JPH10308229A - 固体高分子電解質型燃料電池 - Google Patents
固体高分子電解質型燃料電池Info
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- JPH10308229A JPH10308229A JP9116595A JP11659597A JPH10308229A JP H10308229 A JPH10308229 A JP H10308229A JP 9116595 A JP9116595 A JP 9116595A JP 11659597 A JP11659597 A JP 11659597A JP H10308229 A JPH10308229 A JP H10308229A
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- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
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Abstract
(57)【要約】
【課題】燃料電池積層体の両端に位置する単電池の温度
が中央側に位置する単電池の温度と同等に保持され、安
定した電池特性を備えたものとする。 【解決手段】複数の単電池を積層し、その両端に集電
板、電気絶縁板、締付板を順次配して燃料電池積層体を
構成するものにおいて、電気絶縁板１１Ａの側面に隔壁
２１で隔てられた複数の通流溝２２からなる冷却水流路
を備え、下端に配した導入口１９へ単電池を冷却して排
出された冷却水を導き、冷却水流路を通流させて、上端
に備えた冷却水排出流路１８Ａより排出することによ
り、両端末の単電池の温度の低下を抑える。
が中央側に位置する単電池の温度と同等に保持され、安
定した電池特性を備えたものとする。 【解決手段】複数の単電池を積層し、その両端に集電
板、電気絶縁板、締付板を順次配して燃料電池積層体を
構成するものにおいて、電気絶縁板１１Ａの側面に隔壁
２１で隔てられた複数の通流溝２２からなる冷却水流路
を備え、下端に配した導入口１９へ単電池を冷却して排
出された冷却水を導き、冷却水流路を通流させて、上端
に備えた冷却水排出流路１８Ａより排出することによ
り、両端末の単電池の温度の低下を抑える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、固体高分子電解
質膜を電解質層として用い、燃料ガスおよび酸化剤ガス
を供給して電気化学反応により電気エネルギを得る固体
高分子電解質型燃料電池に関する。
質膜を電解質層として用い、燃料ガスおよび酸化剤ガス
を供給して電気化学反応により電気エネルギを得る固体
高分子電解質型燃料電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】燃料電池には使用される電解質の種類に
より、固体高分子電解質型、りん酸型、溶融炭酸型、固
体酸化物電解質型などがあり、固体高分子電解質型燃料
電池は、分子中にプロトン（水素イオン）交換基を有す
る高分子樹脂膜を飽和に含水させると、低い抵抗率を示
してプロトン導電性電解質として機能することを利用し
た燃料電池である。
より、固体高分子電解質型、りん酸型、溶融炭酸型、固
体酸化物電解質型などがあり、固体高分子電解質型燃料
電池は、分子中にプロトン（水素イオン）交換基を有す
る高分子樹脂膜を飽和に含水させると、低い抵抗率を示
してプロトン導電性電解質として機能することを利用し
た燃料電池である。
【０００３】図３は、従来の固体高分子電解質型燃料電
池の単電池の構成を模式的に示した分解断面図である。
図において、膜電極接合体１は、薄い矩形平板状の固体
高分子電解質膜からなる電解質層１Ａと、これに接合さ
れた燃料電極層１Ｂと酸化剤電極層１Ｃより構成されて
いる。燃料ガスの供給を受ける燃料電極層１Ｂと酸化剤
ガスの供給を受ける酸化剤電極層１Ｃは、いずれも、触
媒活物質を含む触媒層と、これを支持し、燃料ガスある
いは酸化剤ガスを透過して触媒層へ供給、排出する機能
を果たし、かつ集電体としての機能を有する多孔質の電
極基材とからなり、触媒層を膜電極接合体１の両主面に
ホットプレスにより密着させて接合されている。
池の単電池の構成を模式的に示した分解断面図である。
図において、膜電極接合体１は、薄い矩形平板状の固体
高分子電解質膜からなる電解質層１Ａと、これに接合さ
れた燃料電極層１Ｂと酸化剤電極層１Ｃより構成されて
いる。燃料ガスの供給を受ける燃料電極層１Ｂと酸化剤
ガスの供給を受ける酸化剤電極層１Ｃは、いずれも、触
媒活物質を含む触媒層と、これを支持し、燃料ガスある
いは酸化剤ガスを透過して触媒層へ供給、排出する機能
を果たし、かつ集電体としての機能を有する多孔質の電
極基材とからなり、触媒層を膜電極接合体１の両主面に
ホットプレスにより密着させて接合されている。
【０００４】セパレータ２Ａは、ガス不透過性の材料を
用いて製作されており、一方の側面に隔壁４Ａで分離さ
れた複数のガス流通用溝３Ａが、もう一方の側面に隔壁
７Ａで分離された複数の冷却水流通用溝６Ａが備えられ
ている。また、セパレータ２Ｂも同様にガス不透過性の
材料を用いて製作されており、一方の側面に隔壁４Ｂで
分離された複数のガス流通用溝３Ｂが、もう一方の側面
に隔壁７Ｂで分離された複数の冷却水流通用溝６Ｂが備
えられている。単電池は、セパレータ２Ａのガス流通用
溝３Ａを備えた側面を、膜電極接合体１の燃料電極層１
Ｂに対向させて密着し、セパレータ２Ｂのガス流通用溝
３Ｂを備えた側面を、膜電極接合体１の酸化剤電極層１
Ｃに対向させて密着して構成されており、ガスシ─ル材
５により周縁部の気密を保持し、冷却水シ─ル材８によ
って冷却水の周縁への漏出を防止するよう構成されてい
る。本構成では、ガス流通用溝３Ａに燃料ガスを、ま
た、ガス流通用溝３Ｂに酸化剤ガスを通流させることに
より、膜電極接合体１において電気化学反応が生じ、二
つのセパレータ２Ａ，２Ｂの間に電気エネルギが得られ
ることとなる。また、冷却水流通用溝６Ａ、６Ｂに冷却
水を通流させることにより、電気化学反応に伴う発熱が
除去され、温度が一定に保持される。
用いて製作されており、一方の側面に隔壁４Ａで分離さ
れた複数のガス流通用溝３Ａが、もう一方の側面に隔壁
７Ａで分離された複数の冷却水流通用溝６Ａが備えられ
ている。また、セパレータ２Ｂも同様にガス不透過性の
材料を用いて製作されており、一方の側面に隔壁４Ｂで
分離された複数のガス流通用溝３Ｂが、もう一方の側面
に隔壁７Ｂで分離された複数の冷却水流通用溝６Ｂが備
えられている。単電池は、セパレータ２Ａのガス流通用
溝３Ａを備えた側面を、膜電極接合体１の燃料電極層１
Ｂに対向させて密着し、セパレータ２Ｂのガス流通用溝
３Ｂを備えた側面を、膜電極接合体１の酸化剤電極層１
Ｃに対向させて密着して構成されており、ガスシ─ル材
５により周縁部の気密を保持し、冷却水シ─ル材８によ
って冷却水の周縁への漏出を防止するよう構成されてい
る。本構成では、ガス流通用溝３Ａに燃料ガスを、ま
た、ガス流通用溝３Ｂに酸化剤ガスを通流させることに
より、膜電極接合体１において電気化学反応が生じ、二
つのセパレータ２Ａ，２Ｂの間に電気エネルギが得られ
ることとなる。また、冷却水流通用溝６Ａ、６Ｂに冷却
水を通流させることにより、電気化学反応に伴う発熱が
除去され、温度が一定に保持される。
【０００５】１個の単電池が発生する電圧は、１〔Ｖ〕
程度以下と低い値であるので、前記の構成の単電池を多
数個直列に接続して燃料電池積層体を構成し、発生電圧
を高めて実用に供するのが一般的である。また、固体高
分子電解質膜の比抵抗を小さくして発電効率を高く維持
するために、通常５０℃〜１００℃の運転温度で用いら
れる。
程度以下と低い値であるので、前記の構成の単電池を多
数個直列に接続して燃料電池積層体を構成し、発生電圧
を高めて実用に供するのが一般的である。また、固体高
分子電解質膜の比抵抗を小さくして発電効率を高く維持
するために、通常５０℃〜１００℃の運転温度で用いら
れる。
【０００６】図４は、従来の固体高分子電解質型燃料電
池の燃料電池積層体の構成を模式的に示した側面図であ
る。本構成の燃料電池積層体は、複数個の単電池９を積
層し、その両端にこれらの単電池９で発生した直流電気
を取り出すための集電板１０を配設し、さらにその両端
に単電池９および集電板１０を構造体から電気的に絶縁
するための電気絶縁板１１を介装して締付板１２を配
し、締付ボルト１３と締付用皿バネ１４と締付具１５に
より両側端の締付板１２の間を締め付けることにより適
度な加圧力を加えて構成されている。固体高分子電解質
型燃料電池においては、膜電極接合体は含水状態に保持
することによって初めてイオン伝導性を発揮するため、
燃料ガスおよび酸化剤ガスは加湿して一定の水分を含ま
せたのち膜電極接合体へと供給されている。したがっ
て、燃料ガスや酸化剤ガスに含まれる水分が結露して流
路を閉塞することのないように、本構成の燃料電池積層
体の単電池９においては、図３に示したセパレータ２
Ａ，２Ｂのガス流通用溝３Ａ，３Ｂ中を流通する燃料ガ
ス、酸化剤ガスが、重力方向の上側から下側へと流れる
ように配置されている。
池の燃料電池積層体の構成を模式的に示した側面図であ
る。本構成の燃料電池積層体は、複数個の単電池９を積
層し、その両端にこれらの単電池９で発生した直流電気
を取り出すための集電板１０を配設し、さらにその両端
に単電池９および集電板１０を構造体から電気的に絶縁
するための電気絶縁板１１を介装して締付板１２を配
し、締付ボルト１３と締付用皿バネ１４と締付具１５に
より両側端の締付板１２の間を締め付けることにより適
度な加圧力を加えて構成されている。固体高分子電解質
型燃料電池においては、膜電極接合体は含水状態に保持
することによって初めてイオン伝導性を発揮するため、
燃料ガスおよび酸化剤ガスは加湿して一定の水分を含ま
せたのち膜電極接合体へと供給されている。したがっ
て、燃料ガスや酸化剤ガスに含まれる水分が結露して流
路を閉塞することのないように、本構成の燃料電池積層
体の単電池９においては、図３に示したセパレータ２
Ａ，２Ｂのガス流通用溝３Ａ，３Ｂ中を流通する燃料ガ
ス、酸化剤ガスが、重力方向の上側から下側へと流れる
ように配置されている。
【０００７】図５は、従来の固体高分子電解質型燃料電
池の燃料電池積層体の冷却水流通経路の構成例を示す模
式図である。冷却水は、両端の締付板１２の端面上部に
設けられた図示されていない冷却水供給口より供給さ
れ、電気絶縁板１１および集電板１０に設けられた連通
孔を通流したのち、積層された複数個の単電池９のセパ
レータ２Ａ，２Ｂの重力方向の上端へと導かれ、冷却水
流通用溝６Ａ，６Ｂを重力方向の下方へと通流し、集電
板１０および電気絶縁板１１に設けられた連通孔を通流
したのち、締付板１２の端面下部に設けられた冷却水排
出口より外部へ排出される構成である。
池の燃料電池積層体の冷却水流通経路の構成例を示す模
式図である。冷却水は、両端の締付板１２の端面上部に
設けられた図示されていない冷却水供給口より供給さ
れ、電気絶縁板１１および集電板１０に設けられた連通
孔を通流したのち、積層された複数個の単電池９のセパ
レータ２Ａ，２Ｂの重力方向の上端へと導かれ、冷却水
流通用溝６Ａ，６Ｂを重力方向の下方へと通流し、集電
板１０および電気絶縁板１１に設けられた連通孔を通流
したのち、締付板１２の端面下部に設けられた冷却水排
出口より外部へ排出される構成である。
【０００８】図６は、従来の固体高分子電解質型燃料電
池の燃料電池積層体に用いられている電気絶縁板１１の
構成を示す斜視図である。図に見られるように、電気絶
縁板１１上のガス流路１６は、燃料ガスおよび酸化剤ガ
スの供給側を重力方向の上部に、排出側を重力方向の下
部に配置して構成されており、ガス中の水分の結露によ
る流路の閉塞を防止している。また、冷却水供給流路１
７が重力方向の上部に、冷却水排水流路１８が重力方向
の下部に配置されている。
池の燃料電池積層体に用いられている電気絶縁板１１の
構成を示す斜視図である。図に見られるように、電気絶
縁板１１上のガス流路１６は、燃料ガスおよび酸化剤ガ
スの供給側を重力方向の上部に、排出側を重力方向の下
部に配置して構成されており、ガス中の水分の結露によ
る流路の閉塞を防止している。また、冷却水供給流路１
７が重力方向の上部に、冷却水排水流路１８が重力方向
の下部に配置されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記のごとく構成され
た固体高分子電解質型燃料電池においては、前述のごと
く、燃料ガスおよび酸化剤ガスは加湿して一定の水分を
含ませたのち膜電極接合体へと供給されている。また、
固体高分子電解質膜の比抵抗を小さくして発電効率を高
く維持し、かつ上記のごとく加湿された燃料ガスおよび
酸化剤ガスの温度低下による結露を防止するために、こ
れらのガスのガス流通路を備えたセパレータに通流する
冷却水を制御して、発電反応に伴って各単電池で生じる
発熱を除去し、各単電池の温度を５０℃〜１００℃の均
一な温度に保持するよう運転されている。
た固体高分子電解質型燃料電池においては、前述のごと
く、燃料ガスおよび酸化剤ガスは加湿して一定の水分を
含ませたのち膜電極接合体へと供給されている。また、
固体高分子電解質膜の比抵抗を小さくして発電効率を高
く維持し、かつ上記のごとく加湿された燃料ガスおよび
酸化剤ガスの温度低下による結露を防止するために、こ
れらのガスのガス流通路を備えたセパレータに通流する
冷却水を制御して、発電反応に伴って各単電池で生じる
発熱を除去し、各単電池の温度を５０℃〜１００℃の均
一な温度に保持するよう運転されている。
【００１０】しかしながら、複数の単電池を積層し、そ
の両端に集電板、電気絶縁板および締付板を配して構成
した上記のごとき構成の燃料電池積層体においては、両
端に位置する単電池は片側端面を集電板に接触させた状
態で保持されているため、両側に単電池を備えて積層さ
れた単電池に比較して、側面より熱伝導により放熱され
る割合が大きく、このため、積層した単電池の両端に位
置する単電池の温度が中央部に位置する単電池の温度よ
り低くなる傾向がある。この結果、積層した単電池の両
端末に位置する単電池は、固体高分子電解質膜の比抵抗
が大きくなることによって電池特性が低下し、また加湿
された燃料ガスおよび酸化剤ガスが結露し、ガス流通路
が閉塞しやすくなるので、燃料ガスおよび酸化剤ガスの
ガス拡散が阻害され、電池特性が低下するという難点が
ある。
の両端に集電板、電気絶縁板および締付板を配して構成
した上記のごとき構成の燃料電池積層体においては、両
端に位置する単電池は片側端面を集電板に接触させた状
態で保持されているため、両側に単電池を備えて積層さ
れた単電池に比較して、側面より熱伝導により放熱され
る割合が大きく、このため、積層した単電池の両端に位
置する単電池の温度が中央部に位置する単電池の温度よ
り低くなる傾向がある。この結果、積層した単電池の両
端末に位置する単電池は、固体高分子電解質膜の比抵抗
が大きくなることによって電池特性が低下し、また加湿
された燃料ガスおよび酸化剤ガスが結露し、ガス流通路
が閉塞しやすくなるので、燃料ガスおよび酸化剤ガスの
ガス拡散が阻害され、電池特性が低下するという難点が
ある。
【００１１】本発明の目的は、複数の単電池を積層して
なる燃料電池積層体の両端に位置する単電池の温度が他
の中央側に位置する単電池の温度とほぼ同等に維持さ
れ、温度低下に伴う電池特性の低下を引き起こすことな
く安定して効率的に運転できる固体高分子電解質型燃料
電池を提供することにある。
なる燃料電池積層体の両端に位置する単電池の温度が他
の中央側に位置する単電池の温度とほぼ同等に維持さ
れ、温度低下に伴う電池特性の低下を引き起こすことな
く安定して効率的に運転できる固体高分子電解質型燃料
電池を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、固体高分子電解質膜よりなる
電解質層の両主面にそれぞれ電極層を密着して膜電極接
合体を形成し、さらにその両外面にガス流通溝および冷
却水流通溝を備えたセパレータを配して単電池を構成
し、複数の単電池を積層方向を水平方向に配して積層
し、その両端に、発生した直流電気を取り出すための集
電板と、電気的な絶縁を保持するための電気絶縁板を順
次配したのち、締付板により締め付けて加圧保持し、冷
却水流通溝に冷却水を通流して膜電極接合体を好ましい
温度に保持し、ガス流通溝に燃料ガスおよび酸化剤ガス
を通流して膜電極接合体の電極層へと供給して集電板よ
り発生した直流電気を取り出す固体高分子電解質型燃料
電池において、 （１）電気絶縁板に、両端末に位置する単電池の温度を
制御する冷却水を通流する冷却水流路、例えば、電気絶
縁板の側面に形成した複数の凹状溝よりなる冷却水流路
を備えて冷却水を通流することとする。
めに、本発明においては、固体高分子電解質膜よりなる
電解質層の両主面にそれぞれ電極層を密着して膜電極接
合体を形成し、さらにその両外面にガス流通溝および冷
却水流通溝を備えたセパレータを配して単電池を構成
し、複数の単電池を積層方向を水平方向に配して積層
し、その両端に、発生した直流電気を取り出すための集
電板と、電気的な絶縁を保持するための電気絶縁板を順
次配したのち、締付板により締め付けて加圧保持し、冷
却水流通溝に冷却水を通流して膜電極接合体を好ましい
温度に保持し、ガス流通溝に燃料ガスおよび酸化剤ガス
を通流して膜電極接合体の電極層へと供給して集電板よ
り発生した直流電気を取り出す固体高分子電解質型燃料
電池において、 （１）電気絶縁板に、両端末に位置する単電池の温度を
制御する冷却水を通流する冷却水流路、例えば、電気絶
縁板の側面に形成した複数の凹状溝よりなる冷却水流路
を備えて冷却水を通流することとする。
【００１３】（２）また、セパレータの冷却水流通溝を
通流して排出された冷却水を、電気絶縁板に備えた上記
の冷却水流路に通流する冷却水に用いることとする。従
来の構成の燃料電池積層体においては、積層体の両端末
に位置する集電板、電気絶縁板および締付板を介しての
放熱により両端末に位置する単電池の温度が低下してい
た。これに対して、上記（１）のごとく、電気絶縁板に
冷却水流路を備え、本冷却水により両端末に位置する単
電池の温度を基準温度に保持することとすれば、従来の
ごとき両端末の単電池の温度低下による電池特性の低下
が回避されることとなる。また、この冷却水流路を、例
えば、電気絶縁板の側面に形成した複数の凹状溝からな
る冷却水流路とすれば、効果的に熱交換が行われ、両端
末の単電池の温度が制御されることとなる。さらに、上
記（２）のごとく、セパレータの冷却水流通溝を通流し
た冷却水を上記の電気絶縁板に備えた冷却水流路に通流
することとすれば、セパレータにおいて発電反応の熱を
受けて温度上昇した冷却水が電気絶縁板に備えた冷却水
の流路に通流することとなり、電気絶縁板に備えた冷却
水流路に通流する冷却水の温度は、セパレータ、すなわ
ち単電池に流れる冷却水の温度より数℃高くなるので、
両端末からの放熱を抑制し、両端末に位置する単電池の
温度低下を抑えて、他の単電池と同等の電池特性を得る
のに効果的である。
通流して排出された冷却水を、電気絶縁板に備えた上記
の冷却水流路に通流する冷却水に用いることとする。従
来の構成の燃料電池積層体においては、積層体の両端末
に位置する集電板、電気絶縁板および締付板を介しての
放熱により両端末に位置する単電池の温度が低下してい
た。これに対して、上記（１）のごとく、電気絶縁板に
冷却水流路を備え、本冷却水により両端末に位置する単
電池の温度を基準温度に保持することとすれば、従来の
ごとき両端末の単電池の温度低下による電池特性の低下
が回避されることとなる。また、この冷却水流路を、例
えば、電気絶縁板の側面に形成した複数の凹状溝からな
る冷却水流路とすれば、効果的に熱交換が行われ、両端
末の単電池の温度が制御されることとなる。さらに、上
記（２）のごとく、セパレータの冷却水流通溝を通流し
た冷却水を上記の電気絶縁板に備えた冷却水流路に通流
することとすれば、セパレータにおいて発電反応の熱を
受けて温度上昇した冷却水が電気絶縁板に備えた冷却水
の流路に通流することとなり、電気絶縁板に備えた冷却
水流路に通流する冷却水の温度は、セパレータ、すなわ
ち単電池に流れる冷却水の温度より数℃高くなるので、
両端末からの放熱を抑制し、両端末に位置する単電池の
温度低下を抑えて、他の単電池と同等の電池特性を得る
のに効果的である。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明における固体高分
子電解質型燃料電池の実施例に用いられる電気絶縁板の
基本構成を示す斜視図であり、また、図２は、本実施例
の電気絶縁板を組み込んで構成された燃料電池積層体の
冷却水流通経路の構成例を示す模式図である。
子電解質型燃料電池の実施例に用いられる電気絶縁板の
基本構成を示す斜視図であり、また、図２は、本実施例
の電気絶縁板を組み込んで構成された燃料電池積層体の
冷却水流通経路の構成例を示す模式図である。
【００１５】図１に見られるように、本実施例の電気絶
縁板１１Ａにおいては、図６に示した従来例と同様に、
燃料ガスと酸化剤ガスの供給用のガス流路１６がそれぞ
れ上部に配置され、燃料ガスと酸化剤ガスの排気用のガ
ス流路１６がそれぞれ下部に配置されており、さらに、
セパレ─タへの冷却水を供給するための冷却水供給流路
１７も、従来例と同様に上部に配置されている。本実施
例の図６に示した従来例との差異は、電気絶縁板１１Ａ
の一方の側面の中央部分に、複数の隔壁２１と、隔壁２
１に隔てられた重力方向に延伸する複数の通流溝２２か
らなる冷却水流路が形成され、この冷却水流路の下端
に、複数の単電池９と集電板１０を通流した冷却水を導
入する溝入口１９が、また、冷却水流路の上端に複数の
通流溝２２を通流した冷却水を締付板１２を通して外部
に排出するための冷却水排出流路１８Ａが備えられてい
ることにある。
縁板１１Ａにおいては、図６に示した従来例と同様に、
燃料ガスと酸化剤ガスの供給用のガス流路１６がそれぞ
れ上部に配置され、燃料ガスと酸化剤ガスの排気用のガ
ス流路１６がそれぞれ下部に配置されており、さらに、
セパレ─タへの冷却水を供給するための冷却水供給流路
１７も、従来例と同様に上部に配置されている。本実施
例の図６に示した従来例との差異は、電気絶縁板１１Ａ
の一方の側面の中央部分に、複数の隔壁２１と、隔壁２
１に隔てられた重力方向に延伸する複数の通流溝２２か
らなる冷却水流路が形成され、この冷却水流路の下端
に、複数の単電池９と集電板１０を通流した冷却水を導
入する溝入口１９が、また、冷却水流路の上端に複数の
通流溝２２を通流した冷却水を締付板１２を通して外部
に排出するための冷却水排出流路１８Ａが備えられてい
ることにある。
【００１６】本構成の冷却水流路を備えた電気絶縁板１
１Ａを用いて形成される燃料電池積層体においては、冷
却水は、図２に模式的に表示したように、積層体の両端
末に配設された締付板１２の端面に備えられた図示され
ていない冷却水供給口より導入され、電気絶縁板１１Ａ
と集電板１０に設けられた冷却水供給流路を通過した後
に、複数個積層されている単電池９のセパレータに備え
られた冷却水流通用溝に分流して通流され、発電反応に
伴う発熱を吸収し、単電池を冷却する。発熱を吸収して
温度上昇した冷却水は、重力方向下端に配された流路に
合流され、集電板１０に設けられた排出流路を経て、図
１に示した電気絶縁板１１Ａの溝入口１９へと導入さ
れ、前述の重力方向に延伸する複数の通流溝２２からな
る冷却水流路を通流したのち、冷却水排出流路１８Ａを
通り、締付板１２の端面に備えられた冷却水排出口より
外部へと排出される。
１Ａを用いて形成される燃料電池積層体においては、冷
却水は、図２に模式的に表示したように、積層体の両端
末に配設された締付板１２の端面に備えられた図示され
ていない冷却水供給口より導入され、電気絶縁板１１Ａ
と集電板１０に設けられた冷却水供給流路を通過した後
に、複数個積層されている単電池９のセパレータに備え
られた冷却水流通用溝に分流して通流され、発電反応に
伴う発熱を吸収し、単電池を冷却する。発熱を吸収して
温度上昇した冷却水は、重力方向下端に配された流路に
合流され、集電板１０に設けられた排出流路を経て、図
１に示した電気絶縁板１１Ａの溝入口１９へと導入さ
れ、前述の重力方向に延伸する複数の通流溝２２からな
る冷却水流路を通流したのち、冷却水排出流路１８Ａを
通り、締付板１２の端面に備えられた冷却水排出口より
外部へと排出される。
【００１７】したがって本構成においては、燃料電池積
層体の両端末に配した電気絶縁板１１Ａが、単電池の発
熱を吸収して温度上昇した冷却水によって温度制御され
ることとなるので、燃料電池積層体の両端に位置する単
電池の温度を他の中央側に位置する単電池の温度とほぼ
同等に維持することが可能となり、温度低下に伴う電池
特性の低下を引き起こすことなく安定して効率的に運転
できることとなる。
層体の両端末に配した電気絶縁板１１Ａが、単電池の発
熱を吸収して温度上昇した冷却水によって温度制御され
ることとなるので、燃料電池積層体の両端に位置する単
電池の温度を他の中央側に位置する単電池の温度とほぼ
同等に維持することが可能となり、温度低下に伴う電池
特性の低下を引き起こすことなく安定して効率的に運転
できることとなる。
【００１８】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
固体高分子電解質膜よりなる電解質層の両主面にそれぞ
れ電極層を密着して膜電極接合体を形成し、さらにその
両外面にガス流通溝および冷却水流通溝を備えたセパレ
ータを配して単電池を構成し、複数の単電池を積層方向
を水平方向に配して積層し、その両端に、発生した直流
電気を取り出すための集電板と、電気的な絶縁を保持す
るための電気絶縁板を順次配したのち、締付板により締
め付けて加圧保持し、冷却水流通溝に冷却水を通流して
膜電極接合体を好ましい温度に保持し、ガス流通溝に燃
料ガスおよび酸化剤ガスを通流して膜電極接合体の電極
層へと供給して集電板より発生した直流電気を取り出す
固体高分子電解質型燃料電池において、 （１）電気絶縁板に、両端末に位置する単電池の温度を
制御する冷却水を通流する冷却水流路、例えば、電気絶
縁板の側面に形成した複数の凹状縦溝よりなる冷却水流
路を備えて冷却水を通流することとしたので、燃料電池
積層体の両端に位置する単電池の温度が他の中央側に位
置する単電池の温度とほぼ同等に維持され、温度低下に
伴う電池特性の低下を引き起こすことなく安定して効率
的に運転できる固体高分子電解質型燃料電池が得られる
こととなった。する。
固体高分子電解質膜よりなる電解質層の両主面にそれぞ
れ電極層を密着して膜電極接合体を形成し、さらにその
両外面にガス流通溝および冷却水流通溝を備えたセパレ
ータを配して単電池を構成し、複数の単電池を積層方向
を水平方向に配して積層し、その両端に、発生した直流
電気を取り出すための集電板と、電気的な絶縁を保持す
るための電気絶縁板を順次配したのち、締付板により締
め付けて加圧保持し、冷却水流通溝に冷却水を通流して
膜電極接合体を好ましい温度に保持し、ガス流通溝に燃
料ガスおよび酸化剤ガスを通流して膜電極接合体の電極
層へと供給して集電板より発生した直流電気を取り出す
固体高分子電解質型燃料電池において、 （１）電気絶縁板に、両端末に位置する単電池の温度を
制御する冷却水を通流する冷却水流路、例えば、電気絶
縁板の側面に形成した複数の凹状縦溝よりなる冷却水流
路を備えて冷却水を通流することとしたので、燃料電池
積層体の両端に位置する単電池の温度が他の中央側に位
置する単電池の温度とほぼ同等に維持され、温度低下に
伴う電池特性の低下を引き起こすことなく安定して効率
的に運転できる固体高分子電解質型燃料電池が得られる
こととなった。する。
【００１９】（２）また、セパレータの冷却水流通溝を
通流して排出された冷却水を、上記の電気絶縁板に備え
た冷却水流路に通流する冷却水に用いることとすれば、
単電池の発熱を受けて温度上昇した冷却水により燃料電
池積層体の両端に位置する単電池が効果的に温度制御さ
れることとなるので、温度低下に伴う電池特性の低下を
引き起こすことなく安定して効率的に運転できる固体高
分子電解質型燃料電池として好適である。
通流して排出された冷却水を、上記の電気絶縁板に備え
た冷却水流路に通流する冷却水に用いることとすれば、
単電池の発熱を受けて温度上昇した冷却水により燃料電
池積層体の両端に位置する単電池が効果的に温度制御さ
れることとなるので、温度低下に伴う電池特性の低下を
引き起こすことなく安定して効率的に運転できる固体高
分子電解質型燃料電池として好適である。
【図１】本発明における固体高分子電解質型燃料電池の
実施例に用いられる電気絶縁板の基本構成を示す斜視図
実施例に用いられる電気絶縁板の基本構成を示す斜視図
【図２】図１の電気絶縁板を組み込んで構成された燃料
電池積層体の冷却水流通経路の構成例を示す模式図
電池積層体の冷却水流通経路の構成例を示す模式図
【図３】従来の固体高分子電解質型燃料電池の単電池の
構成を模式的に示した分解断面図
構成を模式的に示した分解断面図
【図４】従来の固体高分子電解質型燃料電池の燃料電池
積層体の構成を模式的に示した側面図
積層体の構成を模式的に示した側面図
【図５】従来の固体高分子電解質型燃料電池の燃料電池
積層体の冷却水流通経路の構成例を示す模式図
積層体の冷却水流通経路の構成例を示す模式図
【図６】従来の固体高分子電解質型燃料電池の燃料電池
積層体に用いられている電気絶縁板の構成を示す斜視図
積層体に用いられている電気絶縁板の構成を示す斜視図
１ 膜電極接合体 １Ａ 電解質層 １Ｂ 燃料電極層 １Ｃ 酸化剤電極層 ２Ａ，２Ｂ セパレ─タ ３Ａ，３Ｂ ガス流通用溝 ６Ａ，６Ｂ 冷却水流通用溝 １０ 集電板 １１Ａ 電気絶縁板 １２ 締付板 １６ ガス流路 １７ 冷却水供給流路 １８Ａ 冷却水排出流路 １９ 溝入口 ２１ 隔壁 ２２ 通流溝
Claims (3)
- 【請求項１】固体高分子電解質膜よりなる電解質層の両
主面にそれぞれ電極層を密着して膜電極接合体を形成
し、さらにその両外面にガス流通溝および冷却水流通溝
を備えたセパレータを配して単電池を構成し、複数の単
電池を積層方向を水平方向に配して積層し、その両端
に、発生した直流電気を取り出すための集電板と、電気
的な絶縁を保持するための電気絶縁板を順次配したの
ち、締付板により締め付けて加圧保持し、冷却水流通溝
に冷却水を通流して膜電極接合体を好ましいの温度に保
持し、ガス流通溝に燃料ガスおよび酸化剤ガスを通流し
て膜電極接合体の電極層へと供給して集電板より発生し
た直流電気を取り出す固体高分子電解質型燃料電池にお
いて、前記の電気絶縁板が、両端末に位置する単電池の
温度を制御する冷却水を通流する冷却水流路を備えてな
ることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項２】請求項１に記載の固体高分子電解質型燃料
電池において、電気絶縁板に備えた前記の冷却水流路
が、電気絶縁板の側面に形成された複数の凹状溝よりな
ることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池。 - 【請求項３】請求項１または２に記載の固体高分子電解
質型燃料電池において、電気絶縁板に備えた前記の冷却
水流路に通流する冷却水が、セパレータの冷却水流通溝
を通流して排出された冷却水であることを特徴とする固
体高分子電解質型燃料電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9116595A JPH10308229A (ja) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9116595A JPH10308229A (ja) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10308229A true JPH10308229A (ja) | 1998-11-17 |
Family
ID=14691043
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9116595A Withdrawn JPH10308229A (ja) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | 固体高分子電解質型燃料電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10308229A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002367664A (ja) * | 2001-06-07 | 2002-12-20 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| EP1298754A1 (de) * | 2001-09-27 | 2003-04-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zum Betreiben eines Brennstoffzellenblocks und Brennstoffzellenblock |
| KR20040005139A (ko) * | 2002-07-08 | 2004-01-16 | 현대자동차주식회사 | 연료 전지 스택용 분리판 |
| JP2004022343A (ja) * | 2002-06-17 | 2004-01-22 | Mitsubishi Nuclear Fuel Co Ltd | 固体電解質型燃料電池 |
| JP2005085573A (ja) * | 2003-09-08 | 2005-03-31 | Toyota Motor Corp | 燃料電池 |
| US7160640B2 (en) | 2003-01-15 | 2007-01-09 | Ballard Power Systems Inc. | Fuel cell stack with passive end cell heater |
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| JP2007087766A (ja) * | 2005-09-22 | 2007-04-05 | Toyota Motor Corp | 燃料電池スタック |
| JP2008108498A (ja) * | 2006-10-24 | 2008-05-08 | Nippon Soken Inc | 燃料電池 |
| USRE42720E1 (en) | 2001-06-06 | 2011-09-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell mounting structure |
| JP2012028233A (ja) * | 2010-07-27 | 2012-02-09 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
| JP2015088468A (ja) * | 2013-09-27 | 2015-05-07 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| JP2015111545A (ja) * | 2013-11-06 | 2015-06-18 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| JP2015162433A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| JP2016219314A (ja) * | 2015-05-22 | 2016-12-22 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
| CN113555579A (zh) * | 2021-07-27 | 2021-10-26 | 中汽创智科技有限公司 | 一种燃料电池电堆集流板 |
-
1997
- 1997-05-07 JP JP9116595A patent/JPH10308229A/ja not_active Withdrawn
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2003030290A3 (de) * | 2001-09-27 | 2004-01-22 | Siemens Ag | Verfahren zum betreiben eines brennstoffzellenblocks und brennstoffzellenblock |
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| US9231259B2 (en) | 2013-09-27 | 2016-01-05 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell stack |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040629 |
|
| A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20040830 |