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JP7294239B2 - fuel cell system - Google Patents
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Description

この明細書における開示は、燃料電池システムに関する。 The disclosure herein relates to fuel cell systems.

特許文献1は、空気流の熱伝達を局所的に高めるために、熱伝導構造を有する空冷式燃料電池のセパレータプレートを開示している。先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。 US Pat. No. 6,200,009 discloses an air-cooled fuel cell separator plate having a heat-conducting structure to locally enhance the heat transfer of the airflow. The contents of the prior art documents are incorporated by reference as descriptions of technical elements in this specification.

特表2017-510954号公報Japanese Patent Publication No. 2017-510954

燃料電池において、カソード側で発生した水蒸気が逆拡散によってアノード側に移動することがある。アノード側に移動した水蒸気が冷却されて凝縮すると液体の水になり、アノード側での燃料ガスのスムーズな流れを阻害することとなる。燃料電池は、燃料ガスが適切に供給されなければ、適切な発電を行うことができない状態となる。 In a fuel cell, water vapor generated on the cathode side may move to the anode side by back diffusion. When the water vapor that has moved to the anode side is cooled and condensed, it becomes liquid water, which impedes the smooth flow of the fuel gas on the anode side. A fuel cell is in a state in which it cannot properly generate power unless it is properly supplied with fuel gas.

逆拡散などによるアノード側への水蒸気の移動は、燃料ガスの流れの上流から下流にかけて場所によらず発生し得る。このため、燃料ガスの流れにおいて下流に位置する部分ほど、多くの水蒸気を含みやすく、凝縮して液体の水が発生しやすいこととなる。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、燃料電池システムにはさらなる改良が求められている。 Movement of water vapor to the anode side due to reverse diffusion or the like can occur anywhere from upstream to downstream of the fuel gas flow. For this reason, a portion positioned downstream in the flow of the fuel gas tends to contain more water vapor and condense to generate liquid water. In view of the above, or in other aspects not mentioned, further improvements are desired in fuel cell systems.

開示される1つの目的は、安定して発電可能な燃料電池システムを提供することにある。 One object of the disclosure is to provide a fuel cell system capable of stably generating power.

ここに開示された燃料電池システムは、燃料ガスと酸化剤ガスとの化学反応により発電する複数の燃料電池セル(11)を有する燃料電池スタック(31)と、燃料電池スタックに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給装置(60)と、燃料電池スタックに酸化剤ガスを供給するとともに、燃料電池スタックを冷却する酸化剤ガス供給装置(50)とを備え、燃料電池スタックは、燃料ガスを燃料電池スタックの内部に導入するための燃料入口部(32)と、燃料ガスを燃料電池スタックの内部から導出するための燃料出口部(33)と、燃料電池スタックのうち、燃料出口部よりも燃料入口部に近い部分である燃料上流部(31u)と、燃料電池スタックのうち、燃料入口部よりも燃料出口部に近い部分である燃料下流部(31d)とを備え、燃料電池セルは、酸化剤ガスの流路を形成しているカソードセパレータ(15、615)と、燃料ガスの流路を形成しているアノードセパレータ(16)とを備え、カソードセパレータは、燃料下流部の一部を構成している下流カソードセパレータ(15d、615d)と、燃料上流部の一部を構成しており、下流カソードセパレータよりも放熱性の高い上流カソードセパレータ(15u、615u)とを備えている。 The fuel cell system disclosed herein comprises a fuel cell stack (31) having a plurality of fuel cells (11) for generating power through a chemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas, and supplying fuel gas to the fuel cell stack. and an oxidant gas supply device (50) for supplying oxidant gas to the fuel cell stack and for cooling the fuel cell stack. A fuel inlet (32) for introducing fuel gas into the inside of the cell stack, a fuel outlet (33) for leading the fuel gas from the inside of the fuel cell stack, and a fuel in the fuel cell stack rather than the fuel outlet. A fuel upstream portion (31u), which is a portion close to the inlet portion, and a fuel downstream portion (31d), which is a portion closer to the fuel outlet portion than the fuel inlet portion in the fuel cell stack. It comprises a cathode separator (15, 615) forming a flow path for a chemical gas and an anode separator (16) forming a flow path for a fuel gas, the cathode separator forming part of the fuel downstream portion. and upstream cathode separators (15u, 615u) that form part of the fuel upstream section and have higher heat dissipation than the downstream cathode separators.

開示された燃料電池システムによると、下流カソードセパレータよりも放熱性の高い上流カソードセパレータを備えている。このため、下流カソードセパレータを有する燃料下流部の温度を、上流カソードセパレータを有する燃料上流部の温度よりも高く維持できる。したがって、水蒸気を多く含みやすい燃料下流部において、燃料ガスの流路中で水蒸気が凝縮されて液体の水が発生することを抑制できる。よって、安定して発電可能な燃料電池システムを提供できる。 The disclosed fuel cell system includes an upstream cathode separator that is more heat dissipative than a downstream cathode separator. Therefore, the temperature of the fuel downstream portion having the downstream cathode separator can be maintained higher than the temperature of the fuel upstream portion having the upstream cathode separator. Therefore, in the downstream portion of the fuel, which tends to contain a large amount of water vapor, it is possible to prevent the water vapor from being condensed in the fuel gas flow path and generating liquid water. Therefore, it is possible to provide a fuel cell system capable of stably generating power.

この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。 The multiple aspects disclosed in this specification employ different technical means to achieve their respective objectives. Reference numerals in parentheses described in the claims and this section are intended to exemplify the correspondence with portions of the embodiments described later, and are not intended to limit the technical scope. Objects, features, and advantages disclosed in this specification will become clearer with reference to the following detailed description and accompanying drawings.

燃料電池システムを示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a fuel cell system; FIG. 燃料電池スタックへの反応ガスの供給を説明するための説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the supply of reaction gas to the fuel cell stack; 燃料電池セルを示す分解斜視図である。1 is an exploded perspective view showing a fuel cell; FIG. 燃料上流部の燃料電池セルを示す拡大斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view showing a fuel cell in a fuel upstream portion; 燃料下流部の燃料電池セルを示す拡大斜視図である。FIG. 3 is an enlarged perspective view showing a fuel cell in a fuel downstream portion; 燃料電池スタック内部の反応ガス流路を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing reactant gas flow paths inside the fuel cell stack; 第2実施形態における燃料上流部の燃料電池セルを示す拡大斜視図である。FIG. 11 is an enlarged perspective view showing a fuel cell in a fuel upstream portion in the second embodiment; 第3実施形態における燃料上流部の燃料電池セルを示す拡大斜視図である。FIG. 11 is an enlarged perspective view showing a fuel cell in a fuel upstream portion in a third embodiment; 第4実施形態における燃料上流部の燃料電池セルを示す拡大斜視図である。FIG. 11 is an enlarged perspective view showing a fuel cell in a fuel upstream portion in a fourth embodiment; 第5実施形態における燃料上流部の燃料電池セルを示す拡大斜視図である。FIG. 11 is an enlarged perspective view showing a fuel cell in a fuel upstream portion in a fifth embodiment; 第6実施形態における燃料電池スタック内部の反応ガス流路を示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view showing reaction gas flow paths inside a fuel cell stack in a sixth embodiment;

図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび/または構造的に対応する部分および/または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および/または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。 A number of embodiments will be described with reference to the drawings. In several embodiments, functionally and/or structurally corresponding and/or related parts may be labeled with the same reference numerals or reference numerals differing by one hundred or more places. For corresponding and/or associated parts, reference can be made to the description of other embodiments.

第1実施形態
燃料電池システム1は、燃料ガスと酸化剤ガスとの化学反応によって、発電を行うシステムである。燃料電池システム1は、例えば燃料電池ハイブリッド車(FCHV)に搭載されて走行用モータへ供給する電力を発電する。また、燃料電池システム1は、定置型燃料電池システムとして、電気と熱を同時に取り出して給湯や暖房などを行う。
First Embodiment A fuel cell system 1 is a system that generates power through a chemical reaction between a fuel gas and an oxidant gas. The fuel cell system 1 is installed in, for example, a fuel cell hybrid vehicle (FCHV) to generate electric power to be supplied to a driving motor. Further, the fuel cell system 1 is a stationary fuel cell system, and simultaneously extracts electricity and heat to supply hot water, space heating, and the like.

図1において、燃料電池システム1は、燃料電池スタック31と酸化剤ガス供給装置50と燃料ガス供給装置60とを備えている。燃料電池スタック31は、酸化剤ガスと燃料ガスとの化学反応で発電を行う発電装置である。燃料電池スタック31は、燃料ガスを燃料電池スタック31の内部に導入するための燃料入口部32を備えている。燃料電池スタック31は、燃料ガスを燃料電池スタック31から外部に導出するための燃料出口部33を備えている。 In FIG. 1 , the fuel cell system 1 includes a fuel cell stack 31 , an oxidant gas supply device 50 and a fuel gas supply device 60 . The fuel cell stack 31 is a power generator that generates power through a chemical reaction between an oxidant gas and a fuel gas. The fuel cell stack 31 has a fuel inlet 32 for introducing fuel gas into the fuel cell stack 31 . The fuel cell stack 31 has a fuel outlet 33 for leading fuel gas from the fuel cell stack 31 to the outside.

燃料電池スタック31のうち、燃料ガスの流れにおいて、燃料出口部33よりも燃料入口部32に近い部分は燃料上流部31uである。一方、燃料電池スタック31のうち、燃料ガスの流れにおいて、燃料入口部32よりも燃料出口部33に近い部分は燃料下流部31dである。言い換えると、燃料電池スタック31は、燃料ガスの流れに沿って全体を二等分した場合に、燃料入口部32を含む燃料上流部31uと、燃料出口部33を含む燃料下流部31dとに分けられる。 A portion of the fuel cell stack 31 closer to the fuel inlet portion 32 than the fuel outlet portion 33 in the flow of the fuel gas is the fuel upstream portion 31u. On the other hand, in the fuel cell stack 31, the portion closer to the fuel outlet portion 33 than the fuel inlet portion 32 in the flow of fuel gas is the fuel downstream portion 31d. In other words, when the entire fuel cell stack 31 is bisected along the flow of the fuel gas, it is divided into a fuel upstream portion 31u including the fuel inlet portion 32 and a fuel downstream portion 31d including the fuel outlet portion 33. be done.

酸化剤ガス供給装置50は、燃料電池スタック31に化学反応用の酸化剤ガスを供給する供給機能を有する。また、酸化剤ガス供給装置50は、化学反応によって発熱している燃料電池スタック31の温度を下げる空冷機能を有する。酸化剤ガス供給装置50は、送風機51とガイド部材52とを備えている。送風機51は、燃料電池スタック31に対して酸化剤ガスである酸素を含んだ空気を供給するための装置である。送風機51は、燃料電池スタック31側から空気を吸い込み、燃料電池スタック31とは反対側に空気を吐き出すこととなる。燃料電池システム1は、燃料電池スタック31に対する水冷機能を備えず、空冷機能を備える空冷式燃料電池システムである。 The oxidant gas supply device 50 has a supply function of supplying the fuel cell stack 31 with an oxidant gas for chemical reaction. In addition, the oxidant gas supply device 50 has an air-cooling function that lowers the temperature of the fuel cell stack 31 that is generating heat due to the chemical reaction. The oxidant gas supply device 50 includes a blower 51 and a guide member 52 . The blower 51 is a device for supplying air containing oxygen, which is an oxidant gas, to the fuel cell stack 31 . The blower 51 draws in air from the fuel cell stack 31 side and discharges air to the side opposite to the fuel cell stack 31 . The fuel cell system 1 is an air-cooled fuel cell system that does not have a water-cooling function for the fuel cell stack 31 but has an air-cooling function.

送風機51は、燃料電池スタック31に対向して設けられている。送風機51は、燃料上流部31uを通過するように送風する上流送風機51uと、燃料下流部31dを通過するように送風する下流送風機51dとを備えている。送風機51としては、回転軸の軸方向に沿って風を送る軸流送風機を採用可能である。ただし、送風機51は、軸流送風機に限らず、回転軸の径方向に風を送る遠心送風機なども採用可能である。また、送風機51に代えて、コンプレッサを用いて圧縮した空気を燃料電池スタック31に供給してもよい。 The blower 51 is provided facing the fuel cell stack 31 . The blower 51 includes an upstream blower 51u that blows air so as to pass through the fuel upstream portion 31u, and a downstream blower 51d that blows air so as to pass through the fuel downstream portion 31d. As the blower 51, an axial flow blower that blows air along the axial direction of the rotating shaft can be used. However, the blower 51 is not limited to the axial flow blower, and a centrifugal blower that blows air in the radial direction of the rotating shaft can also be used. Further, instead of the air blower 51 , a compressor may be used to supply compressed air to the fuel cell stack 31 .

ガイド部材52は、送風機51と燃料電池スタック31とをつないで、酸化剤ガスの流路を形成している。ガイド部材52は、燃料電池スタック31の全体に酸化剤ガスが流れるようにガイドするとともに、燃料電池スタック31を通過せずに風が流れることを抑制している。ガイド部材52は、燃料電池スタック31から送風機51に向かって徐々に風路が小さくなるように形成されている。 The guide member 52 connects the blower 51 and the fuel cell stack 31 to form a channel for the oxidant gas. The guide member 52 guides the oxidant gas so that it flows throughout the fuel cell stack 31 and prevents the wind from flowing without passing through the fuel cell stack 31 . The guide member 52 is formed such that the air passage gradually narrows from the fuel cell stack 31 toward the blower 51 .

燃料ガス供給装置60は、燃料ガスタンク61と供給弁62と排出弁63とを備えている。燃料ガスタンク61は、燃料ガスである水素ガスを高圧の状態で貯蔵するタンクである。燃料ガスタンク61を複数のタンクで構成してもよい。これによると、1つのタンクが空になった場合であっても、他のタンクから燃料ガスの供給を継続することができる。 The fuel gas supply device 60 includes a fuel gas tank 61 , a supply valve 62 and a discharge valve 63 . The fuel gas tank 61 is a tank that stores hydrogen gas, which is fuel gas, in a high pressure state. The fuel gas tank 61 may be composed of a plurality of tanks. According to this, even when one tank becomes empty, the supply of fuel gas can be continued from the other tanks.

燃料ガスタンク61と燃料電池スタック31とをつなぐ燃料ガス配管には、供給弁62が設けられている。供給弁62は、燃料ガスタンク61から燃料電池スタック31に供給する燃料ガスの量を調整するための弁装置である。供給弁62を開くことで燃料電池スタック31に燃料ガスを供給し、供給弁62を閉じることで燃料電池スタック31への燃料ガスの供給を停止する。供給弁62は、開度を電気的に制御可能な電磁弁である。ただし、供給弁62を電磁弁以外の弁装置で構成してもよい。 A fuel gas pipe connecting the fuel gas tank 61 and the fuel cell stack 31 is provided with a supply valve 62 . The supply valve 62 is a valve device for adjusting the amount of fuel gas supplied from the fuel gas tank 61 to the fuel cell stack 31 . The fuel gas is supplied to the fuel cell stack 31 by opening the supply valve 62 , and the supply of fuel gas to the fuel cell stack 31 is stopped by closing the supply valve 62 . The supply valve 62 is an electromagnetic valve whose opening can be electrically controlled. However, the supply valve 62 may be configured by a valve device other than the solenoid valve.

燃料電池スタック31と外部とをつなぐ燃料ガス配管には、排出弁63が設けられている。排出弁63は、燃料電池スタック31で反応に使われなかった燃料ガスなどの燃料電池スタック31から外部に排出する排出ガスの量を調整する弁装置である。ここで、排出ガスには、未反応の燃料ガス以外のガスも含まれる。例えば、排出ガスには、燃料電池スタック31での化学反応で生成した水としての水蒸気が含まれる。例えば、排出ガスには、燃料電池スタック31に酸化剤ガスとして供給され、一部燃料ガス側に漏れ出した空気が含まれる。排出弁63を開くことで燃料電池スタック31から排出ガスを排出し、排出弁63を閉じることで燃料電池スタック31からの排出ガスの排出を停止する。排出弁63は、開度を電気的に制御可能な電磁弁である。ただし、排出弁63を電磁弁以外の弁装置で構成してもよい。 A fuel gas pipe connecting the fuel cell stack 31 and the outside is provided with a discharge valve 63 . The exhaust valve 63 is a valve device that adjusts the amount of exhaust gas, such as fuel gas that has not been used for reaction in the fuel cell stack 31 , to be discharged from the fuel cell stack 31 to the outside. Here, the exhaust gas includes gases other than the unreacted fuel gas. For example, the exhaust gas contains water vapor as water generated by the chemical reaction in the fuel cell stack 31 . For example, the exhaust gas includes air that is supplied to the fuel cell stack 31 as an oxidant gas and partially leaks to the fuel gas side. The exhaust gas is discharged from the fuel cell stack 31 by opening the exhaust valve 63 , and the exhaust gas from the fuel cell stack 31 is stopped by closing the exhaust valve 63 . The discharge valve 63 is an electromagnetic valve whose opening can be electrically controlled. However, the discharge valve 63 may be configured by a valve device other than the solenoid valve.

燃料電池スタック31で発電を行う場合には、供給弁62を開いて燃料電池スタック31に燃料ガスを供給する。また、供給した燃料ガスが消費されるまで排出弁63を閉じた状態とし、燃料ガスの消費が完了した場合に、排出弁63を開いて排出ガスを排出する。排出ガスが排出されることで、燃料電池スタック31内に新たに燃料ガスが供給されることとなる。ただし、常に排出弁63を開いた状態として、未反応の燃料ガスを含む排出ガスを排出してもよい。 When generating power in the fuel cell stack 31 , the supply valve 62 is opened to supply fuel gas to the fuel cell stack 31 . Further, the exhaust valve 63 is kept closed until the supplied fuel gas is consumed, and when the consumption of the fuel gas is completed, the exhaust valve 63 is opened to exhaust the exhaust gas. By discharging the exhaust gas, fuel gas is newly supplied to the fuel cell stack 31 . However, the exhaust gas containing the unreacted fuel gas may be discharged with the exhaust valve 63 always open.

燃料電池スタック31を流れた未反応の燃料ガスをそのまま排出するのではなく、再び燃料電池スタック31に流す構成としてもよい。これによると、未反応の燃料ガスを燃料電池スタック31に再循環させて、化学反応に使用することができる。このため、未反応のまま排出される燃料ガスの量を削減して、燃料ガスを効率的に発電に利用することができる。ただし、燃料ガスを再循環させる構成を追加する分、燃料電池システム1全体のサイズが大型化しやすい。言い換えると、燃料ガスを再循環させる構成を備えないことで、燃料電池システム1全体のサイズを小型に設計しやすい。このため、燃料電池システム1の用途や使用環境等を考慮して、燃料ガスを再循環させる構成を採用するか否かを選択することが好ましい。 Instead of discharging the unreacted fuel gas that has flowed through the fuel cell stack 31 as it is, the configuration may be such that the unreacted fuel gas flows back into the fuel cell stack 31 . According to this, unreacted fuel gas can be recycled to the fuel cell stack 31 and used for the chemical reaction. Therefore, the amount of unreacted fuel gas discharged can be reduced, and the fuel gas can be efficiently used for power generation. However, the overall size of the fuel cell system 1 tends to increase due to the addition of the configuration for recirculating the fuel gas. In other words, by not providing a configuration for recirculating the fuel gas, it is easy to design the overall size of the fuel cell system 1 to be small. For this reason, it is preferable to select whether or not to employ a configuration that recirculates the fuel gas, taking into consideration the application, usage environment, and the like of the fuel cell system 1 .

燃料電池システム1は、負荷81と二次電池82と制御部90とを備えている。負荷81は、燃料電池スタック31で発電した電力を消費する装置である。負荷81は、例えば車両の走行に用いる走行用モータである。負荷81は、例えば給湯に用いるヒータ装置である。二次電池82は、燃料電池スタック31で発電した電力を蓄える装置である。二次電池82に蓄えた電力を用いて、負荷81を駆動してもよい。制御部90は、燃料電池システム1を構成する様々な装置の駆動を制御して、燃料電池スタック31の発電を制御している。 The fuel cell system 1 includes a load 81 , a secondary battery 82 and a controller 90 . The load 81 is a device that consumes power generated by the fuel cell stack 31 . The load 81 is, for example, a running motor used for running the vehicle. A load 81 is, for example, a heater device used for supplying hot water. The secondary battery 82 is a device that stores power generated by the fuel cell stack 31 . The power stored in the secondary battery 82 may be used to drive the load 81 . The control unit 90 controls the driving of various devices that make up the fuel cell system 1 and controls the power generation of the fuel cell stack 31 .

図2において、上流送風機51uと下流送風機51dとは、互いに隣接して設けられている。上流送風機51uと下流送風機51dとは、ともに軸流送風機である。上流送風機51uの回転軸は、燃料上流部31uと対向している。下流送風機51dの回転軸は、燃料下流部31dと対向している。 In FIG. 2, the upstream fan 51u and the downstream fan 51d are provided adjacent to each other. Both the upstream fan 51u and the downstream fan 51d are axial fans. The rotating shaft of the upstream blower 51u faces the fuel upstream portion 31u. The rotating shaft of the downstream blower 51d faces the fuel downstream portion 31d.

燃料電池スタック31は、複数の燃料電池セル11が積層されて構成されている。燃料電池セル11の積層方向は、Z方向である。ここで、Z方向は、上下方向のことであり、燃料電池スタック31のZ方向の両端面は、燃料電池スタック31の上面と下面とに対応している。ただし、燃料電池セル11の積層方向は、上下方向に限られない。送風機51は、燃料電池セル11の積層方向に交差する方向に風を流している。送風機51の送風方向は、X方向である。ここで、X方向は、送風機51の回転軸の軸方向に一致している。X方向とZ方向に2つの方向に直交する方向は、Y方向である。 The fuel cell stack 31 is configured by stacking a plurality of fuel cells 11 . The stacking direction of the fuel cells 11 is the Z direction. Here, the Z direction is the vertical direction, and both end surfaces of the fuel cell stack 31 in the Z direction correspond to the upper surface and the lower surface of the fuel cell stack 31 . However, the stacking direction of the fuel cells 11 is not limited to the vertical direction. The blower 51 blows air in a direction crossing the stacking direction of the fuel cells 11 . The blowing direction of the blower 51 is the X direction. Here, the X direction coincides with the axial direction of the rotating shaft of the blower 51 . The direction perpendicular to the two directions, the X direction and the Z direction, is the Y direction.

燃料入口部32は、燃料電池スタック31の下面に設けられている。このため、燃料ガスは、燃料電池セル11の積層方向に沿って燃料電池スタック31内部に導入されることとなる。燃料出口部33は、燃料電池スタック31の下面に設けられている。このため、燃料ガスは、燃料電池セル11の積層方向に沿って燃料電池スタック31内部から導出されることとなる。 The fuel inlet portion 32 is provided on the bottom surface of the fuel cell stack 31 . Therefore, the fuel gas is introduced into the fuel cell stack 31 along the stacking direction of the fuel cells 11 . The fuel outlet portion 33 is provided on the bottom surface of the fuel cell stack 31 . Therefore, the fuel gas is led out from inside the fuel cell stack 31 along the stacking direction of the fuel cells 11 .

図3において、燃料電池セル11は、膜電極接合体12と酸化剤ガス拡散層14aと燃料ガス拡散層14bとカソードセパレータ15とアノードセパレータ16とを備えている。膜電極接合体12は、電解質膜の一方の面にアノード電極を配設し、他方の面にカソード電極を配設して構成された接合体である。アノード電極やカソード電極は、白金などの触媒をカーボンなどの担持体で担持して構成されている。膜電極接合体12は、MEAとも呼ばれる。 In FIG. 3, the fuel cell 11 includes a membrane electrode assembly 12, an oxidizing gas diffusion layer 14a, a fuel gas diffusion layer 14b, a cathode separator 15 and an anode separator 16. As shown in FIG. The membrane electrode assembly 12 is an assembly configured by arranging an anode electrode on one surface of an electrolyte membrane and arranging a cathode electrode on the other surface thereof. The anode electrode and the cathode electrode are configured by supporting a catalyst such as platinum on a carrier such as carbon. The membrane electrode assembly 12 is also called MEA.

各燃料電池セル11は、燃料ガスとして機能する水素ガスと酸化剤ガスとして機能する酸素を含む空気とが供給されることで、電気エネルギを出力することとなる。より詳細には、アノード側では、水素が水素イオンと電子に変化する反応が引き起こされる。一方、カソード側では、水素イオンと電子と酸素とが反応して水が生成する反応が引き起こされる。 Each fuel cell 11 is supplied with hydrogen gas functioning as a fuel gas and oxygen-containing air functioning as an oxidant gas, thereby outputting electrical energy. More specifically, on the anode side, a reaction is induced that converts hydrogen into hydrogen ions and electrons. On the other hand, on the cathode side, hydrogen ions, electrons, and oxygen react with each other to produce water.

酸化剤ガス拡散層14aと燃料ガス拡散層14bとは、酸化剤ガスや燃料ガスなどの反応ガスを拡散させる機能を有する。酸化剤ガス拡散層14aと燃料ガス拡散層14bとは、ガス透過性および電子伝導性を有する多孔質部材で構成されている。 The oxidizing gas diffusion layer 14a and the fuel gas diffusion layer 14b have a function of diffusing reaction gases such as oxidizing gas and fuel gas. The oxidant gas diffusion layer 14a and the fuel gas diffusion layer 14b are made of a porous member having gas permeability and electron conductivity.

カソードセパレータ15とアノードセパレータ16とは、例えば、導電性を有する材料である金属やカーボンで構成されている。カソードセパレータ15は、酸化剤ガスが流れる流路を形成している。カソードセパレータ15において、酸化剤ガスの流れる方向は、X方向である。アノードセパレータ16は、燃料ガスが流れる流路を形成している。アノードセパレータ16において、燃料ガスの流れる方向は、Y方向である。酸化剤ガス拡散層14aは、カソードセパレータ15と膜電極接合体12との間に位置している。燃料ガス拡散層14bは、アノードセパレータ16と膜電極接合体12との間に位置している。 The cathode separator 15 and the anode separator 16 are made of, for example, a conductive material such as metal or carbon. The cathode separator 15 forms a channel through which the oxidant gas flows. In the cathode separator 15, the direction of flow of the oxidant gas is the X direction. The anode separator 16 forms a channel through which the fuel gas flows. In the anode separator 16, the fuel gas flows in the Y direction. The oxidant gas diffusion layer 14 a is positioned between the cathode separator 15 and the membrane electrode assembly 12 . The fuel gas diffusion layer 14 b is positioned between the anode separator 16 and the membrane electrode assembly 12 .

膜電極接合体12は、化学反応が引き起こされる反応面として機能する部分よりも外側に燃料ガスの流通可能なマニホールド19を備えている。酸化剤ガス拡散層14aと燃料ガス拡散層14bとは、拡散層として機能する部分よりも外側に燃料ガスの流通可能なマニホールド19を備えている。カソードセパレータ15は、酸化剤ガスが流れる流路を形成している部分よりも外側に燃料ガスの流通可能なマニホールド19を備えている。アノードセパレータ16は、燃料ガスが流れる流路を形成している部分の端に燃料ガスを燃料電池セル11の積層方向であるZ方向に流通可能なマニホールド19を備えている。 The membrane electrode assembly 12 has a manifold 19 through which the fuel gas can flow outside the portion functioning as a reaction surface where a chemical reaction occurs. The oxidant gas diffusion layer 14a and the fuel gas diffusion layer 14b are provided with a manifold 19 through which the fuel gas can flow outside the portion functioning as the diffusion layer. The cathode separator 15 has a manifold 19 through which the fuel gas can flow outside the portion forming the flow path for the oxidant gas. The anode separator 16 is provided with a manifold 19 through which the fuel gas can flow in the Z direction, which is the direction in which the fuel cells 11 are stacked, at the end of the portion forming the flow path through which the fuel gas flows.

マニホールド19は、燃料入口部32から導入された直後の燃料ガスが流れる上流マニホールド19uを備えている。マニホールド19は、燃料出口部33から導出される直前の燃料ガスが流れる下流マニホールド19dを備えている。このマニホールド19によって複数の燃料電池セル11を貫通して燃料ガスをアノードセパレータ16に形成された燃料ガスの流路に流すことができる。 The manifold 19 includes an upstream manifold 19u through which the fuel gas immediately after being introduced from the fuel inlet portion 32 flows. The manifold 19 includes a downstream manifold 19d through which the fuel gas immediately before being led out from the fuel outlet portion 33 flows. The manifold 19 allows the fuel gas to pass through the plurality of fuel cells 11 and flow to the fuel gas flow path formed in the anode separator 16 .

カソードセパレータ15は、上流カソードセパレータ15uと下流カソードセパレータ15dとを備えている。上流カソードセパレータ15uは、カソードセパレータ15のうち燃料上流部31uを構成している部分である。下流カソードセパレータ15dは、カソードセパレータ15のうち燃料下流部31dを構成している部分である。 The cathode separator 15 includes an upstream cathode separator 15u and a downstream cathode separator 15d. The upstream cathode separator 15u is a portion of the cathode separator 15 that constitutes the fuel upstream portion 31u. The downstream cathode separator 15d is a portion of the cathode separator 15 that constitutes the fuel downstream portion 31d.

図4において、カソードセパレータ15は、波型の板部材である。カソードセパレータ15は、酸化剤ガスの流路として反応用流路部15rと冷却用流路部15cとの2種類の流路部を備えている。反応用流路部15rは、酸化剤ガス拡散層14a側が開放されている流路部である。反応用流路部15rを流れている酸化剤ガスは、酸化剤ガス拡散層14aに流れ込み、化学反応に使用される。一方、冷却用流路部15cは、酸化剤ガス拡散層14aとは反対側が開放されている流路部である。冷却用流路部15cを流れている酸化剤ガスは、酸化剤ガス拡散層14aに流れ込むことができない。ただし、燃料電池セル11をX方向に貫通するように酸化剤ガスが通過することになる。このため、燃料電池セル11の冷却に大きく寄与する。反応用流路部15rと冷却用流路部15cとは、Y方向に交互に並んで形成されている。 In FIG. 4, the cathode separator 15 is a corrugated plate member. The cathode separator 15 has two types of flow passages, a reaction flow passage portion 15r and a cooling flow passage portion 15c, as flow passages for the oxidant gas. The reaction channel portion 15r is a channel portion that is open on the oxidant gas diffusion layer 14a side. The oxidant gas flowing through the reaction flow channel portion 15r flows into the oxidant gas diffusion layer 14a and is used for the chemical reaction. On the other hand, the cooling channel portion 15c is a channel portion whose side opposite to the oxidant gas diffusion layer 14a is open. The oxidant gas flowing through the cooling channel portion 15c cannot flow into the oxidant gas diffusion layer 14a. However, the oxidant gas passes through the fuel cells 11 in the X direction. Therefore, it greatly contributes to the cooling of the fuel cells 11 . The reaction channel portions 15r and the cooling channel portions 15c are arranged alternately in the Y direction.

上流カソードセパレータ15uにおいて、冷却用流路部15cには、放熱促進部55である放熱フィン55fが設けられている。放熱促進部55とは、放熱性能の向上に寄与する部分のことである。放熱フィン55fは、上流カソードセパレータ15uからZ方向に突出して設けられている。放熱フィン55fは、X方向を長手方向とする板形状である。放熱フィン55fの上流カソードセパレータ15uからの突出量は、上流カソードセパレータ15uの高さよりも小さい。言い換えると、放熱フィン55fのZ方向の大きさは、上流カソードセパレータ15uのZ方向の大きさよりも小さい。このため、燃料電池セル11を積層した状態において、放熱フィン55fのZ方向の端部は、隣接する燃料電池セル11と接触しない。したがって、放熱フィン55fと隣接する燃料電池セル11との間の隙間を酸化剤ガスが通過することができる。 In the upstream cathode separator 15u, the cooling channel portion 15c is provided with heat radiation fins 55f as the heat radiation promoting portion 55. As shown in FIG. The heat dissipation promotion part 55 is a part that contributes to improvement of heat dissipation performance. The radiation fins 55f are provided so as to protrude in the Z direction from the upstream cathode separator 15u. The radiation fin 55f has a plate shape with the X direction as the longitudinal direction. The amount of protrusion of the heat radiation fins 55f from the upstream cathode separator 15u is smaller than the height of the upstream cathode separator 15u. In other words, the Z-direction size of the radiation fins 55f is smaller than the Z-direction size of the upstream cathode separator 15u. Therefore, when the fuel cells 11 are stacked, the Z-direction ends of the heat radiation fins 55f do not contact the adjacent fuel cells 11 . Therefore, the oxidant gas can pass through the gaps between the heat radiation fins 55f and the adjacent fuel cells 11 .

放熱フィン55fのZ方向の大きさは、上流カソードセパレータ15uのZ方向の大きさの半分以上の大きさである。放熱フィン55fは、冷却用流路部15cのY方向の略中央部分に設けられている。放熱フィン55fは、冷却用流路部15cにおける酸化剤ガスの流れの最上流部である始端部から最下流部である終端部まで連続して設けられている。 The size of the radiation fins 55f in the Z direction is at least half the size of the upstream cathode separator 15u in the Z direction. The heat radiating fins 55f are provided substantially in the center of the cooling channel portion 15c in the Y direction. The radiating fins 55f are provided continuously from the starting end, which is the most upstream portion of the flow of the oxidizing gas in the cooling channel portion 15c, to the terminal end, which is the most downstream portion.

上流カソードセパレータ15uに放熱フィン55fが設けられていることで、酸化剤ガスと上流カソードセパレータ15uが接触する表面積を大きく確保することができる。放熱フィン55fが大きいほど、酸化剤ガスと上流カソードセパレータ15uが接触する表面積を大きく確保することができる。1つの冷却用流路部15c内に、複数の放熱フィン55fを設けてもよい。 By providing the heat radiation fins 55f on the upstream cathode separator 15u, it is possible to ensure a large surface area where the oxidant gas and the upstream cathode separator 15u come into contact. The larger the radiation fins 55f are, the larger the surface area of contact between the oxidant gas and the upstream cathode separator 15u can be secured. A plurality of heat radiation fins 55f may be provided in one cooling channel portion 15c.

図5において、下流カソードセパレータ15dには、放熱促進部55に相当する構成は設けられていない。このため、下流カソードセパレータ15dは、上流カソードセパレータ15uに比べて、酸化剤ガスと接触する表面積が小さく、放熱性が低いこととなる。 In FIG. 5, the downstream cathode separator 15d is not provided with a structure corresponding to the heat dissipation promoting portion 55. As shown in FIG. Therefore, the downstream cathode separator 15d has a smaller surface area in contact with the oxidant gas and has lower heat dissipation than the upstream cathode separator 15u.

図6において、燃料電池セル11がZ方向に積層されているため、カソードセパレータ15とアノードセパレータ16とがZ方向に交互に並んでいる。ここで、燃料電池セル11を構成している膜電極接合体12、酸化剤ガス拡散層14a、燃料ガス拡散層14bについては、図示を省略している。 In FIG. 6, since the fuel cells 11 are stacked in the Z direction, the cathode separators 15 and the anode separators 16 are alternately arranged in the Z direction. Here, the illustration of the membrane electrode assembly 12, the oxidant gas diffusion layer 14a, and the fuel gas diffusion layer 14b that constitute the fuel cell 11 is omitted.

放熱フィン55fは、複数の冷却用流路部15cごとに設けられている。冷却用流路部15cと反応用流路部15rとは、Y方向において交互に形成されている。このため、上流カソードセパレータ15uにおいて、放熱フィン55fを有する流路部と、放熱フィン55fを有さない流路部とが交互に形成されていることになる。一方、下流カソードセパレータ15dにおいて、放熱フィン55fは設けられていない。 The radiation fins 55f are provided for each of the plurality of cooling channel portions 15c. The cooling channel portions 15c and the reaction channel portions 15r are alternately formed in the Y direction. Therefore, in the upstream cathode separator 15u, the channel portions having the radiating fins 55f and the channel portions not having the radiating fins 55f are alternately formed. On the other hand, the downstream cathode separator 15d is not provided with the radiation fins 55f.

アノードセパレータ16の内部には、滞留水Wが存在することがある。滞留水Wの発生する理由について、以下に説明する。燃料電池セル11の化学反応では、カソード側に水が生成する。さらに、酸化剤ガスとして空気を供給する場合には、供給される空気に水分が含まれている。このように、燃料電池スタック31の発電中において、カソードセパレータ15側には、水分が存在している状態となる。また、燃料電池スタック31の発電にともない、膜電極接合体12は発熱する。このため、カソードセパレータ15側に存在する水分は、膜電極接合体12によって加熱されて、水蒸気となりやすい。 Stagnant water W may exist inside the anode separator 16 . The reason why the stagnant water W is generated will be described below. In the chemical reaction of the fuel cell 11, water is produced on the cathode side. Furthermore, when air is supplied as the oxidant gas, the supplied air contains moisture. In this way, during the power generation of the fuel cell stack 31, water is present on the cathode separator 15 side. In addition, the membrane electrode assembly 12 generates heat as the fuel cell stack 31 generates power. Therefore, moisture present on the side of the cathode separator 15 is likely to be heated by the membrane electrode assembly 12 and become water vapor.

膜電極接合体12を構成している電解質膜は、水素イオンだけでなく水蒸気を透過する膜である。このため、膜電極接合体12において、カソード側に存在している水蒸気は、膜電極接合体12を透過してアノード側に移動する。カソード側からアノード側に水蒸気が移動する現象は、逆拡散と呼ばれる。アノード側に移動した水蒸気は、冷却されてアノードセパレータ16の表面に凝縮する。この凝縮水がアノードセパレータ16の表面に留まることで、滞留水Wとなる。逆拡散は、膜電極接合体12の電解質膜の膜厚が薄いほど発生しやすい。 The electrolyte membrane that constitutes the membrane electrode assembly 12 is a membrane that permeates not only hydrogen ions but also water vapor. Therefore, in the membrane electrode assembly 12, water vapor existing on the cathode side permeates the membrane electrode assembly 12 and moves to the anode side. The phenomenon in which water vapor moves from the cathode side to the anode side is called back diffusion. The water vapor that has moved to the anode side is cooled and condensed on the surface of the anode separator 16 . This condensed water stays on the surface of the anode separator 16 and becomes stagnant water W. As shown in FIG. Reverse diffusion is more likely to occur as the thickness of the electrolyte membrane of the membrane electrode assembly 12 is thinner.

また、燃料電池セル11においては、カソード側を流れていた酸化剤ガスの一部がアノード側に漏れ出すことがある。このため、カソード側を流れている燃料ガスには、一部の酸化剤ガスが混ざった状態となる。酸化剤ガスとして空気を供給する場合には、燃料ガス中にカソード側から漏れ出した窒素や水などが混ざることとなる。このカソード側から漏れ出した水についても、膜電極接合体12を透過した水蒸気と同様にアノードセパレータ16の表面で凝縮して、滞留水Wとなり得る。 Further, in the fuel cell 11, part of the oxidant gas flowing on the cathode side may leak to the anode side. Therefore, the fuel gas flowing on the cathode side is mixed with a part of the oxidant gas. When air is supplied as the oxidant gas, the fuel gas is mixed with nitrogen, water, and the like leaked from the cathode side. This water leaking from the cathode side can also condense on the surface of the anode separator 16 to become stagnant water W, like the water vapor that has permeated the membrane electrode assembly 12 .

カソード側で発生した水蒸気のアノード側への逆拡散や、カソード側からアノード側に酸化剤ガスの一部が漏れ出す現象は、燃料電池セル11全体で起こり得る。したがって、燃料ガスの流れにおいて、下流に位置する燃料ガスほど多くの水が混ざった状態となりやすい。よって、燃料電池セル11を流れる燃料ガスの流れにおいて、下流に位置する部分ほど滞留水Wが発生しやすく、滞留水Wの量が多くなりやすい。 The reverse diffusion of water vapor generated on the cathode side to the anode side and the phenomenon that a part of the oxidant gas leaks from the cathode side to the anode side may occur throughout the fuel cell 11 . Therefore, in the flow of the fuel gas, the more downstream the fuel gas is located, the more likely it is to be mixed with water. Therefore, in the flow of the fuel gas flowing through the fuel cell 11, stagnant water W tends to occur more downstream, and the amount of stagnant water W tends to increase.

滞留水Wは、アノードセパレータ16における燃料ガスの流路を狭めて、圧力損失を増大させる。言い換えると、滞留水Wが存在することで、アノードセパレータ16を燃料ガスが適切に流れにくい状態となる。このため、アノードセパレータ16に形成された複数の流路部のうち、滞留水Wが存在する流路部は、滞留水Wが存在しない流路部に比べて流れる燃料ガスの量が少なくなる。したがって、適切な発電に必要な燃料ガスの供給が受けられず、その燃料電池セル11における発電量が低下してしまう。このように、燃料電池セル11ごとの滞留水Wの有無および滞留水Wの量によって、燃料電池セル11ごとの発電量にばらつきが生じ、燃料電池スタック31全体としての発電量が低下する。 The stagnant water W narrows the flow path of the fuel gas in the anode separator 16 and increases the pressure loss. In other words, the existence of the stagnant water W makes it difficult for the fuel gas to properly flow through the anode separator 16 . Therefore, among the plurality of channel portions formed in the anode separator 16, the channel portion in which the stagnant water W exists has a smaller amount of fuel gas flowing than the channel portion in which the stagnant water W does not exist. Therefore, the fuel gas required for proper power generation cannot be supplied, and the amount of power generated by the fuel cell 11 is reduced. In this way, depending on the presence or absence of stagnant water W and the amount of stagnant water W in each fuel cell 11, the power generation amount of each fuel cell 11 varies, and the power generation amount of the fuel cell stack 31 as a whole decreases.

燃料電池システム1において滞留水Wの影響を抑制できる理由について、以下に説明する。カソードセパレータ15は、上流カソードセパレータ15uの方が下流カソードセパレータ15dよりも放熱性が高い。言い換えると、下流カソードセパレータ15dは、上流カソードセパレータ15uよりも放熱性が低く、発電に伴う発熱によって温度が高くなりやすい。したがって、下流カソードセパレータ15dを含む燃料下流部31dは、上流カソードセパレータ15uを含む燃料上流部31uよりも温度が高くなりやすい。滞留水Wは、水蒸気が凝縮することで発生する。このため、温度の高い燃料下流部31dでは、水蒸気の凝縮が引き起こされにくく、滞留水Wが発生しにくくなる。また、温度の高い燃料下流部31dでは、発生した滞留水Wを蒸発させて、解消しやすいことも、滞留水Wの影響を抑制できる理由の1つである。 The reason why the influence of the stagnant water W can be suppressed in the fuel cell system 1 will be described below. As for the cathode separators 15, the upstream cathode separator 15u has higher heat dissipation than the downstream cathode separator 15d. In other words, the downstream cathode separator 15d has a lower heat dissipation property than the upstream cathode separator 15u, and is likely to have a higher temperature due to heat generation accompanying power generation. Therefore, the temperature of the fuel downstream portion 31d including the downstream cathode separator 15d tends to be higher than the temperature of the fuel upstream portion 31u including the upstream cathode separator 15u. The stagnant water W is generated by condensation of water vapor. Therefore, in the fuel downstream portion 31d having a high temperature, water vapor is less likely to be condensed, and stagnant water W is less likely to be generated. Further, in the fuel downstream portion 31d having a high temperature, it is easy to evaporate the generated stagnant water W, and this is one of the reasons why the influence of the stagnant water W can be suppressed.

上述した実施形態によると、燃料電池システム1は、下流カソードセパレータ15dと、下流カソードセパレータ15dよりも放熱性の高い上流カソードセパレータ15uとを備えている。このため、燃料ガス中に水蒸気を多く含みやすい燃料下流部31dの温度が燃料上流部31uの温度よりも高い状態を維持しやすい。したがって、燃料下流部31dの燃料ガス流路で水蒸気が冷却されて凝縮することを防ぎやすい。よって、凝縮した滞留水Wによって燃料ガスのスムーズな流れが阻害されにくく、適切な燃料ガスの供給を維持しやすい。以上により、安定して発電可能な燃料電池システム1を提供できる。 According to the embodiment described above, the fuel cell system 1 includes the downstream cathode separator 15d and the upstream cathode separator 15u having higher heat dissipation than the downstream cathode separator 15d. Therefore, it is easy to keep the temperature of the fuel downstream portion 31d, which tends to contain a large amount of water vapor in the fuel gas, higher than the temperature of the fuel upstream portion 31u. Therefore, it is easy to prevent water vapor from being cooled and condensed in the fuel gas flow path of the fuel downstream portion 31d. Therefore, the condensed stagnant water W is less likely to hinder the smooth flow of the fuel gas, and it is easy to maintain an appropriate supply of the fuel gas. As described above, it is possible to provide the fuel cell system 1 capable of stably generating power.

上流カソードセパレータ15uにおける酸化剤ガスの流路は、下流カソードセパレータ15dにおける酸化剤ガスの流路よりも酸化剤ガスと接触する表面積が大きい。このため、シンプルな構成で下流カソードセパレータ15dに比べて上流カソードセパレータ15uの放熱性を高めることができる。 The oxidant gas channel in the upstream cathode separator 15u has a larger surface area in contact with the oxidant gas than the oxidant gas channel in the downstream cathode separator 15d. Therefore, with a simple structure, the heat dissipation property of the upstream cathode separator 15u can be improved compared to the downstream cathode separator 15d.

カソードセパレータ15は、酸化剤ガスの流路に設けられている放熱促進部55を備えている。このため、放熱促進部55の形状や配置を適切に調整することで、カソードセパレータ15の放熱性を容易に変更できる。 The cathode separator 15 includes a heat dissipation promoting portion 55 provided in the flow path of the oxidant gas. Therefore, the heat dissipation property of the cathode separator 15 can be easily changed by appropriately adjusting the shape and arrangement of the heat dissipation promoting portion 55 .

放熱促進部55は、上流カソードセパレータ15uに設けられ、下流カソードセパレータ15dには設けられていない。このため、下流カソードセパレータ15dにも放熱促進部55を設けた場合に比べて、燃料上流部31uと燃料下流部31dとの温度差を大きく確保しやすい。ここで、燃料上流部31uと燃料下流部31dとの温度差が小さ過ぎる場合には、燃料上流部31uの目標温度と燃料下流部31dの目標温度とを両立できない場合がある。したがって、燃料上流部31uと燃料下流部31dとの温度差を大きく確保可能にすることは、燃料上流部31uと燃料下流部31dとのそれぞれで適切に発電を維持するために重要である。 The heat dissipation promoting portion 55 is provided on the upstream cathode separator 15u, and is not provided on the downstream cathode separator 15d. Therefore, it is easier to ensure a large temperature difference between the fuel upstream portion 31u and the fuel downstream portion 31d compared to the case where the heat dissipation promoting portion 55 is also provided in the downstream cathode separator 15d. Here, if the temperature difference between the fuel upstream portion 31u and the fuel downstream portion 31d is too small, the target temperature of the fuel upstream portion 31u and the target temperature of the fuel downstream portion 31d may not be compatible. Therefore, ensuring a large temperature difference between the fuel upstream portion 31u and the fuel downstream portion 31d is important for appropriately maintaining power generation in each of the fuel upstream portion 31u and the fuel downstream portion 31d.

放熱促進部55は、カソードセパレータ15から突出して設けられている放熱フィン55fである。このため、放熱フィン55fを設けていない部分に比べて、酸化剤ガスと接触する表面積を拡大しやすい。特に、放熱フィン55fは、酸化剤ガスの流速が遅い場合であっても、安定して放熱性を高く発揮しやすい構成である。 The heat dissipation promoting portion 55 is a heat dissipation fin 55 f protruding from the cathode separator 15 . Therefore, the surface area in contact with the oxidant gas can be easily increased compared to the portion where the radiation fins 55f are not provided. In particular, the radiating fins 55f are configured to stably and easily exhibit high heat radiation even when the flow velocity of the oxidant gas is slow.

放熱促進部55は、反応用流路部15rよりも冷却用流路部15cに多く設けられている。このため、反応用流路部15rに多くの放熱促進部55が設けられてしまい、化学反応に必要な酸化剤ガスが不足するといった事態を抑制しやすい。したがって、燃料電池スタック31に対する化学反応用の酸化剤ガスの供給を安定して維持するとともに、燃料上流部31uの温度を適切に低下させやすい。ここで、反応用流路部15rに放熱促進部55を設ける場合には、化学反応用の酸化剤ガスの供給を安定して維持できる形状および配置とすることが好ましい。 More heat dissipation promoting portions 55 are provided in the cooling channel portion 15c than in the reaction channel portion 15r. Therefore, it is easy to prevent a situation in which a large number of heat dissipation promoting portions 55 are provided in the reaction use channel portion 15r, resulting in a shortage of the oxidant gas necessary for the chemical reaction. Therefore, the supply of the oxidant gas for chemical reaction to the fuel cell stack 31 can be stably maintained, and the temperature of the fuel upstream portion 31u can be easily lowered appropriately. Here, in the case where the heat dissipation promoting portion 55 is provided in the reaction flow path portion 15r, it is preferable to have a shape and arrangement that can stably maintain the supply of the oxidant gas for the chemical reaction.

放熱促進部55は、冷却用流路部15cに設けられ、反応用流路部15rには設けられていない。このため、放熱促進部55が冷却用流路部15cにおける酸化剤ガスの流れを妨げることがない。したがって、燃料電池スタック31に化学反応用の酸化剤ガスを安定して供給するとともに、燃料上流部31uの温度を適切に低下させやすい。 The heat dissipation promoting portion 55 is provided in the cooling channel portion 15c and is not provided in the reaction channel portion 15r. Therefore, the heat dissipation promoting portion 55 does not hinder the flow of the oxidant gas in the cooling channel portion 15c. Therefore, the oxidant gas for chemical reaction can be stably supplied to the fuel cell stack 31, and the temperature of the fuel upstream portion 31u can be easily lowered appropriately.

放熱促進部55の形状や配置は、上述の例に限られず、所望の放熱性能が発揮可能な範囲で任意の形状および配置を採用可能である。 The shape and arrangement of the heat dissipation promotion part 55 are not limited to the above examples, and any shape and arrangement can be adopted as long as the desired heat dissipation performance can be exhibited.

第2実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、放熱促進部255が撹拌部255sを備えている。また、1つの冷却用流路部15c内に撹拌部255sと放熱フィン255fとを備えている。
Second Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In this embodiment, the heat dissipation promoting section 255 includes a stirring section 255s. Further, a stirring portion 255s and a radiation fin 255f are provided in one cooling channel portion 15c.

図7において、上流カソードセパレータ15uの冷却用流路部15cには、放熱促進部255が設けられている。放熱促進部255は、酸化剤ガスの流れを乱すための撹拌部255sを備えている。撹拌部255sは、上流カソードセパレータ15uからZ方向に突出して設けられた凸部である。撹拌部255sは、X方向を長手方向とする板形状である。撹拌部255sの上流カソードセパレータ15uからの突出量は、上流カソードセパレータ15uの高さよりも小さい。言い換えると、撹拌部255sのZ方向の大きさは、上流カソードセパレータ15uのZ方向の大きさよりも小さい。 In FIG. 7, a heat dissipation promoting portion 255 is provided in the cooling channel portion 15c of the upstream cathode separator 15u. The heat dissipation promoting section 255 includes a stirring section 255s for disturbing the flow of the oxidant gas. The stirring part 255s is a convex part that protrudes in the Z direction from the upstream cathode separator 15u. The stirring part 255s has a plate shape with the X direction as the longitudinal direction. The amount of protrusion of the stirring part 255s from the upstream cathode separator 15u is smaller than the height of the upstream cathode separator 15u. In other words, the size of the stirring portion 255s in the Z direction is smaller than the size of the upstream cathode separator 15u in the Z direction.

撹拌部255sは、冷却用流路部15cのY方向の略中央部分に設けられている。撹拌部255sは、冷却用流路部15cにおける酸化剤ガスの流れの最上流部である始端部を含む位置に設けられている。撹拌部255sのX方向の大きさは、上流カソードセパレータ15uのX方向の大きさよりも小さい。冷却用流路部15cの終端部を含む部分には、撹拌部255sが設けられていない。このため、燃料電池セル11をX方向から視認した際に、始端部側からは撹拌部255sが視認でき、終端部側からは撹拌部255sが視認できないこととなる。 The stirring section 255s is provided at a substantially central portion in the Y direction of the cooling channel section 15c. The stirring portion 255s is provided at a position including the starting end portion, which is the most upstream portion of the flow of the oxidizing gas in the cooling channel portion 15c. The size of the stirring part 255s in the X direction is smaller than the size of the upstream cathode separator 15u in the X direction. The stirring part 255s is not provided in the portion including the end part of the cooling channel part 15c. Therefore, when the fuel cell 11 is viewed from the X direction, the stirring portion 255s can be visually recognized from the starting end side, and the stirring portion 255s cannot be visually recognized from the terminal end side.

放熱促進部255は、放熱フィン255fを備えている。放熱フィン255fは、酸化剤ガスの流れにおいて、撹拌部255sよりも下流側に設けられている。放熱フィン255fのX方向の大きさは、撹拌部255sのX方向の大きさよりも大きい。放熱フィン255fのY方向の大きさは、撹拌部255sのY方向の大きさよりも小さい。放熱フィン255fのZ方向の大きさは、撹拌部255sのZ方向の大きさよりも大きい。言い換えると、撹拌部255sと放熱フィン255fとは、互いに異なる形状である。 The heat dissipation promotion part 255 includes heat dissipation fins 255f. The radiation fins 255f are provided downstream of the stirring section 255s in the flow of the oxidant gas. The size of the radiation fins 255f in the X direction is larger than the size of the stirring part 255s in the X direction. The size of the radiation fins 255f in the Y direction is smaller than the size of the stirring part 255s in the Y direction. The size of the radiation fins 255f in the Z direction is larger than the size of the stirring part 255s in the Z direction. In other words, the stirring part 255s and the heat radiation fins 255f have different shapes.

上流カソードセパレータ15uに撹拌部255sが設けられていることで、撹拌部255sの周囲の酸化剤ガスの流れを撹拌する。より詳細には、冷却用流路部15cに流入する酸化剤ガスが撹拌部255sに衝突することで酸化剤ガスの流れが変化することとなる。これにより、上流カソードセパレータ15uの表面に沿ってX方向に流れる酸化剤ガスを、X方向だけでなくY方向やZ方向にも流れるようにすることができる。言い換えると、撹拌部255sは、酸化剤ガスの流れを乱し、層流から乱流に変化させる。 Since the stirring portion 255s is provided in the upstream cathode separator 15u, the flow of the oxidant gas around the stirring portion 255s is stirred. More specifically, the oxidant gas flowing into the cooling channel portion 15c collides with the stirring portion 255s, thereby changing the flow of the oxidant gas. As a result, the oxidant gas flowing in the X direction along the surface of the upstream cathode separator 15u can flow not only in the X direction but also in the Y and Z directions. In other words, the stirring part 255s disturbs the flow of the oxidant gas and changes it from laminar flow to turbulent flow.

撹拌部255sの撹拌により、上流カソードセパレータ15uの表面付近を流れる酸化剤ガスが、表面付近の位置を維持したままX方向に沿って流れ続けることを抑制できる。したがって、上流カソードセパレータ15uの表面付近を流れて温度が上昇した酸化剤ガスは、上流カソードセパレータ15uの表面付近から引き離される。その後、上流カソードセパレータ15uの表面付近には、新しく温度が上昇する前の酸化剤ガスが引き寄せられることとなる。 The stirring by the stirring part 255s can suppress the oxidant gas flowing near the surface of the upstream cathode separator 15u from continuing to flow along the X direction while maintaining the position near the surface. Therefore, the oxidant gas whose temperature has increased by flowing near the surface of the upstream cathode separator 15u is separated from near the surface of the upstream cathode separator 15u. After that, the oxidizing gas before the temperature rises is attracted near the surface of the upstream cathode separator 15u.

まとめると、酸化剤ガスの流れを撹拌することで、上流カソードセパレータ15uから近い位置を流れる酸化剤ガスを引き離し、上流カソードセパレータ15uから離れた位置を流れる酸化剤ガスを引き寄せることができる。これにより、上流カソードセパレータ15uと酸化剤ガスとの温度差が大きい状態を維持しやすい。よって、上流カソードセパレータ15uと酸化剤ガスとの間での熱交換効率を高めやすい。言い換えると、上流カソードセパレータ15uの熱を酸化剤ガスに放熱する放熱性を高めやすい。 In summary, by stirring the flow of the oxidizing gas, it is possible to separate the oxidizing gas flowing near the upstream cathode separator 15u and attract the oxidizing gas flowing away from the upstream cathode separator 15u. This facilitates maintaining a large temperature difference between the upstream cathode separator 15u and the oxidant gas. Therefore, it is easy to improve the heat exchange efficiency between the upstream cathode separator 15u and the oxidant gas. In other words, it is easy to improve the heat dissipation property of dissipating the heat of the upstream cathode separator 15u to the oxidant gas.

上述した実施形態によると、放熱促進部255は、酸化剤ガスの流れを撹拌する撹拌部255sである。このため、カソードセパレータ15を流れる酸化剤ガスのうち、カソードセパレータ15と接触して熱交換する酸化剤ガスの割合を高めることができる。したがって、撹拌部255sが設けられている上流カソードセパレータ15uにおける放熱性を高めやすい。特に、撹拌部255sによって酸化剤ガスの流れを熱交換効率の低い層流から熱交換効率の高い乱流に変化させることで、熱交換効率を大きく向上させることができる。 According to the above-described embodiment, the heat dissipation promoting section 255 is the stirring section 255s that stirs the flow of the oxidant gas. Therefore, of the oxidant gas flowing through the cathode separator 15, the proportion of the oxidant gas that contacts the cathode separator 15 and exchanges heat can be increased. Therefore, it is easy to improve the heat dissipation in the upstream cathode separator 15u provided with the stirring part 255s. In particular, the heat exchange efficiency can be greatly improved by changing the flow of the oxidant gas from a laminar flow with a low heat exchange efficiency to a turbulent flow with a high heat exchange efficiency by the stirring section 255s.

カソードセパレータ15は、酸化剤ガスの流れの上流から下流に向かって、撹拌部255sと放熱フィン255fとを備えている。言い換えると、カソードセパレータ15は、酸化剤ガスの流れの上流から下流に向かって、互いに形状の異なる複数の放熱促進部255を備えている。このため、様々な形状の放熱促進部255を組み合わせて放熱性を細かく調整することができる。また、酸化剤ガスの流れの撹拌を目的とする撹拌部255sと、酸化剤ガスとの接触面積の拡大を目的とする放熱フィン255fとのように、異なる目的で放熱性の向上を実現する構成を組み合わせることができる。このため、複数の放熱促進部255として適切な組み合わせを採用することで、放熱性を向上させやすい。 The cathode separator 15 includes a stirring section 255s and heat radiation fins 255f from upstream to downstream of the oxidant gas flow. In other words, the cathode separator 15 includes a plurality of heat dissipation promoting portions 255 having different shapes from upstream to downstream of the oxidant gas flow. Therefore, it is possible to finely adjust the heat dissipation property by combining the heat dissipation promoting portions 255 having various shapes. In addition, a structure that realizes improvement in heat dissipation for different purposes, such as the stirring part 255s for the purpose of stirring the flow of the oxidant gas and the heat dissipation fins 255f for the purpose of enlarging the contact area with the oxidant gas. can be combined. Therefore, by adopting an appropriate combination for the plurality of heat dissipation promoting portions 255, it is easy to improve heat dissipation.

撹拌部255sは、冷却用流路部15cにおける酸化剤ガスの流れの最上流部である始端部を含む位置に設けられている。このため、冷却用流路部15cにおける酸化剤ガスの流れの最上流において、酸化剤ガスの流れを乱すことができる。したがって、酸化剤ガスの流れの上流から下流まで冷却用流路部15c全体にわたって熱交換効率向上の効果を得ることができる。 The stirring portion 255s is provided at a position including the starting end portion, which is the most upstream portion of the flow of the oxidizing gas in the cooling channel portion 15c. Therefore, the flow of the oxidant gas can be disturbed at the most upstream of the flow of the oxidant gas in the cooling channel portion 15c. Therefore, the effect of improving the heat exchange efficiency can be obtained over the entire cooling channel portion 15c from upstream to downstream of the flow of the oxidant gas.

撹拌部255sは、冷却用流路部15cにおける酸化剤ガスの流れの最上流部である始端部を含む位置に設けられ、終端部には設けられていない。言い換えると、撹拌部255sが視認できる側を酸化剤ガスの流れの最上流部となるように、燃料電池スタック31を設置することとなる。このため、燃料電池スタック31の適切な向きを認識しやすく、酸化剤ガス供給装置50に対する燃料電池スタック31の向きを誤って配置してしまうことを防止しやすい。 The stirring part 255s is provided at a position including the starting end, which is the most upstream part of the flow of the oxygen-containing gas in the cooling channel part 15c, and is not provided at the terminal end. In other words, the fuel cell stack 31 is installed so that the side on which the stirring part 255s can be visually recognized is the most upstream part of the flow of the oxidant gas. Therefore, it is easy to recognize the proper orientation of the fuel cell stack 31, and it is easy to prevent the fuel cell stack 31 from being arranged in the wrong orientation with respect to the oxygen-containing gas supply device 50. FIG.

放熱促進部255として、撹拌部255sと放熱フィン255fとを備えた構成を例に説明したが、放熱促進部255の構成は上述の構成に限られない。例えば、放熱促進部255を撹拌部255sのみで構成してもよい。また、放熱促進部255を酸化剤ガスの流れの上流から下流までの間に複数設けた撹拌部255sで構成してもよい。 Although the configuration including the stirring section 255s and the heat radiation fins 255f has been described as an example of the heat radiation promoting section 255, the configuration of the heat radiation promoting section 255 is not limited to the above configuration. For example, the heat dissipation promoting section 255 may be configured only with the stirring section 255s. Further, the heat dissipation promoting part 255 may be configured by a plurality of stirring parts 255s provided between upstream and downstream of the flow of the oxidant gas.

撹拌部255sとして、カソードセパレータ15からZ方向に突出して設けられた凸部を例に説明したが、酸化剤ガスの流れを撹拌する構成は凸部に限られない。例えば、カソードセパレータ15からZ方向に陥没して設けられた凹部で構成してもよい。あるいは、撹拌部255sを凸部と凹部とを組み合わせて構成してもよい。 As the agitating part 255s, the convex part protruding from the cathode separator 15 in the Z direction has been described as an example, but the structure for agitating the flow of the oxidant gas is not limited to the convex part. For example, it may be constituted by a concave portion recessed in the Z direction from the cathode separator 15 . Alternatively, the stirring portion 255s may be configured by combining a convex portion and a concave portion.

放熱促進部255の形状や配置は、上述の例に限られず、所望の放熱性能が発揮可能な範囲で任意の形状および配置を採用可能である。 The shape and arrangement of the heat dissipation promotion part 255 are not limited to the above examples, and any shape and arrangement can be adopted as long as the desired heat dissipation performance can be exhibited.

第3実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、放熱促進部355である放熱フィン355fが、冷却用流路部15cと反応用流路部15rとの両方の流路に設けられている。
Third Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In this embodiment, the heat radiation fins 355f, which are the heat radiation promoting portion 355, are provided in both the cooling channel portion 15c and the reaction channel portion 15r.

図8において、上流カソードセパレータ15uの冷却用流路部15cと反応用流路部15rとには、放熱促進部355として機能する放熱フィン355fが設けられている。放熱フィン355fは、上流カソードセパレータ15uからZ方向に突出して設けられている。冷却用流路部15cに設けられている放熱フィン355fは、Z方向のうち膜電極接合体12から離れる方向に突出している。一方、反応用流路部15rに設けられている放熱フィン355fは、Z方向のうち膜電極接合体12に近づく方向に突出している。 In FIG. 8, the cooling channel portion 15c and the reaction channel portion 15r of the upstream cathode separator 15u are provided with heat radiation fins 355f functioning as the heat radiation promoting portion 355. As shown in FIG. The radiation fins 355f are provided so as to protrude in the Z direction from the upstream cathode separator 15u. The heat radiating fins 355f provided in the cooling channel portion 15c protrude in the direction away from the membrane electrode assembly 12 in the Z direction. On the other hand, the heat radiation fins 355f provided in the reaction channel portion 15r protrude in the Z direction toward the membrane electrode assembly 12. As shown in FIG.

放熱フィン355fは、X方向を長手方向とする板形状である。放熱フィン355fの上流カソードセパレータ15uからの突出量は、上流カソードセパレータ15uの高さよりも小さい。言い換えると、放熱フィン355fのZ方向の大きさは、上流カソードセパレータ15uのZ方向の大きさよりも小さい。このため、燃料電池セル11を積層した状態において、冷却用流路部15cに設けられている放熱フィン355fのZ方向の端部は、隣接する燃料電池セル11と接触しない。したがって、冷却用流路部15cに設けられている放熱フィン355fと隣接する燃料電池セル11との間の隙間を酸化剤ガスが通過することができる。また、反応用流路部15rに設けられている放熱フィン355fのZ方向の端部は、酸化剤ガス拡散層14aと接触しない。したがって、反応用流路部15rに設けられている放熱フィン355fと酸化剤ガス拡散層14aとの間の隙間を酸化剤ガスが通過することができる。 The radiation fin 355f has a plate shape with the X direction as the longitudinal direction. The amount of protrusion of the heat radiation fins 355f from the upstream cathode separator 15u is smaller than the height of the upstream cathode separator 15u. In other words, the size of the heat radiation fins 355f in the Z direction is smaller than the size of the upstream cathode separator 15u in the Z direction. Therefore, when the fuel cells 11 are stacked, the Z-direction ends of the heat radiation fins 355f provided in the cooling channel portion 15c do not contact the adjacent fuel cells 11 . Therefore, the oxidant gas can pass through the gaps between the heat radiation fins 355f provided in the cooling channel portion 15c and the adjacent fuel cells 11. As shown in FIG. In addition, the end portion in the Z direction of the radiation fin 355f provided in the reaction channel portion 15r does not contact the oxidant gas diffusion layer 14a. Therefore, the oxidizing gas can pass through the gap between the heat radiation fins 355f provided in the reaction flow path portion 15r and the oxidizing gas diffusion layer 14a.

放熱フィン355fのZ方向の大きさは、上流カソードセパレータ15uのZ方向の大きさの半分以上の大きさである。放熱フィン355fは、冷却用流路部15cのY方向の略中央部分に設けられている。放熱フィン355fは、冷却用流路部15cにおける酸化剤ガスの流れの最上流部である始端部から最下流部である終端部まで連続して設けられている。 The size of the radiation fins 355f in the Z direction is at least half the size of the upstream cathode separator 15u in the Z direction. The radiation fins 355f are provided at substantially the center of the cooling channel portion 15c in the Y direction. The radiating fins 355f are provided continuously from the starting end, which is the most upstream portion of the flow of the oxidizing gas in the cooling channel portion 15c, to the terminal end, which is the most downstream portion.

上流カソードセパレータ15uに放熱フィン355fが設けられていることで、酸化剤ガスと上流カソードセパレータ15uが接触する表面積を大きく確保することができる。放熱フィン355fが大きいほど、酸化剤ガスと上流カソードセパレータ15uが接触する表面積を大きく確保することができる。1つの冷却用流路部15c内に、複数の放熱フィン355fを設けてもよい。 By providing the heat radiation fins 355f on the upstream cathode separator 15u, it is possible to secure a large surface area where the oxidant gas and the upstream cathode separator 15u come into contact. The larger the radiation fins 355f are, the larger the contact surface area between the oxidant gas and the upstream cathode separator 15u can be secured. A plurality of heat radiation fins 355f may be provided in one cooling channel portion 15c.

上述した実施形態によると、放熱促進部355は、上流カソードセパレータ15uの冷却用流路部15cと反応用流路部15rとの両方の流路に設けられている。このため、冷却用流路部15cのみに放熱促進部355が設けられている場合に比べて、上流カソードセパレータ15uの放熱性を高めやすい。 According to the above-described embodiment, the heat dissipation promoting portion 355 is provided in both the cooling channel portion 15c and the reaction channel portion 15r of the upstream cathode separator 15u. Therefore, compared with the case where the heat dissipation promoting part 355 is provided only in the cooling channel part 15c, the heat dissipation of the upstream cathode separator 15u can be easily improved.

反応用流路部15rに設けられている放熱フィン355fと酸化剤ガス拡散層14aとの間には、隙間が設けられている。このため、酸化剤ガス拡散層14aに酸化剤ガスが流れ込むことを、放熱フィン355fが阻害しにくい。 A gap is provided between the radiating fins 355f provided in the reaction channel portion 15r and the oxidant gas diffusion layer 14a. Therefore, the radiation fins 355f are less likely to block the flow of the oxidizing gas into the oxidizing gas diffusion layer 14a.

冷却用流路部15cに設けられている放熱フィン355fと、反応用流路部15rに設けられている放熱フィン355fとを異なる形状としてもよい。例えば、反応用流路部15rの放熱フィン355fのZ方向の大きさを、冷却用流路部15cの放熱フィン355fのZ方向の大きさよりも小さくする。これによると、反応用流路部15rの圧力損失の増加を小さくして、膜電極接合体12に適切な量の酸化剤ガスを安定して供給しやすい。 The radiation fins 355f provided in the cooling channel portion 15c and the radiation fins 355f provided in the reaction channel portion 15r may have different shapes. For example, the size in the Z direction of the heat radiation fins 355f of the reaction channel portion 15r is made smaller than the size in the Z direction of the heat radiation fins 355f of the cooling channel portion 15c. According to this, it is easy to stably supply an appropriate amount of oxidant gas to the membrane electrode assembly 12 by reducing an increase in pressure loss in the reaction flow channel portion 15r.

放熱促進部355の形状や配置は、上述の例に限られず、所望の放熱性能が発揮可能な範囲で任意の形状および配置を採用可能である。 The shape and arrangement of the heat dissipation promotion part 355 are not limited to the above examples, and any shape and arrangement can be adopted as long as the desired heat dissipation performance can be exhibited.

第4実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、放熱促進部455として機能する放熱フィン455fが設けられている。放熱フィン455fは、燃料ガスの流れの上流から下流に向かって、カソードセパレータ15からの突出量が小さくなるように構成されている。
Fourth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In this embodiment, heat radiation fins 455f functioning as heat radiation promoting portions 455 are provided. The radiation fins 455f are configured such that the amount of protrusion from the cathode separator 15 decreases from upstream to downstream of the fuel gas flow.

図9において、燃料電池セル11がZ方向に積層されているため、カソードセパレータ15とアノードセパレータ16とがZ方向に交互に並んでいる。ここで、燃料電池セル11を構成する膜電極接合体12、酸化剤ガス拡散層14a、燃料ガス拡散層14bについては、図示を省略している。 In FIG. 9, since the fuel cells 11 are stacked in the Z direction, the cathode separators 15 and the anode separators 16 are alternately arranged in the Z direction. Here, illustration of the membrane electrode assembly 12, the oxidant gas diffusion layer 14a, and the fuel gas diffusion layer 14b that constitute the fuel cell 11 is omitted.

放熱フィン455fは、複数の冷却用流路部15cごとに設けられており、冷却用流路部15cと反応用流路部15rとは、Y方向において交互に形成されている。このため、カソードセパレータ15において、放熱フィン455fを有している流路部と、放熱フィン455fを有していない流路部とが交互に形成されていることになる。また、放熱フィン455fは、上流カソードセパレータ15uと下流カソードセパレータ15dとの両方に設けられている。 The radiation fins 455f are provided for each of the plurality of cooling channel portions 15c, and the cooling channel portions 15c and the reaction channel portions 15r are alternately formed in the Y direction. Therefore, in the cathode separator 15, the channel portions having the radiating fins 455f and the channel portions not having the radiating fins 455f are alternately formed. Also, the radiation fins 455f are provided on both the upstream cathode separator 15u and the downstream cathode separator 15d.

放熱フィン455fは、燃料ガスの流れの上流から下流に向かって、複数設けられている。放熱フィン455fの突出量は、Y方向において燃料入口部32に近い位置に設けられているほど大きい。言い換えると、放熱フィン455fの突出量は、Y方向において燃料出口部33に近い位置に設けられているほど小さい。このため、上流カソードセパレータ15uに設けられている放熱フィン455fの突出量は、下流カソードセパレータ15dに設けられている放熱フィン455fの突出量よりも大きいこととなる。 A plurality of radiation fins 455f are provided from upstream to downstream of the fuel gas flow. The projecting amount of the radiation fins 455f increases as the radiation fins 455f are provided closer to the fuel inlet portion 32 in the Y direction. In other words, the projecting amount of the radiation fins 455f becomes smaller as they are provided closer to the fuel outlet portion 33 in the Y direction. Therefore, the amount of protrusion of the heat radiation fins 455f provided on the upstream cathode separator 15u is larger than the amount of protrusion of the heat radiation fins 455f provided on the downstream cathode separator 15d.

放熱フィン455fの突出量は、Y方向に隣り合う放熱フィン455f同士で所定量ずつ異なる。例えば、最も小さい放熱フィン455fの突出量をF0とした場合、Y方向において1つと隣に設けられている放熱フィン455fの突出量は、F0の2倍に設定できる。また、さらにその隣の放熱フィン455fの突出量は、F0の3倍に設定できる。このように、突出量をF0の倍数に設定することで、Y方向に隣り合う放熱フィン455f同士の突出量をF0ずつ異ならせることができる。言い換えると、放熱フィン455fの突出量をY方向の位置に対して線形な関係とすることができる。 The protrusion amount of the radiation fins 455f differs by a predetermined amount between adjacent radiation fins 455f in the Y direction. For example, when the projection amount of the smallest radiation fin 455f is F0, the projection amount of the adjacent radiation fin 455f in the Y direction can be set to twice F0. Further, the amount of protrusion of the radiation fin 455f next to it can be set to three times F0. In this way, by setting the protrusion amount to a multiple of F0, the protrusion amounts of the radiation fins 455f adjacent to each other in the Y direction can be made different by F0. In other words, the amount of protrusion of the radiation fins 455f can be linearly related to the position in the Y direction.

放熱フィン455fの突出量は、Y方向の位置に対して線形な関係とする場合に限られない。例えば、Y方向の位置に対して放熱フィン455fの突出量を非線形な関係としてもよい。また、下流カソードセパレータ15dにおける放熱フィン455fの突出量を全てF0とし、上流カソードセパレータ15uにおける放熱フィン455fの突出量を全てF0の5倍とするなどしてもよい。 The amount of protrusion of the radiation fins 455f is not limited to the case where it is in a linear relationship with respect to the position in the Y direction. For example, the amount of protrusion of the radiation fins 455f may have a non-linear relationship with respect to the position in the Y direction. Alternatively, the amount of protrusion of the radiating fins 455f on the downstream cathode separator 15d may be all set to F0, and the amount of protrusion of the fins 455f on the upstream cathode separator 15u may be set to five times F0.

放熱フィン455fの突出量が大きいほど、酸化剤ガスと接触する表面積が大きく、放熱性が高くなる。一方、放熱フィン455fの突出量が小さいほど、酸化剤ガスと接触する表面積が小さく、放熱性が低くなる。このため、上流カソードセパレータ15uの放熱性は、下流カソードセパレータ15dの放熱性よりも高くなる。 The larger the amount of projection of the heat radiation fins 455f, the larger the surface area in contact with the oxidant gas and the higher the heat radiation. On the other hand, the smaller the amount of protrusion of the heat radiation fins 455f, the smaller the surface area in contact with the oxidant gas, and the lower the heat radiation performance. Therefore, the heat dissipation of the upstream cathode separator 15u is higher than that of the downstream cathode separator 15d.

上述した実施形態によると、放熱フィン455fは、燃料ガスの流れの上流から下流に向かって、カソードセパレータ15からの突出量が小さくなる。このため、カソードセパレータ15における放熱性を段階的に変化させることができる。したがって、カソードセパレータ15において、放熱性が高すぎる部分や低すぎる部分が生じることを抑制しやすい。 According to the above-described embodiment, the amount of protrusion of the heat radiation fins 455f from the cathode separator 15 decreases from upstream to downstream of the fuel gas flow. Therefore, the heat dissipation property of the cathode separator 15 can be changed stepwise. Therefore, in the cathode separator 15, it is easy to suppress the occurrence of portions with too high or too low heat dissipation.

放熱促進部455の形状や配置は、上述の例に限られず、所望の放熱性能が発揮可能な範囲で任意の形状および配置を採用可能である。 The shape and arrangement of the heat dissipation promotion part 455 are not limited to the above examples, and any shape and arrangement can be adopted as long as the desired heat dissipation performance can be exhibited.

第5実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、放熱促進部555として機能する放熱フィン555fが設けられている。放熱フィン555fは、酸化剤ガスの流れの上流から下流に向かって、カソードセパレータ15からの突出量が大きくなるように構成されている。
Fifth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In this embodiment, heat radiation fins 555f functioning as heat radiation promoting portions 555 are provided. The radiation fins 555f are configured such that the amount of protrusion from the cathode separator 15 increases from upstream to downstream of the flow of the oxidant gas.

図10において、上流カソードセパレータ15uの冷却用流路部15cには、放熱促進部555である放熱フィン555fが設けられている。放熱フィン555fは、上流カソードセパレータ15uからZ方向に突出して設けられている。放熱フィン555fは、X方向を長手方向とする板形状である。放熱フィン555fの上流カソードセパレータ15uからの突出量は、酸化剤ガスの流れの上流から下流に向かって徐々に大きくなるように構成されている。このため、冷却用流路部15cにおける表面積は、酸化剤ガスの最上流が最も大きく、最下流が最も小さくなる。 In FIG. 10, the cooling channel portion 15c of the upstream cathode separator 15u is provided with heat radiation fins 555f as the heat radiation promoting portion 555. As shown in FIG. The radiation fins 555f are provided so as to protrude in the Z direction from the upstream cathode separator 15u. The radiation fin 555f has a plate shape with the X direction as the longitudinal direction. The amount of protrusion of the radiating fins 555f from the upstream cathode separator 15u is configured to gradually increase from upstream to downstream of the flow of the oxidant gas. Therefore, the surface area of the cooling channel portion 15c is the largest at the most upstream side of the oxidant gas and the smallest at the most downstream side.

放熱フィン555fの突出量は、X方向の位置に対して線形に変化する関係となっている。ただし、X方向の位置と放熱フィン555fの突出量との関係は、線形な関係に限られない。例えば、X方向の位置に対して放熱フィン455fの突出量を非線形な関係としてもよい。また、始端部からX方向の中央までの放熱フィン455fの突出量を一定のF0とし、X方向の中央から終端部までの突出量をF0の5倍としてもよい。この場合、放熱フィン555fは、X方向において段差を有する形状となる。 The amount of protrusion of the radiation fins 555f is linearly changed with respect to the position in the X direction. However, the relationship between the position in the X direction and the amount of protrusion of the radiation fins 555f is not limited to a linear relationship. For example, the amount of protrusion of the radiation fins 455f may have a non-linear relationship with respect to the position in the X direction. Alternatively, the amount of protrusion of the heat radiating fins 455f from the starting end to the center in the X direction may be constant F0, and the amount of protrusion from the center in the X direction to the end may be five times F0. In this case, the radiation fins 555f have a stepped shape in the X direction.

酸化剤ガスは、冷却用流路部15cを流れる過程で、カソードセパレータ15の表面と接触して熱交換する。このため、酸化剤ガスの温度は、酸化剤ガスの流れの上流で最も低く、下流で最も高くなりやすい。すなわち、酸化剤ガスの温度の観点からは、酸化剤ガスの流れの上流の放熱性が高く、下流の放熱性が低くなる。一方、冷却用流路部15cにおける表面積は、酸化剤ガスの最上流で最も小さく、最下流で最も大きくなるように構成されている。このため、冷却用流路部15cの表面積の観点からは、酸化剤ガスの流れの上流の放熱性が低く、下流の放熱性が高くなる。 The oxidizing gas contacts with the surface of the cathode separator 15 and exchanges heat while flowing through the cooling channel portion 15c. Therefore, the temperature of the oxidizing gas tends to be lowest upstream and highest downstream of the flow of the oxidizing gas. That is, from the viewpoint of the temperature of the oxidant gas, the heat dissipation property of the upstream of the flow of the oxidant gas is high, and the heat dissipation property of the downstream is low. On the other hand, the surface area of the cooling channel portion 15c is configured to be the smallest at the most upstream side of the oxidant gas and the largest at the most downstream side. Therefore, from the viewpoint of the surface area of the cooling channel portion 15c, the heat dissipation property of the upstream side of the flow of the oxidant gas is low, and the heat dissipation property of the downstream side is high.

まとめると、冷却用流路部15cにおける酸化剤ガスの流れの上流側は、酸化剤ガスとの温度差が大きく、熱交換可能な表面積が小さいため、放熱性が中程度となる。一方、冷却用流路部15cにおける酸化剤ガスの流れの下流側は、酸化剤ガスとの温度差が小さく、熱交換可能な表面積が大きいため、放熱性が中程度となる。このように、放熱フィン555fを設けることで、冷却用流路部15cにおいて、X方向の放熱性の分布を同程度にすることができる。言い換えると、放熱フィン555fを設けることで、酸化剤ガスの流れ方向における温度分布のばらつきを解消することができる。 In summary, the upstream side of the flow of the oxidant gas in the cooling channel portion 15c has a large temperature difference from the oxidant gas and a small surface area capable of exchanging heat, so the heat dissipation is moderate. On the other hand, the downstream side of the flow of the oxidant gas in the cooling channel portion 15c has a small temperature difference from the oxidant gas and a large surface area capable of exchanging heat, so the heat dissipation is moderate. By providing the heat radiation fins 555f in this manner, the heat radiation distribution in the X direction can be made approximately the same in the cooling flow path portion 15c. In other words, by providing the radiation fins 555f, it is possible to eliminate variations in temperature distribution in the flow direction of the oxidant gas.

上述した実施形態によると、放熱フィン555fは、酸化剤ガスの流れの上流から下流に向かって、カソードセパレータ15からの突出量が大きくなるように構成されている。このため、酸化剤ガスの流れの下流ほど放熱フィン555fの表面積を大きく確保できる。したがって、酸化剤ガスの流れ方向において放熱性に大きな偏りが発生してしまうことを解消できる。 According to the embodiment described above, the radiation fins 555f are configured such that the amount of protrusion from the cathode separator 15 increases from upstream to downstream of the flow of the oxidant gas. Therefore, a larger surface area can be secured for the radiation fins 555f toward the downstream side of the flow of the oxidant gas. Therefore, it is possible to eliminate the occurrence of a large deviation in heat dissipation in the flow direction of the oxidant gas.

放熱促進部555の形状や配置は、上述の例に限られず、所望の放熱性能が発揮可能な範囲で任意の形状および配置を採用可能である。 The shape and arrangement of the heat dissipation promotion part 555 are not limited to the above examples, and any shape and arrangement can be adopted as long as the desired heat dissipation performance can be exhibited.

第6実施形態
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態では、上流カソードセパレータ615uは、下流カソードセパレータ615dよりも放熱性の高い材料で構成されている。また、上流カソードセパレータ615uにおける冷却用流路部615cのY方向の大きさは、下流カソードセパレータ615dにおける冷却用流路部615cのY方向の大きさよりも小さい。
Sixth Embodiment This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In this embodiment, the upstream cathode separator 615u is made of a material with higher heat dissipation than the downstream cathode separator 615d. Also, the Y-direction size of the cooling channel portion 615c in the upstream cathode separator 615u is smaller than the Y-direction size of the cooling channel portion 615c in the downstream cathode separator 615d.

図11において、上流カソードセパレータ615uは、チタンやステンレスやアルミなどの金属材料で構成されている。一方、下流カソードセパレータ615dは、カーボンで構成されている。一般的に金属材料は、カーボンに比べて熱伝導性の高い材料である。このため、上流カソードセパレータ615uは、下流カソードセパレータ615dに比べて放熱性の高い材料で構成されていることとなる。 In FIG. 11, the upstream cathode separator 615u is made of a metal material such as titanium, stainless steel, or aluminum. On the other hand, the downstream cathode separator 615d is made of carbon. Generally, metal materials are materials with higher thermal conductivity than carbon. Therefore, the upstream cathode separator 615u is made of a material with higher heat dissipation than the downstream cathode separator 615d.

上流カソードセパレータ615uの冷却用流路部615cは、下流カソードセパレータ615dの冷却用流路部615cに比べて、Y方向の大きさが小さい。一方、反応用流路部15rのY方向の大きさは、上流カソードセパレータ615uと下流カソードセパレータ615dとの両方で等しい大きさである。また、下流カソードセパレータ615dの冷却用流路部615cと反応用流路部15rのY方向の大きさは、互いに略等しい大きさである。まとめると、上流カソードセパレータ615uにおける冷却用流路部615cのみが、カソードセパレータ615の他の流路部に比べてY方向の大きさが小さい。 The cooling channel portion 615c of the upstream cathode separator 615u is smaller in size in the Y direction than the cooling channel portion 615c of the downstream cathode separator 615d. On the other hand, the Y-direction size of the reaction channel portion 15r is the same for both the upstream cathode separator 615u and the downstream cathode separator 615d. In addition, the cooling channel portion 615c of the downstream cathode separator 615d and the reaction channel portion 15r have substantially the same size in the Y direction. In summary, only the cooling channel portion 615c in the upstream cathode separator 615u is smaller in size in the Y direction than the other channel portions of the cathode separator 615. FIG.

冷却用流路部615cのZ方向の大きさは、上流カソードセパレータ615uと下流カソードセパレータ615dとの両方で等しい大きさである。ここで、流路部の断面積は、Y方向の大きさである流路幅とZ方向の大きさである流路高さとの積で算出される。このため、流路幅の小さな上流カソードセパレータ615uにおける冷却用流路部615cの断面積が他の流路部に比べて断面積が小さいこととなる。冷却用流路部615cの断面積が小さいほど、冷却用流路部615cを流れる酸化剤ガスの流速が速くなる。このため、断面積が小さいほど、上流カソードセパレータ615uの表面付近に多くの酸化剤ガスを流すことができる。言い換えると、断面積が小さいほど、放熱性を高めることができる。 The Z-direction size of the cooling channel portion 615c is the same for both the upstream cathode separator 615u and the downstream cathode separator 615d. Here, the cross-sectional area of the channel portion is calculated as the product of the channel width, which is the size in the Y direction, and the channel height, which is the size in the Z direction. Therefore, the cross-sectional area of the cooling channel portion 615c in the upstream cathode separator 615u having a small channel width is smaller than that of the other channel portions. The smaller the cross-sectional area of the cooling channel portion 615c, the faster the flow velocity of the oxidant gas flowing through the cooling channel portion 615c. Therefore, the smaller the cross-sectional area, the more oxidant gas can flow near the surface of the upstream cathode separator 615u. In other words, the smaller the cross-sectional area, the better the heat dissipation.

上述した実施形態によると、上流カソードセパレータ615uにおける冷却用流路部615cは、下流カソードセパレータ615dにおける冷却用流路部615cよりも断面積が小さい。このため、上流カソードセパレータ615uの冷却用流路部615cを流れる酸化剤ガスの流速を速くして、放熱性を高めることができる。また、上流カソードセパレータ615uに冷却用流路部615cを形成する数を多く確保できる。このため、放熱性を高めることができる。 According to the embodiment described above, the cooling channel portion 615c in the upstream cathode separator 615u has a smaller cross-sectional area than the cooling channel portion 615c in the downstream cathode separator 615d. Therefore, the flow velocity of the oxidant gas flowing through the cooling channel portion 615c of the upstream cathode separator 615u can be increased, and the heat dissipation can be enhanced. Also, a large number of cooling channel portions 615c can be formed in the upstream cathode separator 615u. Therefore, heat dissipation can be enhanced.

上流カソードセパレータ615uは、下流カソードセパレータ615dよりも放熱性の高い材料で構成されている。このため、燃料下流部31dの温度を燃料上流部31uの温度に比べて高く維持しやすい。したがって、水蒸気を多く含みやすい燃料下流部31dにおいて、水蒸気が凝縮して滞留水Wが発生することを抑制しやすい。 The upstream cathode separator 615u is made of a material with higher heat dissipation than the downstream cathode separator 615d. Therefore, it is easy to maintain the temperature of the fuel downstream portion 31d higher than the temperature of the fuel upstream portion 31u. Therefore, in the fuel downstream portion 31d, which tends to contain a large amount of water vapor, it is easy to suppress the generation of stagnant water W due to condensation of water vapor.

上流カソードセパレータ615uを下流カソードセパレータ615dよりも放熱性の高い材料で構成するとともに、放熱フィン55fや撹拌部255sなどを設けてもよい。これによると、材料と構造の両方の観点から上流カソードセパレータ615uの放熱性を下流カソードセパレータ615dの放熱性を高めることができる。 The upstream cathode separator 615u may be made of a material having a higher heat dissipation property than the downstream cathode separator 615d, and the heat dissipation fins 55f and the stirring section 255s may be provided. According to this, it is possible to improve the heat dissipation properties of the upstream cathode separator 615u and the heat dissipation properties of the downstream cathode separator 615d in terms of both material and structure.

他の実施形態
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および/または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および/または要素が省略されたものを包含する。開示は、1つの実施形態と他の実施形態との間における部品および/または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。
Other Embodiments The disclosures in this specification, drawings, etc. are not limited to the illustrated embodiments. The disclosure encompasses the illustrated embodiments and variations thereon by those skilled in the art. For example, the disclosure is not limited to the combinations of parts and/or elements shown in the embodiments. The disclosure can be implemented in various combinations. The disclosure can have additional parts that can be added to the embodiments. The disclosure encompasses omitting parts and/or elements of the embodiments. The disclosure encompasses permutations or combinations of parts and/or elements between one embodiment and another. The disclosed technical scope is not limited to the description of the embodiments. The disclosed technical scope is indicated by the description of the claims, and should be understood to include all changes within the meaning and range of equivalents to the description of the claims.

明細書および図面等における開示は、請求の範囲の記載によって限定されない。明細書および図面等における開示は、請求の範囲に記載された技術的思想を包含し、さらに請求の範囲に記載された技術的思想より多様で広範な技術的思想に及んでいる。よって、請求の範囲の記載に拘束されることなく、明細書および図面等の開示から、多様な技術的思想を抽出することができる。 The disclosure in the specification, drawings, etc. is not limited by the description in the claims. The disclosure in the specification, drawings, etc. encompasses the technical ideas described in the claims, and extends to more diverse and broader technical ideas than the technical ideas described in the claims. Therefore, various technical ideas can be extracted from the disclosure of the specification, drawings, etc., without being bound by the scope of claims.

1 燃料電池システム、 11 燃料電池セル、 12 膜電極接合体、 15 カソードセパレータ、 15u 上流カソードセパレータ、 15d 下流カソードセパレータ、 15c 冷却用流路部、 15r 反応用流路部、 16 アノードセパレータ、 31 燃料電池スタック、 31u 燃料上流部、 31d 燃料下流部、 32 燃料入口部、 33 燃料出口部、 50 酸化剤ガス供給装置、 55 放熱促進部、 55f 放熱フィン、 60 燃料ガス供給装置、 255 放熱促進部、 255f 放熱フィン、 255s 撹拌部、 355 放熱促進部、 355f 放熱フィン、 455 放熱促進部、 455f 放熱フィン、 555 放熱促進部、 555f 放熱フィン、 615 カソードセパレータ、 615u 上流カソードセパレータ、 615d 下流カソードセパレータ、 615c 冷却用流路部 1 Fuel Cell System 11 Fuel Cell 12 Membrane Electrode Assembly 15 Cathode Separator 15u Upstream Cathode Separator 15d Downstream Cathode Separator 15c Cooling Channel 15r Reaction Channel 16 Anode Separator 31 Fuel cell stack 31u fuel upstream portion 31d fuel downstream portion 32 fuel inlet portion 33 fuel outlet portion 50 oxidant gas supply device 55 heat dissipation promotion portion 55f heat dissipation fins 60 fuel gas supply device 255 heat dissipation promotion portion 255f heat dissipation fin 255s stirring part 355 heat dissipation promotion part 355f heat dissipation fin 455 heat dissipation promotion part 455f heat dissipation fin 555 heat dissipation promotion part 555f heat dissipation fin 615 cathode separator 615u upstream cathode separator 615d downstream cathode separator 615c Cooling channel

Claims (11)

燃料ガスと酸化剤ガスとの化学反応により発電する複数の燃料電池セル(11)を有する燃料電池スタック(31)と、
前記燃料電池スタックに燃料ガスを供給するための燃料ガス供給装置(60)と、
前記燃料電池スタックに酸化剤ガスを供給するとともに、前記燃料電池スタックを冷却する酸化剤ガス供給装置(50)とを備え、
前記燃料電池スタックは、
燃料ガスを前記燃料電池スタックの内部に導入するための燃料入口部(32)と、
燃料ガスを前記燃料電池スタックの内部から導出するための燃料出口部(33)と、
前記燃料電池スタックのうち、前記燃料出口部よりも前記燃料入口部に近い部分である燃料上流部(31u)と、
前記燃料電池スタックのうち、前記燃料入口部よりも前記燃料出口部に近い部分である燃料下流部(31d)とを備え、
前記燃料電池セルは、
酸化剤ガスの流路を形成しているカソードセパレータ(15、615)と、
燃料ガスの流路を形成しているアノードセパレータ(16)とを備え、
前記カソードセパレータは、
前記燃料下流部の一部を構成している下流カソードセパレータ(15d、615d)と、
前記燃料上流部の一部を構成しており、前記下流カソードセパレータよりも放熱性の高い上流カソードセパレータ(15u、615u)とを備えている燃料電池システム。
a fuel cell stack (31) having a plurality of fuel cells (11) for generating power through a chemical reaction between fuel gas and oxidant gas;
a fuel gas supply device (60) for supplying fuel gas to the fuel cell stack;
an oxidant gas supply device (50) for supplying oxidant gas to the fuel cell stack and cooling the fuel cell stack;
The fuel cell stack is
a fuel inlet (32) for introducing fuel gas into the interior of the fuel cell stack;
a fuel outlet (33) for leading fuel gas from the interior of the fuel cell stack;
a fuel upstream portion (31u), which is a portion of the fuel cell stack closer to the fuel inlet than the fuel outlet;
a fuel downstream portion (31d), which is a portion closer to the fuel outlet portion than the fuel inlet portion of the fuel cell stack,
The fuel cell is
a cathode separator (15, 615) forming a channel for an oxidant gas;
an anode separator (16) forming a fuel gas flow path,
The cathode separator is
a downstream cathode separator (15d, 615d) forming part of the fuel downstream;
and an upstream cathode separator (15u, 615u) that constitutes a part of the fuel upstream portion and has higher heat dissipation than the downstream cathode separator.
前記上流カソードセパレータにおける酸化剤ガスの流路は、前記下流カソードセパレータにおける酸化剤ガスの流路よりも酸化剤ガスと接触する表面積が大きい請求項1に記載の燃料電池システム。 2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the oxidant gas flow path in the upstream cathode separator has a larger surface area in contact with the oxidant gas than the oxidant gas flow path in the downstream cathode separator. 前記カソードセパレータは、酸化剤ガスの流路に設けられている放熱促進部(55、255、355、455、555)を備えている請求項2に記載の燃料電池システム。 3. The fuel cell system according to claim 2, wherein the cathode separator includes a heat dissipation promoting portion (55, 255, 355, 455, 555) provided in the flow path of the oxidant gas. 前記放熱促進部は、前記カソードセパレータから突出して設けられている放熱フィン(55f)である請求項3に記載の燃料電池システム。 4. The fuel cell system according to claim 3, wherein the heat dissipation promoting portion is a heat dissipation fin (55f) protruding from the cathode separator. 前記放熱フィンは、前記燃料ガスの流れの上流から下流に向かって、前記カソードセパレータからの突出量が小さくなる請求項4に記載の燃料電池システム。 5. The fuel cell system according to claim 4, wherein the radiation fins protrude from the cathode separator in a decreasing amount from upstream to downstream of the flow of the fuel gas. 前記放熱フィンは、前記酸化剤ガスの流れの上流から下流に向かって、前記カソードセパレータからの突出量が大きくなる請求項4に記載の燃料電池システム。 5. The fuel cell system according to claim 4, wherein the heat radiating fins protrude from the cathode separator to a greater extent from upstream to downstream of the flow of the oxidant gas. 前記放熱促進部は、酸化剤ガスの流れを撹拌する撹拌部(255s)である請求項3に記載の燃料電池システム。 4. The fuel cell system according to claim 3, wherein the heat dissipation promoting section is a stirring section (255s) that stirs the flow of the oxidant gas. 前記カソードセパレータは、酸化剤ガスの流れの上流から下流に向かって、互いに形状の異なる複数の前記放熱促進部を備えている請求項3から請求項7のいずれかに記載の燃料電池システム。 8. The fuel cell system according to any one of claims 3 to 7, wherein said cathode separator comprises a plurality of said heat dissipation promoting portions having different shapes from upstream to downstream of said oxidant gas flow. 前記カソードセパレータは、
燃料ガスとの反応に用いられる酸化剤ガスが流れる反応用流路部(15r)と、
燃料ガスとの反応に用いられない酸化剤ガスが流れる冷却用流路部(15c)とを備え、
前記放熱促進部は、前記反応用流路部よりも前記冷却用流路部に多く設けられている請求項3から請求項8のいずれかに記載の燃料電池システム。
The cathode separator is
a reaction channel portion (15r) through which the oxidant gas used for reaction with the fuel gas flows;
a cooling channel portion (15c) through which the oxidant gas that is not used for reaction with the fuel gas flows;
9. The fuel cell system according to any one of claims 3 to 8, wherein more heat release promoting portions are provided in said cooling channel portion than in said reaction channel portion.
前記カソードセパレータは、
燃料ガスとの反応に用いられる酸化剤ガスが流れる反応用流路部(15r)と、
燃料ガスとの反応に用いられない酸化剤ガスが流れる冷却用流路部(615c)とを備え、
前記上流カソードセパレータにおける前記冷却用流路部は、前記下流カソードセパレータにおける前記冷却用流路部よりも断面積が小さい請求項1に記載の燃料電池システム。
The cathode separator is
a reaction channel portion (15r) through which the oxidant gas used for reaction with the fuel gas flows;
a cooling flow channel (615c) through which the oxidant gas that is not used for reaction with the fuel gas flows;
2. The fuel cell system according to claim 1, wherein the cooling channel portion in the upstream cathode separator has a smaller cross-sectional area than the cooling channel portion in the downstream cathode separator.
前記上流カソードセパレータは、前記下流カソードセパレータよりも放熱性の高い材料で構成されている請求項1から請求項10のいずれかに記載の燃料電池システム。 11. The fuel cell system according to any one of claims 1 to 10, wherein the upstream cathode separator is made of a material with higher heat dissipation than the downstream cathode separator.
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