is formed on the surface on the fuel electrode layer 3 side. On the surface, a cooling water channel forming groove functioning as a cooling water channel w is formed.
【0030】燃料極側流路fとして機能させる燃料極側
流路形成溝は、一対のヘッダ溝部と、夫々の両端がヘッ
ダ溝部に連通する状態で平行に並ぶ複数の分流溝部とか
ら構成し、同様に、冷却水流路wとして機能させる冷却
水流路形成溝も、一対のヘッダ溝部と、夫々の両端がヘ
ッダ溝部に連通する状態で平行に並ぶ複数の分流溝部と
から構成してあり、それら冷却水流路形成溝及び酸素極
側流路形成溝は、夫々の分流溝部の長さ方向が同方向に
なるように形成してある。The fuel electrode side flow path forming groove functioning as the fuel electrode side flow path f is composed of a pair of header grooves and a plurality of flow dividing grooves arranged in parallel with both ends communicating with the header grooves. Similarly, the cooling water flow path forming groove functioning as the cooling water flow path w is also composed of a pair of header grooves and a plurality of flow dividing grooves arranged in parallel with both ends communicating with the header grooves. The water flow path forming groove and the oxygen electrode side flow path forming groove are formed such that the length directions of the respective flow dividing grooves are in the same direction.
【0031】燃料極側セパレータ5は、燃料極側流路形
成溝の分流溝部の長さ方向(即ち、燃料極側ガス流れ方
向)に直交する方向に、各発電部Cpを構成する部分が
並ぶように構成し、隣接する発電部Cpの間に相当する
箇所には、絶縁部材6を設けてある。尚、絶縁部材6
は、燃料極側セパレータ5において、燃料極側流路形成
溝の隣接する分流溝部同士の間及び冷却水流路形成溝の
隣接する分流溝部同士の間に位置するように設けると共
に、絶縁部材6には、燃料極側流路形成溝及び冷却水流
路形成溝の各ヘッダ溝部を、隣接する発電部Cp間で連
通させるように、切り欠き6cを形成してある。In the fuel electrode side separator 5, the portions constituting each power generation section Cp are arranged in a direction orthogonal to the length direction of the distribution groove portion of the fuel electrode side flow path forming groove (ie, the fuel electrode side gas flow direction). In this way, an insulating member 6 is provided at a position corresponding to a position between adjacent power generating units Cp. The insulating member 6
Are provided in the fuel electrode side separator 5 so as to be located between the adjacent flow dividing grooves of the fuel electrode side flow path forming groove and between the adjacent flow dividing grooves of the cooling water flow path forming groove. Is formed with a notch 6c so that the header grooves of the fuel electrode side flow path forming groove and the cooling water flow path forming groove communicate with each other between the adjacent power generation units Cp.
【0032】酸素極側セパレータ4及び燃料極側セパレ
ータ5は、夫々の分流溝部の長さ方向が同方向になるよ
うに形成すると共に、夫々の冷却水流路形成溝が互いに
面対称となるように形成して、セルCを重ねて燃料電池
を形成するときに、酸素極側セパレータ4と燃料極側セ
パレータ5とが互いに重なって、両方の冷却水流路形成
溝により、冷却水流路wを形成するように構成してあ
る。The oxygen-electrode-side separator 4 and the fuel-electrode-side separator 5 are formed so that the length directions of the respective flow dividing grooves are in the same direction, and the respective cooling water flow path forming grooves are plane-symmetric with each other. When forming the fuel cell by stacking the cells C, the oxygen electrode side separator 4 and the fuel electrode side separator 5 overlap with each other, and the cooling water passage w is formed by both the cooling water passage forming grooves. It is configured as follows.
【0033】電解質層1、酸素極側セパレータ4及び燃
料極側セパレータ5の夫々には、それらを重ねたときに
夫々が積層方向に連なる状態で、厚さ方向に貫通する6
個の孔1h,4h,5hを形成してある。積層方向視に
おいて、電解質層1、酸素極側セパレータ4及び燃料極
側セパレータ5の夫々に形成する6個の孔1h,4h,
5hのうち、2個は、酸素極側セパレータ4の酸素極側
流路形成溝の一対のヘッダ溝部夫々の端部に各別に重な
り、別の2個は、燃料極側セパレータ5の燃料極側流路
形成溝の一対のヘッダ溝部夫々の端部に各別に重なり、
残りの2個は、酸素極側セパレータ4及び燃料極側セパ
レータ5夫々の冷却水流路形成溝の一対のヘッダ溝部夫
々の端部に各別に重なる。Each of the electrolyte layer 1, the oxygen electrode side separator 4 and the fuel electrode side separator 5 penetrates in the thickness direction so that when they are stacked, they continue in the stacking direction.
The holes 1h, 4h, 5h are formed. When viewed in the stacking direction, six holes 1 h, 4 h, and 4 h formed in the electrolyte layer 1, the oxygen electrode side separator 4, and the fuel electrode side separator 5, respectively.
5h, two respectively overlap the ends of the pair of header grooves of the oxygen electrode side flow path forming groove of the oxygen electrode side separator 4, and the other two are on the fuel electrode side of the fuel electrode side separator 5. Each of the pair of header groove portions of the flow path forming groove overlaps each end,
The remaining two parts respectively overlap the ends of the pair of header grooves of the cooling water flow path forming grooves of the oxygen electrode side separator 4 and the fuel electrode side separator 5 respectively.
【0034】従って、セルCには、電解質層1、酸素極
側セパレータ4及び燃料極側セパレータ5夫々の孔1
h,4h,5hが積層方向に連なって形成される通路が
6本形成されるが、それらのうちの2本は、酸素極側流
路sを形成する一対のヘッダ溝部夫々の端部に各別に連
通し、別の2本は、燃料極側流路fを形成する一対のヘ
ッダ溝部夫々の端部に各別に連通し、残りの2本は、冷
却水流路wを形成する一対のヘッダ溝部夫々の端部に各
別に連通している。尚、酸素極側流路sに連通する2本
の通路を、酸素極側連通路Tsと、燃料極側流路fに連
通する2本の通路を燃料極側連通路Tfと、冷却水流路
wに連通する2本の通路を冷却水側連通路Twと夫々称
する。Therefore, in the cell C, the pores 1 of the electrolyte layer 1, the oxygen electrode side separator 4 and the fuel electrode side separator 5 are respectively provided.
h, 4h, and 5h are formed in a continuous manner in the stacking direction. Six of the passages are formed, and two of the passages are formed at respective ends of a pair of header grooves forming the oxygen electrode side flow path s. Separately, the other two separately communicate with the respective ends of a pair of header grooves forming the fuel electrode side flow path f, and the other two are formed of a pair of header grooves forming the cooling water flow path w Each end communicates separately. The two passages communicating with the oxygen electrode side passage s are defined as an oxygen electrode side communication passage Ts, the two passages communicating with the fuel electrode side passage f are defined as a fuel electrode side communication passage Tf, and the cooling water passage. The two passages communicating with w are respectively referred to as cooling water-side communication passages Tw.
【0035】酸素極側セパレータ4は、カーボンからな
る導電材にて気密性を有するように形成してある。燃料
極側セパレータ5は、カーボンからなる導電材にて、周
部の四角枠状部分は気密性を有するように、四角枠状部
分の内側の燃料極側流路形成溝及び冷却水流路形成溝を
形成している部分は多孔状に形成してある。絶縁部材6
は、PTFE(ポロテトラフルオロエチレン)等の絶縁
性を有する高分子材料から成る。The oxygen electrode side separator 4 is formed of a conductive material made of carbon so as to have airtightness. The fuel electrode side separator 5 is made of a conductive material made of carbon, and the fuel electrode side flow path forming groove and the cooling water flow path forming groove inside the square frame-shaped portion so that the peripheral frame-shaped portion has airtightness. Is formed in a porous shape. Insulation member 6
Is made of an insulating polymer material such as PTFE (porotetrafluoroethylene).
【0036】次に、上記の如きセルCの製造方法を説明
する。板状体B、酸素極側セパレータ4及び燃料極側セ
パレータ5夫々は、各発電部Cpを構成する部分が別体
となるように形成し、板状体B、酸素極側セパレータ4
及び燃料極側セパレータ5夫々の発電部Cpを構成する
部分を一体状に組み付けて、発電部Cpを形成すること
により、複数の発電部Cpを別体に形成する。絶縁部材
6は、板状体B、酸素極側セパレータ4及び燃料極側セ
パレータ5夫々における隣接する発電部Cpの間に相当
する箇所に位置する部分の夫々を一体的に備えるよう
に、1枚の板状に形成してある。Next, a method for manufacturing the cell C as described above will be described. Each of the plate B, the oxygen electrode side separator 4 and the fuel electrode side separator 5 is formed so that a portion constituting each power generation unit Cp is formed separately.
The plurality of power generation units Cp are formed separately by integrally forming the power generation units Cp of the fuel electrode side separators 5 to form the power generation units Cp. The insulating member 6 is one sheet so as to integrally include each of the plate-shaped body B, the oxygen electrode side separator 4, and the fuel electrode side separator 5, each of which is located at a position corresponding to a position between the adjacent power generation units Cp. It is formed in the shape of a plate.
【0037】そして、複数の発電部Cpを、隣接するも
の同士の間に、1枚の板状の絶縁部材6を位置させた状
態で、一体的に組み付けることにより、隣接するもの同
士が電気的絶縁状態となるように複数個の発電部Cpを
板状体Bの幅方向に密接状態に並んで備えたセルCを構
成してある。又、隣接する発電部Cpの間に絶縁部材6
が配置されることにより、隣接する発電部Cp同士が、
電気的絶縁状態になるように構成してある。Then, the plurality of power generation units Cp are integrally assembled with one plate-like insulating member 6 positioned between the adjacent power generation units Cp, so that the adjacent power generation units Cp are electrically connected to each other. The cell C includes a plurality of power generation units Cp arranged in a closely-spaced state in the width direction of the plate-shaped body B so as to be in an insulated state. Further, the insulating member 6 is provided between the adjacent power generation units Cp.
Is arranged, the adjacent power generation units Cp are
It is configured to be in an electrically insulating state.
【0038】図5に基づいて、上記の如きセルCの製造
方法の別法を説明する。板状体Bは、各発電部Cpを構
成する部分を一体的に備えるように、1枚の板状に形成
する。酸素極側セパレータ4は、絶縁部材6を電解質層
1の側に先端を尖らせて突出させて発電部Cpの間に備
える状態で、各発電部Cpを構成する部分を一体的に備
えるように、1枚の板状に形成する。又、燃料極側セパ
レータ5は、酸素極側セパレータ4の絶縁部材6の突出
部分を挿入させる凹部が形成されるように絶縁部材6を
発電部Cpの間に備える状態で、各発電部Cpを構成す
る部分を一体的に備えるように、1枚の板状に形成す
る。そして、板状体Bの両側を酸素極側セパレータ4及
び燃料極側セパレータ5にて挟み付けて、酸素極側セパ
レータ4の絶縁部材6の突出部分にて、板状体Bを破断
すると共に、燃料極側セパレータ5の凹部に挿入した状
態で、一体的に組み付けることにより、上記のセルCを
構成する。Referring to FIG. 5, another method of manufacturing the cell C as described above will be described. The plate-shaped body B is formed in a single plate-like shape so as to integrally include a portion constituting each power generation unit Cp. The oxygen electrode side separator 4 is provided with the insulating member 6 provided between the power generation units Cp with the tip thereof being sharpened and protruding toward the electrolyte layer 1 so as to integrally include a portion constituting each power generation unit Cp. , Formed into a single plate. Further, the fuel electrode side separator 5 is provided with the insulating member 6 between the power generating units Cp so that a concave portion for inserting the protruding portion of the insulating member 6 of the oxygen electrode side separator 4 is formed. It is formed into a single plate so as to integrally include the constituent parts. Then, both sides of the plate-shaped body B are sandwiched between the oxygen electrode-side separator 4 and the fuel electrode-side separator 5, and the plate-shaped body B is broken at the protruding portion of the insulating member 6 of the oxygen electrode-side separator 4, The above-mentioned cell C is constituted by integrally assembling it in a state of being inserted into the concave portion of the fuel electrode side separator 5.
【0039】上記のように構成したセルCにおいては、
図3及び図4において実線矢印にて示すように、一方の
酸素極側連通路Tsに酸素極側ガスを供給すると、酸素
極側ガスは、一方のヘッダ溝部から複数の分流溝部に分
流して各分流溝部を流れて、他方のヘッダ溝部に合流す
る形態、即ち、複数の発電部Cpを並行して流れる形態
で酸素極側流路sを流れて、他方の酸素極側連通路Ts
から排出される。図3及び図4において二点鎖線矢印に
て示すように、一方の燃料極側連通路Tfに燃料極側ガ
スを供給すると、燃料極側ガスは、一方のヘッダ溝部か
ら複数の分流溝部に分流して各分流溝部を流れて、他方
のヘッダ溝部に合流する形態、即ち、複数の発電部Cp
を並行して流れる形態で、燃料極側流路fを流れて、他
方の燃料極側連通路Tfから排出される。図3及び図4
において一点鎖線矢印にて示すように、一方の冷却水側
連通路Twに冷却水を供給すると、冷却水は、一方のヘ
ッダ溝部から複数の分流溝部に分流して各分流溝部を流
れて、他方のヘッダ溝部に合流する形態、即ち、複数の
発電部Cpを並行して流れる形態で、冷却水流路wを流
れて、他方の冷却水側連通路Twから排出される。並び
に、冷却水流路wを流れる冷却水の一部は、燃料極側セ
パレータ5の多孔状部分を燃料極側流路f側に透過する
ので、そのように透過した水分によって、電解質層1を
構成する高分子膜が湿らされて、高分子膜がイオン導電
性を備えるようになる。つまり、酸素極側セパレータ4
にて形成される酸素極側流路sにより、酸素極側ガスを
セルCに含まれる複数の発電部Cpに対して一括して供
給し、並びに、燃料極側セパレータ5にて形成される燃
料極側流路fにより、燃料極側ガスをセルCに含まれる
複数の発電部Cpに対して一括して供給することができ
る。そして、複数個の発電部Cpで、個別に発電反応が
起こるので、複数の発電部Cp夫々から個別に、単位出
力電圧Vsの出力電圧の直流電力が出力される。In the cell C configured as described above,
As shown by solid arrows in FIGS. 3 and 4, when the oxygen electrode side gas is supplied to one oxygen electrode side communication passage Ts, the oxygen electrode side gas is diverted from one header groove to a plurality of branch grooves. It flows through the oxygen electrode side flow path s in a form in which it flows through each of the branch grooves and merges with the other header groove, that is, in a form in which it flows in parallel through the plurality of power generation sections Cp, and the other oxygen electrode side communication path Ts
Is discharged from. 3 and 4, when the fuel electrode side gas is supplied to one fuel electrode side communication passage Tf, the fuel electrode side gas is divided from one header groove to a plurality of branch grooves. And flows into each of the branch grooves and merges with the other header groove, that is, a plurality of power generation units Cp
Flows in parallel in the fuel electrode side flow path f, and is discharged from the other fuel electrode side communication path Tf. 3 and 4
As shown by the dashed-dotted arrow in the figure, when the cooling water is supplied to one of the cooling water side communication passages Tw, the cooling water flows from one header groove to a plurality of branch grooves, flows through each branch groove, and flows into the other branch groove. The cooling water flows through the cooling water flow channel w in a form that merges with the header groove portion, i.e., flows in parallel with the plurality of power generation units Cp, and is discharged from the other cooling water side communication passage Tw. In addition, since a part of the cooling water flowing through the cooling water flow path w passes through the porous portion of the fuel electrode side separator 5 to the fuel electrode side flow path f side, the water thus permeated forms the electrolyte layer 1. The wetted polymer film becomes wet, and the polymer film becomes ionic conductive. That is, the oxygen electrode side separator 4
The oxygen-electrode-side flow path s formed as described above supplies the oxygen-electrode-side gas collectively to the plurality of power generation units Cp included in the cell C, and the fuel formed by the fuel-electrode-side separator 5 The fuel electrode side gas can be collectively supplied to the plurality of power generation units Cp included in the cell C by the electrode side flow path f. Then, since the power generation reaction occurs individually in the plurality of power generation units Cp, the DC power of the output voltage of the unit output voltage Vs is individually output from each of the plurality of power generation units Cp.
【0040】又、上記のセルCでは、複数個の発電部C
pが、燃料極側流路fの流路形成方向、即ち、燃料極側
流路fのガス流れ方向に直交する方向に並んでいて、セ
ルCに供給された燃料極側ガスは複数個の発電部Cpを
並行して流れるので、各発電部Cpを流れる燃料極側ガ
スの水素含有率が略同一となり、複数個の発電部Cpで
同様に発電反応が行われて、複数個の発電部Cpから略
同じ発電出力が得られる。更に、酸素極側ガスも複数個
の発電部Cpを並行して流れるので、そのことによって
も、複数の発電部Cpで同様に発電反応が行われて、複
数の発電部Cpから略同じ発電出力が得られるようにす
ることが促進される。In the cell C, a plurality of power generation units C
p are arranged in the direction in which the fuel electrode-side flow path f is formed, that is, in the direction orthogonal to the gas flow direction of the fuel electrode-side flow path f. Since the hydrogen gas flows through the power generation units Cp in parallel, the hydrogen content of the fuel electrode side gas flowing through each of the power generation units Cp becomes substantially the same, and the power generation reaction is similarly performed in the plurality of power generation units Cp. Approximately the same power output can be obtained from Cp. Further, since the oxygen electrode side gas also flows in parallel through the plurality of power generation units Cp, the power generation reaction is similarly performed in the plurality of power generation units Cp, and the power generation output from the plurality of power generation units Cp is substantially the same. Is obtained.
【0041】尚、冷却水流路wは、複数の発電部Cpに
わたって一連に連なっているが、冷却水流路wには電気
的に絶縁体である純水の冷却水を流すので、隣接する発
電部Cp同士を電気絶縁状態に維持することができる。The cooling water flow channel w is continuously connected to the plurality of power generating units Cp. However, since the cooling water flow channel w is supplied with pure water, which is an electrically insulating material, the adjacent power generating unit Cp is used. Cp can be maintained in an electrically insulated state.
【0042】以下、燃料電池のセルの第2ないし第5の
各実施形態を説明するが、第1実施形態と同じ構成要素
や同じ作用を有する構成要素については、重複説明を避
けるために、同じ符号を付すことにより説明を省略し、
主として、第1実施形態と異なる構成を説明する。Hereinafter, the second to fifth embodiments of the cell of the fuel cell will be described. The same components and components having the same functions as those of the first embodiment will be described below in order to avoid redundant description. The description is omitted by attaching a reference numeral,
Mainly, a configuration different from the first embodiment will be described.
【0043】〔燃料電池のセルの第2実施形態〕以下、
図6及び図7に基づいて、燃料電池のセルの第2実施形
態を説明する。第2実施形態においては、隣接する発電
部Cpにおける酸素極側セパレータ4の間、及び、燃料
極側セパレータ5の間の夫々に絶縁部材6を配置し、且
つ、板状体Bにおける酸素電極層2及び燃料電極層3を
分割することにより、隣接する発電部Cp同士が、電気
的絶縁状態になるように構成してある。[Second Embodiment of Fuel Cell Cell]
A second embodiment of the cell of the fuel cell will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the insulating members 6 are arranged between the oxygen electrode side separators 4 and between the fuel electrode side separators 5 in the adjacent power generation units Cp, respectively, and the oxygen electrode layer in the plate-shaped body B is formed. By dividing the fuel cell 2 and the fuel electrode layer 3, the adjacent power generation units Cp are configured to be in an electrically insulated state.
【0044】板状体Bにおける電解質層1は、全面にわ
たって均質な1枚の板状に形成し、その電解質層1の一
方の面に、複数に分割した酸素電極層2を、各部分を間
隔を開けて付設し、並びに、他方の面に、複数に分割し
た燃料電極層3を、各部分を間隔を開けて付設すること
により、板状体Bを各発電部Cpを構成する部分を一体
的に備えるように、1枚の板状に形成してある。The electrolyte layer 1 of the plate-shaped body B is formed in a uniform plate shape over the entire surface, and a plurality of divided oxygen electrode layers 2 are provided on one surface of the electrolyte layer 1 at intervals. The plate-shaped body B is integrated with the parts constituting the respective power generating units Cp by providing a plurality of fuel electrode layers 3 on the other surface at intervals. It is formed in a single plate shape so that it can be provided.
【0045】酸素極側セパレータ4は、酸素極側流路形
成溝及び冷却水流路形成溝を第1実施形態と同様に備え
るように、各発電部Cpを構成する部分を別体に形成
し、それら各発電部Cpを構成する部分を、互いの間に
絶縁部材6を配置した状態で一体的に組み付けることに
より、1枚の板状に形成し、燃料極側セパレータ5も、
同様であり、燃料極側流路形成溝及び冷却水流路形成溝
を第1実施形態と同様に備えるように、各発電部Cpを
構成する部分を別体に形成し、それら各発電部Cpを構
成する部分を、互いの間に絶縁部材6を配置した状態で
一体的に組み付けることにより、1枚の板状に形成す
る。そして、板状体Bの一方の面に、酸素極側セパレー
タ4を付設すると共に、他方の面に燃料極側セパレータ
5を付設することにより、セルCを構成する。The oxygen-electrode-side separator 4 is formed separately from the constituent parts of each power generation unit Cp so as to have the oxygen-electrode-side flow path forming groove and the cooling water flow path forming groove as in the first embodiment. The parts constituting each of the power generation units Cp are integrally assembled in a state where the insulating member 6 is disposed therebetween, thereby forming a single plate shape.
Similarly, a portion constituting each power generation unit Cp is formed separately so that the fuel electrode side flow channel formation groove and the cooling water flow channel formation groove are provided in the same manner as in the first embodiment. The constituent parts are integrally assembled in a state in which the insulating members 6 are arranged between each other to form a single plate. Then, the cell C is configured by attaching the oxygen electrode side separator 4 to one surface of the plate-shaped body B and attaching the fuel electrode side separator 5 to the other surface.
【0046】又、複数個の発電部Cpが、燃料極側流路
fの流路形成方向、即ち、燃料極側流路fのガス流れ方
向に直交する方向に並ぶように構成してある。Further, the plurality of power generation units Cp are arranged so as to be arranged in the direction in which the fuel electrode side flow path f is formed, that is, in the direction orthogonal to the gas flow direction of the fuel electrode side flow path f.
【0047】尚、電解質層1の厚さLtに対して、隣接
する発電部Cp間の間隔Lw(隣接する酸素電極層2の
間隔と隣接する燃料電極層3の間隔とが異なる場合は短
い方)を十分大きくして(例えば、Lt=10〜50μ
mに対して、Lw=数mm)、発電部Cp間のイオン移
動が、発電部Cp内における酸素電極層2と燃料電極層
3との間のイオン移動に対して十分に小さくなるように
することにより、隣接する発電部Cp間を電気絶縁状態
にするようにしてある。The distance Lw between the adjacent power generation units Cp (the shorter the distance between the adjacent oxygen electrode layers 2 and the distance between the adjacent fuel electrode layers 3 is smaller than the thickness Lt of the electrolyte layer 1) ) Is sufficiently large (for example, Lt = 10 to 50 μm).
m, Lw = several mm), so that the ion movement between the power generation units Cp is sufficiently small with respect to the ion movement between the oxygen electrode layer 2 and the fuel electrode layer 3 in the power generation unit Cp. Thus, the adjacent power generating units Cp are electrically insulated.
【0048】第2実施形態によるセルCでは、従来と同
様の電解質層1を用いることができると共に、板状体
B、酸素極側セパレータ4及び燃料極側セパレータ5
を、従来と同様の組み付け方法で組み付けて、製作する
ことができるので、コストアップを抑制することができ
る。In the cell C according to the second embodiment, the same electrolyte layer 1 as in the prior art can be used, and the plate B, the oxygen electrode side separator 4 and the fuel electrode side separator 5 can be used.
Can be assembled and manufactured by the same assembling method as in the past, so that an increase in cost can be suppressed.
【0049】〔燃料電池のセルの第3実施形態〕以下、
図8及び図9に基づいて、燃料電池のセルの第3実施形
態を説明する。第3実施形態においては、隣接する発電
部Cpにおける酸素極側セパレータ4の間、及び、燃料
極側セパレータ5の間の夫々に絶縁部材6を配置し、且
つ、板状体Bにおける酸素電極層2及び燃料電極層3を
分割することにより、隣接する発電部Cp同士が、電気
的絶縁状態になるように構成してある。[Third Embodiment of Fuel Cell Cell]
A third embodiment of the fuel cell will be described with reference to FIGS. 8 and 9. In the third embodiment, the insulating members 6 are arranged between the oxygen electrode side separators 4 and between the fuel electrode side separators 5 in the adjacent power generation units Cp, respectively, and the oxygen electrode layer in the plate-shaped body B is formed. By dividing the fuel cell 2 and the fuel electrode layer 3, the adjacent power generation units Cp are configured to be in an electrically insulated state.
【0050】電解質層1は、隣接する発電部Cpの間に
相当する部分に電気絶縁性を有する部分1iを備える状
態に一体形成し、その電解質層1の一方の面に、複数に
分割した酸素電極層2を、各部分を間隔を開けて付設
し、並びに、他方の面に、複数に分割した燃料電極層3
を、各部分を間隔を開けて付設することにより、板状体
Bを各発電部Cpを構成する部分を一体的に備えるよう
に、1枚の板状に形成してある。The electrolyte layer 1 is formed integrally with a portion corresponding to a portion between the adjacent power generation portions Cp and provided with a portion 1i having electrical insulation, and one surface of the electrolyte layer 1 is provided with a plurality of divided oxygen layers. The electrode layer 2 is provided with the respective portions spaced apart from each other, and the other surface is provided with a plurality of divided fuel electrode layers 3.
The plate-shaped body B is formed in a single plate-like shape so that the plate-shaped body B is integrally provided with the parts constituting each of the power generation units Cp by attaching the parts at intervals.
【0051】酸素極側セパレータ4は、酸素極側流路形
成溝及び冷却水流路形成溝を第1実施形態と同様に備え
るように、各発電部Cpを構成する部分を別体に形成
し、それら各発電部Cpを構成する部分を、互いの間に
絶縁部材6を配置した状態で一体的に組み付けることに
より、1枚の板状に形成し、燃料極側セパレータ5も、
同様であり、燃料極側流路形成溝及び冷却水流路形成溝
を第1実施形態と同様に備えるように、各発電部Cpを
構成する部分を別体に形成し、それら各発電部Cpを構
成する部分を、互いの間に絶縁部材6を配置した状態で
一体的に組み付けることにより、1枚の板状に形成す
る。そして、板状体Bの一方の面に、酸素極側セパレー
タ4を付設すると共に、他方の面に燃料極側セパレータ
5を付設することにより、セルCを構成する。The oxygen-electrode-side separator 4 is formed separately from the constituent parts of each power generation unit Cp so that the oxygen-electrode-side flow path forming groove and the cooling water flow path forming groove are provided similarly to the first embodiment. The parts constituting each of the power generation units Cp are integrally assembled in a state where the insulating member 6 is disposed therebetween, thereby forming a single plate shape.
Similarly, a portion constituting each power generation unit Cp is formed separately so that the fuel electrode side flow channel formation groove and the cooling water flow channel formation groove are provided in the same manner as in the first embodiment. The constituent parts are integrally assembled in a state in which the insulating members 6 are arranged between each other to form a single plate. Then, the cell C is configured by attaching the oxygen electrode side separator 4 to one surface of the plate-shaped body B and attaching the fuel electrode side separator 5 to the other surface.
【0052】又、複数個の発電部Cpが、燃料極側流路
fの流路形成方向、即ち、燃料極側流路fのガス流れ方
向に直交する方向に並ぶように構成してある。Further, the plurality of power generation units Cp are arranged so as to be arranged in the direction in which the fuel electrode side flow path f is formed, that is, in the direction orthogonal to the gas flow direction of the fuel electrode side flow path f.
【0053】次に、上記の如きセルCに用いる電解質層
1の製造方法を説明する。発電部CPを構成する電解質
層1の部分を形成するための液状の電解質材料(高分子
膜形成用材料)を吐出する電解質材料供給部と、発電部
CP間の絶縁部分1iを形成するための液状の絶縁質材
料を吐出する絶縁質材料供給部を交互に並べて配置する
と共に、それら電解質材料供給部及び絶縁質材料供給部
から供給される液状の電解質材料及び液状の絶縁質材料
をシート状に圧延するローラを設ける。そして、交互に
並ぶ電解質材料供給部及び絶縁質材料供給部から、交互
に並ぶ状態で供給される液状の電解質材料及び液状の絶
縁質材料を、ローラにてシート状に圧延することによ
り、隣接する発電部Cpの間に相当する部分に電気絶縁
部分1iを一体的に備える電解質層1を形成する。Next, a method of manufacturing the electrolyte layer 1 used in the cell C as described above will be described. An electrolyte material supply unit for discharging a liquid electrolyte material (material for forming a polymer film) for forming a portion of the electrolyte layer 1 constituting the power generation unit CP and an insulating portion 1i between the power generation units CP Insulating material supply sections for discharging the liquid insulating material are alternately arranged, and the liquid electrolyte material and the liquid insulating material supplied from the electrolyte material supplying section and the insulating material supplying section are formed into a sheet. A roller for rolling is provided. Then, the liquid electrolyte material and the liquid insulating material, which are alternately supplied in a state of being alternately arranged from the alternately arranged electrolyte material supply unit and the insulation material supply unit, are rolled into a sheet shape by a roller, so that adjacent ones are rolled. An electrolyte layer 1 integrally including an electric insulating portion 1i is formed in a portion corresponding to a portion between the power generating portions Cp.
【0054】次に、上記の如きセルCに用いる電解質層
1の製造方法の別法を説明する。PTFE等の電気絶縁
材料にて形成された多孔状の電解質層形成用基材に対し
て、電気絶縁性を備えさせる部分を除いた箇所に、電解
質材料を充填することにより、電解質層1を形成する。
尚、多孔状の電解質層形成用基材に対して、電解質材料
を、電気絶縁性を備えさせる部分を除いた所定のパター
ンにて充填する方法としては、スクリーン印刷あるいは
ディスペンサによる方法等を用いることができる。Next, another method of manufacturing the electrolyte layer 1 used in the cell C as described above will be described. An electrolyte layer 1 is formed by filling a portion of the porous electrolyte layer forming substrate formed of an electrically insulating material such as PTFE, except for a portion having electrical insulation, with the electrolyte material. I do.
As a method of filling the porous electrolyte layer forming base material with the electrolyte material in a predetermined pattern excluding a portion having electric insulation, screen printing or a method using a dispenser may be used. Can be.
【0055】第3実施形態によるセルCでは、電解質層
1は従来と異なるものの、板状体B、酸素極側セパレー
タ4及び燃料極側セパレータ5を、従来と同様の組み付
け方法で組み付けて、製作することができるので、コス
トアップを抑制することができる。In the cell C according to the third embodiment, although the electrolyte layer 1 is different from the conventional one, the plate-like body B, the oxygen electrode side separator 4 and the fuel electrode side separator 5 are assembled by the same assembling method as the conventional one. Therefore, cost increase can be suppressed.
【0056】〔燃料電池のセルの第4実施形態〕以下、
図10に基づいて、燃料電池のセルの第4実施形態を説
明する。第4実施形態においては、酸素極側セパレータ
4及び燃料極側セパレータ5夫々の製造方法が、上記の
第3実施形態と異なり、それ以外は、第3実施形態と同
様に構成してある。即ち、酸素極側セパレータ4は、各
発電部Cpを構成する導電部分の間に、絶縁部材として
機能する絶縁部分4iを有し、且つ、酸素極側流路形成
溝及び冷却水流路形成溝を第1実施形態と同様に備える
状態に、一体的に成形して形成し、燃料極側セパレータ
5も、同様であり、各発電部Cpを構成する導電部分の
間に、絶縁部材として機能する絶縁部分5iを有し、且
つ、燃料極側流路形成溝及び冷却水流路形成溝を第1実
施形態と同様に備える状態に、一体的に成形して形成す
る。ちなみに、酸素極側セパレータ4や燃料極側セパレ
ータ5は、カーボンブラック又は金属(導電体)の粉と
樹脂(電気絶縁体)の粉とを混合した導電部分形成用の
部分、及び、樹脂の粉だけの絶縁部分形成用の部分を、
所定に配置した状態で成形することにより、形成するこ
とができる。[Fourth Embodiment of Fuel Cell Cell]
A fourth embodiment of the cell of the fuel cell will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, the manufacturing method of each of the oxygen electrode-side separator 4 and the fuel electrode-side separator 5 is different from that of the above-described third embodiment, and the other configuration is the same as that of the third embodiment. That is, the oxygen electrode side separator 4 has an insulating portion 4i functioning as an insulating member between the conductive portions constituting each power generation unit Cp, and includes the oxygen electrode side channel forming groove and the cooling water channel forming groove. The fuel electrode-side separator 5 is formed in the same manner as in the first embodiment by integrally molding the fuel electrode-side separator 5, and the insulation functioning as an insulating member is provided between the conductive portions constituting each power generation unit Cp. It has a portion 5i, and is integrally formed to have a fuel electrode side flow path forming groove and a cooling water flow path forming groove as in the first embodiment. Incidentally, the oxygen electrode side separator 4 and the fuel electrode side separator 5 are formed by mixing a powder of carbon black or metal (conductor) and a powder of resin (electric insulator) for forming a conductive portion, and a powder of resin. Only the part for forming the insulating part,
It can be formed by molding in a state where it is arranged in a predetermined manner.
【0057】そして、板状体Bの一方の面に、酸素極側
セパレータ4を付設すると共に、他方の面に燃料極側セ
パレータ5を付設することにより、セルCを構成する。The cell C is constituted by attaching the oxygen electrode side separator 4 to one surface of the plate-shaped body B and attaching the fuel electrode side separator 5 to the other surface.
【0058】〔燃料電池のセルの第5実施形態〕以下、
図11及び図12に基づいて、燃料電池のセルの第5実
施形態を説明する。第5実施形態においては、酸素極側
セパレータ4及び燃料極側セパレータ5を電気絶縁性を
有する材料にて形成し、発電部Cp夫々に対応させて、
酸素極側セパレータ4を板状体Bの厚さ方向に貫通して
酸素電極層2に接続される導電路を形成する酸素極側導
電路形成部材7、及び、燃料極側セパレータ5を板状体
Bの厚さ方向に貫通して燃料電極層3に接続される導電
路を形成する燃料極側導電路形成部材8を設けてある。[Fifth Embodiment of Fuel Cell Cell]
A fifth embodiment of the cell of the fuel cell will be described with reference to FIGS. In the fifth embodiment, the oxygen electrode-side separator 4 and the fuel electrode-side separator 5 are formed of a material having electrical insulation, and are made to correspond to each of the power generation units Cp.
The oxygen electrode side conductive path forming member 7 which penetrates the oxygen electrode side separator 4 in the thickness direction of the plate-shaped body B to form a conductive path connected to the oxygen electrode layer 2 and the fuel electrode side separator 5 are formed in a plate shape. A fuel electrode side conductive path forming member 8 is provided to form a conductive path that penetrates the body B in the thickness direction and is connected to the fuel electrode layer 3.
【0059】説明を加えると、酸素極側セパレータ4
は、酸素極2側の面に、酸素極側流路sとして機能させ
る酸素極側流路形成溝を形成し、反対側の面に、冷却水
流路wとして機能させる冷却水流路形成溝を形成してあ
る。酸素極側流路sとして機能させる酸素極側流路形成
溝は、一対のヘッダ溝部と、発電部Cp夫々に対して1
個ずつ設けられて、夫々の両端がヘッダ溝部に連通する
複数の分流通流部とから構成し、同様に、冷却水流路w
として機能させる冷却水流路形成溝も、一対のヘッダ溝
部と、発電部Cp夫々に対して1個ずつ設けられて、夫
々の両端がヘッダ溝部に連通する複数の分流通流部とか
ら構成してある。In addition, the oxygen electrode side separator 4
Form an oxygen electrode side channel forming groove functioning as an oxygen electrode side channel s on the surface on the oxygen electrode 2 side, and form a cooling water channel forming groove functioning as a cooling water channel w on the opposite surface. I have. The oxygen-electrode-side flow channel forming groove functioning as the oxygen-electrode-side flow channel s has one pair of header groove portions and one power generation portion Cp.
And a plurality of distribution flow portions each having both ends communicating with the header groove portion.
The cooling water flow path forming groove to function as a pair is also provided with a pair of header grooves and a plurality of distribution flow parts provided one by one for each of the power generation units Cp, and both ends of which are communicated with the header grooves. is there.
【0060】複数の棒状の酸素極側導電路形成部材7
を、発電部Cp夫々に対して複数個配置して、厚さ方向
に貫通させた状態で、酸素極側セパレータ4に保持させ
てある。A plurality of rod-shaped oxygen electrode side conductive path forming members 7
Are arranged for each of the power generation units Cp, and are held in the oxygen electrode side separator 4 in a state of being penetrated in the thickness direction.
【0061】燃料極側セパレータ5は、燃料電極層3側
の面に、燃料極側流路fとして機能させる燃料極側流路
形成溝を形成し、反対側の面に、冷却水流路wとして機
能させる冷却水流路形成溝を形成してある。燃料極側流
路fとして機能させる酸素極側流路形成溝は、一対のヘ
ッダ溝部と、発電部Cp夫々に対して1個ずつ設けられ
て、夫々の両端がヘッダ溝部に連通する複数の分流通流
部とから構成し、同様に、冷却水流路wとして機能させ
る冷却水流路形成溝も、一対のヘッダ溝部と、発電部C
p夫々に対して1個ずつ設けられて、夫々の両端がヘッ
ダ溝部に連通する複数の分流通流部とから構成してあ
る。The fuel electrode side separator 5 has a fuel electrode side flow path forming groove functioning as a fuel electrode side flow path f on the surface on the fuel electrode layer 3 side, and a cooling water flow path w on the opposite side. A cooling water flow path forming groove to function is formed. The oxygen electrode side flow path forming groove functioning as the fuel electrode side flow path f is provided one by one for each of the pair of header groove portions and the power generation portion Cp, and a plurality of portions each having both ends communicating with the header groove portion are provided. Similarly, the cooling water flow path forming groove which is constituted by the circulation flow part and functions as the cooling water flow path w also has a pair of header grooves, and the power generation part C.
Each of p is provided one by one, and each of the two ends is constituted by a plurality of distribution flow portions that communicate with the header groove.
【0062】複数の棒状の燃料極側導電路形成部材8
を、発電部Cp夫々に対して複数個配置して、厚さ方向
に貫通させた状態で、燃料極側セパレータ5に保持させ
てある。A plurality of rod-shaped fuel electrode side conductive path forming members 8
Are arranged for each of the power generation units Cp, and are held in the fuel electrode side separator 5 in a state of being penetrated in the thickness direction.
【0063】第1実施形態と同様に、酸素極側連通路T
s、燃料極側連通路Tf及び冷却水側連通路Twを形成
するように、電解質層1、酸素極側セパレータ4及び燃
料極側セパレータ5の夫々には、第1実施形態と同様
に、厚さ方向に貫通する6個の孔1h,4h,5hを形
成してある。As in the first embodiment, the oxygen electrode side communication passage T
s, the electrolyte layer 1, the oxygen electrode side separator 4, and the fuel electrode side separator 5 each have the same thickness as in the first embodiment so as to form the fuel electrode side communication path Tf and the cooling water side communication path Tw. Six holes 1h, 4h, 5h penetrating in the vertical direction are formed.
【0064】酸素極側セパレータ4及び燃料極側セパレ
ータ5は、PTFE(ポロテトラフルオロエチレン)等
の絶縁性を有する高分子材料にて形成し、酸素極側導電
路形成部材7及び燃料極側導電路形成部材8は、カーボ
ンから成る導電材にて形成してある。The oxygen electrode side separator 4 and the fuel electrode side separator 5 are formed of an insulating polymer material such as PTFE (porotetrafluoroethylene), and the oxygen electrode side conductive path forming member 7 and the fuel electrode side conductive member. The path forming member 8 is formed of a conductive material made of carbon.
【0065】そして、第3実施形態と同様の板状体Bの
一方の面に、酸素極側セパレータ4を、それに備えた酸
素極側導電路形成部材7が酸素電極層2に接触する状態
で付設すると共に、他方の面に燃料極側セパレータ5
を、それに備えた燃料極側導電路形成部材8が燃料電極
層3に接触する状態で付設することにより、セルCを構
成する。つまり、複数個の発電部Cpが、燃料極側流路
fの流路形成方向、即ち、燃料極側流路fのガス流れ方
向に直交する方向に並ぶように構成してある。Then, the oxygen electrode side separator 4 is placed on one surface of the plate-shaped body B similar to that of the third embodiment, and the oxygen electrode side conductive path forming member 7 provided thereon is in contact with the oxygen electrode layer 2. A fuel electrode side separator 5 is provided on the other surface.
Are provided in a state where the fuel electrode side conductive path forming member 8 provided therewith is in contact with the fuel electrode layer 3 to constitute the cell C. In other words, the plurality of power generation units Cp are configured to be arranged in the direction in which the fuel electrode side flow path f is formed, that is, in the direction orthogonal to the gas flow direction of the fuel electrode side flow path f.
【0066】以下、上記のように構成した燃料電池のセ
ルを用いた燃料電池の第1及び第2の各実施形態につい
て説明する。Hereinafter, first and second embodiments of the fuel cell using the cells of the fuel cell configured as described above will be described.
【0067】〔燃料電池の第1実施形態〕以下、図13
に基づいて、燃料電池の第1実施形態を説明する。第1
実施形態の燃料電池は、複数のセルCを、板状体Bの厚
さ方向に並置し、セル並び方向に並ぶ発電部Cpを直列
接続すると共に、そのように直列接続した直列接続発電
部列の複数を直列接続してある。尚、セルCとしては、
上記の第1実施形態のセルCを用いる。[First Embodiment of Fuel Cell] FIG.
A first embodiment of a fuel cell will be described based on FIG. First
In the fuel cell according to the embodiment, the plurality of cells C are juxtaposed in the thickness direction of the plate-shaped body B, the power generation units Cp arranged in the cell arrangement direction are connected in series, and the series-connected power generation unit row thus connected in series. Are connected in series. In addition, as cell C,
The cell C of the first embodiment is used.
【0068】説明を加えると、複数のセルCを、発電部
Cpの並び位相を揃え、且つ、隣接するセルCにおいて
は、一方のセルCの酸素極側セパレータ4と他方のセル
Cの燃料極側セパレータ5とを接触させる状態で、並置
してある。セルCを並置する際には、互いに、酸素極側
連通路Ts、燃料極側連通路Tf及び冷却水側連通路T
wを連通させて、酸素極側連通路Ts、燃料極側連通路
Tf及び冷却水側連通路Twを用いて、全てのセルCに
対して、酸素極側ガス、燃料極側ガス及び冷却水を供給
できるようにしてある。尚、複数のセルCを並置した状
態において、セル並び方向の一端に位置する酸素極側セ
パレータ4には、冷却水流路形成溝を形成せず、他端に
位置する燃料極側セパレータ5には、冷却水流路形成溝
を形成していない。More specifically, the plurality of cells C are arranged such that the power generation units Cp are arranged in the same phase, and in the adjacent cells C, the oxygen electrode side separator 4 of one cell C and the fuel electrode of the other cell C are disposed. It is juxtaposed with the side separator 5 in contact therewith. When the cells C are juxtaposed, the oxygen electrode side communication passage Ts, the fuel electrode side communication passage Tf and the cooling water side communication passage T
w, and the oxygen-electrode-side gas, the fuel-electrode-side gas, and the cooling water are supplied to all the cells C using the oxygen-electrode-side communication passage Ts, the fuel-electrode-side communication passage Tf, and the cooling-water-side communication passage Tw. Can be supplied. In a state where a plurality of cells C are juxtaposed, no cooling water channel forming groove is formed in the oxygen electrode side separator 4 located at one end in the cell arrangement direction, and the fuel electrode side separator 5 located at the other end is not formed. In addition, the cooling water channel forming groove is not formed.
【0069】セル並び方向に並ぶ複数の発電部Cpは、
互いに隣接する酸素極側セパレータ4及び燃料極側セパ
レータ5同士の接触により直列接続されて、直列接続発
電部列が複数形成される。そして、複数の直列接続発電
部列をリード線9によって、直列接続する。従って、各
セルCに備える発電部Cpの個数をnとし、セルCの並
置個数をNとすると、燃料電池の出力電圧は、nNVs
(ボルト)となり、セルCの並置個数が同じとすると、
従来の燃料電池の出力電圧のn倍になる。。The plurality of power generation units Cp arranged in the cell arrangement direction
A plurality of series-connected power generation unit rows are connected in series by contact between the oxygen electrode side separator 4 and the fuel electrode side separator 5 adjacent to each other. Then, a plurality of series-connected power generation unit rows are connected in series by the lead wire 9. Therefore, assuming that the number of power generation units Cp provided in each cell C is n and the number of cells C arranged in parallel is N, the output voltage of the fuel cell is nNVs
(Volts) and the number of juxtaposed cells C is the same,
It becomes n times the output voltage of the conventional fuel cell. .
【0070】〔燃料電池の第2実施形態〕以下、図14
に基づいて、燃料電池の第2実施形態を説明する。第2
実施形態の燃料電池は、複数のセルCを、板状体Bの厚
さ方向に並置し、セルC毎に、複数の発電部Cpを直列
接続すると共に、そのように直列接続された直列接続発
電部列の複数をセル並び方向に直列接続してある。尚、
セルCとしては、上記の第2実施形態のセルCを用い
る。[Second Embodiment of Fuel Cell] FIG.
A second embodiment of the fuel cell will be described based on FIG. Second
In the fuel cell according to the embodiment, a plurality of cells C are juxtaposed in the thickness direction of the plate-shaped body B, and a plurality of power generation units Cp are connected in series for each cell C, and the series connection thus connected in series is performed. A plurality of power generation unit rows are connected in series in the cell arrangement direction. still,
The cell C of the second embodiment is used as the cell C.
【0071】説明を加えると、複数のセルCを、隣接す
るセルC間に絶縁部材10を配置して隣接するセルCを
絶縁した状態で、並置してある。尚、絶縁部材10に
は、酸素極側セパレータ4及び燃料極側セパレータ5の
冷却水流路形成溝の開口部に重なるように、開口を形成
してあり、セルCを並置したときに、酸素極側セパレー
タ4及び燃料極側セパレータ5の冷却水流路形成溝によ
り、冷却水流路wが形成されるように構成してある。
又、セルCを並置する際には、互いに、酸素極側連通路
Ts、燃料極側連通路Tf及び冷却水側連通路Twを連
通させて、酸素極側連通路Ts、燃料極側連通路Tf及
び冷却水側連通路Twを用いて、全てのセルCに対し
て、酸素極側ガス、燃料極側ガス及び冷却水を供給でき
るようにしてある。In addition, a plurality of cells C are juxtaposed in such a manner that the insulating members 10 are arranged between the adjacent cells C to insulate the adjacent cells C. An opening is formed in the insulating member 10 so as to overlap the opening of the cooling water channel forming groove of the oxygen electrode side separator 4 and the fuel electrode side separator 5, and when the cells C are juxtaposed, the oxygen electrode The cooling water flow channel w is formed by the cooling water flow channel forming grooves of the side separator 4 and the fuel electrode side separator 5.
When the cells C are juxtaposed, the oxygen electrode side communication path Ts, the fuel electrode side communication path Tf, and the cooling water side communication path Tw are communicated with each other to form the oxygen electrode side communication path Ts and the fuel electrode side communication path. The oxygen electrode side gas, the fuel electrode side gas, and the cooling water can be supplied to all the cells C by using the Tf and the cooling water side communication passage Tw.
【0072】そして、セルC毎に、隣接する発電部Cp
において、一方の発電部Cpの酸素極側セパレータ4と
他方の発電部Cpの燃料極側セパレータ5とをリード線
11にて接続することにより、セルCの複数の発電部C
Pを直列接続し、そのように直列接続した直列接続発電
部列の複数を、リード線12にて直列接続する。従っ
て、各セルCに備える発電部Cpの個数をnとし、セル
Cの並置個数をNとすると、燃料電池の出力電圧は、n
NVs(ボルト)となり、セルCの並置個数が同じとす
ると、従来の燃料電池の出力電圧のn倍になる。Then, for each cell C, an adjacent power generation unit Cp
In this case, by connecting the oxygen electrode side separator 4 of one power generation unit Cp and the fuel electrode side separator 5 of the other power generation unit Cp with the lead wire 11, the plurality of power generation units C
P is connected in series, and a plurality of the series-connected power generation unit rows connected in series in this way are connected in series with the lead wire 12. Therefore, assuming that the number of power generation units Cp provided in each cell C is n and the number of cells C arranged in parallel is N, the output voltage of the fuel cell is n
Assuming that NVs (volts) and the number of cells C arranged in parallel are the same, the output voltage becomes n times the output voltage of the conventional fuel cell.
【0073】〔別実施形態〕次に別実施形態を説明す
る。 (イ) 上記のセルの実施形態においては、セルCに、
複数個の発電部Cpを1列状に配置した形態にて備える
場合について例示したが、セルCにおいて、複数の発電
部Cpの配置形態は適宜変更可能であり、例えば、複数
列状に配置する形態でも良い。[Another Embodiment] Next, another embodiment will be described. (B) In the above-described embodiment of the cell, the cell C
Although the case where the plurality of power generation units Cp are provided in a form arranged in one row has been exemplified, in the cell C, the arrangement form of the plurality of power generation units Cp can be appropriately changed, and for example, the plurality of power generation units Cp are arranged in a plurality of rows. It may be in a form.
【0074】(ロ) 上記のセルの実施形態において
は、酸素極側流路s及び燃料極側流路fを、ガス流れ方
向が同一方向となるように構成する場合について例示し
たが、ガス流れ方向が逆方向になるように構成したり、
ガス流れ方向が直交するように構成しても良い。(B) In the above-described embodiment of the cell, the case where the oxygen electrode side flow path s and the fuel electrode side flow path f are configured to have the same gas flow direction has been described. You can configure the direction to be the opposite direction,
The gas flow directions may be orthogonal to each other.
【0075】(ハ) 上記のセルの第4実施形態におい
て示した酸素極側セパレータ4及び燃料極側セパレータ
5と、上記のセルの第2実施形態において示した板状体
Bを用いて、セルCを構成しても良い。又、上記のセル
の第5実施形態において示した酸素極側セパレータ4及
び燃料極側セパレータ5と、上記のセルの第1実施形態
において示した板状体B、又は、上記のセルの第2実施
形態において示した板状体Bを用いて、セルCを構成し
ても良い。(C) Using the oxygen-electrode-side separator 4 and the fuel-electrode-side separator 5 shown in the fourth embodiment of the above-described cell and the plate-shaped body B shown in the second embodiment of the above-described cell, the cell C may be configured. Further, the oxygen electrode side separator 4 and the fuel electrode side separator 5 shown in the fifth embodiment of the above cell, the plate-shaped body B shown in the first embodiment of the above cell, or the second plate of the above cell, The cell C may be configured using the plate-shaped body B described in the embodiment.
【0076】(ニ) 上記のセルの第3実施形態で例示
した電解質層1の製造方法の別法において、電解質層形
成用基材における電気絶縁性を備えさせる部分に相当す
る箇所に、絶縁性材料を充填しても良い。(D) In another method of manufacturing the electrolyte layer 1 exemplified in the above-described third embodiment of the cell, an insulating layer may be formed on a portion of the base material for forming an electrolyte layer, the portion corresponding to the portion having electrical insulation. Materials may be filled.
【0077】(ホ) 第3実施形態のセルに用いる電解
質層1の製造方法は、上記の実施形態において例示した
方法に限定されるものではなく、例えば、全面にわたっ
て均質な高分子膜において、隣接する発電部Cpの間に
相当する部分を電気絶縁性を有する状態となるように変
質させても良い。(E) The method of manufacturing the electrolyte layer 1 used in the cell of the third embodiment is not limited to the method exemplified in the above embodiment. A portion corresponding to a portion between the power generating units Cp may be altered so as to have an electrical insulating property.
【0078】(ヘ) 電解質層1に酸素電極層2や燃料
電極層3を備えさせる方法は、膜状又は板状に形成した
酸素電極層2や燃料電極層3を電解質層1の面に付設す
る方法の他に、例えば、電極層形成材を電解質層1の面
に印刷又はコーティングして、酸素電極層2や燃料電極
層3を電解質層1の面に形成する方法等、種々の方法を
採用することができる。(F) The method of providing the electrolyte layer 1 with the oxygen electrode layer 2 and the fuel electrode layer 3 is to attach the oxygen electrode layer 2 and the fuel electrode layer 3 formed in a film or plate shape to the surface of the electrolyte layer 1. In addition to the above method, various methods such as a method of printing or coating an electrode layer forming material on the surface of the electrolyte layer 1 and forming the oxygen electrode layer 2 and the fuel electrode layer 3 on the surface of the electrolyte layer 1 may be used. Can be adopted.
【0079】(ト) 酸素電極層2や燃料電極層3は、
隣接する発電部Cpの間に相当する部分に電気絶縁性を
有する状態に一体形成しても良い。(G) The oxygen electrode layer 2 and the fuel electrode layer 3
A portion corresponding to a portion between the adjacent power generation units Cp may be integrally formed in a state having electric insulation.
【0080】(チ) 酸素電極層2と酸素極側セパレー
タ4との間、及び、燃料電極層3と燃料極側セパレータ
5との間の夫々に、電極層及びセパレータ夫々と低い接
触抵抗にて接触する集電層を設けて、電極層とセパレー
タとの間の抵抗を更に低くするようにしても良い。尚、
集電層として、カーボンペーパー、カーボンフェルト
等、多孔状の導電材を用いることができる。酸素電極層
2及び燃料電極層3を複数の発電部Cpに対応させて分
割する場合、集電層も、酸素電極層2及び燃料電極層3
と同様に分割する。あるいは、集電層を、隣接する発電
部Cpの間に相当する部分に電気絶縁性を有する状態に
一体形成しても良い。(H) A low contact resistance between the oxygen electrode layer 2 and the oxygen electrode side separator 4 and between the fuel electrode layer 3 and the fuel electrode side separator 5 at a low contact resistance. A contact current collecting layer may be provided to further reduce the resistance between the electrode layer and the separator. still,
As the current collecting layer, a porous conductive material such as carbon paper and carbon felt can be used. When the oxygen electrode layer 2 and the fuel electrode layer 3 are divided so as to correspond to the plurality of power generation units Cp, the current collecting layer also includes the oxygen electrode layer 2 and the fuel electrode layer 3.
Split in the same way as Alternatively, the current collecting layer may be integrally formed with a portion corresponding to a portion between the adjacent power generation units Cp so as to have electrical insulation.
【0081】(リ) 燃料電池において、発電部Cpを
電気的に接続する形態は、上記の燃料電池の第1及び第
2の各実施形態において例示した接続形態に限定される
ものではない。例えば、燃料電池に含まれる複数の発電
部Cpを、各グループが複数の発電部Cpを含むよう
に、複数のグループに分けて、グループ毎に、複数の発
電部Cpを並列接続し、そのように並列接続した並列接
続発電部グループを直列接続すると、大きな電流を取り
出せることになる。但し、グループに含まれる発電部C
pの個数は、セルCに含まれる発電部Cpの個数よりも
少なくして、燃料電池の出力電圧が従来よりも高くなる
ようにする必要がある。(I) In the fuel cell, the form of electrically connecting the power generation section Cp is not limited to the connection forms exemplified in the first and second embodiments of the fuel cell. For example, the plurality of power generation units Cp included in the fuel cell are divided into a plurality of groups so that each group includes the plurality of power generation units Cp, and the plurality of power generation units Cp are connected in parallel for each group. When a parallel-connected power generation unit group connected in parallel to the power generation unit is connected in series, a large current can be taken out. However, the power generation unit C included in the group
It is necessary to make the number of p smaller than the number of the power generation units Cp included in the cell C so that the output voltage of the fuel cell becomes higher than before.
【0082】(ヌ) 第1実施形態の燃料電池におい
て、第1実施形態のセルCに代えて、第2、第3、第4
又は第5実施形態のセルCを用いて構成しても良い。
又、第2実施形態の燃料電池において、第2実施形態の
セルCに代えて、第1、第3、第4又は第5実施形態の
セルCを用いて構成しても良い。(N) In the fuel cell of the first embodiment, the second, third and fourth fuel cells are replaced with the cells C of the first embodiment.
Alternatively, it may be configured using the cell C of the fifth embodiment.
Further, in the fuel cell of the second embodiment, the cell C of the first, third, fourth or fifth embodiment may be used instead of the cell C of the second embodiment.
【0083】(ル) 上記の実施形態においては、内部
加湿式の固体高分子型の燃料電池のセル、即ち、冷却水
流路wを流れる冷却水の一部を燃料極側セパレータ5の
多孔状部分を通じて燃料極側流路f側に透過させること
により、電解質層1を構成する高分子膜を加湿するよう
に構成したセルに適用する場合について例示したが、外
部加湿式の固体高分子型の燃料電池のセル、即ち、燃料
極側セパレータ5の全体を気密状に形成し、燃料極側ガ
ス又は酸素極側ガスを外部で加湿した状態で供給して、
高分子膜を加湿するように構成したセルにも適用するこ
とができる。この場合、冷却水流路wを省略して、隣接
するセルCの間に、プレート型の熱交換器を設けて、セ
ルCを冷却するように構成しても良い。(G) In the above embodiment, a part of the cell of the internal humidification type polymer electrolyte fuel cell, that is, a part of the cooling water flowing through the cooling water passage w is formed by the porous part of the fuel electrode side separator 5. Is applied to a cell configured to humidify the polymer membrane constituting the electrolyte layer 1 by allowing the polymer membrane constituting the electrolyte layer 1 to pass through to the fuel electrode side flow path f side, but an external humidification type solid polymer type fuel is used. The cell of the battery, that is, the whole of the fuel electrode side separator 5 is formed in an airtight state, and the fuel electrode side gas or the oxygen electrode side gas is supplied in a humidified state outside,
The present invention can also be applied to a cell configured to humidify a polymer film. In this case, the cooling water passage w may be omitted, and a plate-type heat exchanger may be provided between the adjacent cells C to cool the cells C.
【0084】(オ) 本発明は、上記の実施形態におい
て例示した固体高分子型以外に、リン酸型、固体電解質
型、溶融炭酸塩型等、種々の型式の燃料電池のセルに適
用することができる。本発明を固体高分子型以外の型式
の燃料電池のセルに適用する場合は、酸素電極層2、燃
料電極層3、酸素極側セパレータ4、燃料極側セパレー
タ5、絶縁部材6、酸素極側導電路形成部材7及び燃料
極側導電路形成部材8等を形成する材料は、適用する型
式に適合した材料を適宜選択して用いることになる。(E) The present invention can be applied to various types of fuel cell cells such as phosphoric acid type, solid electrolyte type, molten carbonate type, etc., in addition to the solid polymer type exemplified in the above embodiment. Can be. When the present invention is applied to a cell of a fuel cell of a type other than the polymer electrolyte type, the oxygen electrode layer 2, the fuel electrode layer 3, the oxygen electrode side separator 4, the fuel electrode side separator 5, the insulating member 6, the oxygen electrode side As a material for forming the conductive path forming member 7 and the fuel electrode side conductive path forming member 8, etc., a material suitable for the applicable model is appropriately selected and used.
【図1】第1実施形態にかかる燃料電池のセルを示す図FIG. 1 is a diagram showing cells of a fuel cell according to a first embodiment.
【図2】第1実施形態にかかる燃料電池のセルの分解斜
視図FIG. 2 is an exploded perspective view of a cell of the fuel cell according to the first embodiment.
【図3】第1実施形態にかかる燃料電池のセルの分解斜
視図FIG. 3 is an exploded perspective view of a cell of the fuel cell according to the first embodiment.
【図4】第1実施形態にかかる燃料電池のセルの分解斜
視図FIG. 4 is an exploded perspective view of a cell of the fuel cell according to the first embodiment.
【図5】第1実施形態にかかる燃料電池のセルの製造方
法を説明する分解縦断面図FIG. 5 is an exploded longitudinal sectional view for explaining a method of manufacturing a cell of the fuel cell according to the first embodiment.
【図6】第2実施形態にかかる燃料電池のセルの縦断面
図FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a cell of a fuel cell according to a second embodiment.
【図7】第2実施形態にかかる燃料電池のセルの分解斜
視図FIG. 7 is an exploded perspective view of a cell of a fuel cell according to a second embodiment.
【図8】第3実施形態にかかる燃料電池のセルの縦断面
図FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a cell of a fuel cell according to a third embodiment.
【図9】第3実施形態にかかる燃料電池のセルの分解斜
視図FIG. 9 is an exploded perspective view of a cell of a fuel cell according to a third embodiment.
【図10】第4実施形態にかかる燃料電池のセルの分解
斜視図FIG. 10 is an exploded perspective view of a cell of a fuel cell according to a fourth embodiment.
【図11】第5実施形態にかかる燃料電池のセルの縦断
面図FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a cell of a fuel cell according to a fifth embodiment.
【図12】第5実施形態にかかる燃料電池のセルの分解
斜視図FIG. 12 is an exploded perspective view of a cell of a fuel cell according to a fifth embodiment.
【図13】第1実施形態にかかる燃料電池の縦断面図FIG. 13 is a longitudinal sectional view of the fuel cell according to the first embodiment.
【図14】第2実施形態にかかる燃料電池の縦断面図FIG. 14 is a longitudinal sectional view of a fuel cell according to a second embodiment.
【図15】従来の燃料電池のセル及び燃料電池を示す縦
断面図FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing a cell and a fuel cell of a conventional fuel cell.
1 電解質層 2 酸素電極層 3 燃料電極層 4 酸素極側流路形成部材 4i 絶縁部材 5 燃料極側流路形成部材 5i 絶縁部材 6 絶縁部材 7 酸素極側導電路形成部材 8 燃料極側導電路形成部材 f 燃料極側流路 s 酸素極側流路 B 板状体 Cp 発電部 Reference Signs List 1 electrolyte layer 2 oxygen electrode layer 3 fuel electrode layer 4 oxygen electrode side flow path forming member 4i insulating member 5 fuel electrode side flow path forming member 5i insulating member 6 insulating member 7 oxygen electrode side conductive path forming member 8 fuel electrode side conductive path Forming member f Fuel electrode side flow path s Oxygen electrode side flow path B Plate-shaped body Cp Power generation unit
Claims (11)
層を振り分けて配置した平板状の板状体と、前記酸素電
極層側に酸素極側流路を形成する酸素極側流路形成部材
と、前記燃料電極層側に燃料極側流路を形成する燃料極
側流路形成部材とを備えた燃料電池のセルであって、 複数個の発電部を、隣接するもの同士が電気的絶縁状態
で、前記板状体の幅方向に密接状態に並んで備えるよう
に構成されている燃料電池のセル。1. A flat plate-like body in which an oxygen electrode layer and a fuel electrode layer are separately arranged on both sides of an electrolyte layer, and an oxygen electrode side flow path forming an oxygen electrode side flow path on the oxygen electrode layer side A fuel cell comprising a member and a fuel electrode side flow path forming member forming a fuel electrode side flow path on the fuel electrode layer side, wherein a plurality of power generation units are electrically connected to each other. A cell of the fuel cell, which is configured to be provided in a state of being insulated and closely arranged in the width direction of the plate-like body.
置されることにより、隣接する前記発電部同士が、前記
電気的絶縁状態になるように構成されている請求項1記
載の燃料電池のセル。2. The fuel cell according to claim 1, wherein an insulating member is disposed between the adjacent power generation units so that the adjacent power generation units are in the electrical insulation state. Cell.
側流路形成部材の間、及び、前記燃料極側流路形成部材
の間の夫々に絶縁部材が配置され、且つ、前記板状体に
おける前記酸素電極層及び前記燃料電極層が分割される
ことにより、隣接する前記発電部同士が、前記電気的絶
縁状態になるように構成されている請求項1記載の燃料
電池のセル。3. An insulating member is disposed between the oxygen electrode side flow path forming member and between the fuel electrode side flow path forming member in the adjacent power generation unit, and an insulating member is provided in the plate-like body. 2. The fuel cell according to claim 1, wherein the oxygen electrode layer and the fuel electrode layer are divided so that the adjacent power generation units are in the electrical insulation state. 3.
間に相当する部分に電気絶縁性を有する状態に一体形成
されている請求項3記載の燃料電池のセル。4. The fuel cell according to claim 3, wherein the electrolyte layer is integrally formed in a portion corresponding to a space between the adjacent power generation units so as to have electrical insulation.
極側流路形成部材夫々が、隣接する前記発電部の間に相
当する部分に前記絶縁部材を有する状態に一体形成され
ている請求項3又は4記載の燃料電池のセル。5. The oxygen-electrode-side flow path forming member and the fuel-electrode-side flow path forming member are each integrally formed in a state where the insulating member is provided at a portion corresponding to a space between the adjacent power generation units. Item 5. The fuel cell according to item 3 or 4.
極側流路形成部材が電気絶縁性を有する材料にて形成さ
れ、 前記発電部夫々に対応させて、前記酸素極側流路形成部
材を前記板状体の厚さ方向に貫通して前記酸素電極層に
接続される導電路を形成する酸素極側導電路形成部材、
及び、前記燃料極側流路形成部材を前記厚さ方向に貫通
して前記燃料電極層に接続される導電路を形成する燃料
極側導電路形成部材が設けられている請求項1〜4のい
ずれか1項に記載の燃料電池のセル。6. The oxygen electrode side flow path forming member is formed of an electrically insulating material, and the oxygen electrode side flow path forming member is formed of an electrically insulating material. An oxygen electrode-side conductive path forming member that forms a conductive path connected to the oxygen electrode layer by penetrating the member in the thickness direction of the plate-like body,
And a fuel electrode side conductive path forming member which forms a conductive path connected to the fuel electrode layer through the fuel electrode side flow path forming member in the thickness direction is provided. The cell of the fuel cell according to claim 1.
路又は前記酸素極側流路の流路形成方向に直交する方向
に並んでいる請求項1〜6のいずれか1項に記載の燃料
電池のセル。7. The fuel cell system according to claim 1, wherein the plurality of power generation units are arranged in a direction orthogonal to a flow direction of the fuel electrode side flow path or the oxygen electrode side flow path. A cell of the fuel cell as described.
層の製造方法であって、 交互に並ぶ電解質材料供給部及び絶縁質材料供給部か
ら、交互に並ぶ状態で供給される液状の電解質材料及び
液状の絶縁質材料をローラにて圧延することにより、前
記電解質層を形成する燃料電池のセルの電解質層の製造
方法。8. The method for producing an electrolyte layer of a cell of a fuel cell according to claim 4, wherein the liquid electrolyte is supplied in an alternately arranged state from an alternately arranged electrolyte material supply section and an insulation material supply section. A method for producing an electrolyte layer of a fuel cell, wherein the electrolyte layer is formed by rolling a material and a liquid insulating material with a roller.
層の製造方法であって、 電気絶縁材料にて形成された多孔状の電解質層形成用基
材に対して、電気絶縁性を備えさせる部分を除いた箇所
に、電解質材料を充填することにより、前記電解質層を
形成する燃料電池のセルの電解質層の製造方法。9. The method for producing an electrolyte layer of a fuel cell according to claim 4, wherein the porous electrolyte layer-forming substrate made of an electrically insulating material has electrical insulation. A method for producing an electrolyte layer of a fuel cell, wherein the electrolyte layer is formed by filling an electrolyte material into a portion excluding a portion to be made.
燃料電池のセルの複数が、前記板状体の厚さ方向に並置
された燃料電池であって、 セル並び方向に並ぶ前記発電部が直列接続されると共
に、そのように直列接続された直列接続発電部列の複数
が直列接続されている燃料電池。10. The fuel cell according to claim 1, wherein a plurality of cells of the fuel cell are arranged side by side in a thickness direction of the plate-like body, and the plurality of cells are arranged in a cell arrangement direction. A fuel cell in which power generation units are connected in series and a plurality of serially connected power generation unit rows connected in series are connected in series.
燃料電池のセルの複数が、前記板状体の厚さ方向に並置
された燃料電池であって、 セル毎に、複数の前記発電部が直列接続されると共に、
そのように直列接続された直列接続発電部列の複数がセ
ル並び方向に直列接続されている燃料電池。11. A fuel cell according to claim 1, wherein a plurality of cells of the fuel cell are arranged side by side in a thickness direction of the plate-like body. While the power generation unit is connected in series,
A fuel cell in which a plurality of the series-connected power generation unit rows connected in series as described above are connected in series in the cell arrangement direction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001032125A JP2002237314A (en) | 2001-02-08 | 2001-02-08 | Cell of fuel cell, manufacturing method of electrolyte layer and fuel cell |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008027808A (en) * | 2006-07-24 | 2008-02-07 | Yokogawa Electric Corp | Fuel cell and fuel cell impedance distribution measuring device |
JP2010231892A (en) * | 2009-03-25 | 2010-10-14 | Sanyo Electric Co Ltd | Fuel cell |
-
2001
- 2001-02-08 JP JP2001032125A patent/JP2002237314A/en active Pending
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