JP6079565B2 - GAS PATH FORMING MEMBER, ITS MANUFACTURING METHOD, AND FUEL CELL - Google Patents
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Description
本発明は、ガス流路形成部材、その製造方法及び燃料電池に関する。 The present invention relates to a gas flow path forming member, a manufacturing method thereof, and a fuel cell.
燃料電池に用いられるガス流路形成部材は、膜電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)あるいは膜電極ガス拡散層接合体(MEGA:Membrane Electrode & Gas Diffusion Layer Assembly)とセパレータとの間に配置される。ガス流路形成部材として、例えば、エキスパンドメタルのような、同一形状の貫通孔が規則的に多列に配列された部材が用いられる場合がある(特許文献1)。 A gas flow path forming member used in a fuel cell is disposed between a membrane electrode assembly (MEA) or a membrane electrode gas diffusion layer assembly (MEGA) and a separator. The As the gas flow path forming member, for example, a member such as expanded metal in which through holes having the same shape are regularly arranged in multiple rows may be used (Patent Document 1).
従来、ガス流路形成部材の製造時において、ガス流路形成部材を所望の大きさに切断する場合に、切断による応力によって、端部の貫通孔が一様に変形する場合があった。このような変形が生じたガス流路形成部材を燃料電池に用いると、ガスの流れがガス流路形成部材ごとに不均一になるおそれがあった。よって、ガス流路形成部材に切断加工を施した場合に、良好にガスを流すことが可能な技術が求められていた。 Conventionally, when manufacturing a gas flow path forming member, when the gas flow path forming member is cut to a desired size, the through hole at the end may be uniformly deformed due to the stress caused by the cutting. When such a deformed gas flow path forming member is used in a fuel cell, the gas flow may be uneven for each gas flow path forming member. Therefore, there has been a demand for a technique that can flow gas satisfactorily when the gas flow path forming member is cut.
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、以下の形態として実現することが可能である。
本発明の第一の形態は、ガス流路形成部材である。このガス流路形成部材は、
燃料電池内に配置され、前記燃料電池内の電解質膜に沿った第1の方向にガスを流すためのガス流路形成部材であって、
前記第1の方向と直交する第2の方向に平行に延びるガス流路形成要素を複数備え、
前記各ガス流路形成要素は、前記第2の方向に沿った断面が波形状であり、
前記各ガス流路形成要素は、隣合う前記ガス流路形成要素同士の波形状の断面の位相が異なるように、前記第1の方向に連接されており、
前記ガス流路形成部材の前記第1の方向における端部に位置する前記ガス流路形成要素の少なくとも一部は、前記第1の方向と前記第2の方向とで形成される平面において、前記第2の方向に対して斜めに切断されて形成されている。
本発明の第2の形態は、ガス流路形成部材の製造方法である。この製造方法は、
燃料電池内に配置され、前記燃料電池内の電解質膜に沿った第1の方向にガスを流すためのガス流路形成部材の製造方法であって、
前記第1の方向と直交する第2の方向に平行に延びるガス流路形成要素を複数備え、
前記各ガス流路形成要素は、前記第2の方向に沿った断面が波形状であり、
前記各ガス流路形成要素が、隣合う前記ガス流路形成要素同士の波形状の断面の位相が異なるように前記第1の方向に連接された、ガス流路形成部材を用意する工程と、
前記用意されたガス流路形成部材を切断機により前記第1の方向と前記第2の方向とで形成される平面に対して直交する方向である第3の方向から応力を加えて所定の形状に切断する工程と、を備え、
前記切断する工程では、前記ガス流路形成部材の前記第1の方向における端部に位置する前記ガス流路形成要素の少なくとも一部を、前記平面において、前記第2の方向に対して斜めに切断する。
本発明の第3の形態は、複数のセルが積層された燃料電池である。この燃料電池は、
前記セルは、電解質膜を備える膜電極接合体と、前記膜電極接合体と向かい合って配置されたセパレータと、前記膜電極接合体と前記セパレータとの間に配置され、前記電解質膜に沿った第1の方向にガスを流すためのガス流路形成部材と、を有し、
前記ガス流路形成部材は、
前記第1の方向と直交する第2の方向に平行に延びるガス流路形成要素を複数備え、
前記各ガス流路形成要素は、前記第2の方向に沿った断面が波形状であり、
前記各ガス流路形成要素は、隣合う前記ガス流路形成要素同士の波形状の断面の位相が異なるように、前記第1の方向に連接されており、
前記ガス流路形成部材の前記第1の方向における端部に位置する前記ガス流路形成要素の少なくとも一部は、前記第1の方向と前記第2の方向とで形成される平面において、前記第2の方向に対して斜めに切断されて形成されている。
また、本発明は、以下の形態として実現することも可能である。
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.
The first aspect of the present invention is a gas flow path forming member. This gas flow path forming member is
A gas flow path forming member disposed in the fuel cell for flowing gas in a first direction along the electrolyte membrane in the fuel cell;
A plurality of gas flow path forming elements extending in parallel with a second direction orthogonal to the first direction;
Each gas flow path forming element has a wavy cross section along the second direction,
Each gas flow path forming element is connected in the first direction so that the phase of the corrugated cross section between the adjacent gas flow path forming elements is different.
At least a part of the gas flow path forming element located at an end of the gas flow path forming member in the first direction is a plane formed by the first direction and the second direction. It is formed by being cut obliquely with respect to the second direction.
The second aspect of the present invention is a method for manufacturing a gas flow path forming member. This manufacturing method is
A method of manufacturing a gas flow path forming member that is disposed in a fuel cell and allows a gas to flow in a first direction along an electrolyte membrane in the fuel cell,
A plurality of gas flow path forming elements extending in parallel with a second direction orthogonal to the first direction;
Each gas flow path forming element has a wavy cross section along the second direction,
A step of preparing a gas flow path forming member connected in the first direction so that each of the gas flow path forming elements has a phase of a wave-shaped cross section between adjacent gas flow path forming elements;
The prepared gas flow path forming member is given a predetermined shape by applying stress from a third direction which is a direction orthogonal to a plane formed by the first direction and the second direction by a cutting machine. And a step of cutting
In the cutting step, at least a part of the gas flow path forming element located at an end of the gas flow path forming member in the first direction is inclined with respect to the second direction in the plane. Disconnect.
The third aspect of the present invention is a fuel cell in which a plurality of cells are stacked. This fuel cell
The cell includes a membrane electrode assembly including an electrolyte membrane, a separator disposed to face the membrane electrode assembly, a membrane electrode assembly and the separator, and a cell along the electrolyte membrane. A gas flow path forming member for flowing gas in the direction of 1,
The gas flow path forming member is:
A plurality of gas flow path forming elements extending in parallel with a second direction orthogonal to the first direction;
Each gas flow path forming element has a wavy cross section along the second direction,
Each gas flow path forming element is connected in the first direction so that the phase of the corrugated cross section between the adjacent gas flow path forming elements is different.
At least a part of the gas flow path forming element located at an end of the gas flow path forming member in the first direction is a plane formed by the first direction and the second direction. It is formed by being cut obliquely with respect to the second direction.
The present invention can also be realized as the following forms.
(1)本発明の一形態によれば、燃料電池内に配置され、前記燃料電池内の電解質膜に沿った第1の方向にガスを流すためのガス流路形成部材が提供される。このガス流路形成部材は、前記第1の方向と交差する第2の方向に平行に延びるガス流路形成要素を複数備え;前記各ガス流路形成要素は、前記第2の方向に沿った断面が波形状であり;前記各ガス流路形成要素は、前記第1の方向に連接されており;前記ガス流路形成部材の前記第1の方向における端部に位置する前記ガス流路形成要素の少なくとも一部は、前記第1の方向と前記第2の方向とで形成される平面において、前記第2の方向に対して斜めに切断されて形成されている。このような形態のガス流路形成部材であれば、端部に位置するガス流路形成要素の少なくとも一部と第2の方向とが平行に切断されている場合に比べて、端部に位置するガス流路形成要素の断面の形状が一様ではない。そのため、ガス流路形成部材の端部におけるガス流路が一様に狭くなることが抑制されるので、良好にガスを流すことができる。 (1) According to one aspect of the present invention, there is provided a gas flow path forming member that is disposed in a fuel cell and allows a gas to flow in a first direction along an electrolyte membrane in the fuel cell. The gas flow path forming member includes a plurality of gas flow path forming elements extending in parallel with a second direction intersecting the first direction; each gas flow path forming element extends along the second direction cross section be corrugated; each gas channel-forming elements, the first being connected to the direction; the gas flow path located at an end in the first direction of the gas flow path forming member formed At least a part of the element is formed by being cut obliquely with respect to the second direction on a plane formed by the first direction and the second direction. In the case of such a gas flow path forming member, at least a part of the gas flow path forming element located at the end and the second direction are cut in parallel to each other, compared with the case where the second direction is cut. The shape of the cross section of the gas flow path forming element is not uniform. Therefore, since the gas flow path at the end of the gas flow path forming member is prevented from being uniformly narrowed, the gas can be flowed satisfactorily.
(2)上記形態のガス流路形成部材において、前記端部は、前記燃料電池から酸化ガスを排出する側の端部であってもよい。このような形態のガス流路形成部材であれば、発電に使用されなかった酸化ガスとともに燃料電池の反応によって生成された水を良好に流すことができる。 (2) In the gas flow path forming member of the above aspect, the end may be an end on the side from which the oxidizing gas is discharged from the fuel cell. If it is a gas flow path formation member of such a form, the water produced | generated by reaction of the fuel cell with the oxidizing gas which was not used for electric power generation can be poured favorably.
(3)上記形態のガス流路形成部材において、前記各ガス流路形成要素は、隣合う前記ガス流路形成要素同士の波形状の断面の位相が異なるように、前記第1の方向に連接されていてもよい。このようなガス流路形成部材であれば、ガス流れ方向へのガスの経路を長くすることができるので、燃料電池におけるガスの拡散性を向上させることができる。 (3) In the gas flow path forming member of the above aspect, the gas flow path forming elements are connected in the first direction so that the phase of the wave-shaped cross section of the adjacent gas flow path forming elements is different. May be. With such a gas flow path forming member, the gas path in the gas flow direction can be lengthened, so that the gas diffusibility in the fuel cell can be improved.
(4)本発明の他の態様によれば、燃料電池内に配置され、前記燃料電池内の電解質膜に沿った第1の方向にガスを流すためのガス流路形成部材の製造方法が提供される。この方法においては、前記ガス流路形成部材は、前記第1の方向と交差する第2の方向と平行に延びるガス流路形成要素を複数備え;前記各ガス流路形成要素は、前記第2の方向に沿った断面が波形状であり;前記各ガス流路形成要素は、前記第1の方向に連接されたガス流路形成部材を用意する工程と;前記用意されたガス流路形成部材を切断機により前記第1の方向と前記第2の方向とで形成される平面に対して交差する方向である第3の方向から応力を加えて所定の形状に切断する工程と、を備え;前記切断する工程では、前記ガス流路形成部材の前記第1の方向における端部に位置する前記ガス流路形成要素の少なくとも一部を、前記平面において、前記第2の方向に対して斜めに切断する。このような方法によれば、第3の方向から用意されたガス流路形成部材に対して加えられた応力によって端部に位置するガス流路形成要素の形状が変形しても、ガス流路形成要素の延びる方向と第2の方向とが平行になるように切断される場合に比べて、断面の形状が一様に変形することを抑制することができる。そのため、ガス流路形成部材の端部におけるガス流路が一様に狭くなることが抑制されるので、良好にガスを流すことができる。 (4) According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a gas flow path forming member that is disposed in a fuel cell and that allows gas to flow in a first direction along an electrolyte membrane in the fuel cell. Is done. In this method, the gas flow path forming member includes a plurality of gas flow path forming elements extending in parallel with a second direction intersecting with the first direction; The gas flow path forming element is provided with a gas flow path forming member connected in the first direction; and the prepared gas flow path forming member. Cutting a sheet into a predetermined shape by applying stress from a third direction that is a direction intersecting a plane formed by the first direction and the second direction by a cutting machine; in the step of the cutting, at least part of the gas flow path forming element located at an end portion in the first direction of the gas flow path forming member, in the plane, obliquely with respect to the second direction Disconnect. According to such a method, even if the shape of the gas flow path forming element located at the end is deformed by the stress applied to the gas flow path forming member prepared from the third direction, the gas flow path Compared to the case where the forming element is cut so that the extending direction and the second direction are parallel to each other, it is possible to suppress the shape of the cross section from being uniformly deformed. Therefore, since the gas flow path at the end of the gas flow path forming member is prevented from being uniformly narrowed, the gas can be flowed satisfactorily.
(5)本発明の他の形態によれば、複数のセルが積層された燃料電池が提供される。前記セルは、電解質膜を備える膜電極接合体と、前記膜電極接合体と向かい合って配置されたセパレータと、前記膜電極接合体と前記セパレータとの間に配置され、前記電解質膜に沿った第1の方向にガスを流すためのガス流路形成部材と、を有し;前記ガス流路形成部材は;前記第1の方向と交差する第2の方向に平行に延びるガス流路形成要素を複数備え;前記各ガス流路形成要素は、前記第2の方向に沿った断面が波形状であり;前記各ガス流路形成要素は、前記第1の方向に連接されており;前記ガス流路形成部材の前記第1の方向における端部に位置する前記ガス流路形成要素の少なくとも一部は、前記第1の方向と前記第2の方向とで形成される平面において、前記第2の方向に対して斜めに切断されて形成されている。このような燃料電池であれば、端部におけるガス流路が一様に狭いガス流路形成部を備えるセルや、端部におけるガス流路が一様に広いガス流路形成部を備えるセルが燃料電池において混在することを防ぐことができる。よって、燃料電池の発電性能の低下を抑制することができる。 (5) According to another aspect of the present invention, a fuel cell in which a plurality of cells are stacked is provided. The cell includes a membrane electrode assembly including an electrolyte membrane, a separator disposed to face the membrane electrode assembly, a membrane electrode assembly and the separator, and a cell along the electrolyte membrane. A gas flow path forming member for flowing gas in one direction; the gas flow path forming member; a gas flow path forming element extending in parallel with a second direction intersecting the first direction A plurality of the gas flow path forming elements each having a corrugated cross section along the second direction; the gas flow path forming elements being connected in the first direction; at least a portion of the gas flow path forming element located at an end portion in the first direction of the road forming member, in the plane formed by the said first direction and said second direction, said second It is formed by cutting obliquely with respect to the direction. In such a fuel cell, a cell having a gas flow path forming portion with a uniformly narrow gas flow path at the end portion or a cell having a gas flow path forming portion with a uniformly wide gas flow path at the end portion is provided. Mixing in the fuel cell can be prevented. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the power generation performance of the fuel cell.
本発明は、上述したガス流路形成部材、ガス流路形成部材の製造方法、燃料電池以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、ガス流路形成部材を備える燃料電池セルや、燃料電池を備える車両等の形態で実現することができる。 The present invention can also be realized in various forms other than the above-described gas flow path forming member, the method for manufacturing the gas flow path forming member, and the fuel cell. For example, it is realizable with forms, such as a fuel cell provided with a gas channel formation member, and a vehicle provided with a fuel cell.
A.実施形態:
A1.全体構成:
図1は、燃料電池100の構成を示す概略斜視図である。燃料電池100は、複数のセル10をZ方向に積層し、一対のエンドプレート70F,70Eで挟持したスタック構造を有している。前端側のエンドプレート70Fとセル10との間には、前端側の絶縁板65Fを介して前端側のターミナルプレート60Fが設けられている。後端側のエンドプレート70Eとセル10との間にも、同様に、後端側の絶縁板65Eを介して後端側のターミナルプレート60Eが設けられている。セル10とターミナルプレート60F,60Eと絶縁板65F,65Eとエンドプレート70F,70Eは、それぞれ、略矩形状の外形を有するプレート構造を有しており、長辺がX方向で短辺がY方向に沿うように配置されている。なお、本実施形態では、Y方向は鉛直上向きの方向、Z方向は水平方向、X方向はY方向及びZ方向の両方に垂直な方向である。また、X方向は本願の「第2の方向」に相当し、Y方向は本願の「第1の方向」に相当し、Z方向は本願の「第3の方向」に相当する。
A. Embodiment:
A1. overall structure:
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the configuration of the fuel cell 100. The fuel cell 100 has a stack structure in which a plurality of cells 10 are stacked in the Z direction and sandwiched between a pair of end plates 70F and 70E. A front end side terminal plate 60F is provided between the front end side end plate 70F and the cell 10 via a front end side insulating plate 65F. Similarly, a rear end side terminal plate 60E is provided between the rear end side end plate 70E and the cell 10 via a rear end side insulating plate 65E. The cell 10, the terminal plates 60F and 60E, the insulating plates 65F and 65E, and the end plates 70F and 70E each have a plate structure having a substantially rectangular outer shape, with long sides in the X direction and short sides in the Y direction. It is arranged along. In this embodiment, the Y direction is a vertically upward direction, the Z direction is a horizontal direction, and the X direction is a direction perpendicular to both the Y direction and the Z direction. The X direction corresponds to the “second direction” of the present application, the Y direction corresponds to the “first direction” of the present application, and the Z direction corresponds to the “third direction” of the present application.
前端側におけるエンドプレート70Fと絶縁板65Fとターミナルプレート60Fには、燃料ガス供給孔72i及び燃料ガス排出孔72tと、複数の酸化ガス供給孔74i及び酸化ガス排出孔74tと、複数の冷却水供給孔76i及び冷却水排出孔76tと、が設けられている。これらの供給孔及び排出孔は、各セル10の対応する位置に設けられているそれぞれの孔(不図示)と連結して、それぞれに対応するガスあるいは冷却水の給排マニホールドを構成する。その一方、後端側におけるエンドプレート70Eと絶縁板65Eとターミナルプレート60Eには、これらの給排孔は設けられていない。これは、反応ガス(燃料ガス,酸化ガス)及び冷却水を前端側のエンドプレート70Fからそれぞれのセル10に対して供給マニホールドを介して供給しつつ、それぞれのセル10からの排出ガス及び排出水を前端側のエンドプレート70Fから外部に対して排出マニホールドを介して排出するタイプの燃料電池であることによる。ただし、これに限定されるものではなく、例えば、前端側のエンドプレート70Fから反応ガス及び冷却水を供給し、後端側のエンドプレート70Eから排出ガス及び排出水が外部へ排出されるタイプ等の種々のタイプとすることができる。 The end plate 70F, the insulating plate 65F, and the terminal plate 60F on the front end side are provided with a fuel gas supply hole 72i and a fuel gas discharge hole 72t, a plurality of oxidizing gas supply holes 74i and an oxidizing gas discharge hole 74t, and a plurality of cooling water supplies. A hole 76i and a cooling water discharge hole 76t are provided. These supply holes and discharge holes are connected to respective holes (not shown) provided at corresponding positions of the respective cells 10 to constitute gas / cooling water supply / discharge manifolds corresponding to the respective holes. On the other hand, these supply / discharge holes are not provided in the end plate 70E, the insulating plate 65E, and the terminal plate 60E on the rear end side. This is because the reaction gas (fuel gas, oxidant gas) and cooling water are supplied from the front end plate 70F to each cell 10 via the supply manifold, while the exhaust gas and water discharged from each cell 10 are supplied. This is because the fuel cell is of a type that discharges the fuel from the end plate 70 F on the front end side to the outside through the discharge manifold. However, the present invention is not limited to this, for example, a type in which reaction gas and cooling water are supplied from the end plate 70F on the front end side, and exhaust gas and discharge water are discharged to the outside from the end plate 70E on the rear end side. Can be of various types.
複数の酸化ガス供給孔74iは前端側のエンドプレート70Fの下端の外縁部にX方向に沿って配置されている。複数の酸化ガス排出孔74tは上端の外縁部にX方向に沿って配置されている。燃料ガス供給孔72iは前端側のエンドプレート70Fの右端の外縁部のY方向の上端部に配置されている。燃料ガス排出孔72tは左端の外縁部のY方向の下端部に配置されている。複数の冷却水供給孔76iは燃料ガス供給孔72iの下側にY方向に沿って配置されている。複数の冷却水排出孔76tは燃料ガス排出孔72tの上側にY方向に沿って配置されている。 The plurality of oxidizing gas supply holes 74i are arranged along the X direction at the outer edge portion of the lower end of the end plate 70F on the front end side. The plurality of oxidizing gas discharge holes 74t are arranged along the X direction at the outer edge of the upper end. The fuel gas supply hole 72i is disposed at the upper end in the Y direction of the outer edge at the right end of the end plate 70F on the front end side. The fuel gas discharge hole 72t is disposed at the lower end in the Y direction of the outer edge at the left end. The plurality of cooling water supply holes 76i are arranged along the Y direction below the fuel gas supply holes 72i. The plurality of cooling water discharge holes 76t are disposed along the Y direction above the fuel gas discharge holes 72t.
前端側のターミナルプレート60F及び後端側のターミナルプレート60Eは、各セル10の発電電力の集電板であり、不図示の端子から集電した電力を外部へ出力するためのものである。 The front-end-side terminal plate 60F and the rear-end-side terminal plate 60E are current collecting plates for the generated power of each cell 10, and are used to output the power collected from terminals not shown to the outside.
図2は、セル10の構成を分解して示す概略斜視図である。セル10は、膜電極ガス拡散層接合体(MEGA:Membrane Electrode & Gas Diffusion Layer Assembly)11と、MEGA11を両側から挟むアノード側セパレータ20及びカソード側セパレータ30と、カソード側セパレータ30とMEGA11との間に配置されたガス流路形成部材50と、MEGA11の外周を覆う接着シール40と、を備えている。 FIG. 2 is a schematic perspective view showing the structure of the cell 10 in an exploded manner. The cell 10 includes a membrane electrode gas diffusion layer assembly (MEGA) 11, an anode side separator 20 and a cathode side separator 30 that sandwich the MEGA 11 from both sides, and a space between the cathode side separator 30 and the MEGA 11. The gas flow path forming member 50 disposed on the surface of the MEGA 11 and an adhesive seal 40 covering the outer periphery of the MEGA 11 are provided.
MEGA11は、電解質膜の両面に一対の触媒電極層が形成された膜電極接合体(MEA:Membrane Electrode Assembly)により構成され、膜電極接合体の両面に一対のガス拡散層が形成された発電体である。なお、MEGAをMEAと呼ぶ場合もある。 The MEGA 11 is composed of a membrane electrode assembly (MEA) in which a pair of catalyst electrode layers are formed on both surfaces of an electrolyte membrane, and a power generator in which a pair of gas diffusion layers is formed on both surfaces of the membrane electrode assembly. It is. Note that MEGA may be referred to as MEA.
アノード側セパレータ20及びカソード側セパレータ30は、ガス遮断性及び電子伝導性を有する部材によって構成されており、例えば、カーボン粒子を圧縮してガス不透過とした緻密質カーボン等のカーボン製部材や、プレス成形したステンレス鋼、チタンなどの金属部材によって形成されている。 The anode-side separator 20 and the cathode-side separator 30 are composed of members having gas barrier properties and electronic conductivity, for example, carbon members such as dense carbon that compresses the carbon particles and makes the gas impermeable, It is formed of a press-molded metal member such as stainless steel or titanium.
アノード側セパレータ20には、MEGA11側の面に溝状の燃料ガス流路が形成されており、反対側の面に溝状の冷却水流路が形成されている。アノード側セパレータ20には、上述したマニホールドを構成する給排孔として、燃料ガス供給孔22i及び燃料ガス排出孔22tと、複数の酸化ガス供給孔24i及び酸化ガス排出孔24tと、複数の冷却水供給孔26i及び冷却水排出孔26tと、が形成されている。 The anode-side separator 20 has a groove-like fuel gas passage formed on the MEGA 11 side surface, and a groove-like cooling water passage formed on the opposite surface. The anode-side separator 20 includes fuel gas supply holes 22i and fuel gas discharge holes 22t, a plurality of oxidant gas supply holes 24i and oxidant gas discharge holes 24t, and a plurality of cooling waters as supply / discharge holes constituting the manifold described above. A supply hole 26i and a cooling water discharge hole 26t are formed.
カソード側セパレータ30には、燃料ガス供給孔32i及び燃料ガス排出孔32tと、複数の酸化ガス供給孔34i及び酸化ガス排出孔34tと、複数の冷却水供給孔36i及び冷却水排出孔36tと、が形成されている。また、接着シール40にも、同様に、アノード側セパレータ20の給排孔に対応して、燃料ガス供給孔42i及び燃料ガス排出孔42tと、複数の酸化ガス供給孔44i及び酸化ガス排出孔44tと、複数の冷却水供給孔46i及び冷却水排出孔46tと、が形成されている。 The cathode separator 30 includes a fuel gas supply hole 32i and a fuel gas discharge hole 32t, a plurality of oxidizing gas supply holes 34i and an oxidizing gas discharge hole 34t, a plurality of cooling water supply holes 36i and a cooling water discharge hole 36t, Is formed. Similarly, the adhesive seal 40 also has a fuel gas supply hole 42i and a fuel gas discharge hole 42t, and a plurality of oxidizing gas supply holes 44i and an oxidizing gas discharge hole 44t corresponding to the supply and discharge holes of the anode-side separator 20. A plurality of cooling water supply holes 46i and cooling water discharge holes 46t are formed.
ガス流路形成部材50は、カソード側セパレータ30の酸化ガス供給孔34iから供給される酸化ガスを、MEGA11のXY平面に沿って+Y方向へ流し、酸化ガス排出孔34tから排出するためのガス流路を構成する。 The gas flow path forming member 50 allows the oxidizing gas supplied from the oxidizing gas supply hole 34i of the cathode side separator 30 to flow in the + Y direction along the XY plane of the MEGA 11 and to discharge from the oxidizing gas discharge hole 34t. Configure the road.
図3は、酸化ガス排出孔34t付近の様子を説明するための図である。図3(a)はセル10のXY平面図である。図3(b)は、図3(a)のA−A部分を拡大して示すYZ平面図である。図3(b)に示すように、酸化ガス排出孔34t付近には、−Z方向側からシールゴム38とカソード側セパレータ30とガス流路形成部材50と接着シール40と接着ゴム48とアノード側セパレータ20とが積層されている。酸化ガス排出孔34t側のガス流路形成部材50の端部53からは、発電で消費されなかった酸化ガスと、発電に伴って生成された水(生成水)とが排出される。 FIG. 3 is a view for explaining the state in the vicinity of the oxidizing gas discharge hole 34t. FIG. 3A is an XY plan view of the cell 10. FIG. 3B is an enlarged YZ plan view showing the AA portion of FIG. As shown in FIG. 3B, in the vicinity of the oxidizing gas discharge hole 34t, the seal rubber 38, the cathode side separator 30, the gas flow path forming member 50, the adhesive seal 40, the adhesive rubber 48, and the anode side separator are arranged from the −Z direction side. 20 are stacked. From the end portion 53 of the gas flow path forming member 50 on the side of the oxidizing gas discharge hole 34t, oxidizing gas that has not been consumed by power generation and water (generated water) generated along with power generation are discharged.
ガス流路形成部材50としては、金属多孔体などのガス拡散性及び導電性を有する多孔質の材料が用いられる。本実施形態では、ガス流路形成部材50として、エキスパンドメタルが用いられる。 As the gas flow path forming member 50, a porous material having gas diffusibility and conductivity such as a metal porous body is used. In the present embodiment, expanded metal is used as the gas flow path forming member 50.
図4は、図2におけるガス流路形成部材50中の破線部分50pの拡大図である。図4(a)は破線部分50pのXY平面図である。図4(b)は、破線部分50pのXZ平面図であり、ガス流路形成要素51の一つを示している。ガス流路形成部材50は、Y方向にガスを流すための部材であり、X方向に平行に延びるガス流路形成要素51を複数備えている。ガス流路形成要素51は、Y方向に連接されている。ガス流路形成要素51とガス流路形成要素51との境界は、X方向と平行である。なお、本実施形態におけるガス流路形成要素51のY方向の幅(ピッチ)は、約0.55mmである。 FIG. 4 is an enlarged view of a broken line portion 50p in the gas flow path forming member 50 in FIG. FIG. 4A is an XY plan view of the broken line portion 50p. FIG. 4B is an XZ plan view of the broken line portion 50 p and shows one of the gas flow path forming elements 51. The gas flow path forming member 50 is a member for flowing gas in the Y direction, and includes a plurality of gas flow path forming elements 51 extending in parallel with the X direction. The gas flow path forming elements 51 are connected in the Y direction. The boundary between the gas flow path forming element 51 and the gas flow path forming element 51 is parallel to the X direction. In addition, the width | variety (pitch) of the Y direction of the gas flow path formation element 51 in this embodiment is about 0.55 mm.
ガス流路形成要素51のXZ断面は、図4(b)に示すように、Z方向に振幅を有する規則的な波形状を呈している。図4(a)に示すように、隣り合うガス流路形成要素51同士は、XZ断面における波形の位相が異なるように、Y方向に連接されている。このようなガス流路形成要素51に対して、例えば、X方向に沿ってZ方向から応力が加わると、ガス流路形成要素51にX方向に形成された規則的な波は、一様に変形し、X方向に亘って同じような潰れ具合となる。しかし、本実施形態では、酸化ガス排出孔34t側の端部53に配置されたガス流路形成要素51については、XY平面においてX方向に対して斜めに切断されている(図6参照)。そのため、ガス流路形成部材50の端部53の切断面における波は、Y方向における切断位置が波毎に異なることになるため、その潰れ方は、X方向に沿ってガス流路形成要素51を切断した場合よりも、不規則になっている。なお、本実施形態では、酸化ガス供給孔34i側の端部も、酸化ガス排出孔34t側の端部53に平行になるように斜めに切断されているため、その切断面は不規則に潰れている。 As shown in FIG. 4B, the XZ cross section of the gas flow path forming element 51 has a regular wave shape having an amplitude in the Z direction. As shown in FIG. 4A, adjacent gas flow path forming elements 51 are connected in the Y direction so that the phase of the waveform in the XZ cross section is different. For example, when stress is applied to such a gas flow path forming element 51 from the Z direction along the X direction, the regular waves formed in the X direction on the gas flow path forming element 51 are uniformly distributed. It is deformed and the same crushing condition is obtained in the X direction. However, in the present embodiment, the gas flow path forming element 51 disposed at the end portion 53 on the oxidizing gas discharge hole 34t side is cut obliquely with respect to the X direction on the XY plane (see FIG. 6). For this reason, the wave at the cut surface of the end portion 53 of the gas flow path forming member 50 has a different cutting position in the Y direction for each wave, so that the crushing method is the gas flow path forming element 51 along the X direction. It is more irregular than if you cut it. In the present embodiment, since the end portion on the oxidizing gas supply hole 34i side is also cut obliquely so as to be parallel to the end portion 53 on the oxidizing gas discharge hole 34t side, the cut surface is irregularly crushed. ing.
A2.ガス流路形成部材の製造方法:
図5は、ガス流路形成部材50の製造方法を示すフローチャートである。ガス流路形成部材50の製造にあたっては、まず、大判のガス流路形成部材50kが用意される(ステップS10)。
A2. Manufacturing method of gas flow path forming member:
FIG. 5 is a flowchart showing a method for manufacturing the gas flow path forming member 50. In manufacturing the gas flow path forming member 50, first, a large gas flow path forming member 50k is prepared (step S10).
次に、切断機200によって大判のガス流路形成部材50kが所定のサイズに切断される(ステップS20)。切断は、図5に示すように、XY平面に対して交差する方向であるZ方向から、パンチ210とダイ220とを備える切断機200により大判のガス流路形成部材50kをプレスすることによって行う。 Next, the large gas flow path forming member 50k is cut into a predetermined size by the cutting machine 200 (step S20). As shown in FIG. 5, the cutting is performed by pressing a large gas flow path forming member 50k from a Z direction which is a direction intersecting the XY plane by a cutting machine 200 including a punch 210 and a die 220. .
図6は、切断機200による切断の様子を説明するための図である。ステップS20では、ガス流路形成要素51の延びる方向(X方向)に対して端部53が斜めになるようにして、大判のガス流路形成部材50kが切断される。本実施形態では、切断機200は、ガス流路形成部材50の端部53とX方向とのなす角が約0°より大きい角度である0.24°になるように、切断面213の角度が規定されている。切断が行われると、XY平面において、X方向に対して斜めに切断されたガス流路形成要素51を端部に有するガス流路形成部材50が完成する(図5、ステップS30)。なお、上記ステップS20では、1つのガス流路形成要素51内で斜めに切断してもよく、隣接する複数のガス流路形成要素51にわたって斜めに切断してもよい。なお、ガス流路の出口が閉塞することによる拡散抵抗の増加を抑制するために、ガス流路形成部材50の端部53とX方向とのなす角は、2.43°未満とすることが好ましく、1.62°以下とすることがより好ましい。 FIG. 6 is a diagram for explaining a state of cutting by the cutting machine 200. In step S20, the large gas flow path forming member 50k is cut such that the end 53 is inclined with respect to the extending direction (X direction) of the gas flow path forming element 51. In the present embodiment, the cutting machine 200 is configured such that the angle of the cut surface 213 is such that the angle formed between the end portion 53 of the gas flow path forming member 50 and the X direction is 0.24 °, which is an angle greater than about 0 °. Is stipulated. When the cutting is performed, the gas flow path forming member 50 having the gas flow path forming element 51 cut obliquely with respect to the X direction on the XY plane is completed (FIG. 5, step S30). In step S <b> 20, the gas flow path forming element 51 may be cut obliquely or may be cut obliquely across a plurality of adjacent gas flow path forming elements 51. In addition, in order to suppress an increase in diffusion resistance due to the blockage of the outlet of the gas flow path, the angle formed by the end 53 of the gas flow path forming member 50 and the X direction may be less than 2.43 °. Preferably, the angle is 1.62 ° or less.
A3.効果:
次に、本実施形態の効果について説明する。
図7は、ガス流路形成要素の延びる方向とガス流路形成部材の端部とが平行になるようにして切断された、ガス流路形成部材50f、50g、50hを示す図である。図7(a)(b)(c)は、Y方向から端部を見た図(側面視)と、Z方向から端部を見た図(上面視)とを示している。図7の上面視及び側面視の方向は、図3に示す上面視及び側面視の方向に対応している。図7(a)には、ガス流路形成要素51がY方向の3分の2ほどの位置で切断されて形成された端部53fが示されている。図7(b)には、ガス流路形成要素51がY方向の2分の1ほどの位置で切断されて形成された端部53gが示されている。図7(c)には、ガス流路形成要素51とガス流路形成要素51との境界で切断されて形成された端部53hが示されている。
A3. effect:
Next, the effect of this embodiment will be described.
FIG. 7 is a diagram showing the gas flow path forming members 50f, 50g, and 50h cut so that the extending direction of the gas flow path forming element and the end of the gas flow path forming member are parallel to each other. FIGS. 7A, 7B, and 7C show a view of the end portion from the Y direction (side view) and a view of the end portion from the Z direction (top view). The directions in the top view and the side view in FIG. 7 correspond to the directions in the top view and the side view shown in FIG. FIG. 7A shows an end portion 53f formed by cutting the gas flow path forming element 51 at a position about two thirds of the Y direction. FIG. 7B shows an end portion 53g formed by cutting the gas flow path forming element 51 at about a half position in the Y direction. FIG. 7C shows an end portion 53 h formed by cutting at the boundary between the gas flow path forming element 51 and the gas flow path forming element 51.
ガス流路形成要素51はZ方向に振幅を有する波形状の断面を有しており、Z方向から応力が加えられるY方向の切断位置に応じて、波が潰れて振幅が小さくなる度合いが異なる。そのため、図7(a)(b)(c)の側面視に示すように、端部53f、53g、53hの断面の波の形状はそれぞれ異なる。よって、例えば、図7(c)のガス流路形成部材50hを用いたセルでは、ガス流路形成部材50hの端部53hにおけるガスの流路が一様に広いため発電性能が良好である。しかし、図7(a)のガス流路形成部材50fを用いたセルや、図7(b)のガス流路形成部材50gを用いたセルでは、ではガス流路形成部材50f、50gの端部53f、53gにおけるガスの流路が一様に狭く、図7(c)のガス流路形成部材50hを用いたセルに比べて、発電性能が低くなる。よって、ガス流路形成部材50f、50g、50hをそれぞれ用いた複数のセルを有する燃料電池では、セル間においてガスの流れが不均一になるため、発電性能が低下するおそれがある。 The gas flow path forming element 51 has a wave-shaped cross section having an amplitude in the Z direction, and the degree to which the wave is crushed and the amplitude is reduced varies depending on the cutting position in the Y direction where stress is applied from the Z direction. . Therefore, as shown in the side views of FIGS. 7A, 7B, and 7C, the wave shapes of the cross sections of the end portions 53f, 53g, and 53h are different from each other. Therefore, for example, in the cell using the gas flow path forming member 50h in FIG. 7C, the gas flow path at the end 53h of the gas flow path forming member 50h is uniformly wide, and thus the power generation performance is good. However, in the cell using the gas flow path forming member 50f in FIG. 7A and the cell using the gas flow path forming member 50g in FIG. 7B, the end portions of the gas flow path forming members 50f and 50g are used. The gas flow paths in 53f and 53g are uniformly narrow, and the power generation performance is lower than that of the cell using the gas flow path forming member 50h in FIG. Therefore, in a fuel cell having a plurality of cells each using the gas flow path forming members 50f, 50g, and 50h, the gas flow is not uniform between the cells, so that the power generation performance may be reduced.
これに対し、本実施形態におけるガス流路形成部材50は、XY平面において、ガス流路形成要素51の延びる方向(X方向)に対して端部53が斜めに切断されて形成されている。そのため、端部53の波の振幅にばらつきが生じ、端部53におけるガスの流路が一様に狭くなることがない。よって、図7(a)(b)のように、ガス流路形成要素51とガス流路形成要素51の境界以外で、ガス流路形成部材の延びる方向に対して端部が切断されて形成された場合に比べて、ガス流れ方向(Y方向)に良好にガスを流すことができる。 On the other hand, the gas flow path forming member 50 in the present embodiment is formed by cutting an end portion 53 obliquely with respect to the extending direction (X direction) of the gas flow path forming element 51 on the XY plane. Therefore, the amplitude of the wave at the end 53 does not vary, and the gas flow path at the end 53 does not narrow uniformly. Therefore, as shown in FIGS. 7A and 7B, the ends are cut off in the direction in which the gas flow path forming member extends except at the boundary between the gas flow path forming element 51 and the gas flow path forming element 51. Compared with the case where it was made, gas can be flowed favorably in a gas flow direction (Y direction).
さらに、ガス流路形成部材50の端部53は、酸化ガス排出孔34t側に位置する。そのため、ガス流路形成部材50の端部の波の振幅が一様に小さい場合と比較して、生成水の排水性が低下することを抑制することができる。よって、酸化ガス供給孔34iからの酸化ガスの流入が円滑に行われるので、セル10の発電性能を向上させることができる。また、ガス流路形成要素51は、隣合うガス流路形成要素同士の波形状の断面の位相が異なるように、ガス流れ方向であるY方向に連接されている。そのため、ガス流れ方向へのガスの経路を長くすることができるので、燃料電池におけるガスの拡散性を向上させることができる。 Furthermore, the end 53 of the gas flow path forming member 50 is located on the oxidizing gas discharge hole 34t side. Therefore, compared with the case where the amplitude of the wave of the edge part of the gas flow path formation member 50 is uniformly small, it can suppress that the drainage property of generated water falls. Therefore, since the inflow of the oxidizing gas from the oxidizing gas supply hole 34i is performed smoothly, the power generation performance of the cell 10 can be improved. Further, the gas flow path forming elements 51 are connected in the Y direction, which is the gas flow direction, so that the phases of the wave-shaped cross sections of the adjacent gas flow path forming elements are different. Therefore, since the gas path in the gas flow direction can be lengthened, the gas diffusibility in the fuel cell can be improved.
また、燃料電池100は、上記のガス流路形成部材50を備えるセル10を複数有する。よって、セル10間におけるガスの流れが不均一になることに起因する、燃料電池100の発電性能の低下を抑制することができる。 The fuel cell 100 includes a plurality of cells 10 including the gas flow path forming member 50 described above. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the power generation performance of the fuel cell 100 due to the non-uniform gas flow between the cells 10.
なお、ガスの流れを良好にするために、ガス流路形成要素51とガス流路形成要素51との境界に切断機200を位置合わせして、切断を行うことも考えられる。しかし、ガス流路形成要素51のピッチが狭い場合には、位置合わせを行うことに手間がかかる場合がある。また、大判のガス流路形成部材50kの切断機200に対する送り量を調整することに手間やコストがかかる場合がある。しかし、本実施形態のガス流路形成部材50の製造方法によれば、切断機200のパンチ210及びダイ220と、ガス流路形成要素51の形成されている方向(X方向)とのなす角を0°より大きくなるようにして切断するだけで、ガス流路形成部材50を製造することができる。よって、製造に要する手間が削減されるので、ガス流路形成部材50の製造コストを低下させることができる。 In order to improve the gas flow, it is conceivable to perform cutting by positioning the cutting machine 200 at the boundary between the gas flow path forming element 51 and the gas flow path forming element 51. However, when the pitch of the gas flow path forming elements 51 is narrow, it may take time to perform alignment. Moreover, it may take time and cost to adjust the feed amount of the large gas flow path forming member 50k to the cutting machine 200. However, according to the method for manufacturing the gas flow path forming member 50 of the present embodiment, the angle formed by the punch 210 and the die 220 of the cutting machine 200 and the direction (X direction) in which the gas flow path forming element 51 is formed. The gas flow path forming member 50 can be manufactured simply by cutting the gas flow path to be larger than 0 °. Therefore, since labor required for manufacturing is reduced, the manufacturing cost of the gas flow path forming member 50 can be reduced.
B.変形例
B1.変形例1:
図8は、ガス流路形成部材の端部の変形例を示す図である。図8には、セルの酸化ガス排出孔34t付近を拡大して示している。図8に示すガス流路形成部材は、酸化ガス排出孔34tのそれぞれにおいて同じ形状を有する。図8(a)は波形にカットされた端部53aを備えるセル10a、図8(b)は山形にカットされた端部53bを備えるセル10b、図8(c)は谷型にカットされた端部53cを備えるセル10cを示している。また、図8(d)は半円にカットされた端部53dを備えるセル10d、図8(e)は台形にカットされた端部53eを備えるセル10eを示している。このように、酸化ガス排出孔34tのそれぞれにおいて、X方向と端部53とのなす角が0°以上になるような形状を有していれば、酸化ガス排出孔34tのそれぞれにおいて同様に、良好にガスを流すことができる。よって、1つのセル内でのガスの流れを均一にすることができる。
B. Modification B1. Modification 1:
FIG. 8 is a view showing a modification of the end portion of the gas flow path forming member. FIG. 8 is an enlarged view of the vicinity of the oxidizing gas discharge hole 34t of the cell. The gas flow path forming member shown in FIG. 8 has the same shape in each of the oxidizing gas discharge holes 34t. 8A is a cell 10a having an end portion 53a cut into a waveform, FIG. 8B is a cell 10b having an end portion 53b cut into a chevron, and FIG. 8C is cut into a valley shape. A cell 10c with an end 53c is shown. 8D shows a cell 10d having an end 53d cut into a semicircle, and FIG. 8E shows a cell 10e having an end 53e cut into a trapezoid. Thus, in each of the oxidizing gas discharge holes 34t, if each of the oxidizing gas discharge holes 34t has a shape such that the angle formed by the X direction and the end portion 53 is not less than 0 °, Gas can flow well. Therefore, the gas flow in one cell can be made uniform.
B2.変形例2:
上述のガス流路形成部材50の製造方法では、パンチ210とダイ220とを備える切断機200により大判のガス流路形成部材50kを切断している。これに対し、ガス流路形成要素51が、ガス流路形成要素51の延びる方向に対して斜めに切断されれば、他の方法により大判のガス流路形成部材50kを切断してもよい。例えば、厚板上に設置されたガス流路形成部材50kに対し、Z方向からプレス型により応力を加えて切断してもよい。また、プレス型でなく、カッター等の刃によってガス流路形成部材50kに対しZ方向から応力を加えて切断してもよい。
B2. Modification 2:
In the method for manufacturing the gas flow path forming member 50 described above, the large gas flow path forming member 50k is cut by the cutting machine 200 including the punch 210 and the die 220. On the other hand, if the gas flow path forming element 51 is cut obliquely with respect to the extending direction of the gas flow path forming element 51, the large gas flow path forming member 50k may be cut by another method. For example, the gas flow path forming member 50k installed on the thick plate may be cut by applying stress from the Z direction with a press die. Further, the gas flow path forming member 50k may be cut by applying stress from the Z direction with a blade such as a cutter instead of a press die.
B3.変形例3:
上記実施形態では、酸化ガス排出孔34t側の端部53及び酸化ガス供給孔34i側の端部が斜めに切断されたガス流路形成部材50を示している。これに対し、ガス流路形成部材は、酸化ガス排出孔34t側及び酸化ガス供給孔34i側のいずれか一方の端部が、ガス流路形成要素の延びる方向に対して斜めに切断されて形成されていてもよい。また、ガス流路形成要素の延びる方向に対していずれか一方の端部が斜めに切断されて形成される場合には、酸化ガス排出孔34t側における端部が斜めに切断されて形成されてもよい。こうすることで、生成水の排出を促進し、ガスをより良好に流すことができる。
B3. Modification 3:
In the above embodiment, the gas flow path forming member 50 in which the end portion 53 on the oxidizing gas discharge hole 34t side and the end portion on the oxidizing gas supply hole 34i side are cut obliquely is shown. On the other hand, the gas flow path forming member is formed by cutting one end of the oxidizing gas discharge hole 34t side or the oxidizing gas supply hole 34i side obliquely with respect to the extending direction of the gas flow path forming element. May be. Further, when any one end is obliquely cut with respect to the extending direction of the gas flow path forming element, the end on the oxidizing gas discharge hole 34t side is obliquely cut and formed. Also good. By carrying out like this, discharge | emission of produced water can be accelerated | stimulated and gas can be flowed more favorably.
B4.変形例4:
上記実施形態では、ガス流路形成部材50の端部53とX方向とのなす角が、0°より大きい。これに対し、端部53とX方向とのなす角は、ガス流路形成要素51を少なくとも1つ跨ぐ角度であってもよい。このようにすれば、端部53における波の振幅を、より不均一にすることができる。具体的には、ガス流路形成部材50のX方向と平行な方向への幅をWxとし、ガス流路形成要素51のY方向と平行な方向への幅(ピッチ)をWyとすると、ガス流路形成部材50の端部53とX方向とのなす角θがtanθ≧Wy/Wxを満たすようにすればよい。例えば、幅Wxは約239.34mmであり、ピッチWyは約0.55mmである場合には、ガス流路形成部材50の端部53とX方向とのなす角θが、0.13°以上となるようにすればよい。こうすることにより、より良好にガスを流すことができる。また、ガス流路形成部材50の端部53がガス流路形成要素51のY方向の幅(ピッチ)の整数倍を跨ぐ角であれば、端部53における波の振幅をよりいっそう不均一にすることができる。具体的には、ガス流路形成部材50の端部53とX方向とのなす角θが、tanθ=nWy/Wx(nは1以上の整数)を満たすようにすればよい。例えば、幅Wxは約239.34mmであり、ピッチWyは約0.55mmである場合には、ガス流路形成部材50の端部53とX方向とのなす角θが、0.13°(n=1)となるようにすればよい。こうすることにより、ガス流れ方向(Y方向)により良好にガスを流すことができる。
B4. Modification 4:
In the above embodiment, the angle formed between the end portion 53 of the gas flow path forming member 50 and the X direction is larger than 0 °. On the other hand, the angle formed by the end portion 53 and the X direction may be an angle straddling at least one gas flow path forming element 51. In this way, the amplitude of the wave at the end 53 can be made more nonuniform. Specifically, when the width of the gas flow path forming member 50 in the direction parallel to the X direction is Wx and the width (pitch) of the gas flow path forming element 51 in the direction parallel to the Y direction is Wy, the gas The angle θ formed between the end portion 53 of the flow path forming member 50 and the X direction may satisfy tan θ ≧ Wy / Wx. For example, when the width Wx is about 239.34 mm and the pitch Wy is about 0.55 mm, the angle θ between the end portion 53 of the gas flow path forming member 50 and the X direction is 0.13 ° or more. What should be done. By carrying out like this, gas can be flowed more favorably. Further, if the end portion 53 of the gas flow path forming member 50 has an angle that spans an integral multiple of the width (pitch) in the Y direction of the gas flow path forming element 51, the amplitude of the wave at the end portion 53 becomes even more uneven. can do. Specifically, the angle θ formed by the end 53 of the gas flow path forming member 50 and the X direction may satisfy tan θ = nWy / Wx (n is an integer of 1 or more). For example, when the width Wx is about 239.34 mm and the pitch Wy is about 0.55 mm, the angle θ formed by the end 53 of the gas flow path forming member 50 and the X direction is 0.13 ° ( n = 1). By carrying out like this, gas can be flowed favorably by a gas flow direction (Y direction).
B5.変形例5:
上述のガス流路形成部材50は、向かい合う角の合計が180°ではない平行四辺形である。これに対し、ガス流路形成要素51の延びる方向に対して端部53が斜めに切断されて形成されていれば、ガス流路形成部材50は長方形であってもよく、台形であってもよい。また、ガス流路形成部材50のY方向における端部53の少なくとも一部が、ガス流路形成要素51の延びる方向(X方向)に対して斜めに切断されて形成されていれば、上記境界以外の位置でX方向に対して平行に端部を切断する場合に比べて、ガスの流れを良好にすることができる。
B5. Modification 5:
The gas flow path forming member 50 described above is a parallelogram whose sum of opposite angles is not 180 °. On the other hand, the gas flow path forming member 50 may be rectangular or trapezoidal as long as the end 53 is formed by being obliquely cut with respect to the direction in which the gas flow path forming element 51 extends. Good. In addition, if at least a part of the end portion 53 in the Y direction of the gas flow path forming member 50 is cut obliquely with respect to the extending direction (X direction) of the gas flow path forming element 51, the boundary Compared with the case where the end is cut in parallel to the X direction at a position other than the above, the gas flow can be improved.
本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments and the modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
10、10a、10b、10c、10d、10e…セル
11…MEGA
20…アノード側セパレータ
22i、32i、42i、72i…燃料ガス供給孔
22t、32t、42t、72t…燃料ガス排出孔
24i、34i、44i、74i…酸化ガス供給孔
24t、34t、44t、74t…酸化ガス排出孔
26i、36i、46i、76i…冷却水供給孔
26t、36t、46t、76t…冷却水排出孔
30…カソード側セパレータ
38…シールゴム
40…接着シール
48…接着ゴム
50、50f、50g、50h…ガス流路形成部材
50k…大判のガス流路形成部材
50p…破線部分
51…ガス流路形成要素
53、53a、53b、53c、53d、53e、53f、53g、53h…ガス流路形成部材の端部
60E、60F…ターミナルプレート
65E、65F…絶縁板
70、70E、70F…エンドプレート
100…燃料電池
200…切断機
210…パンチ
213…切断面
220…ダイ
10, 10a, 10b, 10c, 10d, 10e ... cell 11 ... MEGA
20 ... Anode-side separators 22i, 32i, 42i, 72i ... Fuel gas supply holes 22t, 32t, 42t, 72t ... Fuel gas discharge holes 24i, 34i, 44i, 74i ... Oxidation gas supply holes 24t, 34t, 44t, 74t ... Oxidation Gas discharge hole 26i, 36i, 46i, 76i ... Cooling water supply hole 26t, 36t, 46t, 76t ... Cooling water discharge hole 30 ... Cathode side separator 38 ... Seal rubber 40 ... Adhesive seal 48 ... Adhesive rubber 50, 50f, 50g, 50h ... gas flow path forming member 50k ... large gas flow path forming member 50p ... broken line portion 51 ... gas flow path forming element 53, 53a, 53b, 53c, 53d, 53e, 53f, 53g, 53h ... of gas flow path forming member End 60E, 60F ... Terminal plate 65E, 65F ... Insulating plate 70, 70E, 70F ... Command plate 100 ... fuel cell 200 ... cutter 210 ... punch 213 ... cutting plane 220 ... die
Claims (4)
前記第1の方向と直交する第2の方向に平行に延びるガス流路形成要素を複数備え、
前記各ガス流路形成要素は、前記第2の方向に沿った断面が波形状であり、
前記各ガス流路形成要素は、隣合う前記ガス流路形成要素同士の波形状の断面の位相が異なるように、前記第1の方向に連接されており、
前記ガス流路形成部材の前記第1の方向における端部に位置する前記ガス流路形成要素の少なくとも一部は、前記第1の方向と前記第2の方向とで形成される平面において、前記第2の方向に対して斜めに切断されて形成されている、
ガス流路形成部材。 A gas flow path forming member disposed in the fuel cell for flowing gas in a first direction along the electrolyte membrane in the fuel cell;
A plurality of gas flow path forming elements extending in parallel with a second direction orthogonal to the first direction;
Each gas flow path forming element has a wavy cross section along the second direction,
Each gas flow path forming element is connected in the first direction so that the phase of the corrugated cross section between the adjacent gas flow path forming elements is different .
At least a part of the gas flow path forming element located at an end of the gas flow path forming member in the first direction is a plane formed by the first direction and the second direction. Formed obliquely to the second direction,
Gas flow path forming member.
前記端部は、前記燃料電池から酸化ガスを排出する側の端部である、ガス流路形成部材。 The gas flow path forming member according to claim 1,
The end portion is a gas flow path forming member that is an end portion on the side from which the oxidizing gas is discharged from the fuel cell.
前記第1の方向と直交する第2の方向に平行に延びるガス流路形成要素を複数備え、
前記各ガス流路形成要素は、前記第2の方向に沿った断面が波形状であり、
前記各ガス流路形成要素が、隣合う前記ガス流路形成要素同士の波形状の断面の位相が異なるように前記第1の方向に連接された、ガス流路形成部材を用意する工程と、
前記用意されたガス流路形成部材を切断機により前記第1の方向と前記第2の方向とで形成される平面に対して直交する方向である第3の方向から応力を加えて所定の形状に切断する工程と、を備え、
前記切断する工程では、前記ガス流路形成部材の前記第1の方向における端部に位置する前記ガス流路形成要素の少なくとも一部を、前記平面において、前記第2の方向に対して斜めに切断する、
ガス流路形成部材の製造方法。 A method of manufacturing a gas flow path forming member that is disposed in a fuel cell and allows a gas to flow in a first direction along an electrolyte membrane in the fuel cell,
A plurality of gas flow path forming elements extending in parallel with a second direction orthogonal to the first direction;
Each gas flow path forming element has a wavy cross section along the second direction,
Wherein each of the gas passage forming element, wherein the corrugated cross section of the gas passage formed between elements phase adjacent is connected to the differently first direction, a step of preparing a gas flow path forming member,
The prepared gas flow path forming member is given a predetermined shape by applying stress from a third direction which is a direction orthogonal to a plane formed by the first direction and the second direction by a cutting machine. And a step of cutting
In the cutting step, at least a part of the gas flow path forming element located at an end of the gas flow path forming member in the first direction is inclined with respect to the second direction in the plane. Disconnect,
A method for producing a gas flow path forming member.
前記セルは、電解質膜を備える膜電極接合体と、前記膜電極接合体と向かい合って配置されたセパレータと、前記膜電極接合体と前記セパレータとの間に配置され、前記電解質膜に沿った第1の方向にガスを流すためのガス流路形成部材と、を有し、
前記ガス流路形成部材は、
前記第1の方向と直交する第2の方向に平行に延びるガス流路形成要素を複数備え、
前記各ガス流路形成要素は、前記第2の方向に沿った断面が波形状であり、
前記各ガス流路形成要素は、隣合う前記ガス流路形成要素同士の波形状の断面の位相が異なるように、前記第1の方向に連接されており、
前記ガス流路形成部材の前記第1の方向における端部に位置する前記ガス流路形成要素の少なくとも一部は、前記第1の方向と前記第2の方向とで形成される平面において、前記第2の方向に対して斜めに切断されて形成されている、燃料電池。 A fuel cell in which a plurality of cells are stacked,
The cell includes a membrane electrode assembly including an electrolyte membrane, a separator disposed to face the membrane electrode assembly, a membrane electrode assembly and the separator, and a cell along the electrolyte membrane. A gas flow path forming member for flowing gas in the direction of 1,
The gas flow path forming member is:
A plurality of gas flow path forming elements extending in parallel with a second direction orthogonal to the first direction;
Each gas flow path forming element has a wavy cross section along the second direction,
Each gas flow path forming element is connected in the first direction so that the phase of the corrugated cross section between the adjacent gas flow path forming elements is different .
At least a part of the gas flow path forming element located at an end of the gas flow path forming member in the first direction is a plane formed by the first direction and the second direction. A fuel cell formed by cutting obliquely with respect to the second direction.
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