JPH06338333A - 固体高分子電解質燃料電池用ガスセパレータ - Google Patents
固体高分子電解質燃料電池用ガスセパレータInfo
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- JPH06338333A JPH06338333A JP5126754A JP12675493A JPH06338333A JP H06338333 A JPH06338333 A JP H06338333A JP 5126754 A JP5126754 A JP 5126754A JP 12675493 A JP12675493 A JP 12675493A JP H06338333 A JPH06338333 A JP H06338333A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 安価に製造できる固体高分子電解質燃料電池
用のガスセパレータを提供する。 【構成】 燃料電池の固体高分子電解質膜へ燃料ガス又
は酸化剤ガスを供給するためのガス用のセパレータにお
いて、一側面に複数のガス流路溝２１を有する溝付セパ
レータ２０と、該溝付セパレータ２０を嵌合すると共に
上記ガス流路溝２１と連通しガスを供給又は排出する流
路を有し且つ上記溝付セパレータ２０のガス流路溝２１
側を覆うと共に当該ガス流路溝を露出する開口部３４を
有する一体セパレータ被覆板３０と、上記一体セパレー
タ被覆板３０に嵌合した溝付セパレータ２０の背面側で
接合してなるセパレータ基板４０とを、一体化してな
る。
用のガスセパレータを提供する。 【構成】 燃料電池の固体高分子電解質膜へ燃料ガス又
は酸化剤ガスを供給するためのガス用のセパレータにお
いて、一側面に複数のガス流路溝２１を有する溝付セパ
レータ２０と、該溝付セパレータ２０を嵌合すると共に
上記ガス流路溝２１と連通しガスを供給又は排出する流
路を有し且つ上記溝付セパレータ２０のガス流路溝２１
側を覆うと共に当該ガス流路溝を露出する開口部３４を
有する一体セパレータ被覆板３０と、上記一体セパレー
タ被覆板３０に嵌合した溝付セパレータ２０の背面側で
接合してなるセパレータ基板４０とを、一体化してな
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体高分子電解質燃料
電池用ガスセパレータに関する。
電池用ガスセパレータに関する。
【０００２】
（１）固体高分子電解質燃料電池の発電原理 図５に固体高分子電解質燃料電池の一例を示す。電解質
０１としてフッ素樹脂系の高分子イオン交換膜（例えば
スルホン酸基を持つフッ素樹脂系イオン交換膜）を用
い、これを中央にして両面に触媒電極（例えば白金）０
２，０３を付着させ、さらにその両面を多孔質カーボン
電極０４，０５でサンドウィッチ状にはさみ重ねて電極
接合体０６を構成している。ここで、アノード極側に供
給された燃料中の水素（Ｈ2 ）は、触媒電極（アノード
極）０２上で水素イオン化され、水素イオンは電解質０
１中を水の介在のもと、Ｈ+ ・ｘＨ2 Ｏとしてカソード
極側へ移動する。触媒電極（カソード極）０３上で酸化
剤中の酸素（Ｏ2 ）及び外部回路０７を流通してきた電
子（ｅ- ）と反応し水を生成し、燃料電池外へ排出され
る。この時、外部回路０７を流通した電子（ｅ- ）の流
れが直流の電気エネルギーとして利用できる。この反応
を下記「化１」に示す。
０１としてフッ素樹脂系の高分子イオン交換膜（例えば
スルホン酸基を持つフッ素樹脂系イオン交換膜）を用
い、これを中央にして両面に触媒電極（例えば白金）０
２，０３を付着させ、さらにその両面を多孔質カーボン
電極０４，０５でサンドウィッチ状にはさみ重ねて電極
接合体０６を構成している。ここで、アノード極側に供
給された燃料中の水素（Ｈ2 ）は、触媒電極（アノード
極）０２上で水素イオン化され、水素イオンは電解質０
１中を水の介在のもと、Ｈ+ ・ｘＨ2 Ｏとしてカソード
極側へ移動する。触媒電極（カソード極）０３上で酸化
剤中の酸素（Ｏ2 ）及び外部回路０７を流通してきた電
子（ｅ- ）と反応し水を生成し、燃料電池外へ排出され
る。この時、外部回路０７を流通した電子（ｅ- ）の流
れが直流の電気エネルギーとして利用できる。この反応
を下記「化１」に示す。
【０００３】
【化１】
【０００４】ところで、電解質０１となる高分子イオン
交換膜において、前述のような水素イオン透過性を実現
させるためには、この膜を常に充分なる保水状態に保持
しておく必要があり、通常、燃料、又は酸化剤に電池の
運転温度（常温〜１００℃程度）近傍の飽和水蒸気を含
ませて、すなわち加湿して燃料及び酸化剤を電極接合体
０６に供給し、膜の保水状態を保つようにしている。
交換膜において、前述のような水素イオン透過性を実現
させるためには、この膜を常に充分なる保水状態に保持
しておく必要があり、通常、燃料、又は酸化剤に電池の
運転温度（常温〜１００℃程度）近傍の飽和水蒸気を含
ませて、すなわち加湿して燃料及び酸化剤を電極接合体
０６に供給し、膜の保水状態を保つようにしている。
【０００５】（２）従来の固体高分子電解質燃料電池の
運転システム 図６に従来の固体高分子電解質燃料電池の運転システム
の一例を示す。純水素燃料０１１及び酸化剤０１２は、
電気ヒータ０１３，０１４で所定の温度に温められた加
湿装置０１５，０１６中の純水中０１７を通過させるこ
とにより、その飽和水蒸気分圧相当の湿分を含むことに
なる。この加湿された純水素燃料０１１、又は酸化剤０
１２を燃料電池本体０１８に送気する。燃料電池本体０
１８で使用されなかった純水素燃料０１１、又は酸化剤
０１２は、残存純水素燃料０１１の場合は残存加湿水蒸
気と共に、又残存酸化剤０１５の場合は残存加湿水蒸気
と電池反応生成水と共に燃料電池本体０１８外に排出さ
れる。ここで、排出された残存純水素燃料は、燃料利用
率向上のためリサイクルポンプ０１９によりリサイクル
され再び燃料電池本体０１８に再導入されるような運転
システム構成をとっている。
運転システム 図６に従来の固体高分子電解質燃料電池の運転システム
の一例を示す。純水素燃料０１１及び酸化剤０１２は、
電気ヒータ０１３，０１４で所定の温度に温められた加
湿装置０１５，０１６中の純水中０１７を通過させるこ
とにより、その飽和水蒸気分圧相当の湿分を含むことに
なる。この加湿された純水素燃料０１１、又は酸化剤０
１２を燃料電池本体０１８に送気する。燃料電池本体０
１８で使用されなかった純水素燃料０１１、又は酸化剤
０１２は、残存純水素燃料０１１の場合は残存加湿水蒸
気と共に、又残存酸化剤０１５の場合は残存加湿水蒸気
と電池反応生成水と共に燃料電池本体０１８外に排出さ
れる。ここで、排出された残存純水素燃料は、燃料利用
率向上のためリサイクルポンプ０１９によりリサイクル
され再び燃料電池本体０１８に再導入されるような運転
システム構成をとっている。
【０００６】（３）従来の固体高分子電解質燃料電池の
ガスセパレータの構成 図７に、従来の内部マニホールド型、または内部ヘッダ
型固体高分子電解質燃料電池用ガスセパレータの外観を
示す。同図に示すように、ガスセパレータ０２０には燃
料電池に導入される流体０２１、すなわち燃料、又は酸
化剤、又は冷却水を流入する流体導入孔０２２が形成さ
れており、該流体０２１は当該流体導入孔０２２より燃
料電池本体内に導入され、入口側流体ヘッダ０２３を通
じて流体流路溝０２４に分配供給され、燃料電池の電池
反応や冷却に寄与する。その後、残存燃料、又は酸化
剤、あるいは発電時の発熱を吸収し温水となった冷却水
は、出口側流体ヘッダ０２５に集められ、流体排出孔０
２６を通じて燃料電池本体外に排出されるようになって
いる。
ガスセパレータの構成 図７に、従来の内部マニホールド型、または内部ヘッダ
型固体高分子電解質燃料電池用ガスセパレータの外観を
示す。同図に示すように、ガスセパレータ０２０には燃
料電池に導入される流体０２１、すなわち燃料、又は酸
化剤、又は冷却水を流入する流体導入孔０２２が形成さ
れており、該流体０２１は当該流体導入孔０２２より燃
料電池本体内に導入され、入口側流体ヘッダ０２３を通
じて流体流路溝０２４に分配供給され、燃料電池の電池
反応や冷却に寄与する。その後、残存燃料、又は酸化
剤、あるいは発電時の発熱を吸収し温水となった冷却水
は、出口側流体ヘッダ０２５に集められ、流体排出孔０
２６を通じて燃料電池本体外に排出されるようになって
いる。
【０００７】（４）従来の固体高分子電解質燃料電池の
構成 図８に、従来の内部マニホールド型、または内部ヘッダ
型の固体高分子電解質燃料電池の構成例を示す。燃料電
池に導入される純水素燃料、又は酸化剤は、図１０に示
されるような外部に備えられた加湿装置０１５，０１６
により一旦加湿され、加湿された純水素燃料、又は酸化
剤として燃料電池に供給される。燃料電池本体は、図１
１に示したような内部マニホールド型、または内部ヘッ
ダ型ガスセパレータに電極接合体を挟み、その背後に冷
却水を導くための冷却水セパレータを配した構成となっ
ている。加湿された純水素燃料０２１Ａ、又は加湿され
た酸化剤０２１Ｂは、各々純水素燃料ガスセパレータ０
２０Ａ、または酸化剤ガスセパレータ０２０Ｂに設けら
れた純水素燃料流路溝０２４Ａ、酸化剤流路溝０２４Ｂ
を通じて各々電極接合体０３１の表面に設けられたアノ
ード極０３２、カソード極０３３に各々分配、供給され
電池反応に寄与する。電池発熱は、純水素燃料ガスセパ
レータ０２０Ａの背後に配された冷却水セパレータ０３
４の冷却水導入孔０３５から導入され冷却水流路溝０３
６を流れる冷却水０３７に吸収され燃料電池本体の冷却
に寄与するようになっている。その後、残存燃料、又は
酸化剤、あるいは発電時の電池発熱を吸収し温水となっ
た冷却水０３７は、各々、各排出孔０２６Ａ，０２６
Ｂ，０３８を通じて燃料電池本体外に排出されるように
なっている。
構成 図８に、従来の内部マニホールド型、または内部ヘッダ
型の固体高分子電解質燃料電池の構成例を示す。燃料電
池に導入される純水素燃料、又は酸化剤は、図１０に示
されるような外部に備えられた加湿装置０１５，０１６
により一旦加湿され、加湿された純水素燃料、又は酸化
剤として燃料電池に供給される。燃料電池本体は、図１
１に示したような内部マニホールド型、または内部ヘッ
ダ型ガスセパレータに電極接合体を挟み、その背後に冷
却水を導くための冷却水セパレータを配した構成となっ
ている。加湿された純水素燃料０２１Ａ、又は加湿され
た酸化剤０２１Ｂは、各々純水素燃料ガスセパレータ０
２０Ａ、または酸化剤ガスセパレータ０２０Ｂに設けら
れた純水素燃料流路溝０２４Ａ、酸化剤流路溝０２４Ｂ
を通じて各々電極接合体０３１の表面に設けられたアノ
ード極０３２、カソード極０３３に各々分配、供給され
電池反応に寄与する。電池発熱は、純水素燃料ガスセパ
レータ０２０Ａの背後に配された冷却水セパレータ０３
４の冷却水導入孔０３５から導入され冷却水流路溝０３
６を流れる冷却水０３７に吸収され燃料電池本体の冷却
に寄与するようになっている。その後、残存燃料、又は
酸化剤、あるいは発電時の電池発熱を吸収し温水となっ
た冷却水０３７は、各々、各排出孔０２６Ａ，０２６
Ｂ，０３８を通じて燃料電池本体外に排出されるように
なっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】図７，８に示すような
固体高分子電解質燃料電池では、セパレータ全体を一つ
の材質とするため、金属板、カーボン板のような高価な
材料を用いると燃料電池本体の製造費の向上につなが
る。また、各板に各ヘッダーや、流路溝を切削加工やエ
ッチング加工して仕上げざるをえないため、加工工程が
非常に複雑となって加工費用がかかり燃料電池本体の製
造費の向上につながる。
固体高分子電解質燃料電池では、セパレータ全体を一つ
の材質とするため、金属板、カーボン板のような高価な
材料を用いると燃料電池本体の製造費の向上につなが
る。また、各板に各ヘッダーや、流路溝を切削加工やエ
ッチング加工して仕上げざるをえないため、加工工程が
非常に複雑となって加工費用がかかり燃料電池本体の製
造費の向上につながる。
【０００９】さらに、燃料となる水素ガスを供給するガ
スセパレータをカーボン板で製作するに至っては、ガス
不透過性が要求されることから緻密なカーボン板が要求
されるが、そのようなガス不透過性を有する緻密なカー
ボン板は、切削加工により溝を形成させることが非常に
困難である。
スセパレータをカーボン板で製作するに至っては、ガス
不透過性が要求されることから緻密なカーボン板が要求
されるが、そのようなガス不透過性を有する緻密なカー
ボン板は、切削加工により溝を形成させることが非常に
困難である。
【００１０】また、固体高分子電解質燃料電池のような
電極接合体が軟質性の場合、各マニホールド、またはヘ
ッダーに相当する大きな凹部分は、燃料供給用セパレー
タと酸化剤供給用セパレータによる両面からの挟み込み
状態とならないため、電極接合体がマニホールド、また
はヘッダの凹部内部にたわんだり、変形したりする。
電極接合体が軟質性の場合、各マニホールド、またはヘ
ッダーに相当する大きな凹部分は、燃料供給用セパレー
タと酸化剤供給用セパレータによる両面からの挟み込み
状態とならないため、電極接合体がマニホールド、また
はヘッダの凹部内部にたわんだり、変形したりする。
【００１１】前記たわみ込みを防止するため、各マニホ
ールド、またはヘッダーに相当する凹部に多孔質物質を
充填、あるいは挿入し、軟質性の電極接合体を燃料供給
用セパレータと酸化剤供給用セパレータにより両面から
挟み込んだ状態にしようとすると、製作工程、材料が増
え、廉価に製造出来ないという問題がある。
ールド、またはヘッダーに相当する凹部に多孔質物質を
充填、あるいは挿入し、軟質性の電極接合体を燃料供給
用セパレータと酸化剤供給用セパレータにより両面から
挟み込んだ状態にしようとすると、製作工程、材料が増
え、廉価に製造出来ないという問題がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明に係るセパレータは、燃料電池の固体高分子電解質膜
へ燃料ガス又は酸化剤ガスを供給するためのガス用のセ
パレータにおいて、一側面に複数のガス流路溝を有する
溝付セパレータと、該溝付セパレータを嵌合すると共に
上記ガス流路溝と連通しガスを供給又は排出する流路を
有し且つ上記溝付セパレータのガス流路溝側を覆うと共
に当該ガス流路溝を露出する開口部を有する一体セパレ
ータ被覆板と、上記一体セパレータ被覆板に嵌合した溝
付セパレータの背面側で接合してなるセパレータ基板と
を、一体化してなることを特徴とする。
明に係るセパレータは、燃料電池の固体高分子電解質膜
へ燃料ガス又は酸化剤ガスを供給するためのガス用のセ
パレータにおいて、一側面に複数のガス流路溝を有する
溝付セパレータと、該溝付セパレータを嵌合すると共に
上記ガス流路溝と連通しガスを供給又は排出する流路を
有し且つ上記溝付セパレータのガス流路溝側を覆うと共
に当該ガス流路溝を露出する開口部を有する一体セパレ
ータ被覆板と、上記一体セパレータ被覆板に嵌合した溝
付セパレータの背面側で接合してなるセパレータ基板と
を、一体化してなることを特徴とする。
【００１３】また上記ガスセパレータにおいて、上記溝
付セパレータと冷却セパレータ基板とが導電体からなる
と共に、一体セパレータ被覆板が不導電体からなること
を特徴とする。
付セパレータと冷却セパレータ基板とが導電体からなる
と共に、一体セパレータ被覆板が不導電体からなること
を特徴とする。
【００１４】
【作用】前記構成のガスセパレータは、セパレータ被覆
板により各マニホールド、またはヘッダーが覆われてい
るため、軟質性の電極接合体が凹部にたわみ込んだり変
形したりすることなく、セパレータ被覆板、一体セパレ
ータ被覆板により両面からしっかりと挟み込み固定でき
る。また、セパレータ全体を高価で、しかも導電性を有
する金属板、カーボン板で製作する必要がなく、少なく
とも冷却水流路溝付きの冷却セパレータ基板、及び溝付
セパレータを、導電性を有する金属板、カーボン板等で
製作するだけでよく、他のセパレータ支持板は、軽量で
安価なガス不透過性の不導電体（例えば、各種高分子材
料等）で構成できる。さらに、各マニホールド、または
ヘッダや、流路溝を複雑な切削加工やエッチング加工な
しに形成できる。
板により各マニホールド、またはヘッダーが覆われてい
るため、軟質性の電極接合体が凹部にたわみ込んだり変
形したりすることなく、セパレータ被覆板、一体セパレ
ータ被覆板により両面からしっかりと挟み込み固定でき
る。また、セパレータ全体を高価で、しかも導電性を有
する金属板、カーボン板で製作する必要がなく、少なく
とも冷却水流路溝付きの冷却セパレータ基板、及び溝付
セパレータを、導電性を有する金属板、カーボン板等で
製作するだけでよく、他のセパレータ支持板は、軽量で
安価なガス不透過性の不導電体（例えば、各種高分子材
料等）で構成できる。さらに、各マニホールド、または
ヘッダや、流路溝を複雑な切削加工やエッチング加工な
しに形成できる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
図１には実施例に係るガスセパレータの左方向からみた
分解斜視図、図２はセパレータ被覆板の概略図である。
図１には実施例に係るガスセパレータの左方向からみた
分解斜視図、図２はセパレータ被覆板の概略図である。
【００１６】これらの図面に示すように、本実施例に係
るガスセパレータ１０は、溝付セパレータ２０、該溝付
セパレータ２０を嵌合する一体セパレータ被覆板３０及
び溝付セパレータ２０の背面側で接合するセパレータ基
板４０とから構成され、これらを接合一体化してなるも
のである。
るガスセパレータ１０は、溝付セパレータ２０、該溝付
セパレータ２０を嵌合する一体セパレータ被覆板３０及
び溝付セパレータ２０の背面側で接合するセパレータ基
板４０とから構成され、これらを接合一体化してなるも
のである。
【００１７】ここで、上記溝付セパレータ２０はその一
側面側に幅方向（図中、上下方向）に延びる複数のガス
流路溝２１が一定ピッチで形成されている。
側面側に幅方向（図中、上下方向）に延びる複数のガス
流路溝２１が一定ピッチで形成されている。
【００１８】上記一体セパレータ被覆板３０は、上記溝
付セパレータ２０を嵌合する嵌合凹部３１を有すると共
に、該嵌合した際にガス流路溝２１の上端と下端とで連
通するガス供給ヘッダ３２及びガス排出ヘッダ３３が形
成されている。また、上記セパレータ被覆板３０には、
上記嵌合凹部３１内に嵌合して上記溝付セパレータ２０
のガス流路溝２１側の外周の枠部を覆うと共に、当該ガ
ス流路溝２１が露出するガス流路溝用開口部３４が形成
されている。
付セパレータ２０を嵌合する嵌合凹部３１を有すると共
に、該嵌合した際にガス流路溝２１の上端と下端とで連
通するガス供給ヘッダ３２及びガス排出ヘッダ３３が形
成されている。また、上記セパレータ被覆板３０には、
上記嵌合凹部３１内に嵌合して上記溝付セパレータ２０
のガス流路溝２１側の外周の枠部を覆うと共に、当該ガ
ス流路溝２１が露出するガス流路溝用開口部３４が形成
されている。
【００１９】上記セパレータ基板４０は、上記一体セパ
レータ被覆板３０の嵌合凹部３１内に溝付セパレータ２
０が嵌合した当該溝付セパレータ２０の背面側を覆うも
のである。また、セパレータ基板４０の相対向する角部
には厚さ方向に貫通するガス供給孔４１，ガス排出孔４
２が各々設けられており、一体セパレータ被覆板３０と
セパレータ基板４０とが接合した際には、ガス供給孔４
１はガス供給ヘッダ３２と、また一方のガス排出孔４２
はガス排出ヘッダ３３と各々連通するよう配されてい
る。
レータ被覆板３０の嵌合凹部３１内に溝付セパレータ２
０が嵌合した当該溝付セパレータ２０の背面側を覆うも
のである。また、セパレータ基板４０の相対向する角部
には厚さ方向に貫通するガス供給孔４１，ガス排出孔４
２が各々設けられており、一体セパレータ被覆板３０と
セパレータ基板４０とが接合した際には、ガス供給孔４
１はガス供給ヘッダ３２と、また一方のガス排出孔４２
はガス排出ヘッダ３３と各々連通するよう配されてい
る。
【００２０】上記構成からなる溝付セパレータ２０，セ
パレータ被覆板３０及びセパレータ基板４０を積層し一
体化してなるガスセパレータ１０を一対とし、図３に示
すように電極接合体５０を挟み込んで燃料電池を構成し
ている。尚、図中符号５１はアノード極，５２はカソー
ド極を各々図示している。また、電極接合体５０の構成
は図５に示したものと同様であるのでその説明は省略す
る。本実施例においては、電池を冷却する場合において
も、ガスセパレータと同様の構造のものを冷却セパレー
タ６０として用い、水素極側のガスセパレータの背面か
ら冷却するようにしている。
パレータ被覆板３０及びセパレータ基板４０を積層し一
体化してなるガスセパレータ１０を一対とし、図３に示
すように電極接合体５０を挟み込んで燃料電池を構成し
ている。尚、図中符号５１はアノード極，５２はカソー
ド極を各々図示している。また、電極接合体５０の構成
は図５に示したものと同様であるのでその説明は省略す
る。本実施例においては、電池を冷却する場合において
も、ガスセパレータと同様の構造のものを冷却セパレー
タ６０として用い、水素極側のガスセパレータの背面か
ら冷却するようにしている。
【００２１】上記冷却セパレータ６０は上述したガスセ
パレータ１０と同一構造であり、同図中符号６１は冷却
水流路溝、６２は冷却水供給孔、６３は冷却水排出孔、
６４は冷却水を各々図示している。尚、冷却セパレータ
は、ガスセパレータ１０との間に電極接合体５０を配さ
ないため、図８で示したような従来形式の冷却セパレー
タを用いてもよい。
パレータ１０と同一構造であり、同図中符号６１は冷却
水流路溝、６２は冷却水供給孔、６３は冷却水排出孔、
６４は冷却水を各々図示している。尚、冷却セパレータ
は、ガスセパレータ１０との間に電極接合体５０を配さ
ないため、図８で示したような従来形式の冷却セパレー
タを用いてもよい。
【００２２】次に、この燃料電池のガス（純水素燃料又
は酸化剤）及び冷却水の供給及び排出について図１，２
及び図３を用いて説明する。
は酸化剤）及び冷却水の供給及び排出について図１，２
及び図３を用いて説明する。
【００２３】加湿された純水素燃料ガス（Ｈ2 ）５３、
または加湿された酸化剤ガス（Ｏ2）５４は、各々のガ
ス供給孔４１より電池本体内に導入され、セパレータ被
覆板３０のガス供給ヘッダ３２を通じて溝付セパレータ
３０に設けられた各ガス流路溝２１に分配、供給され
る。このガス流路溝２１を通過する間に純水素燃料ガス
５３、または酸化剤ガス５４は電極接合体５０における
電池反応に応じ消費されることになる。消費され残った
純水素燃料ガス５３、または酸化剤ガス５４は、排出ヘ
ッダ３３に集められ、その後、各々のガス排出孔４２を
通じて電池本体外に排出される。
または加湿された酸化剤ガス（Ｏ2）５４は、各々のガ
ス供給孔４１より電池本体内に導入され、セパレータ被
覆板３０のガス供給ヘッダ３２を通じて溝付セパレータ
３０に設けられた各ガス流路溝２１に分配、供給され
る。このガス流路溝２１を通過する間に純水素燃料ガス
５３、または酸化剤ガス５４は電極接合体５０における
電池反応に応じ消費されることになる。消費され残った
純水素燃料ガス５３、または酸化剤ガス５４は、排出ヘ
ッダ３３に集められ、その後、各々のガス排出孔４２を
通じて電池本体外に排出される。
【００２４】一方、電池冷却水６４は、冷却水流路溝６
１を有する冷却セパレータ６０に設けられた冷却水供給
孔６２より電池本体内に導入され、冷却水供給ヘッダを
通じて各冷却水流路溝６１に分配、供給され、電池を冷
却している。
１を有する冷却セパレータ６０に設けられた冷却水供給
孔６２より電池本体内に導入され、冷却水供給ヘッダを
通じて各冷却水流路溝６１に分配、供給され、電池を冷
却している。
【００２５】上述した図３に示す燃料電池においては、
電池の両面から各流体を導入する一例を示したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、一対のガスセパレ
ータ１０、１０により電極接合体５０を挟み込み、その
内の片側のガスセパレータ１０から各流体を導入するよ
うにしてもよく、その一例を図４に示す。
電池の両面から各流体を導入する一例を示したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、一対のガスセパレ
ータ１０、１０により電極接合体５０を挟み込み、その
内の片側のガスセパレータ１０から各流体を導入するよ
うにしてもよく、その一例を図４に示す。
【００２６】同図に示すように、片側に設けたガスセパ
レータ１０Ａには、純水素燃料ガス５３を供給及び排出
するガス供給孔４１Ｂ及びガス排出孔４２Ｂを貫通する
ように設け、純水素燃料ガス７３をガスセパレータ１０
Ｂに供給・排出するようにしている。このように、必要
に応じて各流体の供給孔及び排出孔をガスセパレータの
片面、両面に配することができる。
レータ１０Ａには、純水素燃料ガス５３を供給及び排出
するガス供給孔４１Ｂ及びガス排出孔４２Ｂを貫通する
ように設け、純水素燃料ガス７３をガスセパレータ１０
Ｂに供給・排出するようにしている。このように、必要
に応じて各流体の供給孔及び排出孔をガスセパレータの
片面、両面に配することができる。
【００２７】
【発明の効果】本発明に係るガスセパレータによれば、
以下の効果を奏する。
以下の効果を奏する。
【００２８】セパレータ全体を高価で、しかも導電性を
有する金属板、カーボン板等で製作する必要がなく、少
なくとも冷却水流路溝付きの冷却セパレータ基板、及び
溝付セパレータを導電性を有する金属板、カーボン板等
で製作するだけでよく、他の板は、軽量で安価なガス不
透過性の不導電性（例えば、各種高分子材料等）で構成
できる。また、各マニホールド、またはヘッダや、流路
溝を複雑な切削加工やエッチング加工なしに形成できる
ため、燃料電池本体を軽量に、しかも複雑な加工工程を
要さないので非常に安価にできる。
有する金属板、カーボン板等で製作する必要がなく、少
なくとも冷却水流路溝付きの冷却セパレータ基板、及び
溝付セパレータを導電性を有する金属板、カーボン板等
で製作するだけでよく、他の板は、軽量で安価なガス不
透過性の不導電性（例えば、各種高分子材料等）で構成
できる。また、各マニホールド、またはヘッダや、流路
溝を複雑な切削加工やエッチング加工なしに形成できる
ため、燃料電池本体を軽量に、しかも複雑な加工工程を
要さないので非常に安価にできる。
【００２９】一体セパレータ被覆板により各マニホール
ド、またはヘッダが覆われているため、軟質性の電極接
合体が凹部にたわみ込んだり変形したりすることなく、
一体セパレータ被覆板により両面からしっかりと挟み込
み固定できるため、電極接合体の変形、損傷等をなくす
ことができる。
ド、またはヘッダが覆われているため、軟質性の電極接
合体が凹部にたわみ込んだり変形したりすることなく、
一体セパレータ被覆板により両面からしっかりと挟み込
み固定できるため、電極接合体の変形、損傷等をなくす
ことができる。
【図１】本実施例に係るガスセパレータの構成図であ
る。
る。
【図２】本実施例に係る一体セパレータ被覆板概略図で
ある。
ある。
【図３】固体高分子電解質燃料電池の構成図である。
【図４】固体高分子電解質燃料電池の構成図である。
【図５】固体高分子電解質燃料電池の発電原理図であ
る。
る。
【図６】固体高分子電解質燃料電池の運転システムの概
略図である。
略図である。
【図７】従来の燃料電池用ガスセパレータの外観図であ
る。
る。
【図８】従来のガスセパレータの構成図である。
１０ ガスセパレータ ２０ 溝付セパレータ ２１ ガス流路溝 ３０ 一体セパレータ被覆板 ３４ ガス流路溝用開口部 ５０ 電極接合体 ５１ アノード極 ５２ カソード極 ５３ 純水素燃料ガス ５４ 酸化剤ガス ６４ 冷却水 ６０ 冷却セパレータ基板 ６１ 冷却水流路溝 ６２ 冷却水供給孔 ６３ 冷却水排出孔
Claims (2)
- 【請求項１】 燃料電池の固体高分子電解質膜へ燃料ガ
ス又は酸化剤ガスを供給するためのガス用のセパレータ
において、 一側面に複数のガス流路溝を有する溝付セパレータと、
該溝付セパレータを嵌合すると共に上記ガス流路溝と連
通しガスを供給又は排出する流路を有し且つ上記溝付セ
パレータのガス流路溝側を覆うと共に当該ガス流路溝を
露出する開口部を有する一体セパレータ被覆板と、上記
一体セパレータ被覆板に嵌合した溝付セパレータの背面
側で接合してなるセパレータ基板とを、一体化してなる
ことを特徴とする固体高分子電解質燃料電池用ガスセパ
レータ。 - 【請求項２】 請求項１の固体高分子電解質燃料電池用
ガスセパレータにおいて、 上記溝付セパレータとセパレータ基板とが導電体からな
ると共に、一体セパレータ被覆板が不導電体からなるこ
とを特徴とする固体高分子電解質燃料電池用ガスセパレ
ータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5126754A JPH06338333A (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 固体高分子電解質燃料電池用ガスセパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5126754A JPH06338333A (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 固体高分子電解質燃料電池用ガスセパレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06338333A true JPH06338333A (ja) | 1994-12-06 |
Family
ID=14943096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5126754A Withdrawn JPH06338333A (ja) | 1993-05-28 | 1993-05-28 | 固体高分子電解質燃料電池用ガスセパレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06338333A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1255315A1 (en) * | 2000-02-08 | 2002-11-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| WO2003098726A1 (fr) * | 2002-05-15 | 2003-11-27 | Dai Nippon Insatsu Kabushiki Kaisha | Separateur pour pile a combustible a polyelectrolyte de type plat et pile a combustible a polyelectrolyte utilisant ce separateur |
-
1993
- 1993-05-28 JP JP5126754A patent/JPH06338333A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1255315A1 (en) * | 2000-02-08 | 2002-11-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| US7205061B2 (en) | 2000-02-08 | 2007-04-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Polymer electrolyte fuel cell |
| EP1255315A4 (en) * | 2000-02-08 | 2010-01-27 | Panasonic Corp | POLYMER ELECTROLYTIC FUEL CELL |
| WO2003098726A1 (fr) * | 2002-05-15 | 2003-11-27 | Dai Nippon Insatsu Kabushiki Kaisha | Separateur pour pile a combustible a polyelectrolyte de type plat et pile a combustible a polyelectrolyte utilisant ce separateur |
| JP2004047397A (ja) * | 2002-05-15 | 2004-02-12 | Dainippon Printing Co Ltd | 平面型の高分子電解質型燃料電池用のセパレータ部材及び該セパレータ部材を用いた高分子電解質型燃料電池 |
| US7316856B2 (en) | 2002-05-15 | 2008-01-08 | Dai Nippon Insatsu Kabushiki Kaisha | Separator for flat-type polyelectrolyte fuel cell and polyelectrolyte fuel cell employing that separator |
| JP4498664B2 (ja) * | 2002-05-15 | 2010-07-07 | 大日本印刷株式会社 | 平面型の高分子電解質型燃料電池用のセパレータ部材及び該セパレータ部材を用いた高分子電解質型燃料電池 |
| US8007956B2 (en) | 2002-05-15 | 2011-08-30 | Dai Nippon Insatsu Kabushiki Kaisha | Separator for flat-type polyelectrolyte fuel cell and polyelectrolyte fuel cell employing that separator |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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