JP5332359B2 - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell.
燃料電池は、通常、膜電極接合体が2枚のセパレータに挟持されている。膜電極接合体の発電部の外周には、燃料電池の外部から発電が行われる発電部へと反応ガス(アノードガスとしての燃料ガス及びカソードガスとしての酸化ガス)の供給及び排出を行うためのマニホールド孔がセパレータおよび膜電極接合体の貫通孔として設けられている。 In a fuel cell, a membrane electrode assembly is usually sandwiched between two separators. The outer periphery of the power generation unit of the membrane electrode assembly is used for supplying and discharging reaction gas (fuel gas as anode gas and oxidizing gas as cathode gas) to the power generation unit where power generation is performed from the outside of the fuel cell. Manifold holes are provided as through holes for the separator and membrane electrode assembly.
発電部における効率的な発電を実現するためには、燃料ガスと酸化ガスを対向する向きで流す(「カウンターフロー」と呼ばれる)構造とすることが好ましい。しかしながら、現状では、酸化ガスの発電部への供給の分配性を向上させることを重視するため、酸化ガスのマニホールド孔を発電部の上下に配置し、燃料ガスのマニホールド孔を左右に配置する構造としている場合が多い。このようなマニホールド孔の配置構造において、カウンターフロー構造とする工夫として、燃料ガスのマニホールド孔から左右方向に沿って延びるガス流路を設けて、燃料ガスの流れを実効的に上下方向とすることが行なわれている。 In order to realize efficient power generation in the power generation unit, it is preferable to adopt a structure in which the fuel gas and the oxidizing gas are flowed in opposite directions (referred to as “counter flow”). However, at present, in order to place importance on improving the distribution of the supply of oxidizing gas to the power generation unit, a structure in which manifold holes for oxidizing gas are arranged above and below the power generation unit and manifold holes for fuel gas are arranged on the left and right In many cases. In such a manifold hole arrangement structure, as a contrivance for the counter flow structure, a gas flow path extending in the left-right direction from the fuel gas manifold hole is provided to effectively make the fuel gas flow vertically. Has been done.
しかしながら、燃料ガス供給用のガス流路と燃料ガス排出用のガス流路を設けるためのスペースが発電部の上側および下側に必要となる。このため、例えば、発電部のサイズを規定した場合には、これに加えて連通路のためのスペースが上下方向に沿って必要となり、燃料電池の高さの点で問題となる場合がある。逆に、燃料電池の高さを規定した場合には、発電部の高さ方向のサイズが制限されることになり、発電能力の点で問題となる場合がある。 However, a space for providing a fuel gas supply gas flow path and a fuel gas discharge gas flow path is required above and below the power generation unit. For this reason, for example, when the size of the power generation unit is defined, in addition to this, a space for the communication path is required along the vertical direction, which may be a problem in terms of the height of the fuel cell. Conversely, when the height of the fuel cell is defined, the size of the power generation unit in the height direction is limited, which may cause a problem in terms of power generation capacity.
本発明は、燃料電池の発電能力を維持しつつ高さ方向での小型化を可能とする技術を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a technique that enables downsizing in the height direction while maintaining the power generation capability of a fuel cell.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
[形態1]
燃料電池であって、
供給される燃料ガスおよび酸化ガスにより発電を行なう発電部と、
前記発電部と交互に配置されたセパレータと、
を備え、
前記セパレータには、前記酸化ガスのための2以上の酸化ガスマニホールド孔および1以上の前記燃料ガスのための燃料ガスマニホールド孔が、前記発電部の上辺および下辺のそれぞれに沿って配列して設けられており、
少なくとも1つの前記燃料ガスマニホールド孔は、2つの前記酸化ガスマニホールド孔の間に設けられており、
前記上辺側の両端および前記下辺側の両端には、それぞれ、前記酸化ガスマニホールド孔が設けられており、
前記上辺側における、前記酸化ガスマニホールド孔は前記酸化ガスを排出するための酸化ガス排出マニホールド孔で、前記燃料ガスマニホールド孔は前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給マニホールド孔であり、
前記下辺側における、前記酸化ガスマニホールド孔は前記酸化ガスを供給するための酸化ガス供給マニホールド孔で、前記燃料ガスマニホールド孔は前記燃料ガスを排出するための燃料ガス排出マニホールド孔であり、
前記酸化ガス排出マニホールド孔に接続される酸化ガス排出管は、前記酸化ガス排出マニホールド孔の位置を基準として水平あるいは下向きに接続され、
前記燃料ガス排出マニホールド孔に接続される燃料ガス排出管は、前記燃料ガス排出マニホールド孔の位置を基準として水平あるいは下向きに接続されており、
前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔は、前記発電部に近い側の孔幅が前記発電部に遠い側の孔幅よりも広くなった構造を有している
ことを特徴とする燃料電池。
上記形態1では、燃料ガスマニホールド孔および酸化ガスマニホールド孔の両方を発電部の上側および下側に設けることができ、従来技術で説明したガス流路のためのスペースを不要とすることができるので、燃料電池の発電能力を維持しつつ高さ方向での小型化が可能となる。酸化ガスマニホールド孔の間に燃料ガスマニホールド孔を配列して設けることができ、燃料ガスマニホールド孔の数を少なくすることができる。発電によって生成された水が酸化ガス排出マニホールド孔および燃料ガス排出マニホールド孔から排出され易くすることができる。燃料ガスマニホールド孔から発電部へ供給される燃料ガスの拡散率を向上させることができ、発電部の全体への燃料ガスの供給の効率を向上させることができる。
[形態2]
形態1に記載の燃料電池であって、
前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を挟む前記2つの酸化ガスマニホールド孔は、前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を囲むように設けられた連通路で接続された構造を有している
ことを特徴とする燃料電池。
上記形態2では、燃料ガスマニホールド孔から漏れた燃料ガスが酸化ガスマニホールド孔に流入させることが可能となり、燃料電池の外部へ漏れ出ることを抑制することができる。
[形態3]
燃料電池であって、
供給される燃料ガスおよび酸化ガスにより発電を行なう発電部と、
前記発電部と交互に配置されたセパレータと、
を備え、
前記セパレータには、前記酸化ガスのための2以上の酸化ガスマニホールド孔および1以上の前記燃料ガスのための燃料ガスマニホールド孔が、前記発電部の上辺および下辺のそれぞれに沿って配列して設けられており、
少なくとも1つの前記燃料ガスマニホールド孔は、2つの前記酸化ガスマニホールド孔の間に設けられており、
前記上辺側の両端および前記下辺側の両端には、それぞれ、前記酸化ガスマニホールド孔が設けられており、
前記上辺側における、前記酸化ガスマニホールド孔は前記酸化ガスを排出するための酸化ガス排出マニホールド孔で、前記燃料ガスマニホールド孔は前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給マニホールド孔であり、
前記下辺側における、前記酸化ガスマニホールド孔は前記酸化ガスを供給するための酸化ガス供給マニホールド孔で、前記燃料ガスマニホールド孔は前記燃料ガスを排出するための燃料ガス排出マニホールド孔であり、
前記酸化ガス排出マニホールド孔に接続される酸化ガス排出管は、前記酸化ガス排出マニホールド孔の位置を基準として水平あるいは下向きに接続され、
前記燃料ガス排出マニホールド孔に接続される燃料ガス排出管は、前記燃料ガス排出マニホールド孔の位置を基準として水平あるいは下向きに接続されており、
前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を挟む前記2つの酸化ガスマニホールド孔は、前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を囲むように設けられた連通路で接続された構造を有している
ことを特徴とする燃料電池。
形態3では、燃料ガスマニホールド孔および酸化ガスマニホールド孔の両方を発電部の上側および下側に設けることができ、従来技術で説明したガス流路のためのスペースを不要とすることができるので、燃料電池の発電能力を維持しつつ高さ方向での小型化が可能となる。酸化ガスマニホールド孔の間に燃料ガスマニホールド孔を配列して設けることができ、燃料ガスマニホールド孔の数を少なくすることができる。発電によって生成された水が酸化ガス排出マニホールド孔および燃料ガス排出マニホールド孔から排出され易くすることができる。燃料ガスマニホールド孔から漏れた燃料ガスが酸化ガスマニホールド孔に流入させることが可能となり、燃料電池の外部へ漏れ出ることを抑制することができる。
[形態4]
燃料電池であって、
供給される燃料ガスおよび酸化ガスにより発電を行なう発電部と、
前記発電部と交互に配置されたセパレータと、
を備え、
前記セパレータには、前記酸化ガスのための2以上の酸化ガスマニホールド孔および1以上の前記燃料ガスのための燃料ガスマニホールド孔が、前記発電部の上辺および下辺のそれぞれに沿って配列して設けられており、
少なくとも1つの前記燃料ガスマニホールド孔は、2つの前記酸化ガスマニホールド孔の間に設けられており、
前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔は、前記発電部に近い側の孔幅が前記発電部に遠い側の孔幅よりも広くなった構造を有している
ことを特徴とする燃料電池。
形態4では、燃料ガスマニホールド孔および酸化ガスマニホールド孔の両方を発電部の上側および下側に設けることができ、従来技術で説明したガス流路のためのスペースを不要とすることができるので、燃料電池の発電能力を維持しつつ高さ方向での小型化が可能となる。燃料ガスマニホールド孔から発電部へ供給される燃料ガスの拡散率を向上させることができ、発電部の全体への燃料ガスの供給の効率を向上させることができる。
[形態5]
形態項4に記載の燃料電池であって、
前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を挟む前記2つの酸化ガスマニホールド孔は、前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を囲むように設けられた連通路で接続された構造を有している
ことを特徴とする燃料電池。
形態5では、燃料ガスマニホールド孔から漏れた燃料ガスが酸化ガスマニホールド孔に流入させることが可能となり、燃料電池の外部へ漏れ出ることを抑制することができる。
[形態6]
燃料電池であって、
供給される燃料ガスおよび酸化ガスにより発電を行なう発電部と、
前記発電部と交互に配置されたセパレータと、
を備え、
前記セパレータには、前記酸化ガスのための2以上の酸化ガスマニホールド孔および1以上の前記燃料ガスのための燃料ガスマニホールド孔が、前記発電部の上辺および下辺のそれぞれに沿って配列して設けられており、
少なくとも1つの前記燃料ガスマニホールド孔は、2つの前記酸化ガスマニホールド孔の間に設けられており、
前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を挟む前記2つの酸化ガスマニホールド孔は、前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を囲むように設けられた連通路で接続された構造を有している
ことを特徴とする燃料電池。
形態6では、燃料ガスマニホールド孔および酸化ガスマニホールド孔の両方を発電部の上側および下側に設けることができ、従来技術で説明したガス流路のためのスペースを不要とすることができるので、燃料電池の発電能力を維持しつつ高さ方向での小型化が可能となる。燃料ガスマニホールド孔から漏れた燃料ガスが酸化ガスマニホールド孔に流入させることが可能となり、燃料電池の外部へ漏れ出ることを抑制することができる。
[形態7]
形態4から形態6までのいずれか一項に記載の燃料電池であって、
前記上辺側の両端および前記下辺側の両端には、それぞれ、前記酸化ガスマニホールド孔が設けられている
ことを特徴とする燃料電池。
形態7では、酸化ガスマニホールド孔の間に燃料ガスマニホールド孔を配列して設けることができ、燃料ガスマニホールド孔の数を少なくすることができる。
[形態8]
形態4から形態7までのいずれか一項に記載の燃料電池であって、
前記上辺側における、前記酸化ガスマニホールド孔は前記酸化ガスを排出するための酸化ガス排出マニホールド孔で、前記燃料ガスマニホールド孔は前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給マニホールド孔であり、
前記下辺側における、前記酸化ガスマニホールド孔は前記酸化ガスを供給するための酸化ガス供給マニホールド孔で、前記燃料ガスマニホールド孔は前記燃料ガスを排出するための燃料ガス排出マニホールド孔であり、
前記燃料電池は、さらに、
前記燃料電池を挟持する2つのエンドプレートを備え、
少なくとも一方の前記エンドプレートの内部には、前記酸化ガス排出マニホールド孔に接続される酸化ガス排出流路孔が、前記酸化ガス排出マニホールド孔の位置を基準として水平あるいは下向きに設けられるとともに、前記燃料ガス排出マニホールド孔に接続される燃料ガス排出流路孔が、前記燃料ガス排出マニホールド孔の位置を基準として水平あるいは下向きに接続される
ことを特徴とする燃料電池。
形態8では、発電によって生成された水が酸化ガス排出マニホールド孔および燃料ガス排出マニホールド孔から排出され易くすることができる。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[Form 1]
A fuel cell,
A power generation unit for generating power with supplied fuel gas and oxidizing gas;
Separators arranged alternately with the power generation unit,
With
The separator is provided with two or more oxidizing gas manifold holes for the oxidizing gas and one or more fuel gas manifold holes for the fuel gas arranged along the upper side and the lower side of the power generation unit. And
At least one of the fuel gas manifold holes is provided between the two oxidizing gas manifold holes;
The oxidizing gas manifold holes are respectively provided at both ends on the upper side and both ends on the lower side.
On the upper side, the oxidizing gas manifold hole is an oxidizing gas discharge manifold hole for discharging the oxidizing gas, and the fuel gas manifold hole is a fuel gas supply manifold hole for supplying the fuel gas,
On the lower side, the oxidizing gas manifold hole is an oxidizing gas supply manifold hole for supplying the oxidizing gas, and the fuel gas manifold hole is a fuel gas discharge manifold hole for discharging the fuel gas,
The oxidizing gas discharge pipe connected to the oxidizing gas discharge manifold hole is connected horizontally or downward with reference to the position of the oxidizing gas discharge manifold hole,
The fuel gas discharge pipe connected to the fuel gas discharge manifold hole is connected horizontally or downward with reference to the position of the fuel gas discharge manifold hole,
The at least one fuel gas manifold hole has a structure in which a hole width closer to the power generation unit is wider than a hole width farther from the power generation unit.
The fuel cell characterized by the above-mentioned.
In the first aspect, since both the fuel gas manifold hole and the oxidizing gas manifold hole can be provided on the upper side and the lower side of the power generation unit, the space for the gas flow path described in the related art can be eliminated. Further, it is possible to reduce the size in the height direction while maintaining the power generation capacity of the fuel cell. The fuel gas manifold holes can be arranged between the oxidizing gas manifold holes, and the number of fuel gas manifold holes can be reduced. Water generated by power generation can be easily discharged from the oxidizing gas discharge manifold hole and the fuel gas discharge manifold hole. The diffusion rate of the fuel gas supplied from the fuel gas manifold hole to the power generation unit can be improved, and the efficiency of supplying the fuel gas to the entire power generation unit can be improved.
[Form 2]
A fuel cell according to
The two oxidizing gas manifold holes sandwiching the at least one fuel gas manifold hole have a structure connected by a communication path provided so as to surround the at least one fuel gas manifold hole.
The fuel cell characterized by the above-mentioned.
In the said form 2, the fuel gas which leaked from the fuel gas manifold hole can be made to flow in into an oxidizing gas manifold hole, and it can suppress that it leaks outside the fuel cell.
[Form 3]
A fuel cell,
A power generation unit for generating power with supplied fuel gas and oxidizing gas;
Separators arranged alternately with the power generation unit,
With
The separator is provided with two or more oxidizing gas manifold holes for the oxidizing gas and one or more fuel gas manifold holes for the fuel gas arranged along the upper side and the lower side of the power generation unit. And
At least one of the fuel gas manifold holes is provided between the two oxidizing gas manifold holes;
The oxidizing gas manifold holes are respectively provided at both ends on the upper side and both ends on the lower side.
On the upper side, the oxidizing gas manifold hole is an oxidizing gas discharge manifold hole for discharging the oxidizing gas, and the fuel gas manifold hole is a fuel gas supply manifold hole for supplying the fuel gas,
On the lower side, the oxidizing gas manifold hole is an oxidizing gas supply manifold hole for supplying the oxidizing gas, and the fuel gas manifold hole is a fuel gas discharge manifold hole for discharging the fuel gas,
The oxidizing gas discharge pipe connected to the oxidizing gas discharge manifold hole is connected horizontally or downward with reference to the position of the oxidizing gas discharge manifold hole,
The fuel gas discharge pipe connected to the fuel gas discharge manifold hole is connected horizontally or downward with reference to the position of the fuel gas discharge manifold hole,
The two oxidizing gas manifold holes sandwiching the at least one fuel gas manifold hole have a structure connected by a communication path provided so as to surround the at least one fuel gas manifold hole.
The fuel cell characterized by the above-mentioned.
In the third aspect, both the fuel gas manifold hole and the oxidizing gas manifold hole can be provided on the upper side and the lower side of the power generation unit, and the space for the gas flow path described in the related art can be made unnecessary. It is possible to reduce the size in the height direction while maintaining the power generation capacity of the fuel cell. The fuel gas manifold holes can be arranged between the oxidizing gas manifold holes, and the number of fuel gas manifold holes can be reduced. Water generated by power generation can be easily discharged from the oxidizing gas discharge manifold hole and the fuel gas discharge manifold hole. The fuel gas leaked from the fuel gas manifold hole can be caused to flow into the oxidizing gas manifold hole, and leakage from the fuel cell can be suppressed.
[Form 4]
A fuel cell,
A power generation unit for generating power with supplied fuel gas and oxidizing gas;
Separators arranged alternately with the power generation unit,
With
The separator is provided with two or more oxidizing gas manifold holes for the oxidizing gas and one or more fuel gas manifold holes for the fuel gas arranged along the upper side and the lower side of the power generation unit. And
At least one of the fuel gas manifold holes is provided between the two oxidizing gas manifold holes;
The at least one fuel gas manifold hole has a structure in which a hole width closer to the power generation unit is wider than a hole width farther from the power generation unit.
The fuel cell characterized by the above-mentioned.
In
[Form 5]
The fuel cell according to
The two oxidizing gas manifold holes sandwiching the at least one fuel gas manifold hole have a structure connected by a communication path provided so as to surround the at least one fuel gas manifold hole.
The fuel cell characterized by the above-mentioned.
In the fifth aspect, the fuel gas leaked from the fuel gas manifold hole can be caused to flow into the oxidizing gas manifold hole, and leakage from the fuel cell can be suppressed.
[Form 6]
A fuel cell,
A power generation unit for generating power with supplied fuel gas and oxidizing gas;
Separators arranged alternately with the power generation unit,
With
The separator is provided with two or more oxidizing gas manifold holes for the oxidizing gas and one or more fuel gas manifold holes for the fuel gas arranged along the upper side and the lower side of the power generation unit. And
At least one of the fuel gas manifold holes is provided between the two oxidizing gas manifold holes;
The two oxidizing gas manifold holes sandwiching the at least one fuel gas manifold hole have a structure connected by a communication path provided so as to surround the at least one fuel gas manifold hole.
The fuel cell characterized by the above-mentioned.
In Mode 6, both the fuel gas manifold hole and the oxidizing gas manifold hole can be provided on the upper side and the lower side of the power generation unit, and the space for the gas flow path described in the related art can be eliminated. It is possible to reduce the size in the height direction while maintaining the power generation capacity of the fuel cell. The fuel gas leaked from the fuel gas manifold hole can be caused to flow into the oxidizing gas manifold hole, and leakage from the fuel cell can be suppressed.
[Form 7]
The fuel cell according to any one of
The oxidizing gas manifold holes are respectively provided at both ends on the upper side and both ends on the lower side.
The fuel cell characterized by the above-mentioned.
In Embodiment 7, fuel gas manifold holes can be arranged between the oxidizing gas manifold holes, and the number of fuel gas manifold holes can be reduced.
[Form 8]
The fuel cell according to any one of
On the upper side, the oxidizing gas manifold hole is an oxidizing gas discharge manifold hole for discharging the oxidizing gas, and the fuel gas manifold hole is a fuel gas supply manifold hole for supplying the fuel gas,
On the lower side, the oxidizing gas manifold hole is an oxidizing gas supply manifold hole for supplying the oxidizing gas, and the fuel gas manifold hole is a fuel gas discharge manifold hole for discharging the fuel gas,
The fuel cell further includes:
Comprising two end plates for sandwiching the fuel cell;
Inside the at least one end plate, an oxidizing gas discharge passage hole connected to the oxidizing gas discharge manifold hole is provided horizontally or downward with reference to the position of the oxidizing gas discharge manifold hole, and the fuel The fuel gas discharge passage hole connected to the gas discharge manifold hole is connected horizontally or downward with reference to the position of the fuel gas discharge manifold hole.
The fuel cell characterized by the above-mentioned.
In the eighth aspect, water generated by power generation can be easily discharged from the oxidizing gas discharge manifold hole and the fuel gas discharge manifold hole.
[適用例1]
燃料電池であって、
供給される燃料ガスおよび酸化ガスにより発電を行なう発電部と、
前記発電部と交互に配置されたセパレータと、
を備え、
前記セパレータには、前記酸化ガスのための2以上の酸化ガスマニホールド孔および1以上の前記燃料ガスのための燃料ガスマニホールド孔が、前記発電部の上辺および下辺のそれぞれに沿って配列して設けられており、
少なくとも1つの前記燃料ガスマニホールド孔は、2つの前記酸化ガスマニホールド孔の間に設けられている
ことを特徴とする燃料電池。
この構成によれば、燃料ガスマニホールド孔および酸化ガスマニホールド孔の両方を発電部の上側および下側に設けることができ、従来技術で説明したガス流路のためのスペースを不要とすることができるので、燃料電池の発電能力を維持しつつ高さ方向での小型化が可能となる。
[Application Example 1]
A fuel cell,
A power generation unit for generating power with supplied fuel gas and oxidizing gas;
Separators arranged alternately with the power generation unit,
With
The separator is provided with two or more oxidizing gas manifold holes for the oxidizing gas and one or more fuel gas manifold holes for the fuel gas arranged along the upper side and the lower side of the power generation unit. And
The fuel cell, wherein at least one of the fuel gas manifold holes is provided between the two oxidizing gas manifold holes.
According to this configuration, both the fuel gas manifold hole and the oxidizing gas manifold hole can be provided on the upper side and the lower side of the power generation unit, and the space for the gas flow path described in the related art can be made unnecessary. Therefore, it is possible to reduce the size in the height direction while maintaining the power generation capability of the fuel cell.
[適用例2]
適用例1記載の燃料電池であって、
前記上辺側の両端および前記下辺側の両端には、それぞれ、前記酸化ガスマニホールド孔が設けられている
ことを特徴とする燃料電池。
この構成によれば、酸化ガスマニホールド孔の間に燃料ガスマニホールド孔を配列して設けることができ、燃料ガスマニホールド孔の数を少なくすることができる。
[Application Example 2]
A fuel cell according to Application Example 1,
The oxidizing gas manifold holes are respectively provided at both ends on the upper side and both ends on the lower side. The fuel cell, wherein:
According to this configuration, the fuel gas manifold holes can be arranged between the oxidizing gas manifold holes, and the number of fuel gas manifold holes can be reduced.
[適用例3]
適用例1または適用例2記載の燃料電池であって、
前記上辺側における、前記酸化ガスマニホールド孔は前記酸化ガスを排出するための酸化ガス排出マニホールド孔で、前記燃料ガスマニホールド孔は前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給マニホールド孔であり、
前記下辺側における、前記酸化ガスマニホールド孔は前記酸化ガスを供給するための酸化ガス供給マニホールド孔で、前記燃料ガスマニホールド孔は前記燃料ガスを排出するための燃料ガス排出マニホールド孔であり、
前記酸化ガス排出マニホールド孔に接続される酸化ガス排出管は、前記酸化ガス排出マニホールド孔の位置を基準として水平あるいは下向きに接続され、
前記燃料ガス排出マニホールド孔に接続される燃料ガス排出管は、前記燃料ガス排出マニホールド孔の位置を基準として水平あるいは下向きに接続される
ことを特徴とする燃料電池。
この構成によれば、発電によって生成された水が酸化ガス排出マニホールド孔および燃料ガス排出マニホールド孔から排出され易くすることができる。
[Application Example 3]
A fuel cell according to Application Example 1 or Application Example 2,
On the upper side, the oxidizing gas manifold hole is an oxidizing gas discharge manifold hole for discharging the oxidizing gas, and the fuel gas manifold hole is a fuel gas supply manifold hole for supplying the fuel gas,
On the lower side, the oxidizing gas manifold hole is an oxidizing gas supply manifold hole for supplying the oxidizing gas, and the fuel gas manifold hole is a fuel gas discharge manifold hole for discharging the fuel gas,
The oxidizing gas discharge pipe connected to the oxidizing gas discharge manifold hole is connected horizontally or downward with reference to the position of the oxidizing gas discharge manifold hole,
The fuel gas discharge pipe connected to the fuel gas discharge manifold hole is connected horizontally or downward with reference to the position of the fuel gas discharge manifold hole.
According to this configuration, water generated by power generation can be easily discharged from the oxidizing gas discharge manifold hole and the fuel gas discharge manifold hole.
[適用例4]
適用例1または適用例2記載の燃料電池であって、
前記上辺側における、前記酸化ガスマニホールド孔は前記酸化ガスを排出するための酸化ガス排出マニホールド孔で、前記燃料ガスマニホールド孔は前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給マニホールド孔であり、
前記下辺側における、前記酸化ガスマニホールド孔は前記酸化ガスを供給するための酸化ガス供給マニホールド孔で、前記燃料ガスマニホールド孔は前記燃料ガスを排出するための燃料ガス排出マニホールド孔であり、
前記燃料電池は、さらに、
前記燃料電池を挟持する2つのエンドプレートを備え、
少なくとも一方の前記エンドプレートの内部には、前記酸化ガス排出マニホールド孔に接続される酸化ガス排出流路孔が、前記酸化ガス排出マニホールド孔の位置を基準として水平あるいは下向きに設けられるとともに、前記燃料ガス排出マニホールド孔に接続される燃料ガス排出流路孔が、前記燃料ガス排出孔間にマニホールド孔の位置を基準として水平あるいは下向きに接続される
ことを特徴とする燃料電池。
この構成によれば、発電によって生成された水が酸化ガス排出マニホールド孔および燃料ガス排出マニホールド孔から排出され易くすることができる。
[Application Example 4]
A fuel cell according to Application Example 1 or Application Example 2,
On the upper side, the oxidizing gas manifold hole is an oxidizing gas discharge manifold hole for discharging the oxidizing gas, and the fuel gas manifold hole is a fuel gas supply manifold hole for supplying the fuel gas,
On the lower side, the oxidizing gas manifold hole is an oxidizing gas supply manifold hole for supplying the oxidizing gas, and the fuel gas manifold hole is a fuel gas discharge manifold hole for discharging the fuel gas,
The fuel cell further includes:
Comprising two end plates for sandwiching the fuel cell;
Inside the at least one end plate, an oxidizing gas discharge passage hole connected to the oxidizing gas discharge manifold hole is provided horizontally or downward with reference to the position of the oxidizing gas discharge manifold hole, and the fuel A fuel cell, wherein a fuel gas discharge passage hole connected to a gas discharge manifold hole is connected horizontally or downward between the fuel gas discharge holes with reference to the position of the manifold hole.
According to this configuration, water generated by power generation can be easily discharged from the oxidizing gas discharge manifold hole and the fuel gas discharge manifold hole.
[適用例5]
適用例1ないし適用例4のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔は、前記発電部に近い側の孔幅が前記発電部に遠い側の孔幅よりも広くなった構造を有している
ことを特徴とする燃料電池。
この構成によれば、燃料ガスマニホールド孔から発電部へ供給される燃料ガスの拡散率を向上させることができ、発電部の全体への燃料ガスの供給の効率を向上させることができる。
[Application Example 5]
The fuel cell according to any one of Application Example 1 to Application Example 4,
The fuel cell according to
According to this configuration, the diffusion rate of the fuel gas supplied from the fuel gas manifold hole to the power generation unit can be improved, and the efficiency of supplying the fuel gas to the entire power generation unit can be improved.
[適用例6]
適用例1ないし適用例6のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を挟む前記2つの酸化ガスマニホールド孔は、前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を囲むように設けられた連通路で接続された構造を有している
ことを特徴とする燃料電池。
この構成によれば、燃料ガスマニホールド孔から漏れた燃料ガスが酸化ガスマニホールド孔に流入させることが可能となり、燃料電池の外部へ漏れ出ることを抑制することができる。
[Application Example 6]
The fuel cell according to any one of Application Example 1 to Application Example 6,
The two oxidizing gas manifold holes sandwiching the at least one fuel gas manifold hole have a structure connected by a communication path provided so as to surround the at least one fuel gas manifold hole. Fuel cell.
According to this configuration, the fuel gas leaked from the fuel gas manifold hole can be caused to flow into the oxidizing gas manifold hole, and leakage from the fuel cell can be suppressed.
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池、その燃料電池を備えた燃料電池システム、その燃料電池システムを搭載した車両等の形態で実現することができる。 The present invention can be realized in various forms, for example, in the form of a fuel cell, a fuel cell system including the fuel cell, a vehicle equipped with the fuel cell system, and the like. .
A.第1実施例:
図1(A)は、本発明の一実施例としての燃料電池の構成を示す概略図である。この燃料電池100は、燃料ガスと酸化ガス(反応ガス)の供給を受けて、その電気化学反応(燃料電池反応)によって発電する固体高分子型燃料電池である。具体的には、膜電極接合体10のアノード電極側にアノードガス(燃料ガス)として水素が供給され、カソード電極側にカソードガス(酸化ガス)として酸素を含有する高圧空気が供給される。なお、燃料電池100としては、固体高分子型燃料電池でなくとも良く、任意の種々のタイプの燃料電池に本発明を適用することが可能である。
A. First embodiment:
FIG. 1A is a schematic diagram showing the configuration of a fuel cell as an embodiment of the present invention. The
この燃料電池100は、膜電極接合体10とセパレータSPとが交互に積層されたスタック構造を有している。セパレータSPは、カソードプレートSPcと、中間プレートSPiと、アノードプレートSPaとを備えている。膜電極接合体10のカソード電極側にはカソードプレートSPcが配置され、アノード電極側にはアノードプレートSPaが配置されており、中間プレートSPiは、2つのプレートSPc,SPaによって挟持されている。
The
図1(B)は、燃料電池100が締結された状態を示す斜視図である。燃料電池100は、2つのエンドプレート21,22によって挟持された状態で、締結部材20によって締結されている。なお、燃料電池100の積層方向上側のエンドプレート21には、後述する燃料電池100のマニホールド孔M1,M2,M3a,M3b,M4a,M4b,M5,M6と燃料電池100の外部の配管とを連結する流路孔EM1,EM2,EM3a,EM3b,EM4a,EM4b,EM5,EM6が設けられている。
FIG. 1B is a perspective view showing a state in which the
2つのエンドプレート21,22は、燃料電池100の積層方向に沿って見たときに、膜電極接合体10及びセパレータSPとほぼ重なる略長方形部材である。締結部材20の直棒状のシャフト部20sは、2つのエンドプレート21,22の四隅CNの計4箇所において、2つのエンドプレート21,22を貫通している。シャフト部20sの両端にはナット部20nが設けられており、ナット部20nをネジ締めすることによって、燃料電池100は、その積層方向に締結荷重を受ける。
The two
なお、膜電極接合体10及びセパレータSPには、積層方向に沿って見たときに、エンドプレート21,22の四隅CNと重なる部位には、角凹部CV1が設けられている。即ち、シャフト部20sは、角凹部CV1を通って2つのエンドプレート21,22を貫通している。このように、この燃料電池100は、締結部材20を配置するための角凹部CV1を設けた分だけ体積が減少し、小型化されている。
Note that the
図2は、膜電極接合体10のアノード電極側の構成を示す概略図である。なお、膜電極接合体10のカソード電極側の構成は、アノード電極側と同様の構成であるため、図示は省略する。
FIG. 2 is a schematic view showing a configuration of the
この膜電極接合体10は、燃料電池反応が行われる発電部11と、発電部11を囲む外周シール枠部12とを備えた略長方形の部材である。膜電極接合体10の四隅には、上述した締結部材20のシャフト部20sを通すための角凹部CV1が設けられている。
The
外周シール枠部12には、貫通孔であるマニホールド孔M1,M2,M3a,M3b,M4a,M4b,M5,M6が設けられている。マニホールド孔M1は、アノードガス(燃料ガス)の供給を担い、マニホールド孔M2は、反応に供されることのなかった水素を含むアノード排ガスの排出を担う。2つのマニホールド孔M3a,M3bは、カソードガスの供給を担い、2つのマニホールド孔M4a,M4bは、反応に供されることのなかった酸素及び、燃料電池反応によって発生した水分を含むカソード排ガスの排出を担う。マニホールド孔M5は、燃料電池反応によって発生する反応熱を冷却するための冷媒の供給を担い、マニホールド孔M6は冷媒の排出を担う。
The outer peripheral
冷媒供給用のマニホールド孔M5と冷媒排出用のマニホールド孔M6のそれぞれは、発電部11を左右方向で挟んで対向する短辺に沿って設けられている。
Each of the refrigerant supply manifold hole M5 and the refrigerant discharge manifold hole M6 is provided along a short side facing the
アノードガス供給用のマニホールド孔M1とカソード排ガス排出用の2つのマニホールド孔M4a,M4bは、アノードガス供給用のマニホールド孔M1が2つのカソード排ガス排出用のマニホールド孔M4a,M4bで挟まれるように、発電部11の上側の同一長辺に沿って設けられている。また、アノード排ガス排出用のマニホールド孔M2とカソードガス供給用の2つのマニホールド孔M3a,M3bも、アノード排ガス排出用のマニホールド孔M2が2つのカソードガス供給用のマニホールド孔M4a,M4bで挟まれるように、発電部11の下側の同一長辺に沿って設けられている。アノードガス供給用のマニホールド孔M1とアノード排ガス排出用のマニホールド孔M2、カソードガス供給用のマニホールド孔M3a,M3bとカソード排ガス排出用のマニホールド孔M4a,M4bとは、それぞれ、発電部11を挟んで上下に対向する位置に設けられている。
The manifold hole M1 for anode gas supply and the two manifold holes M4a and M4b for cathode exhaust gas discharge are arranged so that the manifold hole M1 for anode gas supply is sandwiched between the two manifold holes M4a and M4b for cathode exhaust gas discharge. It is provided along the same long side above the
外周シール枠部12の表面には、シールラインSL(二条線で図示)が、各マニホールド孔M1,M2,M3a,M3b,M4a,M4b,M5,M6および発電部11を囲むように設けられている。シールラインSLは、流体の漏洩を防止するためのものである。なお、外周シール枠部12としては、シリコンゴムなどの絶縁性シール部材で構成することができる。
On the surface of the outer
図3は、図2に示す3−3切断における膜電極接合体10の断面を示す断面図であり、2つのセパレータSPで挟持された状態を示している。発電部11には、湿潤状態で良好なプロトン伝導性を示す電解質膜13が含まれる。電解質膜13は、アノード電極層14aとカソード電極層14cとで挟持されている。電解質膜13は、その外周縁である膜端部13eが2つの電極層14a,14cの外周縁から突出している。膜端部13eは、外周シール枠部12によって被覆されている。これによって、膜端部13eの付近におけるクロスリークの発生が抑制される。ここで、「クロスリーク」とは、燃料電池の発電の際にアノード電極側の水素が反応に供されることなくカソード電極側に移動してしまう現象をいう。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a cross section of the
2つの電極層14a,14cは、ガス拡散層15と触媒層16とを備えている。ガス拡散層15は、2つの電極層14a,14cの電解質膜13と接しない面にそれぞれ設けられており、供給された反応ガスを電解質膜13の全体に行き渡らせる機能を有する。ガス拡散層15は、例えば、カーボンペーパなどで構成できる。触媒層16は、2つの電極層14a,14cの電解質膜13と接する面に、燃料電池反応を促進するための触媒を担持させることによって設けられている。触媒としては、例えば白金(Pt)を採用することができる。ところで、発電部11には、後述する冷媒流路を流れる冷媒による冷却が効率よく実行され、燃料電池反応が活発に行なわれる領域と行なわれない領域とが存在する。燃料電池反応が活発に行なわれる領域を特に「主発電部11c」と呼び、図2において破線で示す。
The two
膜電極接合体10が2枚のセパレータSPで挟持される際に、2つの電極層14a,14cとセパレータSPとの間にはガス流路部材18が配置される。ガス流路部材18は、発電部11全体を覆うように配置され、2つの電極層14a,14cとセパレータSPの両者に接するように配置される。ガス流路部材18は、2つの電極層14a,14cの全体に供給された反応ガスを行き渡らせる機能を有しており、発電された電気の導電経路としての機能も有する。ガス流路部材18としては、導電性の多孔質部材や、金属プレートを加工して複数の貫通孔が網目状に設けられた部材などによって構成することができる。
When the
外周シール枠部12に設けられたシールラインSLは、図3に示すように突起部17(リップ)として設けられおり、アノード電極側及びカソード電極側のそれぞれの対向する位置に設けられている。突起部17は、アノード電極側及びカソード電極側の両側からセパレータSPで押圧されることによってシール性を実現する。
As shown in FIG. 3, the seal line SL provided in the outer peripheral
図4は、セパレータSPを構成するアノードプレートSPaの構成を示す概略図であり、中間プレートSPi(図1(A))と接する面側を示している。なお、図4には、燃料電池100を積層方向に沿って見たときに、膜電極接合体10の発電部11と重なる領域を一点鎖線で示し、主発電部11cと重なる領域を破線で示してある。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the anode plate SPa that constitutes the separator SP, and shows the surface side in contact with the intermediate plate SPi (FIG. 1A). In FIG. 4, when the
アノードプレートSPaは、マニホールド孔M1,M2,M3a,M3b,M4a,M4b,M5,M6と、角凹部CV1と、が膜電極接合体10(図2)と同様に設けられている。アノードプレートSPaの発電部11の領域内には、貫通孔である複数のアノードガス流入孔P1及びアノード排ガス流出孔P2が設けられている。アノードガス流入孔P1は、主発電部11cとアノードガス供給用のマニホールド孔M1との間に、発電部11の長辺に渡って設けられている。同様に、アノード排ガス流出孔P2は、主発電部11cとアノード排ガス排出用のマニホールド孔M2との間に設けられている。このアノードガス流入孔P1及びアノード排ガス流出孔P2を介して、膜電極接合体10のアノード電極側の発電部11へのアノードガスの供給・排出が行われる。具体的なアノードガスの流れについては後述する。なお、アノードプレートSPaとしては、カーボンや金属などの導電性部材によって構成することができる。
The anode plate SPa is provided with manifold holes M1, M2, M3a, M3b, M4a, M4b, M5, and M6 and a corner recess CV1 in the same manner as the membrane electrode assembly 10 (FIG. 2). A plurality of anode gas inflow holes P1 and anode exhaust gas outflow holes P2 which are through holes are provided in the region of the
図5は、セパレータSPを構成するカソードプレートSPcの構成を示す概略図であり、膜電極接合体10(図1(A))と接する面側を示している。図5は、アノードガス流入孔P1及びアノード排ガス流出孔P2に替えて、複数のカソードガス流入孔P3及びカソード排ガス流出孔P4が設けられている点以外は、図4とほぼ同じである。なお、図5には、燃料電池100を積層方向に沿って見たときにアノードプレートSPaの2つの貫通孔P1、P2(図4)と重なる領域を二点鎖線で示してある。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the cathode plate SPc that constitutes the separator SP, and shows the surface side in contact with the membrane electrode assembly 10 (FIG. 1A). FIG. 5 is substantially the same as FIG. 4 except that a plurality of cathode gas inflow holes P3 and cathode exhaust gas outflow holes P4 are provided instead of the anode gas inflow holes P1 and the anode exhaust gas outflow holes P2. In FIG. 5, a region that overlaps the two through holes P <b> 1 and P <b> 2 (FIG. 4) of the anode plate SPa when the
カソードガス流入孔P3及びカソード排ガス流出孔P4は、発電部11の領域内に設けられた貫通孔である。カソードガス流入孔P3は、主発電部11cとカソードガス供給用のマニホールド孔M3a,M3bとの間に、発電部11の長辺に沿って設けられている。カソード排ガス流出孔P4は、主発電部11cとカソード排ガス排出用のマニホールド孔M4a,M4bとの間に発電部11の長辺に沿って設けられている。このカソードガス流入孔P3及びカソード排ガス流出孔P4を介して、膜電極接合体10のカソード電極側の発電部11へのカソードガスの供給・排出が行われる。具体的なカソードガスの流れについては後述する。
The cathode gas inflow hole P3 and the cathode exhaust gas outflow hole P4 are through holes provided in the region of the
図6は、セパレータSPを構成する中間プレートSPiの構成を示す概略図であり、カソードプレートSPc(図1(A))と接する側を示している。図6は、後述する各流体流路が設けられている点と、2種類の貫通孔P3,P4と冷媒用のマニホールド孔M5,M6とが設けられていない点以外は、ほぼ図5と同じである。なお、図6には、燃料電池100の積層方向に沿って見たときに、冷媒用のマニホールド孔M5,M6と重なる領域を二点鎖線で示し、2つのプレートSPa,SPcに設けられた貫通孔P1,P2,P3,P4と重なる領域を破線で示してある。
FIG. 6 is a schematic view showing the configuration of the intermediate plate SPi that constitutes the separator SP, and shows the side in contact with the cathode plate SPc (FIG. 1A). FIG. 6 is substantially the same as FIG. 5 except that each fluid flow path to be described later is provided and two types of through holes P3 and P4 and manifold holes M5 and M6 for refrigerant are not provided. It is. In FIG. 6, when viewed along the stacking direction of the
中間プレートSPiには、複数のアノードガス供給用アノード流路AP1が、櫛歯状のスリットを形成するように貫通して設けられている。アノードガス供給用アノード流路AP1は、一端がアノードガス供給用のマニホールド孔M1と連通しており、他端がアノードプレートSPaのアノードガス流入孔P1と連結するように設けられている。即ち、アノード供給用アノード流路AP1は、アノードガス供給用のマニホールド孔M1bと、膜電極接合体10の発電部11(図2)とを連通する流路である。中間プレートSPiには、アノード排ガス排出用アノード流路AP2も同様に、アノード排ガス排出用のマニホールド孔M2と発電部11とを連通するように設けられている。
A plurality of anode gas supply anode channels AP1 are provided through the intermediate plate SPi so as to form comb-shaped slits. The anode gas supply anode channel AP1 has one end communicating with the anode gas supply manifold hole M1 and the other end connected to the anode gas inflow hole P1 of the anode plate SPa. That is, the anode supply anode flow path AP1 is a flow path that communicates the anode gas supply manifold hole M1b and the power generation section 11 (FIG. 2) of the
また、中間プレートSPiには、複数のカソードガス供給用カソード流路CP1が、櫛歯状のスリットを形成するように貫通して設けられている。カソードガス供給用カソード流路CP1は、一端がカソードガス供給用のマニホールド孔M3a,M3bと連通しており、他端がカソードプレートSPcのカソードガス流入孔P3と連結するように設けられている。即ち、カソードガス供給用カソード流路CP1は、カソードガス供給用のマニホールド孔M3a,M3bと、膜電極接合体10の発電部11(図2)とを連通する流路である。中間プレートSPiには、カソード排ガス排出用カソード流路CP2も同様に、カソード排ガス排出用のマニホールド孔M4a,M4bと発電部11とを連通するように設けられている。
The intermediate plate SPi is provided with a plurality of cathode gas supply cathode channels CP1 penetrating so as to form comb-shaped slits. One end of the cathode gas supply cathode channel CP1 is connected to the cathode gas supply manifold holes M3a and M3b, and the other end is connected to the cathode gas inflow hole P3 of the cathode plate SPc. That is, the cathode gas supply cathode channel CP1 is a channel that communicates the cathode gas supply manifold holes M3a and M3b with the power generation unit 11 (FIG. 2) of the
中間プレートSPiの中央部には、他のプレートSPa,SPcに挟持されたときに、2つの冷媒用のマニホールド孔M5,M6を互いに連結するように、略長辺形の冷媒流路WPが貫通して設けられている。冷媒流路WP中には、図示するように、冷媒の流れを整流するための流路壁WLが設けられている。従って、燃料電池100の外部から冷媒供給用のマニホールド孔M5へと供給された冷媒の一部は、各セパレータSPの中間プレートSPiの冷媒流路WPに流入して、冷媒排出用のマニホールド孔M6へと向かう(図6の矢印)。冷媒は、発電によって生じた熱を伴って冷媒排出用のマニホールド孔M6から燃料電池100の外部へと排出される。なお、冷媒流路WPは、上記した主発電部11c上をほぼ覆うように形成されており、主発電部11の全体に渡って冷却することが可能である。
A substantially long side refrigerant flow path WP penetrates through the central portion of the intermediate plate SPi so as to connect the two refrigerant manifold holes M5 and M6 to each other when sandwiched between the other plates SPa and SPc. Is provided. In the refrigerant flow path WP, as shown in the figure, a flow path wall WL for rectifying the flow of the refrigerant is provided. Therefore, a part of the refrigerant supplied from the outside of the
図7(A)は、燃料電池100内におけるアノードガス(燃料ガス)の流れを説明するための模式図である。図7(A)は、図6に示した7A−7A切断にあたる部位における燃料電池100の一部断面図である。なお、2つの電極層14a,14cのガス拡散層15及び触媒層16(図3)は、説明の便宜上、図示が省略してある。
FIG. 7A is a schematic diagram for explaining the flow of anode gas (fuel gas) in the
燃料電池100の外部からマニホールド孔M1へ供給されたアノードガスの一部は、図7(A)の矢印に示すように、中間プレートSPiのアノードガス供給用アノード流路AP1へと流入し、アノードプレートSPaのアノードガス流入孔P1を経て、ガス流路部材18によってアノード電極層14a全体へと行き渡る。一方、アノード排ガスは、図7(A)の矢印に示すように、アノードプレートSPaのアノード排ガス流出孔P2から流出して、中間プレートSPiのアノード排ガス排出用アノード流路AP2を経てマニホールド孔M2へと至り、燃料電池100の外部へ排出される。
A part of the anode gas supplied from the outside of the
図7(B)は、燃料電池100内におけるカソードガス(酸化ガス)の流れを説明するための模式図である。図7(B)は、図6に示した7B−7B切断にあたる部位における燃料電池100の一部断面図である。なお、2つの電極層14a,14cのガス拡散層15及び触媒層16は、説明の便宜上、図示が省略してある。
FIG. 7B is a schematic diagram for explaining the flow of the cathode gas (oxidizing gas) in the
燃料電池100の外部からマニホールド孔M3a,M3bへ供給されたカソードガスの一部は、図7(B)の矢印に示すように、中間プレートSPiのカソードガス供給用カソード流路CP1へと流入し、カソードプレートSPcのカソードガス流入孔P3を経て、ガス流路部材18によってカソード電極層14c全体へと行き渡る。一方、カソード排ガスは、図7(B)の矢印に示すように、カソードプレートSPcのカソード排ガス流出孔P4から流出して、中間プレートSPiのカソード排ガス排出用カソード流路CP2を経てマニホールド孔M4a,M4bへと至り、燃料電池100の外部へ排出される。
A part of the cathode gas supplied from the outside of the
図8は、比較例としてのセパレータを構成する中間プレートSPi−cの構成を示す概略図であり、カソードプレートと接する側を示している。この比較例の中間プレータSPi−cの高さは実施例における中間プレートSPiと同じであるとする。 FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of an intermediate plate SPi-c that constitutes a separator as a comparative example, and shows the side in contact with the cathode plate. The height of the intermediate plater SPi-c in this comparative example is assumed to be the same as that of the intermediate plate SPi in the embodiment.
比較例の中間プレートSPi−cには、アノードガス供給用のマニホールド孔M1が、図6に示した実施例におけるカソード排ガス排出用のマニホールド孔M4a,M4bが設けられた膜電極接合体10の長辺ではなく、冷媒供給用のマニホールド孔M5が設けられた膜電極接合体10の短辺に沿って設けられている。また、アノード排ガス排出用のマニホールド孔M2が、図6に示した実施例におけるカソードガス供給用のマニホールド孔M3a,M3bが設けられた膜電極接合体10の長辺ではなく、冷媒排出用のマニホールド孔M6が設けられた膜電極接合体10の短辺に沿って設けられている。なお、マニホールド孔M1とマニホールド孔M2とは、発電部11を挟んで対角の位置に設けられており、マニホールド孔M5とマニホールド孔M6とは、発電部11を挟んで対角の位置に設けられている。また、カソードガス供給用の1つのマニホールド孔M3とカソード排ガス排出用の1つのマニホールド孔M4のそれぞれは、発電部11を挟んで対向する長辺に沿って設けられている。
The intermediate plate SPi-c of the comparative example has a
また、比較例の中間プレートSPi−cには、発電部11の長辺方向に渡って延びるアノードガス及びアノード排ガスを誘導するための2つのアノード流路AP1−c,AP2−cが貫通して設けられている。アノードガス供給用のアノード流路AP1−cは、アノードガス供給用のマニホールド孔M1と連通しており、アノードプレートSPaのアノードガス流入孔P1−c(図中波線で示す)とほぼ重なるように設けられている。アノード排ガス排出用のアノード流路AP2−cは、アノード排ガス用のマニホールド孔M2と連通しており、アノードプレートSPaのアノード排ガス流出孔P2―c(図中破線で示す)とほぼ重なるように設けられている。
Moreover, two anode flow paths AP1-c and AP2-c for guiding the anode gas and the anode exhaust gas extending in the long side direction of the
上記したように比較例の中間プレートSPi−cには、発電部11の上側および下側に、発電部11の長辺方向に渡って延びる2つのアノード流路列AP1−c,AP2−cが設けられている。このため、冷媒流WPを設けることができる高さ方向のスペースが制限されてしまい、主発電部11c−cの高さhecは、実施例における主発電部11cの高さheよりも小さくなってしまう。言い換えると、実施例の場合には、発電部11の長辺方向に渡って延びる2つのアノード流路列AP1−c,AP2−cのスペースが無いため、冷媒流路WPを設けることができる高さを大きくすることができ、主発電部11cの高さheを比較例の場合に比べて大きくすることが可能となる。これにより、燃料電池の発電能力を高めることが可能である。逆に、比較例と同じ高さの主発電部でよいとするならば、発電能力を維持しつつ燃料電池の高さを小さくすることが可能である。
As described above, in the intermediate plate SPi-c of the comparative example, the two anode flow channel rows AP1-c and AP2-c extending in the long side direction of the
B.第2実施例:
図9は、本発明の第2実施例としての燃料電池に用いられる膜電極接合体10Bの構成を示す概略図である。図9は、カソード排ガス排出用の3つのマニホールド孔M4a〜M4cおよびアノードガス供給用の3つのマニホールド孔M1a〜M1cが、発電部11の上側の長辺に沿って交互に設けられている点が、図2に示した第1実施例の膜電極接合体10の構成と異なっている。また、カソードガス供給用の3つのマニホールド孔M3a〜M3cおよびアノード排ガス排出用の3つのマニホールド孔M2a〜M2cが、発電部11の下側の長辺に沿って交互に設けられている点が、膜電極接合体10の構成と異なっている。また、上記変更に応じて、燃料電池に用いられるセパレータに設けられるマニホールド孔や貫通孔、カソード流路、アノード流路の構成が適宜変更されるが、これらの変更は上記マニホールド孔の変更に応じた通常の変更であるので、ここでは図示および説明を省略する。なお、以上の変更以外は、第1実施例の燃料電池の構成とほぼ同じである。
B. Second embodiment:
FIG. 9 is a schematic view showing a configuration of a
本実施例においても、第1実施例の場合と同様に、燃料電池の高さを同じとした場合に、図8で示した比較例の構成において主発電部の上下に設けられているアノード流路のためのスペースがないので、主発電部の高さを大きくすることができ、発電能力を高めることができる。また、発電能力が同じでよい場合には、発電能力を維持しつつ燃料電池の高さを小さくすることが可能である。 Also in this embodiment, as in the case of the first embodiment, when the fuel cells have the same height, the anode flow provided above and below the main power generation unit in the configuration of the comparative example shown in FIG. Since there is no space for the road, the height of the main power generation unit can be increased and the power generation capacity can be increased. When the power generation capacity is the same, the height of the fuel cell can be reduced while maintaining the power generation capacity.
なお、本実施例の場合には、アノードガスのためのマニホールド孔M1c,M2cが配列の端部に存在することになる。アノードガスが外部へ漏れ出す可能性を少なくするためには、第1実施例のように、カソードガスのためのマニホールド孔が端部に配列されるほうが好ましい。 In this embodiment, manifold holes M1c and M2c for the anode gas are present at the end of the array. In order to reduce the possibility that the anode gas leaks to the outside, it is preferable that the manifold holes for the cathode gas are arranged at the ends as in the first embodiment.
C.第3実施例:
図10は、本発明の第3実施例としての燃料電池に用いられる膜電極接合体10Cの構成を示す概略図である。この膜電極接合体10Cには、第1実施例において説明した締結部材20のシャフト部20sを通すために設けられた4隅の角凹部CV1に加えて、対向する2つの長辺の中央付近に、中央凹部CV2が設けられている。
C. Third embodiment:
FIG. 10 is a schematic view showing a configuration of a membrane electrode assembly 10C used in a fuel cell as a third embodiment of the present invention. In addition to the four corner corner recesses CV1 provided to pass the
対向する2つの中央凹部CV2が存在する中央部よりも左側には、第1実施例の膜電極接合体10と同様に、発電部11の上側の長辺に沿ってカソード排ガス排出用の2つのマニホールド孔M4a,M4bが設けられており、これら2つのマニホールド孔M4a,M4bの間にアノードガス供給用のマニホールド孔M1aが設けられている。また、発電部11の下側の長辺に沿ってカソードガス供給用の2つのマニホールド孔M3a,M3bが設けられており、これら2つのマニホールド孔M3a,M3bの間にアノード排ガス排出用のマニホールド孔M2aが設けられている。
On the left side of the central part where the two central concave parts CV2 that face each other exist, two cathode exhaust gas discharges along the long side on the upper side of the
同様に、中央部よりも右側には、発電部11の上側の長辺に沿ってカソード排ガス排出用の2つのマニホールド孔M4c,M4dが設けられており、これら2つのマニホールド孔M4c,M4dの間にアノードガス供給用のマニホールド孔M1bが設けられている。また、発電部11の下側の長辺に沿ってカソードガス供給用の2つのマニホールド孔M3c,M3dが設けられており、これら2つのマニホールド孔M3c,M3dの間にアノード排ガス排出用のマニホールド孔M2bが設けられている。
Similarly, two manifold holes M4c and M4d for discharging the cathode exhaust gas are provided on the right side of the central portion along the upper long side of the
また、上記構成の変更に応じて、燃料電池に用いられるセパレータに設けられるマニホールド孔や貫通孔、カソード流路、アノード流路の構成が適宜変更されるが、これらの変更は上記マニホールド孔の変更に応じた通常の変更であるので、ここでは図示および説明を省略する。なお、以上の変更以外は、第1実施例の燃料電池の構成とほぼ同じである。 In addition, according to the change in the configuration, the configuration of the manifold holes and through holes, the cathode flow path, and the anode flow path provided in the separator used in the fuel cell is appropriately changed. Therefore, the illustration and description are omitted here. Except for the above changes, the configuration of the fuel cell of the first embodiment is almost the same.
本実施例においても、第1実施例の場合と同様に、燃料電池の高さを同じとした場合に、図8で示した比較例の構成において主発電部の上下に設けられているアノード流路のためのスペースがないので、主発電部の高さを大きくすることができ、発電能力を高めることができる。また、発電能力が同じでよい場合には、発電能力を維持しつつ燃料電池の高さを小さくすることが可能である。 Also in this embodiment, as in the case of the first embodiment, when the fuel cells have the same height, the anode flow provided above and below the main power generation unit in the configuration of the comparative example shown in FIG. Since there is no space for the road, the height of the main power generation unit can be increased and the power generation capacity can be increased. When the power generation capacity is the same, the height of the fuel cell can be reduced while maintaining the power generation capacity.
D.第4実施例:
図11は、本発明の第4実施例としての燃料電池に用いられる膜電極接合体10Dの構成を示す概略図である。図11は、発電部11の上側の長辺に沿って設けられたアノード排ガス排出用の2つのマニホールド孔M4a−4,M4b−4およびカソードガス供給用の1つのマニホールド孔M1−4の部分を示している。
D. Fourth embodiment:
FIG. 11 is a schematic view showing a configuration of a
アノードガス供給用のマニホールド孔M1−4は、図11に示すように、図2に示した第1実施例における略矩形状のマニホールド孔M1ではなく、発電部11側の孔幅Wbが発電部11とは反対側の孔幅Waよりも大きい形状の構造を有している点に特徴を有している。そして、カソード排ガス排出用の2つのマニホールド孔M4a−4,M4b−4は、マニホールド孔M1の形状の変化に応じて、マニホールド孔M1側の孔幅が変化する構造を有している。上記構造以外の点については、第1実施例の燃料電池とほぼ同じである。 As shown in FIG. 11, the manifold hole M1-4 for supplying the anode gas is not the substantially rectangular manifold hole M1 in the first embodiment shown in FIG. 11 has a feature in that it has a structure with a shape larger than the hole width Wa on the opposite side to 11. The two manifold holes M4a-4 and M4b-4 for exhausting the cathode exhaust gas have a structure in which the hole width on the manifold hole M1 side changes according to the change in the shape of the manifold hole M1. About points other than the said structure, it is substantially the same as the fuel cell of 1st Example.
本実施例のアノードガス供給用のマニホールド孔M1−4のように、アノードガス供給用のマニホールド孔の孔幅を変化させれば、発電部11へ供給するアノードガス(燃料ガス)の拡散率を向上させて、アノードガスの発電部11の全体への供給の効率を向上させることが可能となる。
If the hole width of the manifold hole for anode gas supply is changed as in the manifold hole M1-4 for anode gas supply of the present embodiment, the diffusivity of the anode gas (fuel gas) supplied to the
なお、アノード排ガス排出用のマニホールド孔を、上記アノード排ガス排出用のマニホールド孔の形状と同様の形状としてもよい。 The anode exhaust gas discharge manifold hole may have the same shape as the anode exhaust gas discharge manifold hole.
E.第5実施例:
図12は、本発明の第5実施例としての燃料電池に用いられる膜電極接合体10Eの構成を示す概略図である。図12は、発電部11の上側の長辺に沿って設けられたアノード排ガス排出用の2つのマニホールド孔M4a−5,M4b−5およびカソードガス供給用の1つのマニホールド孔M1−5の部分を示している。
E. Example 5:
FIG. 12 is a schematic view showing a configuration of a
カソード排ガス排出用の2つのマニホールド孔M4a−5,M4b−5は、図12に示すように、アノードガス供給用のマニホールド孔M1−5を、カソード排ガス排出用のマニホールド孔で囲むように、マニホールド孔M1−5の外周のうち発電部11とは反対側に設けられた連通部M4CPにより接続されている構造を有している点に特徴を有している。同様に、アノード排ガス排出用のマニホールド孔も、カソードガス供給用のマニホールド孔で囲むように、アノード排ガス排出用のマニホールド孔を囲むように、アノード排ガス排出用のマニホールド孔の外周のうち発電部11とは反対側に設けられた連通部により接続されている構造とする。これらの構造以外の点については、第4実施例の燃料電池とほぼ同じである。
As shown in FIG. 12, the manifold exhaust holes M4a-5 and M4b-5 for discharging the cathode exhaust gas are arranged so that the manifold holes M1-5 for supplying the anode gas are surrounded by the manifold holes for discharging the cathode exhaust gas. It is characterized in that the outer periphery of the hole M1-5 has a structure connected by a communication part M4CP provided on the opposite side to the
上記のようにアノードガスのためのマニホールド孔の外側をカソードガスのためのマニホールド孔で囲むように覆うことにより、仮にアノードガスがマニホールド孔から漏れ出したとしても、カソードガスのためのマニホールド孔に漏れ出すため、アノードガスが外部に漏れ出すことを抑制することができる。まあ、カソードガスのためのマニホールド孔に漏れ出したアノードガスを、カソードガスに混合して希釈することができる。 By covering the outside of the manifold hole for the anode gas with the manifold hole for the cathode gas as described above, even if the anode gas leaks from the manifold hole, the manifold hole for the cathode gas Since it leaks out, it can suppress that anode gas leaks outside. Well, the anode gas leaked into the manifold hole for the cathode gas can be mixed with the cathode gas and diluted.
なお、本実施例は第4実施例において説明したアノードガス供給用のマニホールド孔の場合を例に説明したが、第1〜第3実施例の場合においても適用可能である。 In addition, although the present Example demonstrated the case of the manifold hole for anode gas supply demonstrated in 4th Example as an example, it is applicable also in the case of 1st-3rd Example.
F.カソード排ガスおよびアノード排ガスの外部への排出構造:
図13は、エンドプレート21に接続された、アノードガスの供給配管110およびアノード排ガスの排出配管120と、カソードガスの供給配管130およびカソード排ガスの排出配管140の構造を示す概略図である。なお、図示を容易にするため、アノードガスの供給配管110およびアノード排ガスの排出配管120を一点鎖線で示し、カソードガスの供給配管130およびカソード排ガスの排出配管140を二点鎖線で示す。
F. External exhaust structure of cathode exhaust gas and anode exhaust gas:
FIG. 13 is a schematic diagram showing the structure of the anode
カソード排ガス(酸化排ガス:空気)には、発電部11で生成された水(以下、「生成水」と呼ぶ)が含まれている。従って、カソード排ガスの排出配管140は、この生成水の排水性を高めるように配設することが好ましい。そこで、図13に示したように、カソード排ガスの排出配管140は、カソード排ガス排出用の2つのマニホールド孔M4a,M4bに連結されている2つの流路孔EM4a.EM4bよりも下側で、それぞれに接続される配管部分が連結するように配設されている。また、アノードガス(燃料ガス:水素)の供給配管110は、アノードガス供給用の流路孔EM1に接続されるように配設されている。なお、図は、第1実施例の場合を例としてアノードガス供給用の流路孔は一つの場合について説明しているが、第2および第3実施例のように、複数ある場合には、それぞれの流路孔と同じ水平位置あるいはそれらよりも上側で、それぞれに接続される配管部分が連結するように配設されるようにすればよい。このように、カソード排ガスの排出配管140を配設すれば、生成水の排水性を高めつつ、容易に、カソード排ガス排出用のマニホールド孔およびアノードガス供給用のマニホールド孔に対する配管の配設を行なうことができる。
The cathode exhaust gas (oxidized exhaust gas: air) contains water generated by the power generation unit 11 (hereinafter referred to as “generated water”). Therefore, it is preferable that the cathode exhaust
また、アノード排ガス(燃料排ガス:水素)にも生成水が含まれている。従って、アノード排ガスの排出配管120は、この生成水の排水性を高めるように配設することが好ましい。そこで、図13に示したように、アノード排ガスの排出配管120は、アノード排ガス排出用の流路孔EM1に接続されて水平方向に延びるように配設されている。なお、図は、第1実施例の場合を例としてアノード排ガス排出用の流路孔は一つの場合について説明しているが、第2および第3実施例のように、複数ある場合には、それぞれの流路孔と同じ水平位置で、それぞれに接続される配管部分が連結するように配設されるようにすればよい。また、カソードガス(酸化ガス:空気)の供給配管130は、カソードガス供給用の2つのマニホールド孔M3a,M3bに連結されている2つの流路孔EM3a.EM3bよりも上側で、それぞれに接続される配管部分が連結するように配設されている。また、アノードガス(燃料ガス:水素)の供給配管110は、アノードガス供給用の流路孔M1に接続されるように配設されている。このように、アノード排ガスの排出配管120を配設すれば、生成水の排水性を高めつつ、容易に、アノード排ガス排出用のマニホールド孔およびカソード排ガス排出用のマニホールド孔に対する配管の配設を行なうことができる。
The anode exhaust gas (fuel exhaust gas: hydrogen) also contains produced water. Therefore, the anode exhaust
なお、アノード排ガスおよびカソード排ガスのための配管構造は、図13に示した構造に限定されるものではなく、生成水の排水性の点で有利な構造であればどのような構造であってもよい。例えば、以下で説明する別の構造としてもよい。 Note that the piping structure for the anode exhaust gas and the cathode exhaust gas is not limited to the structure shown in FIG. 13, and any structure that is advantageous in terms of drainage of generated water can be used. Good. For example, another structure described below may be used.
図14は、エンドプレート21に接続された、アノードガスの供給配管110およびアノード排ガスの排出配管120と、カソードガスの供給配管130およびカソード排ガスの排出配管140の別の構造を示す概略図である。
FIG. 14 is a schematic diagram showing another structure of the anode
図14の配管構造は、カソード排ガス排出用の排出配管140が、カソード排ガス排出用の2つの流路孔EM4a.EM4bと同じ水平位置で、それぞれの配管部分が連結するように配設されており、アノードガス供給用の供給配管110が、アノードガス供給用の流路孔EM1に対して上側から接続されるように配設されている点が、図13の配管構造と異なっている。なお、アノードガス供給用の供給配管は、流路孔EM1に対して下側から接続されるように配設されていてもよい。
In the piping structure of FIG. 14, the
図14の配管構造の場合には、カソード排ガス排出用の排出配管140がカソード排ガス排出用の流路孔EMa,EM4bと同じ水平位置であるので、図13に示した場合よりも排水性の効果は低いものの、排水性の点で有利である。
In the case of the piping structure of FIG. 14, the
図15は、エンドプレート21に接続された、アノードガスの供給配管110およびアノード排ガスの排出配管120と、カソードガスの供給配管130およびカソード排ガスの排出配管140のさらに別の構造を示す概略図である。
FIG. 15 is a schematic view showing still another structure of the anode
図15の配管構造は、カソードガス供給用の供給配管130が、カソードガス供給用の2つの流路孔EM3a.EM3bと同じ水平位置で、それぞれの配管部分が連結するように配設されており、アノード排ガス排出用の排出配管120が、アノード排ガス排出用の流路孔EM2に対して下側から接続されるように配設されている点が、図13の配管構造と異なっている。
In the piping structure of FIG. 15, the
図15の配管構造の場合には、アノード排ガス用の排出配管120がアノード排ガス排出用の流路孔EM2に対して下側から接続されているので、図13に示した場合よりもさらに排水性の点で有利である。
In the case of the piping structure of FIG. 15, the
また、図示および説明は省略するが、図14に示したカソード排ガスの配管構造と図15に示したアノード排ガスの配管構造とを組み合わせた配管構造としてもよい。 Further, although illustration and description are omitted, a piping structure combining the piping structure of the cathode exhaust gas shown in FIG. 14 and the piping structure of the anode exhaust gas shown in FIG. 15 may be adopted.
図13〜図15を用いて説明したカソード配ガスおよびアノード排ガスの外部への排出のための構造は、エンドプレート21に接続される配管構造により実現した場合を示しているが、エンドプレートの内部構造として実現することも可能である。
The structure for discharging the cathode distribution gas and the anode exhaust gas to the outside described with reference to FIGS. 13 to 15 shows a case where the structure is realized by a piping structure connected to the
図16は、エンドプレート21Fの内部に設けられた、アノードガスの供給流路孔210およびアノード排ガスの排出流路孔220と、カソードガスの供給流路孔230およびカソード排ガスの排出流路孔240の構造を示す概略図である。なお、図示を容易にするため、アノードガスの供給流路110およびアノード排ガスの排出流路孔220を一点鎖線で示し、カソードガスの供給流路孔230およびカソード排ガスの排出流路孔240を二点鎖線で示す。
FIG. 16 shows an anode gas
図16に示したエンドプレート21F内に設けられた流路構造は、図13に示した配管構造を実現したものである。具体的には、アノードガスの供給流路孔210およびアノード排ガスの排出流路孔220が、図13のアノードガスの供給配管110およびアノード排ガスの排出配管120に対応する。また、カソードガスの供給流路孔230およびカソード排ガスの排出流路孔240が、図13のカソードガスの供給配管130およびカソード排ガスの排出配管140に対応する。
The flow path structure provided in the
なお、図14,15等に示した他の配管構造も、同様に、エンドプレート内の流路構造として実現することができる。 The other piping structures shown in FIGS. 14 and 15 can also be realized as a flow path structure in the end plate.
G.変形例:
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
G. Variations:
The present invention is not limited to the above-described examples and embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are possible.
本発明の燃料電池は、上記第1〜第3実施例で説明した構成に限定されるものではなく、カソードガス(酸化ガス)のための2以上のマニホールド孔および1以上のアノードガス(燃料ガス)のためのマニホールド孔が、発電部の上辺および下辺のそれぞれに沿って配列して設けられており、少なくとも1つのアノードガスのためのマニホールド孔が、カソードガスのための2つのマニホールド孔の間に設けられていればよい。 The fuel cell of the present invention is not limited to the configuration described in the first to third embodiments, but two or more manifold holes for cathode gas (oxidizing gas) and one or more anode gas (fuel gas). ) Are arranged along each of the upper and lower sides of the power generation section, and at least one anode hole for the anode gas is provided between the two manifold holes for the cathode gas. As long as it is provided.
10,10B,10C,10D,10E…膜電極接合体
11…発電部
11c…主発電部
12…外周シール枠部
13…電解質膜
13e…膜端部
14a…アノード電極層
14c…カソード電極層
15…ガス拡散層
16…触媒層
17…突起部
18…ガス流路部材
20…締結部材
20n…ナット部
20s…シャフト部
21,22,21F…エンドプレート
100…燃料電池
110…供給配管
120…排出配管
130…供給配管
140…排出配管
210…供給流路
220…排出流路
230…供給流路
240…排出流路
AP1,AP2…アノード流路
CN…四隅
CP1、CP2…カソード流路
CV1…角凹部
CV2…中央凹部
M1〜M6…マニホールド孔
EM1〜EM6…流路孔
P1…アノードガス流入孔
P2…アノード排ガス流出孔
P3…カソードガス流入孔
P4…カソード排ガス流出孔
SL…シールライン
SP…セパレータ
SPa…アノードプレート
SPc…カソードプレート
SPi,SPi−c…中間プレート
WP…冷媒流路
DESCRIPTION OF
Claims (8)
供給される燃料ガスおよび酸化ガスにより発電を行なう発電部と、
前記発電部と交互に配置されたセパレータと、
を備え、
前記セパレータには、前記酸化ガスのための2以上の酸化ガスマニホールド孔および1以上の前記燃料ガスのための燃料ガスマニホールド孔が、前記発電部の上辺および下辺のそれぞれに沿って配列して設けられており、
少なくとも1つの前記燃料ガスマニホールド孔は、2つの前記酸化ガスマニホールド孔の間に設けられており、
前記上辺側の両端および前記下辺側の両端には、それぞれ、前記酸化ガスマニホールド孔が設けられており、
前記上辺側における、前記酸化ガスマニホールド孔は前記酸化ガスを排出するための酸化ガス排出マニホールド孔で、前記燃料ガスマニホールド孔は前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給マニホールド孔であり、
前記下辺側における、前記酸化ガスマニホールド孔は前記酸化ガスを供給するための酸化ガス供給マニホールド孔で、前記燃料ガスマニホールド孔は前記燃料ガスを排出するための燃料ガス排出マニホールド孔であり、
前記酸化ガス排出マニホールド孔に接続される酸化ガス排出管は、前記酸化ガス排出マニホールド孔の位置を基準として水平あるいは下向きに接続され、
前記燃料ガス排出マニホールド孔に接続される燃料ガス排出管は、前記燃料ガス排出マニホールド孔の位置を基準として水平あるいは下向きに接続されており、
前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔は、前記発電部に近い側の孔幅が前記発電部に遠い側の孔幅よりも広くなった構造を有している
ことを特徴とする燃料電池。 A fuel cell,
A power generation unit for generating power with supplied fuel gas and oxidizing gas;
Separators arranged alternately with the power generation unit,
With
The separator is provided with two or more oxidizing gas manifold holes for the oxidizing gas and one or more fuel gas manifold holes for the fuel gas arranged along the upper side and the lower side of the power generation unit. And
At least one of the fuel gas manifold holes is provided between the two oxidizing gas manifold holes ;
The oxidizing gas manifold holes are respectively provided at both ends on the upper side and both ends on the lower side.
On the upper side, the oxidizing gas manifold hole is an oxidizing gas discharge manifold hole for discharging the oxidizing gas, and the fuel gas manifold hole is a fuel gas supply manifold hole for supplying the fuel gas,
On the lower side, the oxidizing gas manifold hole is an oxidizing gas supply manifold hole for supplying the oxidizing gas, and the fuel gas manifold hole is a fuel gas discharge manifold hole for discharging the fuel gas,
The oxidizing gas discharge pipe connected to the oxidizing gas discharge manifold hole is connected horizontally or downward with reference to the position of the oxidizing gas discharge manifold hole,
The fuel gas discharge pipe connected to the fuel gas discharge manifold hole is connected horizontally or downward with reference to the position of the fuel gas discharge manifold hole,
The fuel cell according to claim 1, wherein the at least one fuel gas manifold hole has a structure in which a hole width closer to the power generation unit is wider than a hole width farther from the power generation unit .
前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を挟む前記2つの酸化ガスマニホールド孔は、前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を囲むように設けられた連通路で接続された構造を有している
ことを特徴とする燃料電池。 The fuel cell according to claim 1 ,
The two oxidizing gas manifold holes sandwiching the at least one fuel gas manifold hole have a structure connected by a communication path provided so as to surround the at least one fuel gas manifold hole. Fuel cell.
供給される燃料ガスおよび酸化ガスにより発電を行なう発電部と、 A power generation unit for generating power with supplied fuel gas and oxidizing gas;
前記発電部と交互に配置されたセパレータと、 Separators arranged alternately with the power generation unit,
を備え、 With
前記セパレータには、前記酸化ガスのための2以上の酸化ガスマニホールド孔および1以上の前記燃料ガスのための燃料ガスマニホールド孔が、前記発電部の上辺および下辺のそれぞれに沿って配列して設けられており、 The separator is provided with two or more oxidizing gas manifold holes for the oxidizing gas and one or more fuel gas manifold holes for the fuel gas arranged along the upper side and the lower side of the power generation unit. And
少なくとも1つの前記燃料ガスマニホールド孔は、2つの前記酸化ガスマニホールド孔の間に設けられており、 At least one of the fuel gas manifold holes is provided between the two oxidizing gas manifold holes;
前記上辺側の両端および前記下辺側の両端には、それぞれ、前記酸化ガスマニホールド孔が設けられており、 The oxidizing gas manifold holes are respectively provided at both ends on the upper side and both ends on the lower side.
前記上辺側における、前記酸化ガスマニホールド孔は前記酸化ガスを排出するための酸化ガス排出マニホールド孔で、前記燃料ガスマニホールド孔は前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給マニホールド孔であり、 On the upper side, the oxidizing gas manifold hole is an oxidizing gas discharge manifold hole for discharging the oxidizing gas, and the fuel gas manifold hole is a fuel gas supply manifold hole for supplying the fuel gas,
前記下辺側における、前記酸化ガスマニホールド孔は前記酸化ガスを供給するための酸化ガス供給マニホールド孔で、前記燃料ガスマニホールド孔は前記燃料ガスを排出するための燃料ガス排出マニホールド孔であり、 On the lower side, the oxidizing gas manifold hole is an oxidizing gas supply manifold hole for supplying the oxidizing gas, and the fuel gas manifold hole is a fuel gas discharge manifold hole for discharging the fuel gas,
前記酸化ガス排出マニホールド孔に接続される酸化ガス排出管は、前記酸化ガス排出マニホールド孔の位置を基準として水平あるいは下向きに接続され、 The oxidizing gas discharge pipe connected to the oxidizing gas discharge manifold hole is connected horizontally or downward with reference to the position of the oxidizing gas discharge manifold hole,
前記燃料ガス排出マニホールド孔に接続される燃料ガス排出管は、前記燃料ガス排出マニホールド孔の位置を基準として水平あるいは下向きに接続されており、 The fuel gas discharge pipe connected to the fuel gas discharge manifold hole is connected horizontally or downward with reference to the position of the fuel gas discharge manifold hole,
前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を挟む前記2つの酸化ガスマニホールド孔は、前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を囲むように設けられた連通路で接続された構造を有している The two oxidizing gas manifold holes sandwiching the at least one fuel gas manifold hole have a structure connected by a communication path provided so as to surround the at least one fuel gas manifold hole.
ことを特徴とする燃料電池。 The fuel cell characterized by the above-mentioned.
供給される燃料ガスおよび酸化ガスにより発電を行なう発電部と、 A power generation unit for generating power with supplied fuel gas and oxidizing gas;
前記発電部と交互に配置されたセパレータと、 Separators arranged alternately with the power generation unit,
を備え、 With
前記セパレータには、前記酸化ガスのための2以上の酸化ガスマニホールド孔および1以上の前記燃料ガスのための燃料ガスマニホールド孔が、前記発電部の上辺および下辺のそれぞれに沿って配列して設けられており、 The separator is provided with two or more oxidizing gas manifold holes for the oxidizing gas and one or more fuel gas manifold holes for the fuel gas arranged along the upper side and the lower side of the power generation unit. And
少なくとも1つの前記燃料ガスマニホールド孔は、2つの前記酸化ガスマニホールド孔の間に設けられており、 At least one of the fuel gas manifold holes is provided between the two oxidizing gas manifold holes;
前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔は、前記発電部に近い側の孔幅が前記発電部に遠い側の孔幅よりも広くなった構造を有している The at least one fuel gas manifold hole has a structure in which a hole width closer to the power generation unit is wider than a hole width farther from the power generation unit.
ことを特徴とする燃料電池。 The fuel cell characterized by the above-mentioned.
前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を挟む前記2つの酸化ガスマニホールド孔は、前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を囲むように設けられた連通路で接続された構造を有している The two oxidizing gas manifold holes sandwiching the at least one fuel gas manifold hole have a structure connected by a communication path provided so as to surround the at least one fuel gas manifold hole.
ことを特徴とする燃料電池。 The fuel cell characterized by the above-mentioned.
供給される燃料ガスおよび酸化ガスにより発電を行なう発電部と、 A power generation unit for generating power with supplied fuel gas and oxidizing gas;
前記発電部と交互に配置されたセパレータと、 Separators arranged alternately with the power generation unit,
を備え、 With
前記セパレータには、前記酸化ガスのための2以上の酸化ガスマニホールド孔および1以上の前記燃料ガスのための燃料ガスマニホールド孔が、前記発電部の上辺および下辺のそれぞれに沿って配列して設けられており、 The separator is provided with two or more oxidizing gas manifold holes for the oxidizing gas and one or more fuel gas manifold holes for the fuel gas arranged along the upper side and the lower side of the power generation unit. And
少なくとも1つの前記燃料ガスマニホールド孔は、2つの前記酸化ガスマニホールド孔の間に設けられており、 At least one of the fuel gas manifold holes is provided between the two oxidizing gas manifold holes;
前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を挟む前記2つの酸化ガスマニホールド孔は、前記少なくとも1つの燃料ガスマニホールド孔を囲むように設けられた連通路で接続された構造を有している The two oxidizing gas manifold holes sandwiching the at least one fuel gas manifold hole have a structure connected by a communication path provided so as to surround the at least one fuel gas manifold hole.
ことを特徴とする燃料電池。 The fuel cell characterized by the above-mentioned.
前記上辺側の両端および前記下辺側の両端には、それぞれ、前記酸化ガスマニホールド孔が設けられている The oxidizing gas manifold holes are respectively provided at both ends on the upper side and both ends on the lower side.
ことを特徴とする燃料電池。 The fuel cell characterized by the above-mentioned.
前記上辺側における、前記酸化ガスマニホールド孔は前記酸化ガスを排出するための酸化ガス排出マニホールド孔で、前記燃料ガスマニホールド孔は前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給マニホールド孔であり、 On the upper side, the oxidizing gas manifold hole is an oxidizing gas discharge manifold hole for discharging the oxidizing gas, and the fuel gas manifold hole is a fuel gas supply manifold hole for supplying the fuel gas,
前記下辺側における、前記酸化ガスマニホールド孔は前記酸化ガスを供給するための酸化ガス供給マニホールド孔で、前記燃料ガスマニホールド孔は前記燃料ガスを排出するための燃料ガス排出マニホールド孔であり、 On the lower side, the oxidizing gas manifold hole is an oxidizing gas supply manifold hole for supplying the oxidizing gas, and the fuel gas manifold hole is a fuel gas discharge manifold hole for discharging the fuel gas,
前記燃料電池は、さらに、 The fuel cell further includes:
前記燃料電池を挟持する2つのエンドプレートを備え、 Comprising two end plates for sandwiching the fuel cell;
少なくとも一方の前記エンドプレートの内部には、前記酸化ガス排出マニホールド孔に接続される酸化ガス排出流路孔が、前記酸化ガス排出マニホールド孔の位置を基準として水平あるいは下向きに設けられるとともに、前記燃料ガス排出マニホールド孔に接続される燃料ガス排出流路孔が、前記燃料ガス排出マニホールド孔の位置を基準として水平あるいは下向きに接続される Inside the at least one end plate, an oxidizing gas discharge passage hole connected to the oxidizing gas discharge manifold hole is provided horizontally or downward with reference to the position of the oxidizing gas discharge manifold hole, and the fuel The fuel gas discharge passage hole connected to the gas discharge manifold hole is connected horizontally or downward with reference to the position of the fuel gas discharge manifold hole.
ことを特徴とする燃料電池。 The fuel cell characterized by the above-mentioned.
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