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JP2000331691A - 燃料電池スタック - Google Patents

燃料電池スタック

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Publication number
JP2000331691A
JP2000331691A JP11137869A JP13786999A JP2000331691A JP 2000331691 A JP2000331691 A JP 2000331691A JP 11137869 A JP11137869 A JP 11137869A JP 13786999 A JP13786999 A JP 13786999A JP 2000331691 A JP2000331691 A JP 2000331691A
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JP
Japan
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fuel cell
fuel gas
fuel
cell stack
passage
Prior art date
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Pending
Application number
JP11137869A
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English (en)
Inventor
Yoshinori Wariishi
義典 割石
Seiji Suzuki
征治 鈴木
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP11137869A priority Critical patent/JP2000331691A/ja
Priority to US09/572,248 priority patent/US6524735B1/en
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    • B29C63/00—Lining or sheathing, i.e. applying preformed layers or sheathings of plastics; Apparatus therefor
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    • B29C63/0013—Removing old coatings
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Abstract

(57)【要約】 【課題】燃料電池スタック内に流通される流体の圧力損
失を有効に削減して、発電性能および発電効率を向上さ
せることを可能にする。 【解決手段】燃料電池スタック１０は、第１および第２
セパレータ１４、１６を貫通して燃料ガスが流通される
燃料ガス用供給路３６ａおよび燃料ガス用排出路３６ｂ
を有するとともに、前記第１セパレータ１４の面１４ａ
には、各単位燃料電池セル１２に前記燃料ガスを供給す
るための燃料ガス流路４２が設けられる。燃料ガス用供
給路３６ａおよび燃料ガス用排出路３６ｂと燃料ガス流
路４２との境界部位に対応して、燃料ガスの流れ方向に
湾曲する湾曲面５０ａ〜５０ｄが設けられ、前記燃料ガ
スの分配損失や集合損失を有効に低減することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電解質をアノード
側電極とカソード側電極とで挟んで構成される単位燃料
電池セルを、複数のセパレータを介して複数個積層した
燃料電池スタックに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、固体高分子型燃料電池は、高分
子イオン交換膜（陽イオン交換膜）からなる電解質の両
側にそれぞれアノード側電極およびカソード側電極を対
設して構成された単位燃料電池セルを、セパレータによ
って挟持することにより構成されている。この固体高分
子型燃料電池は、通常、単位燃料電池セルおよびセパレ
ータを所定数ずつ積層することにより、燃料電池スタッ
クとして使用されている。
【０００３】この種の燃料電池において、アノード側電
極に供給された燃料ガス、例えば、水素ガスは、触媒電
極上で水素イオン化され、適度に加湿された電解質を介
してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電
子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして
利用される。カソード側電極には、酸化剤ガス、例え
ば、酸素ガスあるいは空気が供給されているために、こ
のカソード側電極において、前記水素イオン、前記電子
および酸素ガスが反応して水が生成される。
【０００４】ところで、燃料電池スタックでは、通常、
各単位燃料電池セルに対して燃料ガス、酸化剤ガスおよ
び冷却媒体を供給するために、前記燃料電池スタックの
内側に組み込まれた内部マニホールドや、該燃料電池ス
タックに外付けされた外部マニホールドが採用されてい
る。この種のマニホールドは、各単位燃料電池セルの上
下または左右に対応して配置されている。そして、燃料
ガス、酸化剤ガスまたは冷却媒体等の流体がスタック積
層方向一端側から供給路に供給されると、この流体は各
分岐路を介して単位燃料電池セル毎に供給された後、排
出路に合流されてスタック積層方向一端側または他端側
に排出される。
【０００５】具体的には、図１２に示すように、燃料電
池スタック１の構成要素は、単位燃料電池セル２と各単
位燃料電池セル２に流体を分配供給するための反流型の
流路３とに分けられる。この流路３は、マニホールドに
一体的に設けられる分配管４と、この分配管４の流れ方
向（矢印Ａ方向）に直交する矢印Ｂ方向に流体を供給す
るための支管５と、各支管５から合流された前記流体を
矢印Ａ方向とは反対の矢印Ｃ方向に排出する集合管６と
を備えている。
【０００６】一方、図１３に示す燃料電池スタック１ａ
は、単位燃料電池セル２ａと並流型の流路３ａとに分け
られる。この流路３ａは、流体を矢印Ａ方向に供給する
分配管４ａと、各単位燃料電池セル２ａに沿って前記流
体を供給する支管５ａと、前記支管５ａから合流された
該流体を矢印Ａ方向に排出する集合管６ａとを備えてい
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
に示す反流型の流路３では、分配管４と支管５との境界
部位が直角に形成された連通路を構成しており、流体圧
力の分岐損失が大きなものとなってしまう。しかも、各
支管５が集合管６に対して直角に形成された連通路を介
して連通するため、流体圧力の合流損失も大きなものと
なってしまう。図１４は、分配管４の入口圧力と集合管
６の出口圧力との差、すなわち支管５の圧力差が示され
ている。これにより、流路３内の圧力損失が相当に増大
してしまい、各単位燃料電池セル２への流体の供給が不
均一になるという問題が指摘されている。
【０００８】一方、図１３に示す並流型の流路３ａで
は、分配管４ａの入口側圧力に対して集合管６ａの出口
側圧力が相当に低下している。従って、図１５に示すよ
うに、流路３ａ内の圧力損失が相当に増大してしまう。
【０００９】そこで、例えば、特開平８−２１３０４４
号公報に開示されているように、燃料の流入口を有し該
流入口から流入した燃料を複数の単電池の各々に分配す
る分配流路内に、前記流入口に隙間を設けて配置され燃
料を透過する多孔質体により所定の厚みに形成された燃
料整流部材を備えた燃料電池が知られている。しかしな
がら、上記の従来技術では、燃料整流部材が分配流路内
の燃料を整流するものの、この燃料整流部材によりシス
テム全体としての圧力損失が増大してしまい、発電効率
が低下するという問題が指摘されている。
【００１０】本発明はこの種の問題を解決するものであ
り、流路内の圧力損失を有効に低減するとともに、簡単
な構成で、各単位燃料電池セルに対して流体を均一かつ
円滑に分配することが可能な燃料電池スタックを提供す
ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
燃料電池スタックでは、セパレータには、少なくとも燃
料ガス、酸化剤ガスまたは冷却媒体のいずれか１つを含
む流体が、流体用連通路からセパレータ面内の流路に導
入される部位および／または前記流路から前記流体用連
通路に導出される部位に対応して、該流体の流れ方向に
湾曲乃至屈曲するガイド部が設けられている。このガイ
ド部は、例えば、セパレータ面内の流路入口および／ま
たは流路出口に対応して形成されるＲ面や面取り部位等
であり、流体用連通路と流路との境界部位が直角となる
ことがない。
【００１２】これにより、流体が流体用連通路から流路
に導入される際の分配損失や、前記流体が前記流路から
前記流体用連通路に導入される際の集合損失を有効に減
少させることができ、各単位燃料電池セルへの流体の分
配を均一かつ円滑に行うとともに、燃料電池スタック全
体の圧力損失を減少させて発電性能および発電効率の向
上が容易に図られる。
【００１３】また、請求項２に係る燃料電池スタックで
は、ガイド部が単位燃料電池セルを挟んで配置される２
つ以上のセパレータにわたって連続的に設けられてい
る。従って、相当に幅狭なセパレータが用いられる際に
も、流体用連通路から流路に向かって、あるいは前記流
路から前記流体用連通路に向かって、湾曲乃至屈曲する
所望の形状のガイド部を確実に設けることができ、圧力
損失を確実に減少させることが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
に係る燃料電池スタック１０の要部分解斜視図であり、
図２は、図１に示す燃料電池スタック１０のＩＩ−ＩＩ
線断面説明図である。
【００１５】燃料電池スタック１０は、単位燃料電池セ
ル１２と、この単位燃料電池セル１２を挟持する第１お
よび第２セパレータ１４、１６とを備え、これらが複数
組だけ積層されている。燃料電池スタック１０は、全体
として直方体状を有しており、例えば、短辺方向（矢印
Ａ方向）が重力方向に指向するとともに、長辺方向（矢
印Ｂ方向）が水平方向に指向して配置される。
【００１６】単位燃料電池セル１２は、固体高分子電解
質膜１８と、この電解質膜１８を挟んで配設されるアノ
ード側電極２０およびカソード側電極２２とを有すると
ともに、前記アノード側電極２０および前記カソード側
電極２２には、例えば、多孔質層である多孔質カーボン
ペーパ等からなる第１および第２ガス拡散層２４、２６
が配設される。
【００１７】単位燃料電池セル１２の両側には、第１お
よび第２ガスケット２８、３０が設けられ、前記第１ガ
スケット２８は、アノード側電極２０および第１ガス拡
散層２４を収納するための大きな開口部３２を有する一
方、前記第２ガスケット３０は、カソード側電極２２お
よび第２ガス拡散層２６を収納するための大きな開口部
３４を有する。単位燃料電池セル１２と第１および第２
ガスケット２８、３０とが、第１および第２セパレータ
１４、１６によって挟持されるとともに、互いに隣接す
る前記第１および第２セパレータ１４、１６間にシール
部材３３が介装される。
【００１８】図１および図３に示すように、第１セパレ
ータ１４は、アノード側電極２０に対向する面１４ａお
よび反対側の面１４ｂが長方形状に設定されており、第
２セパレータ１６は、アノード側電極２２に対向する面
１６ａおよび反対側の面１６ｂが長方形状に設定されて
いる。第１および第２セパレータ１４、１６は、例え
ば、長辺３５ａが水平方向に指向するとともに、短辺３
５ｂが重力方向に指向して配置され、この長辺３５ａと
この短辺３５ｂとの比は、例えば、１．５〜３：１程度
に設定されている。
【００１９】単位燃料電池セル１２と第１および第２セ
パレータ１４、１６とを１組として複数組積層された燃
料電池スタック１０内には、水素ガス等の燃料ガス、酸
素ガスまたは空気である酸化剤ガス、および純水やエチ
レングリコールやオイル等の冷却媒体を流通させるため
の内部マニホルドが構成されている。具体的には、図１
に示すように、第１および第２セパレータ１４、１６の
短辺３５ｂ側の両端縁部上部側には、燃料電池スタック
１０の積層方向（矢印Ｃ方向）に沿って燃料ガスを流通
させるための燃料ガス用供給路（連通路）３６ａと、酸
化剤ガスを流通させるための酸化剤ガス用供給路（連通
路）３８ａとが設けられる。
【００２０】第１および第２セパレータ１４、１６の短
辺３５ｂ側の両端縁部略中央側には、冷却媒体を流通さ
せるための冷却媒体用供給路（連通路）４０ａおよび冷
却媒体用排出路（連通路）４０ｂが設けられるととも
に、前記第１および第２セパレータ１４、１６の短辺３
５ｂ側の両端縁部下部側には、燃料ガス用排出路（連通
路）３６ｂと酸化ガス用排出路（連通路）３８ｂとが、
燃料ガス用供給路３６ａおよび酸化剤ガス用供給路３８
ｂとは対角の位置に設けられている。
【００２１】図３に示すように、第１セパレータ１４の
面１４ａには、燃料ガス用供給路３６ａと燃料ガス用排
出路３６ｂとに連通する燃料ガス流路４２が形成され
る。燃料ガス流路４２は、複数本、例えば、４本のガス
流路溝４４ａ〜４４ｄを備えており、前記ガス流路溝４
４ａ〜４４ｄの一端側が燃料ガス用供給路３６ａに連通
する。ガス流路溝４４ａ〜４４ｄは、面１４ａ内におい
て、水平方向（矢印Ｂ方向）に延在した後に下方向（矢
印Ａ方向）に屈曲して蛇行しており、それぞれの他端側
が燃料ガス用排出路３６ｂに連通する。
【００２２】第１セパレータ１４の面１４ａには、燃料
ガス用供給路３６ａおよび燃料ガス用排出路３６ｂに近
接して溝部４６ａ、４６ｂが形成される。溝部４６ａ、
４６ｂは、ガス流路溝４４ａ〜４４ｄを覆い、かつ前記
ガス流路溝４４ａ〜４４ｄよりも浅く形成されており、
前記溝部４６ａ、４６ｂに蓋体４８ａ、４８ｂが配置さ
れる。蓋体４８ａ、４８ｂの表面側は、セパレータ１４
の面１４ａと面一に配置される。
【００２３】図２に示すように、第１セパレータ１４の
面１４ａには、燃料ガス用供給路３６ａからガス流路溝
４４ａ〜４４ｄに燃料ガスが導入される部位に対応し
て、この燃料ガスの流れ方向に湾曲する湾曲面（ガイド
部）５０ａが形成される。面１４ａには、ガス流路溝４
４ａ〜４４ｄから燃料ガス用排出路３６ｂに導入される
部位に対応して、未使用の燃料ガスの流れ方向に湾曲す
る湾曲面（ガイド部）５０ｂが設けられる。
【００２４】湾曲面５０ａ、５０ｂは、第２セパレータ
１６側に向かって設けられており、この第２セパレータ
１６の面１６ｂには、燃料ガス用供給路３６ａおよび燃
料ガス用排出路３６ｂを構成する内壁部からこの面１６
ｂ側に湾曲して湾曲面５０ａ、５０ｂに連なる湾曲面
（ガイド部）５０ｃ、５０ｄが設けられている。
【００２５】図１に示すように、第２セパレータ１６の
面１６ａには、酸化剤ガス用供給路３８ａと酸化剤ガス
用排出路３８ｂとを連通する酸化剤ガス流路５２が形成
される。酸化剤ガス流路５２は、複数本、例えば、４本
のガス流路溝５４ａ〜５４ｄを備えており、このガス流
路溝５４ａ〜５４ｄは、水平方向（矢印Ｂ方向）に蛇行
しながらセパレータ１６の面１６ａに沿って形成されて
いる。面１６ａには、酸化剤ガス用供給路３８ａと酸化
剤ガス用排出路３８ｂとに近接して溝部５６ａ、５６ｂ
が形成され、この溝部５６ａ、５６ｂに蓋体５８ａ、５
８ｂが配置される。
【００２６】図４に示すように、蓋体５８ａには、酸化
剤ガス用供給路３８ａからガス流路溝５４ａ〜５４ｄに
酸化剤ガスが導入される部位に対応して、この酸化剤ガ
スの流れ方向に湾曲する湾曲面（ガイド部）６０ａが設
けられる。蓋体５８ｂには、ガス流路溝５４ａ〜５４ｄ
から酸化剤ガス用排出路３８ｂに未使用の酸化剤ガスが
導出される部位に対応して、前記酸化剤ガスの流れ方向
に湾曲する湾曲面（ガイド部）６０ｂが設けられる。湾
曲面６０ａ、６０ｂは、第１セパレータ１４の面１４ａ
側に酸化剤ガス用供給路３８ａおよび酸化剤ガス用排出
路３８ｂの口元部分に対応して形成された湾曲面（ガイ
ド部）６０ｃ、６０ｄに連続している。
【００２７】図１および図５に示すように、セパレータ
１４の面１４ｂには、冷却媒体用供給路４０ａと冷却媒
体用排出路４０ｂとに連通して冷却媒体流路６２が設け
られる。冷却媒体流路６２は、冷却媒体用供給路４０ａ
に連通する第１流路溝６４ａ〜６４ｅと、前記第１流路
溝６４ａ〜６４ｅからそれぞれ２本に分岐して水平方向
（矢印Ｂ方向）に延在する第２流路溝６６ａ〜６６ｊ
と、前記第２流路溝６６ａ〜６６ｊが２本ずつ合流して
冷却媒体用排出路４０ｂに連通する第３流路溝６８ａ〜
６８ｅとを備えている。
【００２８】面１４ｂには、冷却媒体用供給路４０ａと
冷却媒体用排出路４０ｂとに近接して溝部７０ａ、７０
ｂが形成され、この溝部７０ａ、７０ｂに蓋体７２ａ、
７２ｂが配置される。蓋体７２ａ、７２ｂには、第２セ
パレータ１６の蓋体５８ａ、５８ｂに設けられた湾曲面
６０ａ、６０ｂと同様の湾曲面（図示せず）が設けられ
るとともに、この第２セパレータ１６には、冷却媒体用
供給路４０ａと冷却媒体用排出路４０ｂの口元部分に対
応して前記図示しない湾曲面に一体的な湾曲面（図示せ
ず）が設けられている。第１セパレータ１４の面１４ｂ
には、冷却媒体流路６２を囲繞して段部７４が形成さ
れ、この段部７４にシール部材３３が装着される。
【００２９】このように構成される第１の実施形態に係
る燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明す
る。
【００３０】燃料電池スタック１０内には、燃料ガス
（例えば、炭化水素を改質した水素を含むガス）が供給
されるとともに、酸化剤ガスとして空気（または酸素ガ
ス）が供給され、この燃料ガスが燃料ガス用供給路３６
ａから各第１セパレータ１４の燃料ガス流路４２に導入
される。図３に示すように、燃料ガス流路４２に供給さ
れた燃料ガスは、ガス流路溝４４ａ〜４４ｄに導入され
て第１セパレータ１４の面１４ａを矢印Ｂ方向に沿って
蛇行しながら重力方向に移動する。その際、燃料ガス中
の水素ガスは、第１ガス拡散層２４を通って単位燃料電
池セル１２のアノード側電極２０に供給される。そし
て、未使用の燃料ガスが燃料ガス用排出路３６ｂに排出
される。
【００３１】この場合、第１の実施形態では、図２に示
すように、第１セパレータ１４の面１４ａに燃料ガスの
流れ方向に沿って湾曲する湾曲面５０ａ、５０ｂが設け
られている。そこで、図６に示すように、燃料電池スタ
ック１０を単位燃料電池セル１２と燃料ガス流路４２と
で概略的に表すと、燃料ガス用供給路３６ａから各単位
燃料電池セル１２に分岐する燃料ガス流路４２に燃料ガ
スが導入される際、湾曲面５０ａの案内作用下に前記燃
料ガスが円滑に振り分けられ、分岐部分が直角に交差す
る従来構造に比べて分配損失が有効に低減される。一
方、燃料ガス流路４２から燃料ガス用排出路３６ｂに導
出される部位に対応して湾曲面５０ｂが設けられてお
り、燃料ガスが前記燃料ガス流路４２から前記燃料ガス
用排出路３６ｂに集合される際の集合損失が有効に低減
される。
【００３２】これにより、燃料ガス流路内の圧力損失が
大幅に低減され、燃料ガスを各単位燃料電池セル１２に
均一かつ確実に供給することができ、燃料電池スタック
１０の発電性能および発電効率を有効に向上させること
が可能になるという効果が得られる。図７は、燃料電池
スタック１０内における圧力変化が示されており、二点
鎖線で示す従来例に比べて圧力損失が大幅に減少すると
いう結果が得られた。
【００３３】さらに、第２セパレータ１６の面１６ｂに
は、湾曲面５０ａ、５０ｂに連なって湾曲面５０ｃ、５
０ｄが設けられている（図２参照）。このため、第１セ
パレータ１２および第２セパレータ１４の厚さが相当に
肉薄に構成されていても、所望の湾曲形状を確実に形成
することができ、分配損失および集合損失の低減が確実
に遂行される。
【００３４】また、図４に示すように、酸化剤ガス用供
給路３８ａおよび酸化剤ガス用排出路３８ｂと酸化剤ガ
ス流路５２との連通部分に対応して、湾曲面６０ａ〜６
０ｄが設けられている。これにより、酸化剤ガスが酸化
剤ガス用供給路３８ａから各単位燃料電池セル１２に対
応して酸化剤ガス流路５２に分岐供給された後、残余の
酸化剤ガスが酸化剤ガス用排出路３８ｂで集合される際
に発生する分配損失や集合損失の低減が容易に図られ
る。従って、各単位燃料電池セル１２への酸化剤ガスの
供給が均一かつ確実に遂行されるという利点がある。
【００３５】さらにまた、冷却媒体用供給路４０ａおよ
び冷却媒体用排出路４０ｂと冷却媒体流路６２との連通
部分には、同様に図示しない湾曲面が構成されている。
このため、各単位燃料電池セル１２に対し冷却媒体を均
一に供給することができ、冷却効率の向上が容易に図ら
れる。
【００３６】図８は、本発明の第２の実施形態に係る燃
料電池スタック８０の、図２に対応する要部断面説明図
である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池スタック
１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、そ
の詳細な説明は省略する。
【００３７】燃料電池スタック１０は、流体の入口と出
口とが同一の端部側に設けられた反流型の流路構造を採
用しているのに対し、燃料電池スタック８０は、流体の
入口と出口とがそれぞれ反対の端部側に形成された並流
型の流路構造を採用している。この燃料電池スタック８
０では、燃料ガス用供給路３６ａと燃料ガス用排出路３
６ｂとにおける燃料ガスの流れ方向が同一方向である。
蓋体４８ｂには、燃料ガス流路４２から燃料ガス用排出
路３６ｂへの流れ方向に沿って湾曲する湾曲面８２ａが
形成されるとともに、第２セパレータ１６の面１６ａに
は、前記湾曲面８２ａに連なって湾曲面８２ｂが形成さ
れている。
【００３８】そこで、図９に示すように、燃料電池スタ
ック８０を単位燃料電池セル１２と燃料ガス流路４２と
で表すと、燃料ガス用供給路３６ａから燃料ガス流路４
２に導入される部位に対応して湾曲面５０ａ、５０ｃが
設けられる一方、前記燃料ガス流路４２から燃料ガス用
排出路３６ｂに導出される部位に対応して湾曲面８２
ａ、８２ｂが設けられている。
【００３９】従って、燃料ガスが燃料ガス用供給路３６
ａから各燃料ガス流路４２に導入される際の分配損失
や、前記燃料ガスが前記燃料ガス流路４２から燃料ガス
用排出路３６ｂに合流される際に発生する集合損失を有
効に低減させることができる等、第１の実施形態と同様
の効果が得られる。この燃料電池スタック８０の圧力損
失の変化は、図１０に示すように、従来に比べて大幅に
低減するという効果が得られた。 図１１は、本発明の
第３の実施形態に係る燃料電池スタック９０の一部断面
説明図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池ス
タック１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付し
て、その詳細な説明は省略する。
【００４０】この燃料電池スタック９０では、燃料ガス
用供給路３６ａと燃料ガス流路４２との連通部位に対応
して屈曲するガイド部、例えば、面取り部９２ａ、９２
ｂが設けられる。面取り部９２ａは、第１セパレータ１
４の面１４ａに設けられる一方、面取り部９２ｂは、第
２セパレータ１６の面１６ｂに設けられている。
【００４１】これにより、第３の実施形態では、燃料ガ
ス用供給路３６ａから燃料ガス流路４２に導入される燃
料ガスは、面取り部９２ａ、９２ｂの案内作用下にこの
燃料ガス流路４２に円滑かつ確実に導入される。従っ
て、圧力損失の低減が容易に図られ、燃料電池スタック
９０全体の発電性能および発電効率が向上する等、第１
および第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４２】なお、第３の実施形態では、燃料ガス用供
給路３６ａと燃料ガス流路４２との間に面取り部９２
ａ、９２ｂを設けているが、この燃料ガス流路４２と燃
料ガス用排出路３６ｂとの境界部位にも面取り部あるい
は湾曲面を設けるようにしてもよい。さらにまた、第２
および第３の実施形態では、燃料ガス流路４２について
のみ説明したが、酸化剤ガス流路５２や冷却媒体流路６
２においても、同様の構造が採用されることは勿論であ
る。また、流体用供給路と流体流路との境界部位および
／または前記流体流路と流体用排出路との境界部位に湾
曲乃至屈曲するガイド部を設けるようにしてもよく、そ
の形状は種々選択可能である。
【００４３】
【発明の効果】本発明に係る燃料電池スタックでは、セ
パレータには、少なくとも燃料ガス、酸化剤ガスまたは
冷却媒体のいずれか１つを含む流体が流体用連通路から
セパレータ面内の流路に導入される部位および／または
前記流路から前記流体用連通路に導出される部位に対応
して、前記流体の流れ方向に湾曲乃至屈曲するガイド部
が設けられており、該流体の分配損失および／または集
合損失が有効に低減される。これにより、各単位燃料電
池セルに対して流体を均一かつ確実に供給することがで
き、燃料電池スタックの発電性能および発電効率が有効
に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタッ
クの要部分解斜視図である。
【図２】図１に示す燃料電池スタックのＩＩ−ＩＩ線断
面説明図である。
【図３】前記燃料電池スタックを構成する第１セパレー
タの一方の面の正面説明図である。
【図４】図１に示す燃料電池スタックのＩＶ−ＩＶ線断
面説明図である。
【図５】前記第１セパレータの他方の面の正面説明図で
ある。
【図６】前記燃料電池スタックを単位燃料電池セルと流
路とに分けた際の説明図である。
【図７】図６の流路内における圧力分布の説明図であ
る。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタッ
クを燃料ガスの流路に沿って切断した断面説明図であ
る。
【図９】前記燃料電池スタックを単位燃料電池セルと燃
料ガスの流路とで分けた際の説明図である。
【図１０】図９の流路内における圧力分布の説明図であ
る。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタ
ックを燃料ガスの流路に沿って切断した断面説明図であ
る。
【図１２】従来技術に係る燃料電池スタックの反流型の
流路の説明図である。
【図１３】従来技術に係る燃料電池スタックの並流型の
流路の説明図である。
【図１４】前記反流型の流路内の圧力分布の説明図であ
る。
【図１５】前記並流型の流路の圧力分布の説明図であ
る。
【符号の説明】
１０、８０、９０…燃料電池スタック １２…単位燃料電池セル １４、１６…セパレ
ータ １４ａ、１４ｂ、１６ａ、１６ｂ…面 １８…電解質膜 ２０…アノード側電極 ２２…カソード側電
極 ３６ａ…燃料ガス用供給路 ３６ｂ…燃料ガス用
排出路 ３８ａ…酸化剤ガス用供給路 ３８ｂ…酸化剤ガス
用排出路 ４０ａ…冷却媒体用供給路 ４０ｂ…冷却媒体用
排出路 ４２…燃料ガス流路 ４４ａ〜４４ｄ、５４ａ〜５４ｄ…ガス流路溝 ４６ａ、４６ｂ、５６ａ、５６ｂ、７０ａ、７０ｂ…溝
部 ４８ａ、４８ｂ、５８ａ、５８ｂ、７２ａ、７２ｂ…蓋
体 ５０ａ〜５０ｄ、６０ａ〜６０ｄ、８２ａ、８２ｂ…湾
曲面 ５２…酸化剤ガス流路 ６２…冷却媒体流路 ９２ａ、９２ｂ…面取り部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電解質をアノード側電極とカソード側電極
    で挟んで構成される単位燃料電池セルを、複数のセパレ
    ータを介して複数個積層した燃料電池スタックであっ
    て、 複数の前記セパレータを貫通して、少なくとも燃料ガ
    ス、酸化剤ガスまたは冷却媒体のいずれか１つを含む流
    体が流通される流体用連通路が設けられており、 前記セパレータの面内には、前記流体を供給するための
    流路が形成されるとともに、 該セパレータには、前記流体が前記流体用連通路から前
    記流路に導出される部位および／または前記流路から前
    記流体用連通路に導出される部位に対応して該流体の流
    れ方向に湾曲乃至屈曲する流れガイド部が設けられるこ
    とを特徴とする燃料電池スタック。
  2. 【請求項２】請求項１記載の燃料電池スタックにおい
    て、前記流れガイド部は、前記単位燃料電池セルを挟ん
    で配置される２つ以上の前記セパレータにわたって連続
    的に設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
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