JPH0620713A - 燃料電池 - Google Patents

燃料電池

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JPH0620713A
JPH0620713A JP4175748A JP17574892A JPH0620713A JP H0620713 A JPH0620713 A JP H0620713A JP 4175748 A JP4175748 A JP 4175748A JP 17574892 A JP17574892 A JP 17574892A JP H0620713 A JPH0620713 A JP H0620713A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、ガス利用率を落とすことなく種々
な条件で運転しえることを主要な目的とする。 【構成】固体電解質膜としての固体高分子膜の両面に酸
化剤極(2) と燃料極(3)を設けた燃料電池セル(1) と、
この燃料電池セル(1) の両側に夫々設けられたセパレー
タ(5) とを具備し、前記セパレータ(5) の両面に互いに
平行な燃料ガス供給用溝(8) 及び酸化剤ガス供給用溝
(9) を設け、かつ燃料ガス及び酸化剤が前記溝内を重力
方向下方に自然に排出されることを特徴とする燃料電
池。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、固体高分子膜を使用
した燃料電池の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、燃料電池の燃料ガスと酸化剤ガス
はマニホールド構造により供給されていたため、直交し
ていた。また、内部ヘッダー方式をとり燃料ガスと酸化
剤ガスが平行流が可能となるセパレータを使用した例
（特願平３−１５４５５８）もあるが、その実施例から
もわかるようにガス流れ方向が重力方向下方として冷却
水が滞ることなく循環するものは無かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、固体高分子
膜を電解質として利用する場合、十分に含水していなけ
れば電解質として高い性能を発揮できないものが多い。
例えば、プロトン伝導体であるナフィオン（デュポン
製）などがその典型である。これらの固体高分子膜を用
いて燃料電池を構成する場合、膜に水に供給する方法と
して、燃料としてまた酸化剤として導入されるガスの片
方もしくは両方を加湿する方法がとられている。
【０００４】しかしながら、燃料電池の運転条件によっ
ては、水分がセパレータの表面にドレンとなってしまう
ことがある。セパレータの表面にはガス供給用の細い溝
があるが、この細い溝がドレンで被われてしまうとガス
供給が不可能となり、性能が著しく低下してしまう。
【０００５】従来のセパレータでは、このような状況を
考慮しておらず、水分がセパレータの表面に付着するよ
うな条件で運転するためには、ガス利用率を落とし、排
気ガスを増やし、そのガス流れによってドレンを取り去
らなければならなかった。
【０００６】この発明はこうした事情を考慮してなされ
たもので、セパレータにある燃料ガス供給用溝及び酸化
剤ガス供給用溝を平行流とするとともに、その流れ方向
を重力方向下方としてドレンと排出される構造とするこ
とにより、ガス利用率を落とすことなく種々な条件で運
転しえる燃料電池を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、固体電解質
膜としての固体高分子膜の両面に酸化剤極と燃料極を設
けた燃料電池セルと、この燃料電池セルの両側に夫々設
けられたセパレータとを具備し、前記セパレータの両面
に互いに平行な燃料ガス供給用溝及び酸化剤ガス供給用
溝を設け、かつ燃料ガス及び酸化剤が前記溝内を重力方
向の下方に自然に排出されることを特徴とする燃料電池
である。
【０００８】
【作用】この発明においては、セパレータの両面に互い
に平行な燃料ガス供給用溝及び酸化剤ガス供給用溝を設
け、かつ燃料ガス及び酸化剤ガスが前記溝内を重力方向
（垂直方向）の下方に自然に排出される構成になってお
いるため、ガス利用率を落とすことなく、様々な条件で
運転することができる。
【０００９】
【実施例】以下、この発明の実施例を図を参照して説明
する。 （実施例１）図１を参照する。
【００１０】図中の１は、燃料電池発電体（セル）を示
す。この燃料電池セル１は、電解質膜としての固体高分
子膜と、この固体高分子膜の両面に酸化剤極２，燃料極
３とを貼り付けた構成になっている。前記燃料電池セル
１の左右には、パッキン４が取り付けられている。
【００１１】前記燃料電池セル１及びパッキン４の両主
面側は、セパレータ５によって挟み付けられる。このセ
パレータ５の上部隅の一方側には燃料ガス供給孔６が設
けられ、下部隅の一方側には燃料ガス排出孔７が設けら
れ、更にセパレータ５の一方の主面の中央部には燃料ガ
ス供給溝８が上下に方向に設けられている。また、セパ
レータ５の上部隅の他方側には酸化剤ガス供給孔９が設
けられ、下部隅の他方側には酸化剤ガス排出孔10が設け
られ、更にセパレータ５の他方の主面の中央部には酸化
剤ガス供給溝11が上下方向に設けられている。ここで、
前記燃料ガス供給溝８と酸化剤ガス供給溝11は平行に形
成されている。なお、図中の１ａはセル端部シールを示
す。
【００１２】こうした構成の燃料電池において、前記燃
料ガス供給孔６より導入された燃料ガス（水素）は、セ
パレータ５内部に設けられたヘッダーからセパレータ表
面の燃料ガス供給溝８を通じて燃料電池セル１の燃料極
側３側に供給される。一方、酸化剤ガス（空気）は、酸
化剤ガス供給孔９より導入され、燃料ガスと裏面同士の
経路を通り燃料電池セル１の酸化剤極２側に供給され
る。
【００１３】このように、上記実施例１に係る燃料電池
によれば、固体電解質膜としての固体高分子膜の両面に
酸化剤極２と燃料極３を設けた燃料電池セル１と、この
燃料電池セル１の両側に夫々設けられたセパレータ５と
を有し、前記セパレータ５の両面に互いに平行な燃料ガ
ス供給用溝８及び酸化剤ガス供給用溝11を設け、かつ燃
料ガス及び酸化剤が前記溝内を重力方向下方に自然に排
出される構成になっているため、ガス利用率の大幅な向
上と様々な運転条件でも十分な発電性能を得ることがで
きる。特に、ガス利用率では、酸化剤ガス（空気中酸
素）の利用率を70％以上にすることが可能となった。ま
た、燃料電池へ導入する以前のガスの含湿率を燃料電池
セル以上の温度の飽和蒸気相当として運転し、燃料電池
内にドレンが発生する状況であっても連続で発電可能で
ある。 （実施例２）
【００１４】図２、図３を参照する。ここで、図２は実
施例２に係る燃料電池の説明図、図３は図２の燃料電池
の一構成であるセパレータの分解斜視図を示す。なお、
図１と同部材は同符号を付して説明を省略する。
【００１５】実施例２は、冷却水をセパレータ内に流す
方法をとる実施例である。セパレータ５は、燃料ガス供
給板21と、酸化剤ガス供給板22と、これらの両供給板間
に挟まれた冷却水板23とから構成されている。前記セパ
レータ５の下部には冷却水供給孔24が形成され、セパレ
ータ５の上部には冷却水排水孔25が形成されている。冷
却水板23には、冷却水供給孔24と冷却水排水孔25とを連
通する冷却水供給溝26が形成されている。前記酸化剤ガ
ス供給板22には、冷却水供給孔24に連通する冷却水供給
ヘッダ27、及び前記冷却水排水孔25に連通する冷却水排
出ヘッダ28がそれぞれ形成されている。前記酸化剤ガス
供給板22には、酸化剤ガス供給孔９に連通する酸化剤ガ
ス供給ヘッダ29、及び前記酸化剤ガス排出孔10に連通す
る酸化剤ガス排出ヘッダ30がそれぞれ形成されている。
【００１６】こうした構成の燃料電池において、冷却水
はセパレータ下部にある冷却水供給孔24より入り、冷却
水板23に設けられた冷却水供給溝26を通り、セパレータ
上部の冷却水排水孔25より排出される。しかして、図３
に示すセパレータを用いることにより、燃料ガス，酸化
剤ガスの両方ともガス供給溝を上方から下方へ流れ、か
つ冷却水は空気溜り等をつくることなく、スムーズに流
すことができる。
【００１７】なお、上記実施例では、燃料電池が１つの
燃料電池セルとこのセルの両側のセパレータから構成さ
れる場合について述べたが、これに限らず、燃料電池セ
ルとセパレータを交互に多数積層した構成のものでもよ
い。
【００１８】
【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
セパレータにある燃料ガス供給用溝及び酸化剤ガス供給
用溝を平行流とするとともに、その流れ方向を重力方向
の下方としてドレンと排出される構造とすることによ
り、ガス利用率を落とすことなく種々な条件で運転しえ
る燃料電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例１に係る燃料電池の説明図。
【図２】この発明の実施例２に係る燃料電池の説明図。
【図３】図２の燃料電池の一構成であるセパレータの分
解斜視図。
【符号の説明】
１…燃料電池セル、２…酸化剤極、３…燃料極、４…パ
ッキング、５…セパレータ、６…燃料ガス供給孔、７…
燃料ガス排出孔、８…燃料ガス供給溝、９…酸化剤ガス
供給孔、10…酸化剤ガス排出孔、21…冷却水供給板、22
…酸化剤ガス供給板、24…冷却水供給孔、25…冷却水排
水孔、26…冷却水供給溝、27…冷却水供給ヘッダ、28…
冷却水排出ヘッダ28。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 末田 穰 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 平田 勇夫 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 固体電解質膜としての固体高分子膜の両
    面に酸化剤極と燃料極を設けた燃料電池セルと、この燃
    料電池セルの両側に夫々設けられたセパレータとを具備
    し、 前記セパレータの両面に互いに平行な燃料ガス供給用溝
    及び酸化剤ガス供給用溝を設け、かつ燃料ガス及び酸化
    剤が前記溝内を重力方向の下方に自然に排出されること
    を特徴とする燃料電池。
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