JP2003331860A - Unit cell structure, fuel cell, and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、単位セル構造体、
燃料電池、およびその製造方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a unit cell structure,
The present invention relates to a fuel cell and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】燃料電池は、燃料極および酸化剤極と、
これらの間に設けられた電解質から構成され、燃料極に
は燃料が、酸化剤極には酸化剤が供給されて電気化学反
応により発電する。燃料としては、一般的には水素が用
いられるが、近年、安価で取り扱いの容易なメタノール
を燃料として直接利用する直接型の燃料電池の開発も盛
んに行われている。2. Description of the Related Art A fuel cell has a fuel electrode and an oxidant electrode,
It is composed of an electrolyte provided between them, and the fuel is supplied to the fuel electrode and the oxidant is supplied to the oxidant electrode to generate electricity by an electrochemical reaction. Hydrogen is generally used as the fuel, but in recent years, direct type fuel cells have been actively developed which directly use methanol, which is inexpensive and easy to handle, as the fuel.
【0003】燃料として水素を用いた場合、燃料極での
反応は以下の式(1)のようになる。
3H2 → 6H+ + 6e− (1)When hydrogen is used as the fuel, the reaction at the fuel electrode is expressed by the following equation (1). 3H 2 → 6H + + 6e − (1)
【0004】燃料としてメタノールを用いた場合、燃料
極での反応は以下の式(2)のようになる。
CH3OH + H2O → 6H+ + CO2 + 6e− (2)When methanol is used as the fuel, the reaction at the fuel electrode is expressed by the following equation (2). CH 3 OH + H 2 O → 6H + + CO 2 + 6e − (2)
【0005】また、いずれの場合も、酸化剤極での反応
は以下の式(3)のようになる。
3/2O2 + 6H+ + 6e− → 3H2O (3)In any case, the reaction at the oxidant electrode is expressed by the following equation (3). 3 / 2O 2 + 6H + + 6e − → 3H 2 O (3)
【0006】燃料電池は、電解質の違いによって多くの
種類に分類されるが、一般的には、アルカリ型、固体高
分子型、リン酸型、溶融炭酸塩型、固体電解質型に大別
される。なかでも、固体高分子型燃料電池は、高出力を
得ることができることから注目されている。Fuel cells are classified into many types according to the difference in electrolyte, but generally they are roughly classified into alkali type, solid polymer type, phosphoric acid type, molten carbonate type, and solid electrolyte type. . Among them, polymer electrolyte fuel cells have been attracting attention because they can obtain high output.
【0007】図7は、一般的な固体高分子型燃料電池の
単位セルを示す斜視図である。固体高分子型燃料電池の
単位セル261は、パーフルオロスルフォン酸膜等の固
体高分子電解質膜266を有し、この固体高分子電解質
膜266の両面に燃料極262と酸化剤極264を接合
して構成される。この燃料極262および酸化剤極26
4は、触媒物質が担持された炭素物質と固体高分子電解
質の微粒子との混合体より構成される。FIG. 7 is a perspective view showing a unit cell of a general polymer electrolyte fuel cell. The unit cell 261 of the solid polymer electrolyte fuel cell has a solid polymer electrolyte membrane 266 such as a perfluorosulfonic acid membrane, and a fuel electrode 262 and an oxidizer electrode 264 are bonded to both surfaces of this solid polymer electrolyte membrane 266. Consists of The fuel electrode 262 and the oxidant electrode 26
4 is composed of a mixture of a carbon material carrying a catalyst material and fine particles of a solid polymer electrolyte.
【0008】以上の構成において、燃料極262に供給
された燃料は、燃料極262中の細孔を通過して触媒物
質に達し、触媒物質により燃料が分解されて、上記式
(1)または式(2)で示したように、水素イオンと電
子を生じる。水素イオンは固体高分子電解質膜266を
通って酸化剤極264に達し、酸化剤極264に供給さ
れた酸素および外部回路から流れ込む電子と反応して上
記式(3)に示したように水を生じる。一方、燃料の分
解により燃料極262で放出された電子は外部回路へ導
き出され、外部回路から酸化剤極264に流れ込む。こ
の結果、外部回路では燃料極262から酸化剤極264
へ向かって電子が流れ、電力が取り出される。In the above structure, the fuel supplied to the fuel electrode 262 passes through the pores in the fuel electrode 262 to reach the catalyst substance, and the fuel is decomposed by the catalyst substance to obtain the above formula (1) or the formula (1). As shown in (2), hydrogen ions and electrons are generated. The hydrogen ions reach the oxidant electrode 264 through the solid polymer electrolyte membrane 266, and react with oxygen supplied to the oxidant electrode 264 and electrons flowing from an external circuit to generate water as shown in the above formula (3). Occurs. On the other hand, the electrons released from the fuel electrode 262 by the decomposition of the fuel are guided to the external circuit and flow into the oxidant electrode 264 from the external circuit. As a result, in the external circuit, from the fuel electrode 262 to the oxidizer electrode 264.
Electrons flow toward and electric power is taken out.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかし、この単位セル
261一つでは、実用的に充分な電力を得ることができ
ないため、通常、複数の単位セル261を電気的に直列
または並列に接続してスタック構造にした燃料電池が用
いられる。単位セル261は、セパレータ268を介し
て互いに電気的に接続される。セパレータ268は、単
位セル261をスタック構造としたときに燃料極262
に供給される燃料と、酸化剤極264に供給される酸素
などの酸化剤とを分離する機能をも有する。However, since one unit cell 261 cannot obtain a practically sufficient electric power, a plurality of unit cells 261 are usually connected electrically in series or in parallel. A fuel cell having a stack structure is used. The unit cells 261 are electrically connected to each other via the separator 268. The separator 268 is a fuel electrode 262 when the unit cell 261 has a stack structure.
Also has the function of separating the fuel supplied to the oxidizer electrode 264 and the oxidizer such as oxygen supplied to the oxidizer electrode 264.
【0010】このように、複数の単位セルをセパレータ
を介して連結したスタック構造とすると、装置全体が巨
大かつ大重量になってしまうという問題がある。また、
セパレータには燃料供給路や酸化剤供給路等を設ける必
要があり、複雑な構造となる。そのため、形成加工時に
壊れやすいため、ある程度の厚さにする必要があり、さ
らに装置全体が巨大かつ大重量になってしまう。さら
に、出力電力を高めるためには、多数の単位セルをスタ
ックする必要があり、複数の供給口から燃料等を供給し
なければならないため、取り扱いが不便という問題もあ
る。As described above, when a stack structure in which a plurality of unit cells are connected via a separator is used, there is a problem that the entire device becomes huge and heavy. Also,
It is necessary to provide a fuel supply path, an oxidant supply path, etc. in the separator, which results in a complicated structure. Therefore, since it is easily broken during the forming process, it is necessary to make the thickness to a certain extent, and further, the entire apparatus becomes huge and heavy. Further, in order to increase the output power, it is necessary to stack a large number of unit cells and it is necessary to supply fuel or the like from a plurality of supply ports, which causes a problem of inconvenience in handling.
【0011】本発明は上記事情を踏まえてなされたもの
であり、構造を簡略化しつつ、必要な電力を確保できる
燃料電池を提供することを目的とする。本発明の別の目
的は、燃料電池およびその製造プロセスの信頼性を高め
ることにある。本発明のまた別の目的は、燃料電池およ
びその製造プロセスの安定性を高めることにある。The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fuel cell capable of securing necessary electric power while simplifying the structure. Another object of the present invention is to increase the reliability of the fuel cell and its manufacturing process. Another object of the present invention is to improve the stability of the fuel cell and its manufacturing process.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、固体電
解質膜と、固体電解質膜を挟んで対向して設けられた燃
料極および酸化剤極とをそれぞれ有する複数の単位セル
と、複数の単位セルの燃料極と複数の単位セルの酸化剤
極とを隔離する隔壁と、隔壁に形成され、それぞれ一の
単位セルの燃料極と他の単位セルの酸化剤極とを電気的
に接続する複数の接続部材と、を含むことを特徴とする
燃料電池が提供される。According to the present invention, a plurality of unit cells each having a solid electrolyte membrane and a fuel electrode and an oxidant electrode which are opposed to each other with the solid electrolyte membrane interposed therebetween, and a plurality of unit cells are provided. A partition wall that separates the fuel electrode of the unit cell from the oxidant electrodes of the plurality of unit cells, and a partition wall formed to electrically connect the fuel electrode of one unit cell and the oxidant electrode of another unit cell, respectively. A fuel cell including a plurality of connecting members is provided.
【0013】この構成によれば、複数の単位セルの燃料
極と複数の単位セルの酸化剤極とを隔壁により隔離する
ことができるので、燃料電池の構造を簡略化することが
できる。また、隔壁により隔離された一方の室に燃料を
供給し、他方の室に酸化剤を供給すればよいので、燃料
電池の取り扱いを容易にすることができる。また、ここ
で、接続部材は、一の単位セルの燃料極と他の単位セル
の酸化剤極とを直列に接続することができる。これによ
り、燃料電池の構造を簡略化しつつ、出力電力を高める
ことができる。According to this structure, the fuel electrodes of the plurality of unit cells and the oxidizer electrodes of the plurality of unit cells can be separated by the partition walls, so that the structure of the fuel cell can be simplified. Further, since the fuel may be supplied to one of the chambers separated by the partition wall and the oxidant may be supplied to the other chamber, the fuel cell can be easily handled. Further, here, the connecting member can connect the fuel electrode of one unit cell and the oxidant electrode of another unit cell in series. This makes it possible to increase the output power while simplifying the structure of the fuel cell.
【0014】この燃料電池において、隔壁は、ジグザグ
状に形成することができる。隔壁をジグザグ状などの屈
曲された形状にすることにより、限られたスペースに多
くの単位セルを配置することができ、燃料電池をコンパ
クトにすることができる。また、このような形状にする
ことにより、隔壁を伸縮可能に構成することができる。
これにより、さらに省スペース化を図ることができる。
また、燃料電池の形状を適宜変化させることもできる。In this fuel cell, the partition walls can be formed in a zigzag shape. By forming the partition walls into a bent shape such as a zigzag shape, many unit cells can be arranged in a limited space, and the fuel cell can be made compact. Further, by having such a shape, the partition wall can be configured to be stretchable.
Thereby, further space saving can be achieved.
Further, the shape of the fuel cell can be changed appropriately.
【0015】本発明によれば、固体電解質膜と、固体電
解質膜を挟んで対向して設けられた燃料極および酸化剤
極とをそれぞれ有する複数の単位セルと、隣接する二つ
の単位セル間をそれぞれ電気的に接続する複数の接続部
材と、を含み、複数の接続部材により区画された一方の
側に複数の単位セルの燃料極が配置され、他方の側に複
数の単位セルの酸化剤極が配置されたことを特徴とする
燃料電池が提供される。According to the present invention, a plurality of unit cells each having a solid electrolyte membrane, a fuel electrode and an oxidant electrode, which are opposed to each other with the solid electrolyte membrane sandwiched therebetween, are provided between two adjacent unit cells. A plurality of connecting members electrically connected to each other, the fuel electrodes of the plurality of unit cells are arranged on one side partitioned by the plurality of connecting members, and the oxidizer electrodes of the plurality of unit cells are arranged on the other side. Is provided, and a fuel cell is provided.
【0016】この構成によれば、複数の単位セルの燃料
極と複数の単位セルの酸化剤極とを複数の接続部材によ
り隔離することができるので、燃料電池の構造を簡略化
することができる。このように、セパレータを用いるこ
となく燃料極と酸化剤極とを区画することができるの
で、燃料電池の低重量化と低体積化を図ることができ
る。また、複数の接続部材により区画された一方の室に
燃料を供給し、他方の室に酸化剤を供給すればよいの
で、燃料電池の取り扱いを容易にすることができる。さ
らに、隣接する二つの単位セル間を電気的に接続する機
能と、これらの単位セルの燃料極と酸化剤極とを隔離す
る機能とが接続部材により実現されるので、燃料電池を
コンパクトにすることができる。また、隣接する二つの
単位セル間が、それぞれ個別の接続部材により接続され
るので、必要に応じて燃料電池に含まれる単位セルの数
を増減することができ、所望の出力電力を得ることがで
きる。According to this structure, the fuel electrodes of the plurality of unit cells and the oxidant electrodes of the plurality of unit cells can be separated by the plurality of connecting members, so that the structure of the fuel cell can be simplified. . In this way, the fuel electrode and the oxidant electrode can be partitioned without using a separator, so that the weight and volume of the fuel cell can be reduced. Further, since the fuel may be supplied to one of the chambers divided by the plurality of connecting members and the oxidant may be supplied to the other chamber, the fuel cell can be easily handled. Furthermore, since the function of electrically connecting two adjacent unit cells and the function of separating the fuel electrode and the oxidant electrode of these unit cells are realized by the connecting member, the fuel cell can be made compact. be able to. In addition, since two adjacent unit cells are connected by individual connecting members, respectively, the number of unit cells included in the fuel cell can be increased or decreased as necessary, and a desired output power can be obtained. it can.
【0017】ここで、接続部材は、隣接する二つの単位
セル間を直列に接続することができる。これにより、燃
料電池の構造を簡略化しつつ、出力電力を高めることが
できる。Here, the connecting member can connect two adjacent unit cells in series. This makes it possible to increase the output power while simplifying the structure of the fuel cell.
【0018】この燃料電池において、各接続部材は板状
に形成され、一端の表面において、一の単位セルの燃料
極に接合され、他端の裏面において、他の単位セルの酸
化剤極に接合されてこれらの燃料極および酸化剤極を隔
離するとともに電気的に接続することができる。この構
成によれば、隣接する二つの単位セル間を直列に接続す
ることができるので、燃料電池の出力電力を高めること
ができる。また、各接続部材が板状に形成されるので、
燃料電池をコンパクトにすることができる。In this fuel cell, each connecting member is formed in a plate shape, and is joined to the fuel electrode of one unit cell on the surface of one end and to the oxidant electrode of another unit cell on the back surface of the other end. The fuel electrode and the oxidant electrode can be isolated and electrically connected to each other. According to this configuration, since two adjacent unit cells can be connected in series, the output power of the fuel cell can be increased. Further, since each connecting member is formed in a plate shape,
The fuel cell can be made compact.
【0019】この燃料電池において、接続部材の一端側
には第一の開口部が設けられ、接続部材の他端側には第
二の開口部が設けられ、一の単位セルの燃料極が接続部
材の第一の開口部から裏面側に露出され、他の単位セル
の酸化剤極が接続部材の第二の開口部から表面側に露出
された構成にすることができる。この構成によれば、第
一の開口部および第二の開口部の周辺領域がそれぞれ単
位セルに接合されるので、単位セルと接続部材との接合
力を増すことができる。また、この構成により、燃料電
池の構造を補強することができる。これらにより、燃料
電池の信頼性および安定性を高めることができる。In this fuel cell, a first opening is provided at one end of the connecting member, and a second opening is provided at the other end of the connecting member so that the fuel electrode of one unit cell is connected. It is possible to have a structure in which the first opening of the member is exposed to the back surface side, and the oxidizer electrodes of the other unit cells are exposed to the front surface side from the second opening of the connection member. According to this configuration, the peripheral regions of the first opening and the second opening are respectively joined to the unit cell, so that the joining force between the unit cell and the connecting member can be increased. Further, with this configuration, the structure of the fuel cell can be reinforced. These can improve the reliability and stability of the fuel cell.
【0020】この燃料電池において、接続部材は、一の
単位セルの燃料極が接合された領域と他の単位セルの酸
化剤極が接合された領域との間に屈曲部を有することが
できる。このように、接続部材を屈曲された形状にする
ことにより、限られたスペースに多くの単位セルを配置
することができ、燃料電池をコンパクトにすることがで
きる。また、接続部材は、屈曲部の屈曲角度が調整可能
な材料により構成することができる。このようにする
と、複数の単位セルを積層方向に伸縮可能なスタック構
造とすることができる。これにより、さらに省スペース
化を図ることができる。また、燃料電池の形状を適宜変
化させることもできる。さらに、複数の単位セルのスタ
ック構造自体の伸縮性により、このスタック構造を筐体
内に固定して燃料室および酸化剤室を形成することがで
きる。In this fuel cell, the connecting member may have a bent portion between the region where the fuel electrode of one unit cell is joined and the region where the oxidant electrode of another unit cell is joined. Thus, by forming the connecting member into a bent shape, many unit cells can be arranged in a limited space, and the fuel cell can be made compact. Further, the connecting member can be made of a material whose bending angle of the bending portion can be adjusted. By doing so, it is possible to form a stack structure in which the plurality of unit cells can expand and contract in the stacking direction. Thereby, further space saving can be achieved. Further, the shape of the fuel cell can be changed appropriately. Further, due to the elasticity of the stack structure itself of the plurality of unit cells, the stack structure can be fixed in the housing to form the fuel chamber and the oxidant chamber.
【0021】この燃料電池において、複数の接続部材は
ジグザグ状に配置することができる。複数の接続部材を
ジグザグ状などの屈曲された形状にすることにより、限
られたスペースに多くの単位セルを配置することがで
き、燃料電池をコンパクトにすることができる。また、
このような形状にすることにより、複数の単位セルを伸
縮可能に構成することができる。複数の単位セルを積層
方向に伸縮可能なスタック構造とすることができる。こ
れにより、さらに省スペース化を図ることができる。ま
た、燃料電池の形状を適宜変化させることもできる。In this fuel cell, the plurality of connecting members can be arranged in a zigzag pattern. By forming the plurality of connecting members into a bent shape such as a zigzag shape, many unit cells can be arranged in a limited space, and the fuel cell can be made compact. Also,
With such a shape, a plurality of unit cells can be configured to be expandable and contractable. A plurality of unit cells can have a stack structure that can expand and contract in the stacking direction. Thereby, further space saving can be achieved. Further, the shape of the fuel cell can be changed appropriately.
【0022】この燃料電池において、接続部材は、略同
一形状に形成することができ、単位セルと接続部材の繰
り返し単位により構成することができる。接続部材を略
同一形状にすることにより、燃料電池の製造を容易にす
ることができる。また、各単位セルにおいて、燃料極お
よび酸化剤極は同じ材料により構成することができる。
このようにすると、複数の単位セルのスタック構造を形
成する際に、燃料極と酸化剤極を区別して扱う必要がな
いため、燃料電池の製造をより容易にすることができ
る。この場合、各単位セルの固体電解質膜を挟んで対向
して設けられた二つの電極が、接続部材によって区画さ
れた構成とすることができる。In this fuel cell, the connecting members can be formed in substantially the same shape, and can be composed of repeating units of unit cells and connecting members. By making the connecting members have substantially the same shape, the manufacturing of the fuel cell can be facilitated. Further, in each unit cell, the fuel electrode and the oxidant electrode can be made of the same material.
In this way, when forming a stack structure of a plurality of unit cells, it is not necessary to treat the fuel electrode and the oxidant electrode separately, so that the fuel cell can be manufactured more easily. In this case, the two electrodes provided facing each other with the solid electrolyte membrane of each unit cell interposed therebetween may be configured to be partitioned by the connection member.
【0023】この燃料電池において、接続部材は、一端
と他端の間で二つ折りにされた略同一形状に形成するこ
とができ、複数の接続部材は、一の接続部材の外側の一
面と他の接続部材の外側の一面が対向し、他の接続部材
の内側の他面とまた他の接続部材の内側の一面が対向し
た構造の繰り返し単位として配置することができ、各単
位セルは、これらの接続部材の対向する面の間に配置す
ることができる。接続部材は二つ折りにされた形状を有
するので、燃料電池をコンパクトにすることができる。
また、接続部材を略同一形状にすることにより、燃料電
池の製造を容易にすることができる。In this fuel cell, the connecting member can be formed in substantially the same shape by being folded in half between one end and the other end, and the plurality of connecting members can be formed on one surface outside one connecting member and the other. Can be arranged as a repeating unit of a structure in which one outer surface of the connecting member faces, the other inner surface of the other connecting member faces one inner surface of the other connecting member, and each unit cell is Can be arranged between the facing surfaces of the connecting member. Since the connecting member has a folded shape, the fuel cell can be made compact.
Further, the fuel cell can be easily manufactured by making the connecting members have substantially the same shape.
【0024】この燃料電池において、各接続部材は、導
電性材料により構成することができる。接続部材を導電
性材料により構成することにより、接続部材が二つの単
位セル間を電気的に接続する機能と二つの単位セル間の
燃料極および酸化剤極を隔離する機能とを果たすので、
燃料電池の構造を簡略化することができる。各接続部材
は、一の単位セルの燃料極が接合された領域から他の単
位セルの酸化剤極が接合された領域にわたって、導電性
材料により構成されていれば、他の部分は導電性材料に
より構成される必要はない。接続部材の他の部分は、例
えば弾性を有する材料を成型加工等することにより構成
することもできる。これにより、燃料電池をさらに軽量
化することができる。In this fuel cell, each connecting member can be made of a conductive material. By configuring the connecting member with a conductive material, the connecting member performs the function of electrically connecting the two unit cells and the function of separating the fuel electrode and the oxidizer electrode between the two unit cells.
The structure of the fuel cell can be simplified. If each connecting member is made of a conductive material from the region where the fuel electrode of one unit cell is joined to the region where the oxidant electrode of another unit cell is joined, the other part is made of a conductive material. Need not be composed of The other part of the connection member can be formed by molding a material having elasticity, for example. Thereby, the fuel cell can be further reduced in weight.
【0025】本発明によれば、固体電解質膜と、その両
面にそれぞれ形成された燃料極および酸化剤極とを有す
る単位セルを複数含む燃料電池を製造する方法であっ
て、それぞれ板状に形成された複数の接続部材で、隣接
する二つの単位セル間をそれぞれ電気的に接続するとと
もに一の単位セルの燃料極と他の単位セルの酸化剤極と
を接合する工程と、接合する工程を繰り返して複数の単
位セルの燃料極と複数の単位セルの酸化剤極とを区画す
る工程と、を含むことを特徴とする燃料電池の製造方法
が提供される。According to the present invention, there is provided a method for producing a fuel cell including a plurality of unit cells each having a solid electrolyte membrane and a fuel electrode and an oxidizer electrode formed on both surfaces thereof, each of which is formed in a plate shape. A plurality of connecting members that are electrically connected to each other between two adjacent unit cells, and a step of joining a fuel electrode of one unit cell and an oxidant electrode of another unit cell, and a step of joining A method of manufacturing a fuel cell is provided, which comprises repeatedly dividing a fuel electrode of a plurality of unit cells and an oxidant electrode of a plurality of unit cells.
【0026】この燃料電池の製造方法において、一端側
に第一の開口部が形成され、他端側に第二の開口部が形
成された接続部材を複数準備する工程をさらに含み、接
合する工程は、一端側に第一の開口部が、他端側に第二
の開口部が形成された接続部材を複数準備する工程と、
一の単位セルの燃料極を一の接続部材の表面から接合し
て燃料極を接続部材の第一の開口部から裏面側に露出さ
せる工程と、他の単位セルの酸化剤極を一の接続部材の
裏面から接合して酸化剤極を接続部材の第二の開口部か
ら裏面側に露出させる工程と、を含むことができる。In this fuel cell manufacturing method, the method further includes the step of preparing a plurality of connecting members having the first opening formed on one end side and the second opening formed on the other end side, and the step of joining. Is a step of preparing a plurality of connecting members having a first opening on one end side and a second opening on the other end side,
Joining the fuel electrode of one unit cell from the surface of one connecting member to expose the fuel electrode to the back side from the first opening of the connecting member; and connecting the oxidant electrode of another unit cell to one Bonding from the back surface of the member to expose the oxidizer electrode to the back surface side from the second opening of the connecting member.
【0027】本発明によれば、固体電解質膜と、その両
面にそれぞれ形成された燃料極および酸化剤極とを有す
る単位セルを複数含む燃料電池を製造する方法であっ
て、板状の二つ折りにされた接続部材を複数準備する工
程と、複数の接続部材を、一の接続部材の外側の一面と
他の接続部材の外側の一面が対向し、他の接続部材の内
側の他面とまた他の接続部材の内側の一面が対向した構
造の繰り返し単位として配置する工程と、複数の単位セ
ルを、複数の接続部材の対向した面の間に配置して、こ
れらの接続部材に接合するとともに隣接する二つの単位
セル間をこれらの接続部材により電気的に接続する工程
と、を含むことを特徴とする燃料電池の製造方法が提供
される。According to the present invention, there is provided a method for producing a fuel cell including a plurality of unit cells each having a solid electrolyte membrane and a fuel electrode and an oxidant electrode formed on both surfaces of the solid electrolyte membrane. A step of preparing a plurality of connecting members, and a plurality of connecting members, one outer surface of one connecting member and one outer surface of another connecting member face each other, and Arranging as a repeating unit of a structure in which one surface on the inside of another connecting member faces each other, and arranging a plurality of unit cells between the facing surfaces of the plurality of connecting members, and bonding to these connecting members. And a step of electrically connecting two adjacent unit cells with these connecting members, a method for manufacturing a fuel cell is provided.
【0028】本発明によれば、固体電解質膜と、その両
面にそれぞれ形成された燃料極および酸化剤極とを有す
る単位セルを複数含む燃料電池を製造する方法であっ
て、導電性材料により構成され、第一および第二の開口
部が形成された板状の接続部材を複数準備する工程と、
接続部材の表面側から単位セルの燃料極および酸化剤の
いずれか一方を接合し、第一の開口部から裏面側に露出
させた構成の単位セル構造体を複数形成する工程と、複
数の単位セル構造体を、一の単位セル構造体の接続部材
の裏面側から他の単位セル構造体の単位セルの燃料極お
よび酸化剤極のいずれか他方が接合され、第二の開口部
から表面側に露出するように互いに接続する工程と、を
含むことを特徴とする燃料電池の製造方法が提供され
る。According to the present invention, there is provided a method for producing a fuel cell including a plurality of unit cells each having a solid electrolyte membrane and a fuel electrode and an oxidant electrode formed on both surfaces thereof, the method comprising a conductive material. And a step of preparing a plurality of plate-shaped connecting members in which the first and second openings are formed,
A step of joining one of the fuel electrode and the oxidizer of the unit cell from the front surface side of the connecting member to form a plurality of unit cell structures having a configuration exposed from the first opening to the back surface side; In the cell structure, one of the fuel electrode and the oxidant electrode of the unit cell of the other unit cell structure is joined from the back surface side of the connecting member of the one unit cell structure, and the other surface of the unit cell structure is connected to the front surface side from the second opening. And a step of connecting to each other so as to be exposed to the inside of the fuel cell.
【0029】本発明によれば、固体電解質膜と、その両
面にそれぞれ形成された燃料極および酸化剤極とを有す
る単位セルと、板状に形成され、第一および第二の開口
部が形成された接続部材と、を含み、単位セルは、燃料
極または酸化剤のいずれか一方が、接続部材の表面側か
ら接合され、第一の開口部から裏面側に露出した構成と
されたことを特徴とする単位セル構造体が提供される。According to the present invention, a unit cell having a solid electrolyte membrane and a fuel electrode and an oxidant electrode respectively formed on both surfaces of the solid electrolyte membrane, and a plate-shaped unit cell, and first and second openings are formed. The unit cell is configured such that either the fuel electrode or the oxidant is bonded from the front surface side of the connection member and exposed to the back surface side from the first opening. A featured unit cell structure is provided.
【0030】この単位セル構造体において、接続部材
は、第一の開口部と第二の開口部の間に屈曲部を有する
ことができる。ここで、単位セル構造体は、接続部材の
内側に単位セルが接合された構造と、接続部材の外側に
単位セルが接合された構造のいずれとすることもでき
る。In this unit cell structure, the connecting member may have a bent portion between the first opening and the second opening. Here, the unit cell structure may have either a structure in which the unit cells are joined inside the connecting member or a structure in which the unit cells are joined outside the connecting member.
【0031】この単位セル構造体において、接続部材
は、導電性材料により構成することができる。In this unit cell structure, the connecting member can be made of a conductive material.
【0032】[0032]
【発明の実施の形態】(第一の実施の形態)図1は本発
明の実施の形態における燃料電池の単位セルを模式的に
示した断面図である。ここでは、燃料電池に含まれる複
数の単位セル101の一つのみを模式的に示す。単位セ
ル101は、燃料極102、酸化剤極108および固体
電解質膜114から構成される。固体電解質膜114
は、燃料極102と酸化剤極108を隔てるとともに、
両者の間で水素イオンを移動させる役割を有する。この
ため、固体電解質膜114は、水素イオンの伝導性が高
い膜であることが好ましい。また、化学的に安定であっ
て機械的強度が高いことが好ましい。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION (First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view schematically showing a unit cell of a fuel cell according to an embodiment of the present invention. Here, only one of the plurality of unit cells 101 included in the fuel cell is schematically shown. The unit cell 101 includes a fuel electrode 102, an oxidant electrode 108, and a solid electrolyte membrane 114. Solid electrolyte membrane 114
Separates the fuel electrode 102 and the oxidizer electrode 108,
It has a role of moving hydrogen ions between the both. Therefore, the solid electrolyte membrane 114 is preferably a membrane having high hydrogen ion conductivity. Further, it is preferably chemically stable and has high mechanical strength.
【0033】固体電解質膜114を構成する材料として
は、スルフォン基、リン酸基等の強酸基や、カルボキシ
ル基等の弱酸基等の極性基を有する有機高分子が好まし
く用いられる。こうした有機高分子として、スルフォン
化ポリ(4−フェノキシベンゾイル−1,4−フェニレ
ン)、アルキルスルフォン化ポリベンゾイミダゾール等
の芳香族縮合系高分子;スルフォン基含有パーフルオロ
カーボン(ナフィオン(デュポン社製)(登録商標)、
アシプレックス(旭化成社製));カルボキシル基含有
パーフルオロカーボン(フレミオンS膜(旭硝子社製)
(登録商標));等が例示される。As a material forming the solid electrolyte membrane 114, an organic polymer having a strong acid group such as a sulfone group or a phosphoric acid group and a polar group such as a weak acid group such as a carboxyl group is preferably used. As such an organic polymer, sulfonated poly (4-phenoxybenzoyl-1,4-phenylene), an aromatic condensed polymer such as an alkyl sulfonated polybenzimidazole; a sulfone group-containing perfluorocarbon (Nafion (manufactured by DuPont) ( Registered trademark),
Aciplex (Asahi Kasei Co., Ltd.); Perfluorocarbon containing carboxyl group (Flemion S film (Asahi Glass Co., Ltd.)
(Registered trademark)); and the like.
【0034】燃料極102および酸化剤極108は、そ
れぞれ、触媒を担持した炭素粒子と固体電解質の微粒子
とを含む燃料極側触媒層106および酸化剤極側触媒層
112を基体104および基体110上に形成した構成
とすることができる。基体104および基体110の表
面は撥水処理してもよい。The fuel electrode 102 and the oxidant electrode 108 have a fuel electrode side catalyst layer 106 and an oxidant electrode side catalyst layer 112 containing carbon particles carrying a catalyst and fine particles of a solid electrolyte, respectively, on a substrate 104 and a substrate 110. Can be formed into The surfaces of the base 104 and the base 110 may be water repellent.
【0035】燃料極側触媒層106の触媒としては、白
金、金、銀、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、オス
ミウム、イリジウム、コバルト、ニッケル、レニウム、
リチウム、ランタン、ストロンチウム、イットリウム、
またはこれらの合金等が例示される。酸化剤極側触媒層
112の触媒としては、燃料極側触媒層106と同様の
ものを用いることができ、上記例示物質を使用すること
ができる。なお、燃料極側触媒層106および酸化剤極
側触媒層112の触媒は同じものを用いても異なるもの
を用いてもどちらでもよい。As the catalyst of the fuel electrode side catalyst layer 106, platinum, gold, silver, ruthenium, rhodium, palladium, osmium, iridium, cobalt, nickel, rhenium,
Lithium, lanthanum, strontium, yttrium,
Or these alloys etc. are illustrated. As the catalyst of the oxidant electrode side catalyst layer 112, the same catalyst as the fuel electrode side catalyst layer 106 can be used, and the above-exemplified substances can be used. The catalysts of the fuel electrode side catalyst layer 106 and the oxidant electrode side catalyst layer 112 may be the same or different.
【0036】触媒を担持する炭素粒子としては、アセチ
レンブラック(デンカブラック(電気化学社製)(登録
商標)、XC72(Vulcan社製)等)、ケッチェンブラ
ック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン等が
例示される。炭素粒子の粒径は、たとえば、0.01〜
0.1μm、好ましくは0.02〜0.06μmとす
る。Examples of the carbon particles supporting the catalyst include acetylene black (Denka Black (produced by Denki Kagaku) (registered trademark), XC72 (produced by Vulcan), etc.), Ketjenblack, carbon nanotube, carbon nanohorn and the like. It The particle size of the carbon particles is, for example, 0.01 to
The thickness is 0.1 μm, preferably 0.02 to 0.06 μm.
【0037】燃料極側触媒層106および酸化剤極側触
媒層112における固体電解質の微粒子は、同一のもの
であっても異なるものであってもよい。ここで、固体電
解質の微粒子は、固体電解質膜114と同じ材料を用い
ることができるが、固体電解質膜114とは異なる材料
や、複数の材料を用いることもできる。The fine particles of the solid electrolyte in the fuel electrode side catalyst layer 106 and the oxidant electrode side catalyst layer 112 may be the same or different. Here, for the fine particles of the solid electrolyte, the same material as the solid electrolyte membrane 114 can be used, but a material different from the solid electrolyte membrane 114 or a plurality of materials can also be used.
【0038】燃料極102、酸化剤極108ともに、基
体104および基体110としては、カーボンペーパ
ー、カーボンの成形体、カーボンの焼結体、焼結金属、
発泡金属等の多孔性基体を用いることができる。また、
基体104および基体110の撥水処理にはポリテトラ
フルオロエチレン等の撥水剤を用いることができる。The base 104 and the base 110 of both the fuel electrode 102 and the oxidizer electrode 108 are carbon paper, carbon compact, carbon sintered body, sintered metal,
A porous substrate such as foam metal can be used. Also,
A water repellent such as polytetrafluoroethylene can be used for the water repellent treatment of the base 104 and the base 110.
【0039】燃料としては、メタノール、エタノール、
ジメチルエーテル、または他のアルコール類、あるいは
シクロパラフィン等の液体炭化水素等の有機液体燃料を
用いることができる。有機液体燃料は、水溶液とするこ
とができる。また、燃料として、水素、メタン、プロパ
ン、ブタン、またはバイオマスガス等の天然および合成
の炭水化物を用いることもできる。酸化剤としては、通
常、空気を用いることができるが、酸素ガスを供給して
もよい。As the fuel, methanol, ethanol,
Organic liquid fuels such as dimethyl ether, other alcohols, or liquid hydrocarbons such as cycloparaffin can be used. The organic liquid fuel can be an aqueous solution. It is also possible to use as the fuel hydrogen, methane, propane, butane, or natural and synthetic carbohydrates such as biomass gas. Air can be usually used as the oxidant, but oxygen gas may be supplied.
【0040】本発明における単位セル101の製造方法
は特に制限がないが、たとえば以下のようにして製造す
ることができる。まず、一般的に用いられている含浸法
によって炭素粒子に触媒を担持させる。次に触媒を担持
させた炭素粒子と固体電解質の微粒子を溶媒に分散さ
せ、ペースト状としたのち、撥水化処理を行った基体1
04または110に塗布、乾燥させることによって燃料
極102および酸化剤極108が得られる。The manufacturing method of the unit cell 101 in the present invention is not particularly limited, but it can be manufactured, for example, as follows. First, a catalyst is supported on carbon particles by a generally used impregnation method. Next, the carbon particles supporting the catalyst and the fine particles of the solid electrolyte are dispersed in a solvent to form a paste, and then the substrate 1 is treated to be water repellent.
The fuel electrode 102 and the oxidant electrode 108 are obtained by applying 04 or 110 and drying.
【0041】ここで、炭素粒子の粒径は、たとえば0.
01〜0.1μmとする。また、固体電解質の微粒子の
粒径は、たとえば0.05〜1μmとする。炭素粒子と
固体電解質の微粒子とは、たとえば、重量比で2:1〜
40:1の範囲で用いられる。また、ペースト中の水と
溶質との重量比は、たとえば、1:2〜10:1程度と
する。触媒粒子の粒径は、たとえば1nm〜10nmと
する。基体104または110へのペーストの塗布方法
については特に制限がないが、たとえば、刷毛塗り、ス
プレー塗布、およびスクリーン印刷法等の方法を用いる
ことができる。ペーストは、約1μm〜2mmの厚さで
塗布される。ペーストを塗布した後、使用する材料に応
じた加熱温度および加熱時間で加熱し、燃料極102お
よび酸化剤極108が作製される。加熱温度および加熱
時間は、用いる材料によって適宜に選択されるが、たと
えば、加熱温度100℃〜250℃、加熱時間30秒間
〜30分とすることができる。Here, the particle size of the carbon particles is, for example, 0.
It is set to 01 to 0.1 μm. The particle size of the solid electrolyte particles is, for example, 0.05 to 1 μm. The carbon particles and the solid electrolyte particles are, for example, in a weight ratio of 2: 1 to
Used in the 40: 1 range. The weight ratio of water to solute in the paste is, for example, about 1: 2 to 10: 1. The particle size of the catalyst particles is, for example, 1 nm to 10 nm. The method of applying the paste to the substrate 104 or 110 is not particularly limited, but, for example, a method such as brush coating, spray coating, and screen printing method can be used. The paste is applied with a thickness of about 1 μm to 2 mm. After applying the paste, the paste is heated at a heating temperature and a heating time depending on the material used, and the fuel electrode 102 and the oxidant electrode 108 are produced. The heating temperature and the heating time are appropriately selected depending on the material used, but for example, the heating temperature can be 100 ° C. to 250 ° C. and the heating time can be 30 seconds to 30 minutes.
【0042】本発明における固体電解質膜114は、用
いる材料に応じて適宜な方法を採用して作製することが
できる。たとえば固体電解質膜114を有機高分子材料
で構成する場合、有機高分子材料を溶媒に溶解ないし分
散した液体を、ポリテトラフルオロエチレン等の剥離性
シート等の上にキャストして乾燥させることにより得る
ことができる。The solid electrolyte membrane 114 in the present invention can be manufactured by adopting an appropriate method depending on the material used. For example, when the solid electrolyte membrane 114 is composed of an organic polymer material, it is obtained by casting a liquid obtained by dissolving or dispersing the organic polymer material in a solvent onto a peelable sheet such as polytetrafluoroethylene and drying the liquid. be able to.
【0043】以上のようにして作製した固体電解質膜1
14を、燃料極102および酸化剤極108で挟み、ホ
ットプレスし、単位セル101を得る。このとき、燃料
極側触媒層106および酸化剤極側触媒層112が固体
電解質膜114と接するようにする。ホットプレスの条
件は、材料に応じて選択されるが、固体電解質膜114
や燃料極側触媒層106および酸化剤極側触媒層112
中の固体電解質の微粒子を軟化点やガラス転移のある有
機高分子で構成する場合、これらの有機高分子の軟化温
度やガラス転位温度を超える温度とすることができる。
具体的には、たとえば、温度100〜250℃、圧力1
〜100kgf/cm2、時間10秒〜300秒とす
る。Solid electrolyte membrane 1 produced as described above
14 is sandwiched between the fuel electrode 102 and the oxidant electrode 108 and hot pressed to obtain a unit cell 101. At this time, the fuel electrode side catalyst layer 106 and the oxidant electrode side catalyst layer 112 are brought into contact with the solid electrolyte membrane 114. The conditions of the hot press are selected according to the material, but the solid electrolyte membrane 114
And fuel electrode side catalyst layer 106 and oxidant electrode side catalyst layer 112
When the fine particles of the solid electrolyte therein are composed of an organic polymer having a softening point or a glass transition, the temperature may be higher than the softening temperature or glass transition temperature of these organic polymers.
Specifically, for example, the temperature is 100 to 250 ° C., the pressure is 1
˜100 kgf / cm 2 , and time 10 seconds to 300 seconds.
【0044】図2は、以上のようにして形成した複数の
単位セル101のスタック構造を含む燃料電池100を
示す図である。燃料電池100は、複数の単位セル10
1と二つ折りにされた接続部材284とが交互に接合さ
れたスタック構造と、このスタック構造により構成され
る隔壁によって分離された酸化剤室288および燃料室
286を含む。複数の単位セル101のスタック構造
は、それぞれ二つ折りにされた接続部材284に一つの
単位セル101が接合されて形成された第一の単位セル
構造体285aおよび第二の単位セル構造体285bに
より構成することができる。各接続部材284は、一の
単位セル101の酸化剤極108と他の単位セル101
の燃料極102とを電気的に接続する。FIG. 2 is a diagram showing a fuel cell 100 including a stack structure of a plurality of unit cells 101 formed as described above. The fuel cell 100 includes a plurality of unit cells 10
It includes a stack structure in which 1 and the connection member 284 folded in half are alternately joined, and an oxidant chamber 288 and a fuel chamber 286 separated by a partition wall formed by this stack structure. The stack structure of the plurality of unit cells 101 includes a first unit cell structure 285a and a second unit cell structure 285b formed by joining one unit cell 101 to a connection member 284 that is folded in two. Can be configured. Each connecting member 284 has an oxidizer electrode 108 of one unit cell 101 and another unit cell 101.
Of the fuel electrode 102 is electrically connected.
【0045】ここで、各接続部材284の単位セル10
1が接合された領域には後述するように開口部が形成さ
れており、複数の単位セル101は、酸化剤室288側
に酸化剤極108が、燃料室286側に燃料極102が
露出するようにそれぞれ接続部材284に接合される。
酸化剤室288には酸化剤126が、燃料室286には
燃料124が供給される。ここで、燃料室286は密閉
された空間とされるのが好ましいが、酸化剤室288は
開放された空間とすることができる。燃料室286およ
び酸化剤室288は、燃料室286には酸化剤が供給さ
れないように、酸化剤室288には燃料が供給されない
ように構成されていればよい。Here, the unit cell 10 of each connecting member 284.
An opening is formed in a region where 1 is joined as described later, and in the plurality of unit cells 101, the oxidant electrode 108 is exposed on the oxidant chamber 288 side and the fuel electrode 102 is exposed on the fuel chamber 286 side. In this way, each is joined to the connecting member 284.
The oxidant 126 is supplied to the oxidant chamber 288, and the fuel 124 is supplied to the fuel chamber 286. Here, the fuel chamber 286 is preferably a closed space, but the oxidant chamber 288 can be an open space. The fuel chamber 286 and the oxidant chamber 288 may be configured so that the oxidant is not supplied to the fuel chamber 286 and the fuel is not supplied to the oxidant chamber 288.
【0046】本実施の形態において、燃料室286およ
び酸化剤室288は、スタック構造により構成される隔
壁によって分離されるので、燃料電池100の構造を簡
略化することができる。また、セパレータを用いる必要
がないので、燃料電池100をコンパクトかつ軽量にす
ることができる。さらに、複数の単位セル101の燃料
極102が燃料室286に露出し、複数の単位セル10
1の酸化剤極108が酸化剤室288に露出しているの
で、燃料124および酸化剤126の供給が容易とな
り、燃料電池の取り扱いを容易にすることができる。こ
れにより、燃料電池の信頼性および安定性を高めること
ができる。In the present embodiment, the fuel chamber 286 and the oxidant chamber 288 are separated by the partition wall having the stack structure, so that the structure of the fuel cell 100 can be simplified. Further, since it is not necessary to use a separator, the fuel cell 100 can be made compact and lightweight. Further, the fuel electrodes 102 of the plurality of unit cells 101 are exposed in the fuel chamber 286, and the plurality of unit cells 10 are
Since the first oxidant electrode 108 is exposed to the oxidant chamber 288, the fuel 124 and the oxidant 126 can be easily supplied, and the fuel cell can be easily handled. As a result, the reliability and stability of the fuel cell can be improved.
【0047】図3は、図2に示した第一の単位セル構造
体285aおよび第二の単位セル構造体285bの製造
方法を示す工程図である。図3(a)に示すように、接
続部材284には、第一の開口部289aおよび第二の
開口部289bが形成される。第一の開口部289aお
よび第二の開口部289bは、単位セル101の酸化剤
極108および燃料極102よりも小さく形成される。
これにより、接続部材284に単位セル101を接合し
たときに、単位セル101により第一の開口部289a
および第二の開口部289bをふさぐことができ、隔壁
を形成することができる。一方、単位セル101の出力
を向上させる観点からは、第一の開口部289aおよび
第二の開口部289bはなるべく大きく形成されるのが
好ましい。FIG. 3 is a process chart showing a method of manufacturing the first unit cell structure 285a and the second unit cell structure 285b shown in FIG. As shown in FIG. 3A, the connecting member 284 is formed with a first opening 289a and a second opening 289b. The first opening 289a and the second opening 289b are formed smaller than the oxidant electrode 108 and the fuel electrode 102 of the unit cell 101.
Thereby, when the unit cell 101 is joined to the connecting member 284, the first opening 289a is formed by the unit cell 101.
The second opening 289b can be closed and a partition can be formed. On the other hand, from the viewpoint of improving the output of the unit cell 101, the first opening 289a and the second opening 289b are preferably formed as large as possible.
【0048】接続部材284は、例えば金属材料、また
は炭素材料等の導電性材料により構成される。これによ
り、一つの接続部材284に二つの単位セル101を接
合したときに、これらの単位セル101間を電気的に接
続することができる。The connecting member 284 is made of a conductive material such as a metal material or a carbon material. Accordingly, when the two unit cells 101 are joined to the single connecting member 284, the unit cells 101 can be electrically connected to each other.
【0049】次に、図3(b)に示すように、接続部材
284を、第一の開口部289aが形成された領域と第
二の開口部289bが形成された領域との間で二つ折り
にする。Next, as shown in FIG. 3B, the connecting member 284 is folded in two between the region in which the first opening 289a is formed and the region in which the second opening 289b is formed. To
【0050】その後、図3(c)および図3(d)に示
すように、二つ折りの外側に単位セル101を接合した
第一の単位セル構造体285aと二つ折りの内側に単位
セル101を接合した第二の単位セル構造体285bと
を形成する。ここで、単位セル101の酸化剤極108
側がそれぞれ接続部材284と接合される。Thereafter, as shown in FIGS. 3 (c) and 3 (d), the first unit cell structure 285a in which the unit cell 101 is joined to the outside of the half-fold and the unit cell 101 to the inside of the half-fold. The joined second unit cell structure 285b is formed. Here, the oxidizer electrode 108 of the unit cell 101
Each side is joined to the connecting member 284.
【0051】図2に戻り、以上のように形成した第一の
単位セル構造体285aおよび第二の単位セル構造体2
85bを、交互に配置する。燃料電池100は、3つの
第一の単位セル構造体285aと2つの第二の単位セル
構造体285bを含む。このとき、単位セル101のス
タック構造の末端に配置される第一の単位セル構造体2
85aの接続部材284には、第一の開口部289aの
みが形成される。また、単位セル101のスタック構造
の反対側の末端には第二の開口部289bのみが形成さ
れた接続部材284が接続される。Returning to FIG. 2, the first unit cell structure 285a and the second unit cell structure 2 formed as described above.
85b are arranged alternately. The fuel cell 100 includes three first unit cell structures 285a and two second unit cell structures 285b. At this time, the first unit cell structure 2 arranged at the end of the stack structure of the unit cell 101.
Only the first opening 289a is formed in the connecting member 284 of 85a. A connecting member 284 having only the second opening 289b is connected to the end of the unit cell 101 opposite to the stack structure.
【0052】本実施の形態において、各単位セル101
の酸化剤極108は各接続部材284の第一の開口部2
89aをふさぐように接続部材284に接合され、各単
位セル101の燃料極102は各接続部材284の第二
の開口部289bをふさぐように接続部材284に接合
されるので、それぞれ接合面と反対の面に露出するよう
に形成できる。また、各接続部材284は、一の単位セ
ル101の燃料極102と他の単位セル101の酸化剤
極108とを電気的に接続するので、これらの単位セル
101間を直列に接続することができる。In the present embodiment, each unit cell 101
Of the oxidizer electrode 108 of the first opening 2 of each connecting member 284.
89a is joined to the connecting member 284, and the fuel electrode 102 of each unit cell 101 is joined to the connecting member 284 so as to cover the second opening 289b of each connecting member 284. Can be formed so as to be exposed on the surface. Further, since each connecting member 284 electrically connects the fuel electrode 102 of one unit cell 101 and the oxidant electrode 108 of another unit cell 101, these unit cells 101 can be connected in series. it can.
【0053】本実施の形態によれば、接続部材284と
単位セル101との繰り返し単位により単位セル101
のスタック構造を形成することができるので、燃料電池
100の製造を容易にすることができる。また、スタッ
ク構造に含まれる単位セル101の数を増減することに
より、所望の出力電力を得ることができる。また、各接
続部材284は二つ折りにされ、複数の接続部材284
はジグザグ状に配置されるので、複数の単位セル101
を積層構造に伸縮可能なスタック構造とすることができ
る。これにより、さらに省スペース化を図ることができ
る。According to this embodiment, the unit cell 101 is formed by the repeating unit of the connecting member 284 and the unit cell 101.
Since the stack structure can be formed, the manufacturing of the fuel cell 100 can be facilitated. Further, by increasing or decreasing the number of unit cells 101 included in the stack structure, desired output power can be obtained. In addition, each connecting member 284 is folded in two and a plurality of connecting members 284 are
Are arranged in a zigzag pattern, the plurality of unit cells 101
Can be a stack structure that can be expanded and contracted into a laminated structure. Thereby, further space saving can be achieved.
【0054】なお、複数の単位セル101のスタック構
造は、以上に説明した形態に限定されず、種々の方法で
形成することができる。例えば、第一の単位セル構造体
285aおよび第二の単位セル構造体285bを製造す
ることなく、複数の接続部材284および複数の単位セ
ル101を順次接合して形成してもよい。The stack structure of the plurality of unit cells 101 is not limited to the form described above, and can be formed by various methods. For example, a plurality of connecting members 284 and a plurality of unit cells 101 may be sequentially joined and formed without manufacturing the first unit cell structure 285a and the second unit cell structure 285b.
【0055】また、第一の単位セル構造体285aおよ
び第二の単位セル構造体285bは、図3に示した製造
方法に限定されず、他の方法で製造することができる。
例えば、単位セル101を接続部材284に接合した後
に接続部材284を二つ折りにしてもよい。The first unit cell structure 285a and the second unit cell structure 285b are not limited to the manufacturing method shown in FIG. 3 and can be manufactured by other methods.
For example, the connection member 284 may be folded in two after the unit cell 101 is joined to the connection member 284.
【0056】また、以上の説明では、接続部材284を
導電性材料により形成するとしたが、各接続部材284
は、一の単位セル101の酸化剤極108が接合される
領域から他の単位セル101の燃料極102が接合され
る領域にわたって、導電性材料により構成されていれ
ば、他の部分は導電性材料により構成される必要はな
い。接続部材284の他の部分は、例えば弾性を有する
材料を成型加工等することにより構成することもでき
る。In the above description, the connection member 284 is made of a conductive material, but each connection member 284 is formed.
Is made of a conductive material from the region where the oxidant electrode 108 of one unit cell 101 is joined to the region where the fuel electrode 102 of another unit cell 101 is joined, the other part is made conductive. It need not be composed of materials. The other part of the connecting member 284 may be formed by molding an elastic material, for example.
【0057】さらに、接続部材284の第一の開口部2
89aおよび第二の開口部289bは、図3(a)およ
び図3(b)に示したような孔状のものに限られず、接
続部材284は、第一の開口部289aおよび第二の開
口部289bの周辺領域に単位セル101との接合領域
が形成された形状にされていればよく、例えば接続部材
284の一端または他端から切込みを入れた形状とする
こともできる。これにより、単位セル101と接続部材
284との接合力を増すことができる。Furthermore, the first opening 2 of the connecting member 284
89a and the second opening 289b are not limited to the holes having the shapes shown in FIGS. 3A and 3B, and the connecting member 284 includes the first opening 289a and the second opening 289b. It suffices that the connecting region with the unit cell 101 is formed in the peripheral region of the portion 289b, and for example, the connecting member 284 may have a notch formed from one end or the other end. This can increase the bonding force between the unit cell 101 and the connecting member 284.
【0058】また、以上の説明では、燃料極102およ
び酸化剤極108を区別して説明したが、燃料極102
および酸化剤極108が同一材料により構成される場合
は、燃料電池100の製造工程において、燃料極102
および酸化剤極108を区別する必要はない。この場
合、各単位セル101の一方の電極と他方の電極がスタ
ック構造により構成される隔壁によって隔離された構成
となっていればよく、燃料室286側に露出された電極
が燃料極102、酸化剤室288側に露出された電極が
酸化剤極108と定められる。In the above description, the fuel electrode 102 and the oxidizer electrode 108 are distinguished from each other, but the fuel electrode 102 is different.
When the oxidizer electrode 108 and the oxidant electrode 108 are made of the same material, the fuel electrode 102 is not formed in the manufacturing process of the fuel cell 100.
It is not necessary to distinguish between and the oxidizer electrode 108. In this case, it is sufficient that one electrode and the other electrode of each unit cell 101 are separated by a partition wall having a stack structure, and the electrode exposed on the fuel chamber 286 side is the fuel electrode 102 and the oxidation electrode. The electrode exposed on the side of the agent chamber 288 is defined as the oxidant electrode 108.
【0059】(第二の実施の形態)図4は、第二の実施
の形態における燃料電池に含まれる単位セルのスタック
構造を示す図である。本実施の形態において、図1から
図3に示した第一の実施の形態と同様の構成要素には同
様の符号を付し、適宜説明を省略する。本実施の形態に
おいて、接続部材284の形状が第一の実施の形態と異
なる。(Second Embodiment) FIG. 4 is a diagram showing a stack structure of unit cells included in a fuel cell according to a second embodiment. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate. In this embodiment, the shape of the connecting member 284 is different from that of the first embodiment.
【0060】図4に示すように、各接続部材284は、
中心部分で彎曲された略U字状に形成することができ
る。本実施の形態においても、接続部材284の単位セ
ル101が接合される領域には開口部が形成される。こ
のような形状にしても、このスタック構造を複数の単位
セル101の積層方向に伸縮することができ、コンパク
トな形状で複数の単位セル101を直列に接続すること
ができる。また、複数の単位セル101と複数の接続部
材284の繰り返し単位により構成することができるの
で、所望の数の単位セル101をスタック構造にするこ
とができる。以上のように、本実施の形態において、第
一の実施の形態と同様の利点を得ることができる。As shown in FIG. 4, each connecting member 284 is
It can be formed in a substantially U-shape that is curved at the central portion. Also in this embodiment, an opening is formed in a region of the connection member 284 where the unit cell 101 is joined. Even with such a shape, this stack structure can be expanded and contracted in the stacking direction of the plurality of unit cells 101, and the plurality of unit cells 101 can be connected in series in a compact shape. In addition, since the unit cells 101 and the connecting members 284 can be formed by repeating units, a desired number of unit cells 101 can be formed in a stack structure. As described above, in this embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.
【0061】(第三の実施の形態)図5は、第三の実施
の形態における燃料電池に含まれる単位セルのスタック
構造を示す図である。本実施の形態において、図1から
図3に示した第一の実施の形態と同様の構成要素には同
様の符号を付し、適宜説明を省略する。本実施の形態に
おいて、接続部材284の形状が第一の実施の形態と異
なる。(Third Embodiment) FIG. 5 is a diagram showing a stack structure of unit cells included in a fuel cell according to a third embodiment. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate. In this embodiment, the shape of the connecting member 284 is different from that of the first embodiment.
【0062】この図に示すように、各接続部材284
は、略N字状に形成することができる。本実施の形態に
おいても、接続部材284の単位セル101が接合され
る領域には開口部が形成される。このような形状にして
も、このスタック構造を複数の単位セル101の積層方
向に伸縮することができ、コンパクトな形状で複数の単
位セル101を直列に接続することができる。また、複
数の単位セル101と複数の接続部材284の繰り返し
単位により構成することができるので、所望の数の単位
セル101をスタック構造にすることができる。以上の
ように、本実施の形態においても、第一の実施の形態と
同様の利点を得ることができる。As shown in this figure, each connecting member 284
Can be formed in a substantially N shape. Also in this embodiment, an opening is formed in a region of the connection member 284 where the unit cell 101 is joined. Even with such a shape, this stack structure can be expanded and contracted in the stacking direction of the plurality of unit cells 101, and the plurality of unit cells 101 can be connected in series in a compact shape. In addition, since the unit cells 101 and the connecting members 284 can be formed by repeating units, a desired number of unit cells 101 can be formed in a stack structure. As described above, also in the present embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.
【0063】(第四の実施の形態)図6は、第四の実施
の形態における燃料電池に含まれる単位セルのスタック
構造を示す図である。本実施の形態においても、接続部
材284の単位セル101が接合される領域には開口部
が形成される。図6(a)、図6(b)および図6
(c)に示すように、接続部材284は、隣接する二つ
の単位セル101の一方の燃料極と他方の酸化剤極とを
電気的に接続するとともに、これらの燃料極と酸化剤極
とを空間的に隔離できれば、どのような形状を有しても
よい。このような形状にしても、スタック構造により構
成される隔壁によって図2に示した燃料室286と酸化
剤室288とが分離されるので、燃料電池100の構造
を簡略化することができる。また、燃料電池100をコ
ンパクトかつ軽量にすることができる。さらに、燃料電
池100の取り扱いを容易にすることもできる。これに
より、燃料電池100の信頼性および安定性を高めるこ
とができる。ただし、複数の単位セル101のスタック
構造を積層方向に伸縮することができるという点、およ
びさらなる省スペース化が図れるという点で、第一の実
施の形態から第三の実施の形態で示したスタック構造の
方がより好ましい。(Fourth Embodiment) FIG. 6 is a diagram showing a stack structure of unit cells included in a fuel cell according to a fourth embodiment. Also in this embodiment, an opening is formed in a region of the connection member 284 where the unit cell 101 is joined. 6 (a), 6 (b) and 6
As shown in (c), the connecting member 284 electrically connects one fuel electrode and the other oxidant electrode of two adjacent unit cells 101, and connects these fuel electrode and oxidant electrode. It may have any shape as long as it can be spatially isolated. Even with such a shape, since the fuel chamber 286 and the oxidant chamber 288 shown in FIG. 2 are separated by the partition wall having the stack structure, the structure of the fuel cell 100 can be simplified. Further, the fuel cell 100 can be made compact and lightweight. Furthermore, handling of the fuel cell 100 can be facilitated. As a result, the reliability and stability of the fuel cell 100 can be improved. However, the stack shown in the first to third embodiments is that the stack structure of the plurality of unit cells 101 can be expanded and contracted in the stacking direction and further space saving can be achieved. The structure is more preferable.
【0064】[0064]
【実施例】以下に本発明の燃料電池を実施例によって具
体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。EXAMPLES The fuel cell of the present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
【0065】(実施例1)本実施例の燃料電池は以下の
ようにして製造した。固体電解質膜としてはナフィオン
117(デュポン社製)を用いた。燃料極および酸化剤
極の両方とも、炭素粒子としてデンカブラック(電気化
学社製)、触媒として白金とルテニウムの1:1合金、
固体電解質の微粒子として5%ナフィオンアルコール溶
液(アルドリッチ・ケミカル社製)を用いた。触媒の合
金と単素粒子の重量比は1:1とした。また、基体とし
ては、燃料極および酸化剤極の両方とも、カーボンペー
パー(東レ社製:TGP−H−120)を用いた。Example 1 The fuel cell of this example was manufactured as follows. Nafion 117 (manufactured by DuPont) was used as the solid electrolyte membrane. Both the fuel electrode and the oxidizer electrode have Denka black (produced by Denki Kagaku) as carbon particles, a 1: 1 alloy of platinum and ruthenium as a catalyst,
A 5% Nafion alcohol solution (manufactured by Aldrich Chemical Co.) was used as fine particles of the solid electrolyte. The weight ratio of the catalyst alloy to the elementary particles was 1: 1. As the substrate, carbon paper (TGP-H-120 manufactured by Toray Industries, Inc.) was used for both the fuel electrode and the oxidizer electrode.
【0066】まず、5%ナフィオンアルコール溶液18
mlに、触媒が担持されたデンカブラック1gを混ぜ、
50℃で約3時間超音波分散器にかけて、ペースト状に
した。ナフィオン117のこのペースト状の試料をカー
ボンペーパーにスクリーン印刷法で2mg/cm2塗布
した後、120℃で乾燥し、燃料極および酸化剤極を得
た。これらの燃料極および酸化剤極をナフィオン117
の両面に120℃でホットプレスすることにより、単位
セルを形成した。First, a 5% Nafion alcohol solution 18
1 ml of catalyst-supported Denka Black was mixed with ml,
An ultrasonic disperser was applied at 50 ° C. for about 3 hours to form a paste. This paste-like sample of Nafion 117 was applied to carbon paper by screen printing at 2 mg / cm 2 and then dried at 120 ° C. to obtain a fuel electrode and an oxidizer electrode. These fuel electrode and oxidizer electrode are attached to Nafion 117
A unit cell was formed by hot-pressing both surfaces at 120 ° C.
【0067】つづいて、この様にして形成した単位セル
を、二つの開口部が形成された接続部材の一方の開口部
をふさぐように一枚づつ貼り付けた。このとき、スタッ
ク構造の末端に配置される接続部材としては、開口部が
一つだけ形成されたものを用いた。続いて、接続部材を
二つの開口部の間で二つ折りにして、外側に単位セルが
接合された第一の単位セル構造体と内側に単位セルが接
合された第二の単位セル構造体とを形成した。このよう
にして第一の単位セル構造体3つと第二の単位セル構造
体2つを準備し、これらの単位セル構造体が交互に配置
されるように並べた。このスタック構造の反対側の末端
には、開口部が一つだけ形成された接続部材を接合し
た。これにより、図2に示したのと同様の5つの単位セ
ル101のスタック構造が得られた。スタック構造は、
積層方向の厚さ1cmで、断面積が15cm2とした。Subsequently, the unit cells thus formed were attached one by one so as to cover one opening of the connecting member having the two openings. At this time, as the connecting member arranged at the end of the stack structure, one having only one opening was used. Subsequently, the connecting member is folded in two between the two openings, and a first unit cell structure in which unit cells are joined to the outside and a second unit cell structure in which unit cells are joined to the inside Was formed. Thus, three first unit cell structures and two second unit cell structures were prepared, and these unit cell structures were arranged so as to be alternately arranged. A connecting member having only one opening was joined to the opposite end of the stack structure. As a result, a stack structure of five unit cells 101 similar to that shown in FIG. 2 was obtained. The stack structure is
The thickness in the stacking direction was 1 cm, and the cross-sectional area was 15 cm 2 .
【0068】このスタック構造により、燃料室と酸化剤
室を分離して燃料電池を形成した。この燃料電池の燃料
室内部に10%メタノール水溶液を満たし、その後圧電
ポンプで2ml/minで10%メタノール水溶液を供
給、排出するようにした。燃料電池の外部を大気中にさ
らして電池特性を測定したところ、電流密度100mA
/cm2時の電池電圧が1.8Vであった。これは、単
位セル単体で測定した場合の5倍の電圧に相当し、直列
接続が確認された。With this stack structure, the fuel chamber and the oxidant chamber were separated to form a fuel cell. The inside of the fuel chamber of this fuel cell was filled with a 10% aqueous methanol solution, and then the piezoelectric pump was used to supply and discharge the 10% aqueous methanol solution at 2 ml / min. When the cell characteristics were measured by exposing the outside of the fuel cell to the atmosphere, the current density was 100 mA.
The battery voltage at the time of / cm 2 was 1.8V. This corresponds to a voltage five times as high as that when measured with the unit cell alone, and series connection was confirmed.
【0069】(実施例2)燃料を水素ガスに変更し、電
池特性を測定したところ、電流密度600mA/cm2
時の電池電圧が、3.0Vであり、単位セル単体で測定
した場合の電池電圧600mVの5倍の電圧が得られ
た。Example 2 When the fuel was changed to hydrogen gas and the cell characteristics were measured, the current density was 600 mA / cm 2.
The battery voltage at that time was 3.0 V, which was 5 times the battery voltage of 600 mV measured with the unit cell alone.
【0070】以上、本発明を実施の形態および実施例を
もとに説明した。この実施の形態および実施例は例示で
あり、その各構成要素や各処理プロセスの組合せにいろ
いろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発
明の範囲にあることは当業者に理解されるところであ
る。以下、そうした例を説明する。The present invention has been described above based on the embodiments and examples. It should be understood by those skilled in the art that the embodiments and examples are mere examples, and that various modifications can be made to the combination of each constituent element and each process, and such modifications are also within the scope of the present invention. This is where Hereinafter, such an example will be described.
【0071】以上の実施の形態および実施例において
は、複数の接続部材および複数の単位セルが交互に接合
されたスタック構造により隔壁が形成されると説明した
が、この隔壁は、例えば複数の単位セルに共通して設け
られた一つの固体電解質膜により構成することもでき
る。この場合、固体電解質膜をジグザグ状に形成するこ
とができる。このとき、隣接する二つの単位セル間は、
例えば固体電解質膜にスルーホールを形成し、その内部
に導電性材料を通すなどした何らかの接続手段により電
気的に直列に接続される。この構成によれば、燃料電池
の構造を簡略化することができるとともに、燃料電池の
出力電力を向上することができる。また、固体電解質膜
がジグザグ状に形成されるので、燃料電池をコンパクト
にすることができる。In the above-mentioned embodiments and examples, it has been described that the partition wall is formed by the stack structure in which the plurality of connecting members and the plurality of unit cells are alternately joined. It can also be configured by one solid electrolyte membrane provided commonly to the cells. In this case, the solid electrolyte membrane can be formed in a zigzag shape. At this time, between two adjacent unit cells,
For example, a through hole is formed in the solid electrolyte membrane and electrically connected in series by some connecting means such as passing a conductive material inside. With this configuration, the structure of the fuel cell can be simplified and the output power of the fuel cell can be improved. Moreover, since the solid electrolyte membrane is formed in a zigzag shape, the fuel cell can be made compact.
【0072】[0072]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、燃
料電池の構造を簡略化しつつ、必要な電力を得ることが
できる。また、本発明によれば、燃料電池およびその製
造プロセスの信頼性および安定性を高めることができ
る。As described above, according to the present invention, required electric power can be obtained while simplifying the structure of the fuel cell. Further, according to the present invention, the reliability and stability of the fuel cell and its manufacturing process can be improved.
【図1】本発明の第一の実施の形態における燃料電池の
単位セルを模式的に示した断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a unit cell of a fuel cell according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1に示した単位セルのスタック構造を含む燃
料電池を示す図である。FIG. 2 is a view showing a fuel cell including the unit cell stack structure shown in FIG.
【図3】図2に示した単位セル構造体の製造方法を示す
工程図である。FIG. 3 is a process drawing showing the method of manufacturing the unit cell structure shown in FIG.
【図4】本発明の第二の実施の形態における燃料電池の
単位セルのスタック構造を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a unit cell stack structure of a fuel cell according to a second embodiment of the present invention.
【図5】本発明の第三の実施の形態における燃料電池の
単位セルのスタック構造を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a unit cell stack structure of a fuel cell according to a third embodiment of the present invention.
【図6】本発明の第四の実施の形態における燃料電池の
単位セルのスタック構造を示す図である。FIG. 6 is a view showing a stack structure of unit cells of a fuel cell according to a fourth embodiment of the present invention.
【図7】従来の、一般的な固体高分子型燃料電池の単位
セルを示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a unit cell of a conventional, general polymer electrolyte fuel cell.
100 燃料電池 101 単位セル 102 燃料極 104 基体 106 燃料極側触媒層 108 酸化剤極 110 基体 112 酸化剤極側触媒層 114 固体電解質膜 124 燃料 126 酸化剤 284 接続部材 285a 第一の単位セル構造体 285b 第二の単位セル構造体 286 燃料室 288 酸化剤室 289a 第一の開口部 289b 第二の開口部 100 fuel cell 101 unit cell 102 fuel pole 104 substrate 106 fuel electrode side catalyst layer 108 Oxidizer pole 110 base 112 Oxidizer electrode side catalyst layer 114 Solid electrolyte membrane 124 fuel 126 Oxidizing agent 284 connection member 285a First unit cell structure 285b Second unit cell structure 286 Fuel chamber 288 Oxidizer chamber 289a First opening 289b Second opening
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉武 務 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 中村 新 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 木村 英和 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 今井 英人 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 久保 佳実 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 (72)発明者 島川 祐一 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 Fターム(参考) 5H026 AA06 CV03 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Tsuyoshi Yoshitake 5-7 Shiba 5-1, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation Inside the company (72) Inventor Shin Nakamura 5-7 Shiba 5-1, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation Inside the company (72) Inventor Hidekazu Kimura 5-7 Shiba 5-1, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation Inside the company (72) Inventor Hideto Imai 5-7 Shiba 5-1, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation Inside the company (72) Inventor Yoshimi Kubo 5-7 Shiba 5-1, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation Inside the company (72) Inventor Yuichi Shimakawa 5-7 Shiba 5-1, Minato-ku, Tokyo NEC Corporation Inside the company F-term (reference) 5H026 AA06 CV03
Claims (17)
んで対向して設けられた燃料極および酸化剤極とをそれ
ぞれ有する複数の単位セルと、 前記複数の単位セルの前記燃料極と前記複数の単位セル
の前記酸化剤極とを隔離する隔壁と、 前記隔壁に形成され、それぞれ一の前記単位セルの前記
燃料極と他の前記単位セルの前記酸化剤極とを電気的に
接続する複数の接続部材と、 を含むことを特徴とする燃料電池。1. A plurality of unit cells each having a solid electrolyte membrane, and a fuel electrode and an oxidant electrode that are opposed to each other with the solid electrolyte membrane interposed therebetween, and the fuel electrodes of the plurality of unit cells and the unit electrode. A partition wall that separates the oxidant electrodes of a plurality of unit cells, and the partition wall is formed on the partition wall and electrically connects the fuel electrode of one unit cell and the oxidant electrode of another unit cell, respectively. A fuel cell comprising: a plurality of connecting members;
記隔壁は、ジグザグ状に形成されたことを特徴とする燃
料電池。2. The fuel cell according to claim 1, wherein the partition wall is formed in a zigzag shape.
んで対向して設けられた燃料極および酸化剤極とをそれ
ぞれ有する複数の単位セルと、 隣接する二つの前記単位セル間をそれぞれ電気的に接続
する複数の接続部材と、を含み、 前記複数の接続部材により区画された一方の側に前記複
数の単位セルの前記燃料極が配置され、他方の側に前記
複数の単位セルの前記酸化剤極が配置されたことを特徴
とする燃料電池。3. A plurality of unit cells each having a solid electrolyte membrane and a fuel electrode and an oxidant electrode which are provided so as to face each other with the solid electrolyte membrane interposed therebetween, and an electric field is provided between two adjacent unit cells. A plurality of connecting members that are connected to each other, the fuel electrodes of the plurality of unit cells are arranged on one side partitioned by the plurality of connecting members, and the fuel cells of the plurality of unit cells on the other side. A fuel cell having an oxidizer electrode.
前記接続部材は板状に形成され、一端の表面において、
一の前記単位セルの前記燃料極に接合され、他端の裏面
において、他の前記単位セルの前記酸化剤極に接合され
てこれらの前記燃料極および前記酸化剤極を隔離すると
ともに電気的に接続したことを特徴とする燃料電池。4. The fuel cell according to claim 3, wherein each of the connecting members is formed in a plate shape, and the surface of one end is
One of the unit cells is joined to the fuel electrode, and the other end of the unit cell is joined to the oxidant electrode of the other unit cell to isolate the fuel electrode and the oxidant electrode from each other and electrically. A fuel cell characterized by being connected.
記接続部材の前記一端側には第一の開口部が設けられ、
前記接続部材の前記他端側には第二の開口部が設けら
れ、前記一の単位セルの前記燃料極が前記接続部材の前
記第一の開口部から前記裏面側に露出され、前記他の単
位セルの前記酸化剤極が前記接続部材の前記第二の開口
部から前記表面側に露出されたことを特徴とする燃料電
池。5. The fuel cell according to claim 4, wherein a first opening is provided at the one end side of the connecting member,
A second opening is provided on the other end side of the connecting member, the fuel electrode of the one unit cell is exposed to the back surface side from the first opening of the connecting member, and The fuel cell, wherein the oxidizer electrode of the unit cell is exposed to the surface side from the second opening of the connecting member.
電池において、前記接続部材は、前記一の単位セルの前
記燃料極が接合された領域と前記他の単位セルの前記酸
化剤極が接合された領域との間に屈曲部を有することを
特徴とする燃料電池。6. The fuel cell according to claim 3, wherein the connecting member is a region where the fuel electrode of the one unit cell is joined and the oxidant electrode of the other unit cell. A fuel cell, characterized in that it has a bent portion between it and a region where is joined.
電池において、前記複数の接続部材はジグザグ状に配置
されたことを特徴とする燃料電池。7. The fuel cell according to claim 3, wherein the plurality of connecting members are arranged in a zigzag pattern.
電池において、前記接続部材は、略同一形状に形成さ
れ、 前記単位セルと前記接続部材の繰り返し単位により構成
されたことを特徴とする燃料電池。8. The fuel cell according to claim 3, wherein the connecting member is formed in substantially the same shape, and is composed of repeating units of the unit cell and the connecting member. Fuel cell to do.
電池において、前記接続部材は、前記一端と前記他端の
間で二つ折りにされた略同一形状に形成され、 前記複数の接続部材は、一の前記接続部材の外側の一面
と他の前記接続部材の外側の一面が対向し、前記他の接
続部材の内側の他面とまた他の前記接続部材の内側の一
面が対向した構造の繰り返し単位として配置され、各前
記単位セルは、これらの前記接続部材の対向する面の間
に配置されたことを特徴とする燃料電池。9. The fuel cell according to claim 3, wherein the connecting member is formed in a substantially identical shape that is folded in two between the one end and the other end. In the member, one outer surface of the one connecting member faces one outer surface of the other connecting member, and one inner surface of the other connecting member faces one inner surface of the other connecting member. A fuel cell, wherein the fuel cell is arranged as a repeating unit of a structure, and each of the unit cells is arranged between the facing surfaces of the connecting members.
料電池において、各前記接続部材は、導電性材料により
構成されたことを特徴とする燃料電池。10. The fuel cell according to claim 3, wherein each of the connecting members is made of a conductive material.
形成された燃料極および酸化剤極とを有する単位セルを
複数含む燃料電池を製造する方法であって、 それぞれ板状に形成された複数の接続部材で、隣接する
二つの前記単位セル間をそれぞれ電気的に接続するとと
もに一の前記単位セルの前記燃料極と他の前記単位セル
の前記酸化剤極とを接合する工程と、 前記接合する工程を繰り返して前記複数の単位セルの前
記燃料極と前記複数の単位セルの前記酸化剤極とを区画
する工程と、 を含むことを特徴とする燃料電池の製造方法。11. A method for producing a fuel cell including a plurality of unit cells each having a solid electrolyte membrane and a fuel electrode and an oxidant electrode formed on both surfaces thereof, the method comprising: A step of electrically connecting two adjacent unit cells with a connecting member and joining the fuel electrode of one unit cell to the oxidant electrode of another unit cell; and Repeating the steps to partition the fuel electrodes of the plurality of unit cells from the oxidant electrodes of the plurality of unit cells.
法において、 一端側に第一の開口部が形成され、他端側に第二の開口
部が形成された接続部材を複数準備する工程をさらに含
み、 前記接合する工程は、 一の前記単位セルの前記燃料極を一の前記接続部材の表
面から接合して前記燃料極を前記接続部材の前記第一の
開口部から前記裏面側に露出させる工程と、 他の前記単位セルの前記酸化剤極を前記一の接続部材の
裏面から接合して前記酸化剤極を前記接続部材の前記第
二の開口部から前記裏面側に露出させる工程と、 を含むことを特徴とする燃料電池の製造方法。12. The method of manufacturing a fuel cell according to claim 11, wherein a step of preparing a plurality of connecting members having a first opening formed at one end and a second opening formed at the other end Further comprising the step of joining, the one fuel cell of the unit cell is joined from the front surface of the one connecting member to the fuel electrode from the first opening of the connecting member to the back surface side. And a step of exposing the oxidizer electrode of another unit cell from the back surface of the one connecting member to expose the oxidizer electrode to the back surface side from the second opening of the connecting member. A method of manufacturing a fuel cell, comprising:
形成された燃料極および酸化剤極とを有する単位セルを
複数含む燃料電池を製造する方法であって、 板状の二つ折りにされた接続部材を複数準備する工程
と、 前記複数の接続部材を、一の前記接続部材の外側の一面
と他の前記接続部材の外側の一面が対向し、前記他の接
続部材の内側の他面とまた他の前記接続部材の内側の一
面が対向した構造の繰り返し単位として配置する工程
と、 前記複数の単位セルを、前記複数の接続部材の対向した
面の間に配置して、これらの接続部材に接合するととも
に隣接する二つの前記単位セル間をこれらの前記接続部
材により電気的に接続する工程と、 を含むことを特徴とする燃料電池の製造方法。13. A method for producing a fuel cell including a plurality of unit cells each having a solid electrolyte membrane and a fuel electrode and an oxidant electrode formed on both surfaces thereof, the method comprising a plate-like folded connection. A step of preparing a plurality of members, the plurality of connecting members, one outer surface of the one connecting member and one outer surface of the other connecting member face each other, and the other inner surface of the other connecting member Disposing as a repeating unit of a structure in which one inner surface of the other connecting member faces each other, and disposing the plurality of unit cells between the facing surfaces of the plurality of connecting members, to these connecting members. And a step of electrically connecting two unit cells that are adjacent to each other and that are adjacent to each other by these connecting members.
形成された燃料極および酸化剤極とを有する単位セルを
複数含む燃料電池を製造する方法であって、 導電性材料により構成され、第一および第二の開口部が
形成された板状の接続部材を複数準備する工程と、 前記接続部材の表面側から前記単位セルの前記燃料極お
よび前記酸化剤のいずれか一方を接合し、前記第一の開
口部から前記裏面側に露出させた構成の単位セル構造体
を複数形成する工程と、 前記複数の単位セル構造体を、一の前記単位セル構造体
の前記接続部材の裏面側から他の前記単位セル構造体の
前記単位セルの前記燃料極および前記酸化剤極のいずれ
か他方が接合され、前記第二の開口部から前記表面側に
露出するように互いに接続する工程と、 を含むことを特徴とする燃料電池の製造方法。14. A method for producing a fuel cell including a plurality of unit cells each having a solid electrolyte membrane and a fuel electrode and an oxidizer electrode formed on both surfaces thereof, the method comprising: And a step of preparing a plurality of plate-shaped connecting member formed with a second opening, and by joining one of the fuel electrode and the oxidizer of the unit cell from the surface side of the connecting member, the first A step of forming a plurality of unit cell structures having a structure exposed to the back surface side from one opening, and a plurality of the unit cell structures from the back surface side of the connecting member of the one unit cell structure Or the other of the fuel electrode and the oxidant electrode of the unit cell of the unit cell structure is joined and connected to each other so as to be exposed from the second opening to the surface side. Characterized by Manufacturing method of a fuel cell.
形成された燃料極および酸化剤極とを有する単位セル
と、 板状に形成され、第一および第二の開口部が形成された
接続部材と、を含み、 前記単位セルは、前記燃料極または前記酸化剤のいずれ
か一方が、前記接続部材の表面側から接合され、前記第
一の開口部から前記裏面側に露出した構成とされたこと
を特徴とする単位セル構造体。15. A unit cell having a solid electrolyte membrane, a fuel electrode and an oxidizer electrode formed on both surfaces thereof, and a connecting member formed in a plate shape and having first and second openings. The unit cell is configured such that one of the fuel electrode and the oxidant is joined from the front surface side of the connection member, and is exposed from the first opening to the back surface side. A unit cell structure characterized by the following.
おいて、前記接続部材は、前記第一の開口部と前記第二
の開口部の間に屈曲部を有することを特徴とする単位セ
ル構造体。16. The unit cell structure according to claim 15, wherein the connecting member has a bent portion between the first opening and the second opening. body.
ル構造体において、前記接続部材は、導電性材料により
構成されたことを特徴とする単位セル構造体。17. The unit cell structure according to claim 15, wherein the connecting member is made of a conductive material.
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