JPH1173979A - 固体高分子電解質型燃料電池 - Google Patents
固体高分子電解質型燃料電池Info
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- JPH1173979A JPH1173979A JP9231989A JP23198997A JPH1173979A JP H1173979 A JPH1173979 A JP H1173979A JP 9231989 A JP9231989 A JP 9231989A JP 23198997 A JP23198997 A JP 23198997A JP H1173979 A JPH1173979 A JP H1173979A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】簡単な構成により電解質膜を湿潤状態に保持し
て、優れた特性の得られるものとする。 【解決手段】燃料ガス流路と冷却水流路とを隔てるセパ
レータ２Ａに貫通孔５を設け、さらに貫通孔５に隣接し
て多孔質部材３を配し、冷却水流路を流れる冷却水の一
部を貫通孔５と多孔質部材３を通して燃料ガス流路へと
注入する。
て、優れた特性の得られるものとする。 【解決手段】燃料ガス流路と冷却水流路とを隔てるセパ
レータ２Ａに貫通孔５を設け、さらに貫通孔５に隣接し
て多孔質部材３を配し、冷却水流路を流れる冷却水の一
部を貫通孔５と多孔質部材３を通して燃料ガス流路へと
注入する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体高分子膜を
電解質として用い電気化学反応により発電する固体高分
子電解質型燃料電池に関する。
電解質として用い電気化学反応により発電する固体高分
子電解質型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、一般に用いられている固体高分
子電解質型燃料電池の燃料電池積層体の基本構成を示す
要部の分解断面図である。固体高分子膜よりなる電解質
膜１の両面に貴金属、主として白金を含む図示しない触
媒層を接合し、さらにその両外面に多孔質のガス拡散層
７を配して膜電極接合体（ＭＥＡ；Membrane Electrode
Assembly）が構成されている。膜電極接合体の両面に
は、触媒層に反応ガス、すなわち水素を含んだ燃料ガス
と酸素を含んだ酸化剤ガスを供給するための溝加工を施
したガス流路板８が配置され、これらをセパレータ２で
挟むことにより単セルが構成されている。燃料ガスと酸
化剤ガスを供給して電気化学反応により発電を行うと、
同時に発熱が生じるので、各セル毎、あるいは数セル毎
に介装された冷却水流路板９に冷却水を流して、この発
熱を除去し、燃料電池積層体を所定の温度に保持して用
いる。各セルの反応ガス流路および冷却水流路の周辺部
には、それぞれシールゴム６が配され、反応ガスおよび
冷却水を密封する役割を果たしている。セパレータ２
は、導電性を備え、かつガス不透過性であることが必要
であるので、通常、緻密なカーボン材や金属材料が用い
られている。また、ガス流路板８には多孔質カーボン材
が、冷却水流路板９には多孔質カーボン材、あるいは非
多孔質カーボン材が一般に用いられている。
子電解質型燃料電池の燃料電池積層体の基本構成を示す
要部の分解断面図である。固体高分子膜よりなる電解質
膜１の両面に貴金属、主として白金を含む図示しない触
媒層を接合し、さらにその両外面に多孔質のガス拡散層
７を配して膜電極接合体（ＭＥＡ；Membrane Electrode
Assembly）が構成されている。膜電極接合体の両面に
は、触媒層に反応ガス、すなわち水素を含んだ燃料ガス
と酸素を含んだ酸化剤ガスを供給するための溝加工を施
したガス流路板８が配置され、これらをセパレータ２で
挟むことにより単セルが構成されている。燃料ガスと酸
化剤ガスを供給して電気化学反応により発電を行うと、
同時に発熱が生じるので、各セル毎、あるいは数セル毎
に介装された冷却水流路板９に冷却水を流して、この発
熱を除去し、燃料電池積層体を所定の温度に保持して用
いる。各セルの反応ガス流路および冷却水流路の周辺部
には、それぞれシールゴム６が配され、反応ガスおよび
冷却水を密封する役割を果たしている。セパレータ２
は、導電性を備え、かつガス不透過性であることが必要
であるので、通常、緻密なカーボン材や金属材料が用い
られている。また、ガス流路板８には多孔質カーボン材
が、冷却水流路板９には多孔質カーボン材、あるいは非
多孔質カーボン材が一般に用いられている。
【０００３】図７は、図６に示した燃料電池積層体の積
層面の基本構成を示す平面図で、（ａ）はガス流路板８
の例を示す平面図、（ｂ）はセパレータ２の平面図であ
る。図７（ａ），（ｂ）に見られるように、燃料電池積
層体の４つの角部には、それぞれ積層方向に連通する燃
料ガス入口マニホールド１０、酸化剤ガス入口マニホー
ルド１１、冷却水入口マニホールド１２、燃料ガス出口
マニホールド１３、酸化剤ガス出口マニホールド１４、
冷却水出口マニホールド１５が配され、シールゴム６に
より互いに気密に分離されている。燃料ガスが供給され
るガス流路板８においては、図７（ａ）に見られるごと
く、ジグザグに形成されたガス流路を燃料ガス入口マニ
ホールド１０から燃料ガス出口マニホールド１３へと燃
料ガスが流れ、発電に寄与することとなる。なお、本図
では示されていないが、酸化剤ガスも、また冷却水も、
同様に、入口側のマニホールドから対角線方向に配され
た出口側のマニホールドへとジグザグに流れ、発電およ
び冷却に寄与するよう構成されている。
層面の基本構成を示す平面図で、（ａ）はガス流路板８
の例を示す平面図、（ｂ）はセパレータ２の平面図であ
る。図７（ａ），（ｂ）に見られるように、燃料電池積
層体の４つの角部には、それぞれ積層方向に連通する燃
料ガス入口マニホールド１０、酸化剤ガス入口マニホー
ルド１１、冷却水入口マニホールド１２、燃料ガス出口
マニホールド１３、酸化剤ガス出口マニホールド１４、
冷却水出口マニホールド１５が配され、シールゴム６に
より互いに気密に分離されている。燃料ガスが供給され
るガス流路板８においては、図７（ａ）に見られるごと
く、ジグザグに形成されたガス流路を燃料ガス入口マニ
ホールド１０から燃料ガス出口マニホールド１３へと燃
料ガスが流れ、発電に寄与することとなる。なお、本図
では示されていないが、酸化剤ガスも、また冷却水も、
同様に、入口側のマニホールドから対角線方向に配され
た出口側のマニホールドへとジグザグに流れ、発電およ
び冷却に寄与するよう構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、固体高分子
膜よりなる電解質膜１は、乾燥すると抵抗が増大し、発
生するセル電圧が低下して所望の特性が得られないの
で、電解質膜１を湿潤に保持して運転する必要がある。
このため、反応ガスを加湿して供給することによって電
解質膜１を湿潤に保持する方法が一般に用いられてお
り、燃料電池積層体の外部に加湿タンクを設け、反応ガ
スを温水中を通過させて加湿した後、燃料電池積層体へ
と供給する方法、あるいは、燃料電池積層体の内部に加
湿部を設け、水分透過性の隔膜を介して冷却水と反応ガ
スを接触させることにより、反応ガスを加湿して供給す
る方法が採られている。
膜よりなる電解質膜１は、乾燥すると抵抗が増大し、発
生するセル電圧が低下して所望の特性が得られないの
で、電解質膜１を湿潤に保持して運転する必要がある。
このため、反応ガスを加湿して供給することによって電
解質膜１を湿潤に保持する方法が一般に用いられてお
り、燃料電池積層体の外部に加湿タンクを設け、反応ガ
スを温水中を通過させて加湿した後、燃料電池積層体へ
と供給する方法、あるいは、燃料電池積層体の内部に加
湿部を設け、水分透過性の隔膜を介して冷却水と反応ガ
スを接触させることにより、反応ガスを加湿して供給す
る方法が採られている。
【０００５】上記のごとく反応ガスを加湿して供給すれ
ば、電解質膜１が湿潤に保持され、所定のセル電圧が得
られることとなるが、一方、上記の二つの方法のうち前
者の外部に加湿タンクを設けて加湿する方法において
は、加湿タンクのみならず、加湿タンクより燃料電池積
層体へと至る反応ガスの配管を所定の温度以上に加熱、
保温する必要があるので、多量の電力を必要とし、燃料
電池の発電効率が低下してしまうという問題点があり、
また加熱された温度が周囲温度の影響を受け易いので、
温度が変動し、加湿量が変動するという難点がある。
ば、電解質膜１が湿潤に保持され、所定のセル電圧が得
られることとなるが、一方、上記の二つの方法のうち前
者の外部に加湿タンクを設けて加湿する方法において
は、加湿タンクのみならず、加湿タンクより燃料電池積
層体へと至る反応ガスの配管を所定の温度以上に加熱、
保温する必要があるので、多量の電力を必要とし、燃料
電池の発電効率が低下してしまうという問題点があり、
また加熱された温度が周囲温度の影響を受け易いので、
温度が変動し、加湿量が変動するという難点がある。
【０００６】また、後者の燃料電池積層体の内部に加湿
部を設け、隔膜を介して冷却水と接触させて反応ガスを
加湿する方法を用いると、積層する単セルが増加すると
これに比例して加湿部を大きくする必要があるので、燃
料電池積層体の寸法、ひいては発電システムの寸法が大
きくなり、所要スペースが大きくなるという難点があ
る。
部を設け、隔膜を介して冷却水と接触させて反応ガスを
加湿する方法を用いると、積層する単セルが増加すると
これに比例して加湿部を大きくする必要があるので、燃
料電池積層体の寸法、ひいては発電システムの寸法が大
きくなり、所要スペースが大きくなるという難点があ
る。
【０００７】本発明は、これらの従来技術の難点を考慮
してなされたもので、その目的は、発電効率の低下や所
要スペースの増大をもたらすことなく反応ガスが適正に
加湿して供給され、電解質膜が所定の湿潤状態に保持さ
れて優れたセル特性が得られる固体高分子電解質型燃料
電池を提供することにある。
してなされたもので、その目的は、発電効率の低下や所
要スペースの増大をもたらすことなく反応ガスが適正に
加湿して供給され、電解質膜が所定の湿潤状態に保持さ
れて優れたセル特性が得られる固体高分子電解質型燃料
電池を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、平板状の固体高分子電解質膜
の両主面に触媒層を接合した膜電極接合体の両側に燃料
ガス流路と酸化剤ガス流路を配し、ガス不透過性材料よ
りなるセパレータで挟持して形成される複数の単セルを
積層して燃料電池積層体を構成し、燃料ガス流路に水素
を含有する燃料ガスを、また酸化剤ガス流路に酸素を含
有する酸化剤ガスを供給して電気化学反応により発電
し、単セルとセパレータにより隔てられて形成された冷
却水流路を通流する冷却水により所定の温度に保持して
用いる固体高分子電解質型燃料電池において、 （１）燃料ガス流路と酸化剤ガス流路のうち少なくとも
一方のガス流路に、冷却水流路に供給される冷却水の一
部を注入する水注入部を備えることとし、 （２）例えば、冷却水流路とガス流路との間のセパレー
タに設けられた貫通孔、あるいは、同様の貫通孔とこの
貫通孔に隣接する多孔質部材との直列接続体をこの水注
入部とする。
めに、本発明においては、平板状の固体高分子電解質膜
の両主面に触媒層を接合した膜電極接合体の両側に燃料
ガス流路と酸化剤ガス流路を配し、ガス不透過性材料よ
りなるセパレータで挟持して形成される複数の単セルを
積層して燃料電池積層体を構成し、燃料ガス流路に水素
を含有する燃料ガスを、また酸化剤ガス流路に酸素を含
有する酸化剤ガスを供給して電気化学反応により発電
し、単セルとセパレータにより隔てられて形成された冷
却水流路を通流する冷却水により所定の温度に保持して
用いる固体高分子電解質型燃料電池において、 （１）燃料ガス流路と酸化剤ガス流路のうち少なくとも
一方のガス流路に、冷却水流路に供給される冷却水の一
部を注入する水注入部を備えることとし、 （２）例えば、冷却水流路とガス流路との間のセパレー
タに設けられた貫通孔、あるいは、同様の貫通孔とこの
貫通孔に隣接する多孔質部材との直列接続体をこの水注
入部とする。
【０００９】（３）あるいはまた、燃料電池積層体の複
数の単セルとセパレータとを連通する冷却水入口マニホ
ールドとガス流路との間のシール部材に備えられた貫通
孔あるいは貫通溝、あるいは内部に多孔質部材を配した
これらの貫通孔あるいは貫通溝を上記の水注入部とす
る。 （４）あるいはまた、燃料電池積層体の複数の単セルと
セパレータとを連通する冷却水入口マニホールドの近傍
において、セパレータを冷却水流路よりガス流路へと突
出させてガス流路を狭隘に形成し、狭隘部に多孔質部材
を配設して上記の水注入部とする。
数の単セルとセパレータとを連通する冷却水入口マニホ
ールドとガス流路との間のシール部材に備えられた貫通
孔あるいは貫通溝、あるいは内部に多孔質部材を配した
これらの貫通孔あるいは貫通溝を上記の水注入部とす
る。 （４）あるいはまた、燃料電池積層体の複数の単セルと
セパレータとを連通する冷却水入口マニホールドの近傍
において、セパレータを冷却水流路よりガス流路へと突
出させてガス流路を狭隘に形成し、狭隘部に多孔質部材
を配設して上記の水注入部とする。
【００１０】上記（１）のごとく、燃料電池積層体の各
単セルのガス流路に、例えば上記の（２）、（３）ある
いは（４）のごとく形成した水注入部を備えることとす
れば、燃料電池積層体の寸法や重量の増大をもたらすこ
となく、ガス流路に水を注入することが可能となる。注
入量は、貫通孔の寸法や多孔質部材の選定により基本的
に定まり、冷却水供給系統の圧力を制御することにより
調整される。したがって、各単セルの内部へ適量の水分
が継続的に補給でき、電解質膜が常時湿潤に保持されて
所定のセル特性が得られることとなる。
単セルのガス流路に、例えば上記の（２）、（３）ある
いは（４）のごとく形成した水注入部を備えることとす
れば、燃料電池積層体の寸法や重量の増大をもたらすこ
となく、ガス流路に水を注入することが可能となる。注
入量は、貫通孔の寸法や多孔質部材の選定により基本的
に定まり、冷却水供給系統の圧力を制御することにより
調整される。したがって、各単セルの内部へ適量の水分
が継続的に補給でき、電解質膜が常時湿潤に保持されて
所定のセル特性が得られることとなる。
【００１１】
＜実施例１＞図１は、本発明の実施例１の燃料電池積層
体の水注入部の基本構成を示す断面図である。図に見ら
れるように、本実施例では、冷却水流路と燃料ガス流路
とを隔てるセパレータ２Ａに貫通孔５が設けられ、貫通
孔５に隣接してスペーサ４で支持された多孔質部材３が
配されている。したがって、セパレータ２Ａとセパレー
タ２との間の冷却水流路を流れる冷却水の一部は、図中
に矢実線で示したごとく、貫通孔５と隣接する多孔質部
材３を透過して、セパレータ２Ａと電解質膜１との間の
燃料ガス流路へと注入されることとなる。
体の水注入部の基本構成を示す断面図である。図に見ら
れるように、本実施例では、冷却水流路と燃料ガス流路
とを隔てるセパレータ２Ａに貫通孔５が設けられ、貫通
孔５に隣接してスペーサ４で支持された多孔質部材３が
配されている。したがって、セパレータ２Ａとセパレー
タ２との間の冷却水流路を流れる冷却水の一部は、図中
に矢実線で示したごとく、貫通孔５と隣接する多孔質部
材３を透過して、セパレータ２Ａと電解質膜１との間の
燃料ガス流路へと注入されることとなる。
【００１２】図２は、図１に示した水注入部の配置を示
す燃料電池積層体の積層面の平面図で、（ａ）はガス流
路板を示す平面図、（ｂ）はセパレータの平面図であ
る。本図において、図７に示した従来例の構成と同一機
能を有する構成要素には同一符号が付されており、重複
する説明は省略する。図１に示したセパレータ２Ａの貫
通孔５は、図２（ｂ）に見られるように、燃料ガス入口
マニホールド１０に近接して配されており、スペーサ４
は、図２（ａ）に見られるごとく、貫通孔５に対応して
燃料ガス入口マニホールド１０の近傍の燃料ガス流路に
配されている。
す燃料電池積層体の積層面の平面図で、（ａ）はガス流
路板を示す平面図、（ｂ）はセパレータの平面図であ
る。本図において、図７に示した従来例の構成と同一機
能を有する構成要素には同一符号が付されており、重複
する説明は省略する。図１に示したセパレータ２Ａの貫
通孔５は、図２（ｂ）に見られるように、燃料ガス入口
マニホールド１０に近接して配されており、スペーサ４
は、図２（ａ）に見られるごとく、貫通孔５に対応して
燃料ガス入口マニホールド１０の近傍の燃料ガス流路に
配されている。
【００１３】したがって本構成では、燃料ガス入口マニ
ホールド１０より供給された燃料ガスは、電極面に入る
と直ちに貫通孔５と隣接する多孔質部材３を透過した水
を注入、供給され、加湿されて通流することとなるの
で、電解質膜１が湿潤に保持され、水分の欠乏による特
性低下が防止されることとなる。なお、本実施例では貫
通孔５と隣接する多孔質部材３を透過させて注水するこ
とにより注水量の調整を容易としているが、多孔質部材
３を用いず、貫通孔５のみによって冷却水を燃料ガスへ
注水することとしてもよい。また、本実施例では冷却水
を燃料ガスへ注水し、これにより電解質膜１を湿潤に保
持することとしているが、類似の構成により冷却水を酸
化剤ガスへ注水し、電解質膜１を湿潤に保持する構成と
してもよい。
ホールド１０より供給された燃料ガスは、電極面に入る
と直ちに貫通孔５と隣接する多孔質部材３を透過した水
を注入、供給され、加湿されて通流することとなるの
で、電解質膜１が湿潤に保持され、水分の欠乏による特
性低下が防止されることとなる。なお、本実施例では貫
通孔５と隣接する多孔質部材３を透過させて注水するこ
とにより注水量の調整を容易としているが、多孔質部材
３を用いず、貫通孔５のみによって冷却水を燃料ガスへ
注水することとしてもよい。また、本実施例では冷却水
を燃料ガスへ注水し、これにより電解質膜１を湿潤に保
持することとしているが、類似の構成により冷却水を酸
化剤ガスへ注水し、電解質膜１を湿潤に保持する構成と
してもよい。
【００１４】＜実施例２＞図３は、本発明の実施例２の
燃料電池積層体の水注入部の基本構成を示す断面図であ
る。本実施例は、図７（ａ）に示したごとく燃料電池積
層体の端部に積層方向に連通して配した冷却水入口マニ
ホールド１２の部分に水注入部を備えた例である。図３
において紙面の上下方向に伸びるものとして示した冷却
水入口マニホールド１２の冷却水の流れる空間と、セパ
レータ２と電解質膜１の間の酸化剤ガスの通流する空間
は、従来と同様にシールゴム６により気密に保持されて
るのに対して、冷却水入口マニホールド１２の冷却水の
流れる空間と電解質膜１の反対面に位置する燃料ガスの
通流する空間は、前記両空間のシール部材であるスペー
サ４Ａに形成された貫通孔中に支持された多孔質部材３
Ａの空隙を通して連通している。したがって、冷却水
は、図中に矢実線で示したごとく、多孔質部材３Ａを通
して燃料ガスの流路へと注入され、加湿された燃料ガス
が電極面に送られることにより、電解質膜は湿潤に保持
される。
燃料電池積層体の水注入部の基本構成を示す断面図であ
る。本実施例は、図７（ａ）に示したごとく燃料電池積
層体の端部に積層方向に連通して配した冷却水入口マニ
ホールド１２の部分に水注入部を備えた例である。図３
において紙面の上下方向に伸びるものとして示した冷却
水入口マニホールド１２の冷却水の流れる空間と、セパ
レータ２と電解質膜１の間の酸化剤ガスの通流する空間
は、従来と同様にシールゴム６により気密に保持されて
るのに対して、冷却水入口マニホールド１２の冷却水の
流れる空間と電解質膜１の反対面に位置する燃料ガスの
通流する空間は、前記両空間のシール部材であるスペー
サ４Ａに形成された貫通孔中に支持された多孔質部材３
Ａの空隙を通して連通している。したがって、冷却水
は、図中に矢実線で示したごとく、多孔質部材３Ａを通
して燃料ガスの流路へと注入され、加湿された燃料ガス
が電極面に送られることにより、電解質膜は湿潤に保持
される。
【００１５】＜実施例３＞図４は、本発明の実施例３の
燃料電池積層体の水注入部の基本構成を示す断面図であ
る。本実施例と図３に示した実施例２との差異は、実施
例２ではスペーサ４Ａに形成された貫通孔中に多孔質部
材３Ａが支持されていたのに対して、本実施例では多孔
質部材３Ａが配されていない点にある。本構成では水注
入部の圧力損失が相対的に低く抑えられるので、注入水
量を大きくする必要がある場合に効果的である。
燃料電池積層体の水注入部の基本構成を示す断面図であ
る。本実施例と図３に示した実施例２との差異は、実施
例２ではスペーサ４Ａに形成された貫通孔中に多孔質部
材３Ａが支持されていたのに対して、本実施例では多孔
質部材３Ａが配されていない点にある。本構成では水注
入部の圧力損失が相対的に低く抑えられるので、注入水
量を大きくする必要がある場合に効果的である。
【００１６】＜実施例４＞図５は、本発明の実施例４の
燃料電池積層体の水注入部の基本構成を示す断面図であ
る。本実施例の特徴は、セパレータ２Ｂをチタン材を用
いて形成し、冷却水入口マニホールド１２に近接する部
分を燃料ガス、あるいは酸化剤ガスの通流する空間側へ
と突出させるよう形成し、燃料ガス通流空間の狭隘部に
多孔質部材３Ｂを配して水注入部を構成し、冷却水を燃
料ガスへと注入するよう構成した点にある。本構成で
は、実施例２や実施例３に用いられているスペーサが不
要となる。
燃料電池積層体の水注入部の基本構成を示す断面図であ
る。本実施例の特徴は、セパレータ２Ｂをチタン材を用
いて形成し、冷却水入口マニホールド１２に近接する部
分を燃料ガス、あるいは酸化剤ガスの通流する空間側へ
と突出させるよう形成し、燃料ガス通流空間の狭隘部に
多孔質部材３Ｂを配して水注入部を構成し、冷却水を燃
料ガスへと注入するよう構成した点にある。本構成で
は、実施例２や実施例３に用いられているスペーサが不
要となる。
【００１７】なお、上記の実施例２〜４においては、い
ずれも冷却水を燃料ガスの流路へと注水するよう水注入
部を構成しているが、本発明はこれに限るものではな
く、酸化剤のガス流路へと注水するよう水注入部を構成
してもよく、あるいは、燃料ガス、酸化剤ガスの双方に
注水するよう水注入部を構成しても電解質膜の乾燥が効
果的に防止され、セル特性の低下が回避されることとな
る。
ずれも冷却水を燃料ガスの流路へと注水するよう水注入
部を構成しているが、本発明はこれに限るものではな
く、酸化剤のガス流路へと注水するよう水注入部を構成
してもよく、あるいは、燃料ガス、酸化剤ガスの双方に
注水するよう水注入部を構成しても電解質膜の乾燥が効
果的に防止され、セル特性の低下が回避されることとな
る。
【００１８】
【発明の効果】上述のように、本発明によれば、固体高
分子電解質型燃料電池を、 （１）請求項１に記載のごとく構成することとしたの
で、特別な装置を用いなくともガス流路に水が注入され
て各単セルの内部へ適量の水分が継続的に補給され、電
解質膜が所定の湿潤状態に保持されることとなるので、
コンパクトで優れたセル特性を有する固体高分子電解質
型燃料電池が得られることとなった。
分子電解質型燃料電池を、 （１）請求項１に記載のごとく構成することとしたの
で、特別な装置を用いなくともガス流路に水が注入され
て各単セルの内部へ適量の水分が継続的に補給され、電
解質膜が所定の湿潤状態に保持されることとなるので、
コンパクトで優れたセル特性を有する固体高分子電解質
型燃料電池が得られることとなった。
【００１９】（２）また、特に請求項２〜６に記載のご
とく構成することとすれば、ガス流路に的確に水が注入
されることとなり、特別な装置を付設しなくとも各単セ
ルの内部へ適量の水分が継続的に補給されて電解質膜が
所定の湿潤状態に保持されるので、優れたセル特性を備
え、燃料電池積層体の寸法や重量が軽減される固体高分
子電解質型燃料電池として好適である。
とく構成することとすれば、ガス流路に的確に水が注入
されることとなり、特別な装置を付設しなくとも各単セ
ルの内部へ適量の水分が継続的に補給されて電解質膜が
所定の湿潤状態に保持されるので、優れたセル特性を備
え、燃料電池積層体の寸法や重量が軽減される固体高分
子電解質型燃料電池として好適である。
【図１】本発明の実施例１の燃料電池積層体の水注入部
の基本構成を示す断面図
の基本構成を示す断面図
【図２】図１に示した水注入部の配置を示す燃料電池積
層体の積層面の平面図で、（ａ）はガス流路板を示す平
面図、（ｂ）はセパレータの平面図
層体の積層面の平面図で、（ａ）はガス流路板を示す平
面図、（ｂ）はセパレータの平面図
【図３】本発明の実施例２の燃料電池積層体の水注入部
の基本構成を示す断面図
の基本構成を示す断面図
【図４】本発明の実施例３の燃料電池積層体の水注入部
の基本構成を示す断面図
の基本構成を示す断面図
【図５】本発明の実施例４の燃料電池積層体の水注入部
の基本構成を示す断面図
の基本構成を示す断面図
【図６】一般に用いられている固体高分子電解質型燃料
電池の燃料電池積層体の基本構成を示す要部の分解断面
図
電池の燃料電池積層体の基本構成を示す要部の分解断面
図
【図７】図６に示した燃料電池積層体の積層面の基本構
成を示す平面図で、（ａ）はガス流路板の一例を示す平
面図、（ｂ）はセパレータの平面図
成を示す平面図で、（ａ）はガス流路板の一例を示す平
面図、（ｂ）はセパレータの平面図
１ 電解質膜 ２，２Ａ セパレータ ３，３Ａ，３Ｂ 多孔質部材 ４，４Ａ スペーサ ５ 貫通孔 ６，６Ａ シールゴム ８ ガス流路板 １０ 燃料ガス入口マニホールド １１ 酸化剤ガス入口マニホールド １２ 冷却水入口マニホールド １３ 燃料ガス出口マニホールド １４ 酸化剤ガス出口マニホールド １５ 冷却水出口マニホールド
Claims (6)
- 【請求項１】平板状の固体高分子電解質膜の両主面に触
媒層を接合した膜電極接合体の両側に燃料ガス流路と酸
化剤ガス流路を配し、ガス不透過性材料よりなるセパレ
ータで挟持して形成される複数の単セルを積層して燃料
電池積層体を構成し、燃料ガス流路に水素を含有する燃
料ガスを、また酸化剤ガス流路に酸素を含有する酸化剤
ガスを供給して電気化学反応により発電し、単セルとセ
パレータにより隔てられて形成された冷却水流路を通流
する冷却水により所定の温度に保持して用いる固体高分
子電解質型燃料電池において、 燃料ガス流路と酸化剤ガス流路のうち少なくとも一方の
ガス流路に、冷却水流路に供給される冷却水の一部を注
入する水注入部を備えたことを特徴とする固体高分子電
解質型燃料電池。 - 【請求項２】前記の水注入部が、冷却水流路とガス流路
との間のセパレータに設けられた貫通孔であることを特
徴とする請求項１に記載の固体高分子電解質型燃料電
池。 - 【請求項３】前記の水注入部が、冷却水流路とガス流路
との間のセパレータに設けられた貫通孔と、貫通孔に隣
接する多孔質部材との直列接続体よりなることを特徴と
する請求項１に記載の固体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項４】前記の水注入部が、燃料電池積層体の複数
の単セルとセパレータとを連通する冷却水入口マニホー
ルドとガス流路との間に配されたシール部材に備えられ
た貫通孔あるいは貫通溝であることを特徴とする請求項
１に記載の固体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項５】前記のシール部材に備えられた貫通孔ある
いは貫通溝の内部に、多孔質部材が配されていることを
特徴とする請求項４に記載の固体高分子電解質型燃料電
池。 - 【請求項６】燃料電池積層体の複数の単セルとセパレー
タとを連通する冷却水入口マニホールドの近傍におい
て、セパレータが冷却水流路よりガス流路へと突出して
ガス流路が狭隘に形成されてなり、前記の水注入部が、
狭隘部に配設された多孔質部材よりなることを特徴とす
る請求項１に記載の固体高分子電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9231989A JPH1173979A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9231989A JPH1173979A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1173979A true JPH1173979A (ja) | 1999-03-16 |
Family
ID=16932206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9231989A Pending JPH1173979A (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1173979A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002103829A1 (fr) * | 2001-06-15 | 2002-12-27 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pile a combustible du type a polymere solide et systeme de production d'energie par pile a combustible du type a polymere solide |
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| KR20030018078A (ko) * | 2001-08-27 | 2003-03-06 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 스택의 수소 가습 구조 |
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| JP2010153157A (ja) * | 2008-12-25 | 2010-07-08 | Hitachi Ltd | 燃料電池セパレータ |
| WO2015005094A1 (ja) * | 2013-07-08 | 2015-01-15 | トヨタ車体 株式会社 | 燃料電池のガス流路形成部材及び燃料電池 |
-
1997
- 1997-08-28 JP JP9231989A patent/JPH1173979A/ja active Pending
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