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JP2001325971A - Solid polymer electrolyte fuel cell - Google Patents

Solid polymer electrolyte fuel cell

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Publication number
JP2001325971A
JP2001325971A JP2000201163A JP2000201163A JP2001325971A JP 2001325971 A JP2001325971 A JP 2001325971A JP 2000201163 A JP2000201163 A JP 2000201163A JP 2000201163 A JP2000201163 A JP 2000201163A JP 2001325971 A JP2001325971 A JP 2001325971A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas flow
polymer electrolyte
solid polymer
gas
fuel cell
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2000201163A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Yamamoto
雅夫 山本
Hideo Obara
英夫 小原
Tatsuto Yamazaki
達人 山崎
Junji Niikura
順二 新倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial 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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2000201163A priority Critical patent/JP2001325971A/en
Priority to KR10-2002-7011343A priority patent/KR100474938B1/en
Priority to DE60139114T priority patent/DE60139114D1/en
Priority to PCT/JP2001/001746 priority patent/WO2001067532A1/en
Priority to US10/220,051 priority patent/US6921598B2/en
Priority to EP01908367A priority patent/EP1265303B1/en
Priority to CN018061516A priority patent/CN1416604B/en
Publication of JP2001325971A publication Critical patent/JP2001325971A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Landscapes

  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体高分子電解質型燃料電池を構成するセパ
レータにおいて、水滴がガス流通溝を閉塞することを防
ぎ、性能の低下しない燃料電池を提供すること。 【解決手段】 突起部40を設けてガス流通溝15を分
割したセパレータ14を用いて固体高分子電解質型燃料
電池を作製する。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell in which performance of a separator of a solid polymer electrolyte fuel cell is prevented from being blocked by water droplets in a gas flow groove and performance is not reduced. SOLUTION: A polymer electrolyte fuel cell is manufactured using a separator 14 provided with a projection 40 and dividing a gas flow groove 15.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、高分子電解質膜を
用いた高分子電解質型燃料電池に関わり、特に電池を構
成するセパレータに形成した反応ガスの流通溝の形状と
構成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polymer electrolyte fuel cell using a polymer electrolyte membrane, and more particularly to a shape and a structure of a reaction gas flow groove formed in a separator constituting the battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】図1は、固体高分子電解質型燃料電池の
単電池の基本構成を示す縦断面図である。図1に示すよ
うに、固体高分子電解質膜11の両側に燃料極12と酸
化剤極13とを配置され、さらにその両外側に、燃料極
12に燃料ガス、酸化剤極13に酸化剤ガスをそれぞれ
供給する複数本の反応ガス流通溝15と、冷却水を流通
して電池を適正温度に維持するための冷却水流通溝16
とを備えたセパレータ14が配置されている。セパレー
タ14は、反応ガス流通溝15が、燃料極12または酸
化剤極13に面するように配置する。なお、図1におい
ては、セパレータ14と燃料極12および酸化剤極13
とを分離して記載したが、実際には、セパレータ14は
ガスシール体17を介して燃料極12および酸化剤極1
3に密着して構成し、ガス流通部分の気密性を保持した
単電池として用いる。
2. Description of the Related Art FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a basic structure of a unit cell of a solid polymer electrolyte fuel cell. As shown in FIG. 1, a fuel electrode 12 and an oxidant electrode 13 are arranged on both sides of a solid polymer electrolyte membrane 11, and a fuel gas is supplied to the fuel electrode 12 and an oxidant gas is supplied to the oxidant electrode 13 on both outer sides thereof. And a cooling water flow groove 16 for flowing cooling water to maintain the battery at an appropriate temperature.
Is disposed. The separator 14 is arranged so that the reaction gas flow groove 15 faces the fuel electrode 12 or the oxidant electrode 13. In FIG. 1, the separator 14, the fuel electrode 12, and the oxidizer electrode 13
However, in practice, the separator 14 is connected to the fuel electrode 12 and the oxidizer electrode 1 via the gas seal 17.
3 and is used as a unit cell that maintains the gas tightness of the gas flow portion.

【0003】図2は、図1に示した単電池を積層して得
られる燃料電池積層体の概略側面図である。単電池21
を複数個積層し、その両端に集電板22を配置し、さら
にその外側に電気絶縁の機能を果たす絶縁板23を配置
し、締付板24で挟み、締付ボルト25、皿バネ26お
よび締付ナット27を用いて締め付け、加圧して保持す
る。図3は、図1に示す単電池を構成するセパレータ1
4を電極に面する側から見た斜視図である。セパレータ
14の、燃料極12または酸化剤極13に面する中央部
には、複数本のガス流通溝31が平行に配置されてい
る。外部より供給される反応ガスである水素などの燃料
ガスまたは空気などの酸化剤ガスは、上流側に設けたガ
ス注入用マニホールド孔32より注入されて入口側マニ
ホールド35へと送られ、分配され、ガス流通溝31を
上流側から下流側へと流通し、ガス排出用マニホールド
孔33から外部に排出される。隣接するガス流通溝31
は、リブ34によって隔てられている。
FIG. 2 is a schematic side view of a fuel cell stack obtained by stacking the unit cells shown in FIG. Cell 21
, A current collecting plate 22 is disposed at both ends thereof, and an insulating plate 23 having an electric insulating function is disposed outside the current collecting plate 22. The insulating plate 23 is sandwiched by a tightening plate 24, and a tightening bolt 25, a disc spring 26 and It is tightened by using a tightening nut 27, and is pressed and held. FIG. 3 shows a separator 1 constituting the unit cell shown in FIG.
FIG. 4 is a perspective view of the electrode 4 viewed from a side facing an electrode. At the center of the separator 14 facing the fuel electrode 12 or the oxidant electrode 13, a plurality of gas circulation grooves 31 are arranged in parallel. A fuel gas such as hydrogen, which is a reaction gas supplied from the outside, or an oxidizing gas such as air is injected from a gas injection manifold hole 32 provided on the upstream side, sent to an inlet side manifold 35 and distributed, The gas flows from the upstream side to the downstream side in the gas flow groove 31 and is discharged to the outside through the gas discharge manifold hole 33. Adjacent gas flow groove 31
Are separated by a rib 34.

【0004】固体高分子電解質膜には、スルホン酸基を
有するポリスチレン系の陽イオン交換膜をカチオン導電
性膜として使用したもの、フロロカーボンスルホン酸と
ポリビニリデンフロライドの混合膜、またはフロロカー
ボンマトリクスにトリフロロエチレンをグラファイト化
したもの、パーフロロカーボンスルホン酸(米国デュポ
ン社製のナフィオン膜)などが用いられる。これらの固
体高分子電解質膜は分子中に水素イオン交換基を備えて
おり、常温下、飽和に含水された状態で比抵抗が20Ω
cm以下となり、プロトン導電性電解質として機能す
る。また、膜の飽和含水量は温度によって可逆的に変化
する。
As the solid polymer electrolyte membrane, a polystyrene-based cation exchange membrane having a sulfonic acid group is used as a cation conductive membrane, a mixed membrane of fluorocarbon sulfonic acid and polyvinylidene fluoride, or trifluorocarbon matrix is used. Graphitized fluoroethylene, perfluorocarbon sulfonic acid (Nafion membrane manufactured by DuPont, USA) and the like are used. These solid polymer electrolyte membranes have a hydrogen ion exchange group in the molecule, and have a specific resistance of 20 Ω when saturated with water at normal temperature.
cm or less, and functions as a proton conductive electrolyte. Also, the saturated water content of the membrane changes reversibly with temperature.

【0005】燃料極および酸化剤極は、ともに触媒層と
前記触媒層を支持する電極基材とからなり、触媒層側を
固体高分子電解質膜に密着させて配置する。固体高分子
電解質膜、触媒層および電極基材を密着させて配置した
ものを膜電極接合体(MEA)という。燃料極12に燃
料ガスである水素を供給し、酸化剤極13に酸化剤ガス
である酸素または空気を供給すると、それぞれの触媒層
と固体高分子電解質膜とガスとの界面に三相界面が形成
され、以下に示す電気的な化学反応が起こる。 燃料極 : H2→2H++2e- (1) 酸化剤極: 2H++1/2O2+2e-→H2O (2) この反応においては水素と酸素が反応して水が生成す
る。触媒層は一般に微小な粒子状の白金触媒と撥水性を
備えたフッ素樹脂から形成されており、反応ガスが三相
界面まで効率的に拡散できるように細孔が形成されてい
る。
The fuel electrode and the oxidizer electrode both comprise a catalyst layer and an electrode substrate supporting the catalyst layer, and the catalyst layer side is disposed in close contact with the solid polymer electrolyte membrane. One in which the solid polymer electrolyte membrane, the catalyst layer and the electrode substrate are arranged in close contact with each other is called a membrane electrode assembly (MEA). When hydrogen as a fuel gas is supplied to the fuel electrode 12 and oxygen or air as an oxidant gas is supplied to the oxidant electrode 13, a three-phase interface is formed at the interface between each catalyst layer, the solid polymer electrolyte membrane, and the gas. And the following electrical chemical reactions occur: Fuel electrode: H 2 → 2H + + 2e (1) Oxidizer electrode: 2H + + 1 / 2O 2 + 2e → H 2 O (2) In this reaction, hydrogen and oxygen react to generate water. The catalyst layer is generally formed of a fine particulate platinum catalyst and a water-repellent fluororesin, and has pores formed so that the reaction gas can efficiently diffuse to the three-phase interface.

【0006】なお、この反応により各単電池で発生する
電圧は0.7〜1.0ボルト程度であるため、実用的な
電圧に高めるために、図2に示すように多数の単電池を
積層して燃料電池積層体を形成して使用する。図2は、
図1に示す単電池を積層して得られる燃料電池積層体の
概略縦断面図である。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5
0〜100℃、好ましくは70〜90℃の運転温度で用
いられる。前述したように、固体高分子電解質型燃料電
池においては、飽和に含水させることにより固体高分子
電解質膜の比抵抗が小さくなり、膜は水素イオン伝導性
電解質として機能する。したがって、固体高分子電解質
型燃料電池の発電効率を維持するためには、膜の含水状
態を飽和に維持することが必要となる。このため、反応
ガスに水を供給して反応ガスの湿度を高めて燃料電池へ
供給することにより、膜からガスへの水の蒸発を抑えて
膜の乾燥を防止する方法が採用されている。
Since the voltage generated in each cell by this reaction is about 0.7 to 1.0 volt, in order to increase the voltage to a practical level, a large number of cells are stacked as shown in FIG. To form and use a fuel cell stack. FIG.
FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view of a fuel cell stack obtained by stacking the unit cells shown in FIG. 1. Further, in order to keep the specific resistance of the solid polymer electrolyte membrane low and to maintain the power generation efficiency high, usually 5
It is used at an operating temperature of 0-100 ° C, preferably 70-90 ° C. As described above, in the solid polymer electrolyte fuel cell, the specific resistance of the solid polymer electrolyte membrane is reduced by saturating water, and the membrane functions as a hydrogen ion conductive electrolyte. Therefore, in order to maintain the power generation efficiency of the polymer electrolyte fuel cell, it is necessary to maintain the water-containing state of the membrane to be saturated. For this reason, a method has been adopted in which water is supplied to the reaction gas to increase the humidity of the reaction gas and supply the reaction gas to the fuel cell, thereby suppressing evaporation of water from the film to the gas and preventing the film from drying.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の化学反
応式(1)および(2)に示したように、燃料電池の発
電に際して、反応生成物として水が生成され、この反応
生成水は余剰の反応ガスとともに燃料電池の外部に排出
される。このため、単電池内の反応ガスに含まれる水分
の量が、反応ガスの流れ方向の上流側と下流側とで差異
を生じ、反応ガスの上流側すなわち入口側に比べ、下流
側すなわち出口側で反応生成水に相当する量だけ多量に
水分が含まれることになる。そのため、膜の含水状態を
飽和に維持するために、飽和状態に加湿した反応ガスを
単電池に供給すると、出口側では水蒸気が過飽和状態と
なり、水滴となって混在することになる。また、前記水
蒸気は、反応ガスの流通路となるセパレータのガス流通
溝の内側に水滴となって停滞し、さらに、通路を塞いで
ガスの流れを阻害する事態をもたらしたり、反応ガスの
供給量が不足したり、電池特性を低下させたりすること
もある。
However, as shown in the above-mentioned chemical reaction formulas (1) and (2), water is generated as a reaction product when the fuel cell generates power, and this reaction water is generated in excess. Is discharged to the outside of the fuel cell together with the reaction gas. For this reason, the amount of moisture contained in the reaction gas in the unit cell is different between the upstream side and the downstream side in the flow direction of the reaction gas, and the downstream side, ie, the outlet side, is compared with the upstream side, ie, the entrance side of the reaction gas. Thus, a large amount of water is contained by an amount corresponding to the water produced by the reaction. Therefore, when the reaction gas humidified to the saturated state is supplied to the unit cell in order to maintain the water-containing state of the membrane to be saturated, the steam becomes supersaturated at the outlet side, and becomes mixed as water droplets at the outlet side. In addition, the water vapor stagnates as water droplets inside the gas flow groove of the separator, which becomes a flow path of the reaction gas, and further causes a situation in which the flow path is obstructed by blocking the flow path, or a reaction gas supply amount. May be insufficient or battery characteristics may be degraded.

【0008】また、ガス流通溝の幅が大きい場合、ME
Aがガス流通溝に垂れ下がってしまい、ガス流通溝を塞
いでガスの流れを阻害し、反応ガスの供給量が不足した
り、電池特性を低下させる可能性があるという問題もあ
った。そこで、本発明は、上記問題点を解決すべく、化
学反応の結果、特にガス流通溝下流側に発生した水滴を
効率よく燃料電池の外部に排出する手段を提供し、反応
ガスが安定して均一に流通させる固体高分子電解質型燃
料電池を実現することを目的とする。
When the width of the gas flow groove is large, ME
A hangs down in the gas flow grooves, blocking the gas flow grooves and obstructing the gas flow, resulting in a problem that the supply amount of the reaction gas may be insufficient or the battery characteristics may be deteriorated. Therefore, the present invention provides a means for efficiently discharging water droplets generated as a result of a chemical reaction, particularly on the downstream side of a gas circulation groove, to the outside of a fuel cell in order to solve the above-mentioned problems. An object of the present invention is to realize a solid polymer electrolyte fuel cell that can be distributed uniformly.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、固体高分子電
解質膜と前記固体高分子電解質膜を挟持する一対の電極
とを具備する単電池を、前記電極の一方に燃料ガスを供
給排出するガス流通溝を有する導電性セパレータおよび
前記電極の他方に酸化剤ガスを供給排出するガス流通溝
を有する導電性セパレータを介して積層した固体高分子
電解質型燃料電池であって、前記導電性セパレータが、
ガス流れの上流側と下流側で異なる数のガス流通溝を有
し、かつすべてのガス流通溝が連続していることを特徴
とする固体高分子電解質型燃料電池に関する。前記導電
性セパレータにおいて、ガス流れの下流側におけるガス
流通溝の数が上流側におけるガス流通溝の数より多いこ
とが有効である。
According to the present invention, there is provided a unit cell comprising a solid polymer electrolyte membrane and a pair of electrodes sandwiching the solid polymer electrolyte membrane, wherein a fuel gas is supplied to and discharged from one of the electrodes. A solid polymer electrolyte fuel cell stacked via a conductive separator having a gas flow groove and a conductive separator having a gas flow groove for supplying and discharging an oxidizing gas to the other of the electrodes, wherein the conductive separator is ,
The present invention relates to a solid polymer electrolyte fuel cell having different numbers of gas flow grooves on an upstream side and a downstream side of a gas flow, and all the gas flow grooves are continuous. In the conductive separator, it is effective that the number of gas flow grooves on the downstream side of the gas flow is larger than the number of gas flow grooves on the upstream side.

【0010】また、本発明は、固体高分子電解質膜と前
記固体高分子電解質膜を挟持する一対の電極とを具備す
る単電池を、前記電極の一方に燃料ガスを供給排出する
ガス流通溝を有する導電性セパレータおよび前記電極の
他方に酸化剤ガスを供給排出するガス流通溝を有する導
電性セパレータを介して積層した固体高分子電解質型燃
料電池であって、前記ガス流通溝の少なくとも一部に突
起部が設けられ、前記ガス流通溝が複数に分割されてい
ることを特徴とする固体高分子電解質型燃料電池にも関
する。前記突起部の、ガス流通溝においてガスが流通す
る方向に垂直な方向における断面積が、下流側に向かう
にしたがって大きくなることが有効である。また、前記
突起部が電気伝導性であることが有効であり、また、前
記突起部がシリコーンゴムからなることが有効である。
また、前記突起部の高さが前記ガス流通溝の深さより小
さく、前記突起部の上面部をガスが流通することが有効
であり、また、上記固体高分子電解質型燃料電池におい
ては、前記ガス流通溝が撥水性を有し、前記ガス流通溝
の上流部よりも下流部の撥水性のほうが高いことが有効
である。また、前記導電性セパレータが、オーステナイ
ト系のステンレス鋼からなることが有効である。
[0010] The present invention also provides a cell comprising a solid polymer electrolyte membrane and a pair of electrodes sandwiching the solid polymer electrolyte membrane, comprising a gas flow groove for supplying and discharging fuel gas to one of the electrodes. A solid polymer electrolyte fuel cell stacked via a conductive separator having a gas flow groove for supplying and discharging an oxidizing gas to the other of the conductive separator and the electrode, wherein at least a part of the gas flow groove The present invention also relates to a solid polymer electrolyte fuel cell, wherein a projection is provided, and the gas flow groove is divided into a plurality. It is effective that the cross-sectional area of the protrusion in the direction perpendicular to the gas flow direction in the gas flow groove increases toward the downstream side. It is effective that the projection is electrically conductive, and it is effective that the projection is made of silicone rubber.
In addition, it is effective that the height of the protrusion is smaller than the depth of the gas flow groove, and that the gas flows through the upper surface of the protrusion. In the solid polymer electrolyte fuel cell, It is effective that the flow groove has water repellency, and the water repellency of the downstream portion is higher than the upstream portion of the gas flow groove. It is effective that the conductive separator is made of austenitic stainless steel.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は、高分子電
解質膜からなる電解質層の両主面に電極層を配置し、さ
らにその両外面に、ガス流通溝を備えたセパレータを配
置して単電池とし、この単電池を積層して燃料電池積層
体を形成し、一方のセパレータのガス流通溝に燃料ガ
ス、また他方のセパレータのガス流通溝に酸化剤ガスを
流通する固体高分子電解質型燃料電池において、(1)
各セパレータが複数本のガス流通溝を有し、かつガスの
上流側と下流側でガス流通溝の本数が異なる、(2)セ
パレータのガス流通溝において、下流側のガス流通溝の
本数が上流側のガス流通溝の本数より多い、(3)セパ
レータのガス流通溝の下流側に突起部を設け、ガス流通
溝を少なくとも2以上に分割することを特徴とするもの
である。また、上記(3)の構成においては、(a)突
起部のセパレータのガス流通溝の占有断面積を、下流側
に向かうにつれ大きくする、(b)突起部が導電性を有
する、(c)突起部の高さを、セパレータの集電部の高
さより低くすることを特徴とするものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In an embodiment of the present invention, an electrode layer is disposed on both main surfaces of an electrolyte layer comprising a polymer electrolyte membrane, and separators having gas flow grooves are disposed on both outer surfaces thereof. A solid polymer electrolyte in which a fuel cell is formed by stacking the unit cells, and a fuel gas flows through a gas flow groove of one separator and an oxidizing gas flows through a gas flow groove of the other separator. (1)
Each separator has a plurality of gas circulation grooves, and the number of gas circulation grooves is different between the upstream side and the downstream side of the gas. (2) In the gas circulation grooves of the separator, the number of gas circulation grooves on the downstream side is (3) A projection is provided on the downstream side of the gas flow groove of the separator, which is larger than the number of gas flow grooves on the side, and the gas flow groove is divided into at least two or more. Further, in the above configuration (3), (a) the occupied cross-sectional area of the gas flow groove of the separator of the protrusion is increased toward the downstream side, (b) the protrusion has conductivity, (c) The height of the protrusion is smaller than the height of the current collector of the separator.

【0012】ここで、前記突起部は、セパレータと同じ
材料で構成されていてもよく、この場合は、突起部を有
する形状のセパレータを一体成形により作製すればよ
い。また、前記突起部は、従来の形状を有するセパレー
タを作製した後に、後付けしても構わない。この場合、
突起部を構成する材料としては、流通する反応ガスによ
って劣化しないものであれば特に制限はなく、例えばア
クリル樹脂またはシリコーンゴムなどがあげられる。ま
た、単電池間の接触抵抗を上げないために突起部に導電
性を付与するのが好ましく、この場合は、例えば導電性
フィラーを混合すればよい。セパレータのガス流通溝を
上記の構成にすることで、特に水滴が滞留しやすい下流
側で生成水の排水効率が向上し、反応ガスが安定して流
通するようになり、固体高分子電解質型燃料電池の性能
の低下を抑えることが可能になる。
The projection may be made of the same material as the separator. In this case, the separator having the projection may be formed by integral molding. In addition, the protrusion may be attached after a separator having a conventional shape is manufactured. in this case,
The material constituting the projection is not particularly limited as long as it is not deteriorated by the flowing reaction gas, and examples thereof include acrylic resin and silicone rubber. In addition, it is preferable to impart conductivity to the projections in order not to increase the contact resistance between the cells. In this case, for example, a conductive filler may be mixed. By setting the gas flow groove of the separator to the above configuration, the drainage efficiency of the generated water is improved particularly on the downstream side where water droplets are likely to stay, so that the reaction gas can flow stably, and the solid polymer electrolyte fuel It is possible to suppress a decrease in battery performance.

【0013】このような効果は、以下の作用により得ら
れる。つまり、上記(1)〜(3)の構成においては、
下流側でのガス流通溝の断面積が小さくなるために、水
滴が滞留する下流側で単位面積当たりの気体流量が増大
することになる。その結果、増大した気体流量によって
水滴の排水効率が上昇し、水滴がガス流通溝に留まるこ
となく、所定の出口まで導かれる。また、水滴が下流側
においてより停留しやすいことを考慮すると、突起部の
占有断面積が下流側に向かうほど大きくなる上記した
(3)の(a)の構成とすればさらに排水効率が向上す
る。この突起部に導電性をもたせるために、セパレータ
自体の導電性を低下させることがなく電池性能への影響
はない。また突起部が導電性を有していなくても、上記
(3)の(c)の構成にすれば突起自体の導電性はセパ
レータ自体の導電性に直接寄与しないので電池性能には
影響することはない。
Such an effect is obtained by the following operation. That is, in the above configurations (1) to (3),
Since the cross-sectional area of the gas flow groove on the downstream side is small, the gas flow rate per unit area on the downstream side where the water droplets stay is increased. As a result, the drainage efficiency of the water droplet is increased by the increased gas flow rate, and the water droplet is guided to a predetermined outlet without remaining in the gas circulation groove. In consideration of the fact that water droplets are more likely to stay on the downstream side, drainage efficiency is further improved by adopting the above-mentioned (3) (a) configuration in which the occupied cross-sectional area of the projection increases toward the downstream side. . Since the protrusion has conductivity, the conductivity of the separator itself is not reduced, and there is no effect on battery performance. Even if the projections do not have conductivity, the configuration of (c) in (3) above does not directly affect the conductivity of the separators themselves, so that the battery performance is affected. There is no.

【0014】また、下流側でセパレータのガス流通溝の
表面を撥水処理した場合、排水効率はさらに向上する。
これは、ガス流通溝表面に対する水滴の接触角が大きく
なるために、両界面(ガス流通溝/水滴界面)に対する
密着性が低下し、水滴のガス流通溝表面への束縛力が緩
和されるためである。以上に説明した本発明の構成およ
び作用をより明らかにするために、本発明の実施例を図
面を用いて説明する。
Further, when the surface of the gas flow groove of the separator is subjected to the water repellent treatment on the downstream side, the drainage efficiency is further improved.
This is because the contact angle of the water droplet with respect to the gas flow groove surface becomes large, so that the adhesion to both interfaces (gas flow groove / water droplet interface) is reduced, and the binding force of the water droplet to the gas flow groove surface is reduced. It is. Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings in order to clarify the configuration and operation of the present invention described above.

【0015】[0015]

【実施例】《実施例1》本実施例においては、図1に示
す構造の単電池を用いて固体高分子電解質型燃料電池を
作製した。固体高分子電解質膜11を挟持する燃料極1
2と酸化剤極13の両外面に、反応ガスを流通させるた
めのガス流通溝15を備えたセパレータ14を、反応ガ
ス流通溝15が燃料極12または酸化剤極13に面する
ように配置し、ガスシール体17で気密に保持した。本
実施例では、固体高分子電解質膜11として、ナフィオ
ン膜(デュポン社製)を用いた。ここで、燃料極12側
および酸化剤極13側のセパレータ14は、カーボン粉
末とフェノール樹脂を混合したものを金型に入れ、加熱
しながら圧縮成形して得られたものである。
Example 1 In this example, a solid polymer electrolyte fuel cell was manufactured using a unit cell having the structure shown in FIG. Fuel electrode 1 sandwiching solid polymer electrolyte membrane 11
A separator 14 having a gas flow groove 15 for flowing a reaction gas is disposed on both outer surfaces of the fuel cell 2 and the oxidant electrode 13 such that the reaction gas flow groove 15 faces the fuel electrode 12 or the oxidant electrode 13. , And was kept airtight by a gas seal body 17. In this example, a Nafion membrane (manufactured by DuPont) was used as the solid polymer electrolyte membrane 11. Here, the separator 14 on the side of the fuel electrode 12 and the side of the oxidant electrode 13 are obtained by placing a mixture of carbon powder and a phenol resin in a mold, and compression-molding the mixture while heating.

【0016】ここで、図4に、本発明で用いたセパレー
タ14のガス流通溝15の部分概略斜視図を示す。ま
た、図5に、図4に示すガス流通溝を有するセパレータ
14の斜視図を示す。図4および図5に示すように、ガ
ス流れの中央部から下流側に向けてガス流通溝の幅方向
における中心に突起部40を設け、下流側のガス流通溝
の本数を上流側より多くした。このような構成にする
と、飽和状態に加湿した反応ガスの水分と、燃料電池の
発電に際し生成された反応生成水が、セパレータ14の
下流側のガス流通溝に水滴として付着しても、ガス流通
溝15の下流側は断面積が小さく、ガス流量が増大して
いるために、水滴がガス流通溝に留まることはなかっ
た。
FIG. 4 is a partial schematic perspective view of the gas flow groove 15 of the separator 14 used in the present invention. FIG. 5 is a perspective view of the separator 14 having the gas flow grooves shown in FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, a projection 40 is provided at the center in the width direction of the gas flow groove from the center of the gas flow toward the downstream side, and the number of gas flow grooves on the downstream side is increased from that on the upstream side. . With such a configuration, even if the moisture of the reaction gas humidified to the saturated state and the reaction water generated during the power generation of the fuel cell adhere to the gas circulation groove on the downstream side of the separator 14 as a water droplet, the gas circulation Since the downstream area of the groove 15 had a small cross-sectional area and an increased gas flow rate, water droplets did not stay in the gas flow groove.

【0017】《実施例2》本実施例においても、図1に
示す構造の単電池からなる固体高分子電解質型燃料電池
を作製した。固体高分子電解質膜11を挟持する燃料極
12と酸化剤極13の両外面に、反応ガスを流通させる
ためのガス流通溝15を備えたセパレータ14を、ガス
流通溝15が燃料極12または酸化剤極13に面するよ
うに配置し、ガスシール体17で気密に保持した。固体
高分子電解質膜11としてはナフィオン膜(デュポン社
製、型番112)を用いた。ここで、燃料極側および酸
化剤側のセパレータとしては、カーボン粉末とフェノー
ル樹脂を混合したものを金型に入れ、加熱しながら圧縮
成形して図3に示す構造のセパレータ14を作製した。
ついで、図6に示すように、ガス流通溝15のガス流れ
の中央部から下流側にアクリル樹脂と導電性フィラーと
の混合物からなる突起部41を形成し、ガス流通溝をそ
の幅方向における中心部で分割した。図6は、本実施例
で用いたセパレータ14のガス流通溝15の部分概略斜
視図である。また、図7に、本実施例で作製したセパレ
ータ14の斜視図を示す。
Embodiment 2 Also in this embodiment, a solid polymer electrolyte fuel cell composed of a unit cell having the structure shown in FIG. 1 was manufactured. On both outer surfaces of the fuel electrode 12 and the oxidant electrode 13 sandwiching the solid polymer electrolyte membrane 11, a separator 14 having a gas flow groove 15 for flowing a reaction gas is formed. It was arranged so as to face the electrode 13 and was kept airtight by a gas seal body 17. As the solid polymer electrolyte membrane 11, a Nafion membrane (manufactured by DuPont, model number 112) was used. Here, as a separator on the fuel electrode side and the oxidant side, a mixture of carbon powder and a phenol resin was placed in a mold, and compression-molded with heating to produce a separator 14 having a structure shown in FIG.
Next, as shown in FIG. 6, a projection 41 made of a mixture of an acrylic resin and a conductive filler is formed downstream from the center of the gas flow in the gas flow groove 15, and the gas flow groove is formed at the center in the width direction. Divided by division. FIG. 6 is a partial schematic perspective view of the gas circulation groove 15 of the separator 14 used in the present embodiment. FIG. 7 shows a perspective view of the separator 14 manufactured in this embodiment.

【0018】電池の運転に際しては、固体高分子電解質
膜11の含水状態を飽和に維持するために、飽和加湿状
態で供給される反応ガスの水分と反応生成水の水分が、
過飽和状態となって液化し、セパレータ14の下流側の
ガス流通溝に水滴として付着する可能性がある。しか
し、本実施例に係る燃料電池においては、ガス流通溝1
5の下流側では突起によってガス流通溝断面積が小さく
なってガスの流量が増大しているため、水滴はガス流通
溝に留まることなく、所定の流路まで導かれた。そし
て、反応ガスの供給が不足する危険性が回避され、反応
ガスを安定して均一に流通させることができた。
During operation of the battery, in order to maintain the water content of the solid polymer electrolyte membrane 11 at saturation, the moisture of the reaction gas and the moisture of the reaction product supplied in a saturated humidified state are:
There is a possibility that the liquid will be supersaturated and liquefied, and will adhere to the gas flow grooves on the downstream side of the separator 14 as water droplets. However, in the fuel cell according to the present embodiment, the gas flow grooves 1
On the downstream side of 5, the projections reduced the gas flow groove cross-sectional area and increased the gas flow rate, so that the water droplets were guided to a predetermined flow path without remaining in the gas flow grooves. In addition, the risk of insufficient supply of the reaction gas was avoided, and the reaction gas could be stably and uniformly circulated.

【0019】《実施例3》本実施例においても、図1に
示す構造の単電池からなる固体高分子電解質型燃料電池
を作製した。固体高分子電解質膜11を挟持する燃料極
12と酸化剤極13の両外面に、ガス流通溝15を備え
たセパレータ14を、ガス流通溝15が燃料極12また
は酸化剤極13に面するように配置し、ガスシール体1
7で気密に保持して構成した。本実施例では、固体高分
子電解質膜11として、ナフィオン膜(デュポン社製)
を用いた。ここで、燃料極側および酸化剤側のセパレー
タ14は、カーボン粉末とフェノール樹脂を混合したも
のを金型に入れ、加熱しながら圧縮成形することにより
図3に示すセパレータ14を作製した。そして、図8の
ガス流通溝15の部分概略斜視図に示すように、ガス流
通溝15のガス流れの中央部から下流側にアクリル樹脂
製の突起部42を形成し、ガス流通溝を分割した。ま
た、下流側に向かうほど、突起部42がガス流通溝15
を占有する面積が大きくなるようにした。図9には、図
8に示すガス流通溝を有するセパレータ14の斜視図を
示す。
Example 3 Also in this example, a solid polymer electrolyte fuel cell comprising a single cell having the structure shown in FIG. 1 was manufactured. On both outer surfaces of the fuel electrode 12 and the oxidizer electrode 13 sandwiching the solid polymer electrolyte membrane 11, a separator 14 having a gas flow groove 15 is provided so that the gas flow groove 15 faces the fuel electrode 12 or the oxidizer electrode 13. Gas seal body 1
7 to keep the airtight. In this embodiment, a Nafion membrane (manufactured by DuPont) is used as the solid polymer electrolyte membrane 11.
Was used. Here, the separator 14 on the fuel electrode side and the oxidizing agent side was prepared by placing a mixture of carbon powder and a phenol resin in a mold and performing compression molding while heating, thereby producing the separator 14 shown in FIG. Then, as shown in a partial schematic perspective view of the gas flow groove 15 in FIG. 8, a protrusion 42 made of an acrylic resin is formed on the gas flow groove 15 from the center of the gas flow to the downstream side, and the gas flow groove is divided. . Further, the projections 42 become closer to the downstream side,
The area occupying is increased. FIG. 9 shows a perspective view of the separator 14 having the gas flow grooves shown in FIG.

【0020】燃料極側および酸化剤側のセパレータ14
はカーボン粉末とフェノール樹脂を混合したものを一定
の金型に入れ、加熱しながら圧縮成形して得られたもの
であり、ガス流通溝15の下流側にはアクリル樹脂から
形成される突起部42を形成し、図8および図9に示す
ように、ガス流通溝15が分割されている。また、下流
側に向かうほど、突起部42がガス流通溝15を占有す
る面積が大きくなっている。また、突起部42のガス流
通溝の底面からの高さL2をセパレータ14の集電部で
あるリブ34の高さL1より低くした。本実施例におい
ては、固体高分子電解質膜11の含水状態を飽和に維持
するために飽和状態に加湿して供給される反応ガスの水
分、および燃料電池の発電に際し生成された反応生成水
の水分が、過飽和状態となって液化し、セパレータ14
の下流側のガス流通溝15に水滴として付着する事態が
生じても、ガス流通溝15の下流側では突起部42によ
ってガス流通溝断面積が小さくなっており流量が増大し
ているため、水滴はガス流通溝に留まることなく、所定
の流路まで導かれ、反応ガスの供給が不足する危険性が
回避され反応ガスが安定して均一に流通した。なお、図
8に示した構成においては、セパレータ14に冷却水流
通溝16を設けて単電池を冷却しているが、これに限る
ものでなくセパレータ以外の別途構成部品にこの冷却機
能を持たせてもよい。
Fuel electrode side and oxidant side separator 14
Is obtained by placing a mixture of carbon powder and a phenol resin in a fixed mold and compressing the mixture while heating, and a projection 42 formed of an acrylic resin is provided on the downstream side of the gas flow groove 15. The gas flow groove 15 is divided as shown in FIGS. Further, the area of the protrusion 42 occupying the gas flow groove 15 increases toward the downstream side. Also, the height L 2 from the bottom surface of the gas flow channel of the protruding portion 42 lower than the height L 1 of the ribs 34 is a collector portion of the separator 14. In this embodiment, in order to maintain the water-containing state of the solid polymer electrolyte membrane 11 at saturation, the moisture of the reaction gas supplied by humidification to the saturated state and the moisture of the reaction water generated during power generation of the fuel cell Is liquefied in a supersaturated state, and the separator 14
Even if a situation occurs in which water droplets adhere to the gas flow groove 15 on the downstream side of the gas flow path, since the cross-sectional area of the gas flow groove is reduced and the flow rate is increased on the downstream side of the gas flow groove 15 by the projections 42, Was guided to a predetermined flow path without remaining in the gas circulation groove, and the risk of insufficient supply of the reaction gas was avoided, and the reaction gas flowed stably and uniformly. In the configuration shown in FIG. 8, the cooling water circulation grooves 16 are provided in the separator 14 to cool the unit cells. However, the present invention is not limited to this, and other components other than the separator may have this cooling function. You may.

【0021】《実施例4》本実施例においても、図1に
示す構造の単電池からなる固体高分子電解質型燃料電池
を作製した。固体高分子電解質膜11を挟持する燃料極
12と酸化剤極13の両外面に、ガス流通溝15を備え
たセパレータ14を、ガス流通溝15が燃料極12また
は酸化剤極13に面するように配置し、ガスシール体1
7で気密に保持して構成した。本実施例では、固体高分
子電解質膜11として、ナフィオン膜(デュポン社製、
型番112)を用いた。本実施例においては、ステンレ
ス鋼(SUS304)製の金属板の表面に、プレス成型
によりガス流通溝15を設けて、図3に示す形状のセパ
レータ14を作製した。続いて、固体高分子電解質膜1
1を挟持する燃料極12と酸化剤極13の両外面に、前
記セパレータ14を、ガス流通溝15が燃料極12また
は酸化剤極13に面するように配置し、ガスシール体1
7で気密に保持して構成した。
Example 4 Also in this example, a solid polymer electrolyte fuel cell composed of a unit cell having the structure shown in FIG. 1 was manufactured. On both outer surfaces of the fuel electrode 12 and the oxidizer electrode 13 sandwiching the solid polymer electrolyte membrane 11, a separator 14 having a gas flow groove 15 is provided so that the gas flow groove 15 faces the fuel electrode 12 or the oxidizer electrode 13. Gas seal body 1
7 to keep the airtight. In the present embodiment, a Nafion membrane (manufactured by DuPont,
Model No. 112) was used. In the present example, a gas flow groove 15 was provided on the surface of a stainless steel (SUS304) metal plate by press molding to produce a separator 14 having the shape shown in FIG. Subsequently, the solid polymer electrolyte membrane 1
The separator 14 is disposed on both outer surfaces of the fuel electrode 12 and the oxidant electrode 13 with the gas seal groove 1 facing the fuel electrode 12 or the oxidant electrode 13.
7 to keep the airtight.

【0022】ここで、セパレータ14のガス流通溝15
内部には、シリコーンゴムからなる突起部43を射出成
形によって形成し、ガス流通溝15を分割した。図10
に、本実施例において作製したセパレータ14の斜視図
を示す。図10に示すように、ガス流通溝31の中央部
には、上流側から下流側にかけて突起部43を設けた。
本実施例においては、固体高分子電解質膜11の含水状
態を飽和に維持するために飽和状態に加湿して供給され
る反応ガスの水分、および燃料電池の発電に際し生成さ
れた反応生成水の水分が、過飽和状態となって液化し、
セパレータ14のガス流通溝に水滴として付着する事態
が生じても、ガス流通溝15では突起部43によって流
量が増大しているため、水滴はガス流通溝に留まること
なく、所定の流路まで導かれることになり、反応ガスの
供給が不足する危険性が回避され反応ガスが安定して均
一に流通した。また、膜電極接合体は、ガス流通溝で突
起部43によって支持されるために、セパレータ14全
面にわたって均一に保持され、ガス流通溝に垂れ下がる
ことはなく、反応ガスの供給が不足する危険性が回避さ
れ、反応ガスが安定して均一に流通した。
Here, the gas flow grooves 15 of the separator 14
Inside, a protrusion 43 made of silicone rubber was formed by injection molding, and the gas flow groove 15 was divided. FIG.
Next, a perspective view of the separator 14 manufactured in this example is shown. As shown in FIG. 10, a projection 43 is provided at the center of the gas flow groove 31 from the upstream side to the downstream side.
In this embodiment, in order to maintain the water-containing state of the solid polymer electrolyte membrane 11 at saturation, the moisture of the reaction gas supplied by humidification to the saturated state and the moisture of the reaction water generated during power generation of the fuel cell Liquefies in a supersaturated state,
Even if water droplets adhere to the gas flow grooves of the separator 14, since the flow rate of the gas flow grooves 15 is increased by the projections 43, the water droplets do not stay in the gas flow grooves but flow to a predetermined flow path. As a result, the risk of insufficient supply of the reaction gas was avoided, and the reaction gas circulated stably and uniformly. In addition, since the membrane electrode assembly is supported by the protrusions 43 in the gas flow grooves, the membrane electrode assembly is uniformly held over the entire surface of the separator 14, does not hang down in the gas flow grooves, and there is a risk that the supply of the reaction gas is insufficient. The reaction gas was circulated stably and uniformly.

【0023】[0023]

【発明の効果】上述のように、本発明は、水素イオン伝
導性固体高分子電解質膜の両主面に電極層を配置し、さ
らにその両外面に、ガス流通溝を備えたセパレータを配
置して単電池とし、この単電池を積層して燃料電池積層
体を形成し、一方のセパレータのガス流通溝に燃料ガ
ス、また他方のセパレータのガス流通溝に酸化剤ガスを
流通する固体高分子電解質型燃料電池に関するものであ
る。そして、(1)各セパレータが複数本のガス流通溝
を有し、かつガスの上流側と下流側でガス流通溝の本数
が異なること、(2)セパレータのガス流通溝におい
て、下流側のガス流通溝の本数が上流側のガス流通溝の
本数より多い、および/または(3)セパレータのガス
流通溝の下流側に突起部を設け、ガス流通溝が少なくと
も2以上に分割されていることを特徴とするものであ
る。さらに上記(3)の構成においては、(a)突起部
のセパレータのガス流通溝の占有断面積が、下流側に向
かうにつれて大きくなっていること、(b)突起部が導
電性を有すること、および/または(c)突起部の高さ
がセパレータの集電部であるリブの高さより低いことを
特徴とする。これにより、ガス流通溝での水滴による閉
塞が抑制され、反応ガスが安定して均一に流通する固体
高分子電解質型燃料電池が得られる。
As described above, according to the present invention, the electrode layers are disposed on both main surfaces of the proton conductive solid polymer electrolyte membrane, and the separators having the gas flow grooves are disposed on both outer surfaces thereof. A solid polymer electrolyte in which a fuel cell is formed by stacking the unit cells, and a fuel gas flows through a gas flow groove of one separator and an oxidizing gas flows through a gas flow groove of the other separator. The present invention relates to a fuel cell. (1) Each separator has a plurality of gas circulation grooves, and the number of gas circulation grooves differs between the upstream side and the downstream side of the gas. (2) In the gas circulation grooves of the separator, the downstream gas The number of the flow grooves is larger than the number of the gas flow grooves on the upstream side, and / or (3) a projection is provided on the downstream side of the gas flow grooves of the separator, and the gas flow grooves are divided into at least two or more. It is a feature. Further, in the above configuration (3), (a) the occupied cross-sectional area of the gas flow groove of the separator of the projection increases toward the downstream side, and (b) the projection has conductivity. And / or (c) the height of the projection is lower than the height of the rib serving as the current collector of the separator. As a result, blockage due to water droplets in the gas flow grooves is suppressed, and a solid polymer electrolyte fuel cell in which the reaction gas flows stably and uniformly is obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】固体高分子電解質型燃料電池の単電池の基本構
成を示す概略縦断面図
FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a basic configuration of a unit cell of a solid polymer electrolyte fuel cell.

【図2】図1に示す単電池を積層して得られる燃料電池
積層体の概略側面図
FIG. 2 is a schematic side view of a fuel cell stack obtained by stacking the unit cells shown in FIG.

【図3】単電池を構成するセパレータを電極に面する側
から見た斜視図
FIG. 3 is a perspective view of a separator constituting a unit cell as viewed from a side facing an electrode.

【図4】実施例1で用いたセパレータのガス流通溝の部
分概略斜視図
FIG. 4 is a partial schematic perspective view of a gas flow groove of a separator used in Example 1.

【図5】図4に示すガス流通溝を有するセパレータの斜
視図
FIG. 5 is a perspective view of a separator having a gas circulation groove shown in FIG. 4;

【図6】実施例2で用いたセパレータのガス流通溝の部
分概略斜視図
FIG. 6 is a partial schematic perspective view of a gas flow groove of a separator used in Example 2.

【図7】図6に示すガス流通溝を有するセパレータの斜
視図
FIG. 7 is a perspective view of a separator having a gas flow groove shown in FIG. 6;

【図8】実施例3で用いたセパレータのガス流通溝の部
分概略斜視図
FIG. 8 is a partial schematic perspective view of a gas flow groove of a separator used in Example 3.

【図9】図8に示すガス流通溝を有するセパレータの斜
視図
FIG. 9 is a perspective view of a separator having a gas circulation groove shown in FIG. 8;

【図10】実施例4において作製したセパレータの斜視
FIG. 10 is a perspective view of a separator manufactured in Example 4.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 固体高分子電解質膜 12 燃料極 13 酸化剤極 14 セパレータ 15 ガス流通溝 16 冷却水流通溝 17 ガスシール体 21 単電池 22 集電板 23 絶縁板 24 締付板 25 締付ボルト 26 皿バネ 27 締付ナット 31 ガス流通溝 32 ガス注入用マニホールド 33 ガス排出用マニホールド 34 リブ 40 突起部 41 突起部 42 突起部 43 突起部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Solid polymer electrolyte membrane 12 Fuel electrode 13 Oxidizer electrode 14 Separator 15 Gas circulation groove 16 Cooling water circulation groove 17 Gas seal body 21 Single cell 22 Current collecting plate 23 Insulating plate 24 Tightening plate 25 Tightening bolt 26 Disc spring 27 Tightening nut 31 Gas flow groove 32 Manifold for gas injection 33 Manifold for gas discharge 34 Rib 40 Projection 41 Projection 42 Projection 43 Projection

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 達人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 新倉 順二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5H026 AA06 CC03 EE08 HH02  ──────────────────────────────────────────────────の Continuing from the front page (72) Inventor Tatsuto Yamazaki 1006 Kadoma Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. F term (reference) 5H026 AA06 CC03 EE08 HH02

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 固体高分子電解質膜と前記固体高分子電
解質膜を挟持する一対の電極とを具備する単電池を、前
記電極の一方に燃料ガスを供給排出するガス流通溝を有
する導電性セパレータおよび前記電極の他方に酸化剤ガ
スを供給排出するガス流通溝を有する導電性セパレータ
を介して積層した固体高分子電解質型燃料電池であっ
て、 前記導電性セパレータが、ガス流れの上流側と下流側で
異なる数のガス流通溝を有し、かつすべてのガス流通溝
が連続していることを特徴とする固体高分子電解質型燃
料電池。
1. A unit cell comprising a solid polymer electrolyte membrane and a pair of electrodes sandwiching said solid polymer electrolyte membrane, and a conductive separator having a gas flow groove for supplying and discharging fuel gas to one of said electrodes. And a solid polymer electrolyte fuel cell laminated via a conductive separator having a gas flow groove for supplying and discharging an oxidizing gas to the other of the electrodes, wherein the conductive separator is an upstream side and a downstream side of a gas flow. A solid polymer electrolyte fuel cell having different numbers of gas flow grooves on the side, and all gas flow grooves are continuous.
【請求項2】 前記導電性セパレータにおいて、ガス流
れの下流側におけるガス流通溝の数が上流側におけるガ
ス流通溝の数より多いことを特徴とする請求項1記載の
固体高分子電解質型燃料電池。
2. The solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 1, wherein in the conductive separator, the number of gas flow grooves on the downstream side of the gas flow is larger than the number of gas flow grooves on the upstream side. .
【請求項3】 固体高分子電解質膜と前記固体高分子電
解質膜を挟持する一対の電極とを具備する単電池を、前
記電極の一方に燃料ガスを供給排出するガス流通溝を有
する導電性セパレータおよび前記電極の他方に酸化剤ガ
スを供給排出するガス流通溝を有する導電性セパレータ
を介して積層した固体高分子電解質型燃料電池であっ
て、 前記ガス流通溝の少なくとも一部に突起部が設けられ、
前記ガス流通溝が複数に分割されていることを特徴とす
る固体高分子電解質型燃料電池。
3. A unit cell comprising a solid polymer electrolyte membrane and a pair of electrodes sandwiching said solid polymer electrolyte membrane, and a conductive separator having a gas flow groove for supplying and discharging fuel gas to one of said electrodes. And a solid polymer electrolyte fuel cell stacked via a conductive separator having a gas circulation groove for supplying and discharging an oxidizing gas to the other of the electrodes, wherein a projection is provided on at least a part of the gas circulation groove. And
A solid polymer electrolyte fuel cell, wherein the gas flow groove is divided into a plurality of grooves.
【請求項4】 前記突起部の、前記ガス流通溝において
ガスが流通する方向に垂直な方向における断面積が、下
流側に向かうにしたがって大きくなることを特徴とする
請求項3記載の固体高分子電解質型燃料電池。
4. The solid polymer according to claim 3, wherein a cross-sectional area of the protrusion in a direction perpendicular to a gas flow direction in the gas flow groove increases toward a downstream side. Electrolyte fuel cell.
【請求項5】 前記突起部が電気伝導性であることを特
徴とする請求項3または4記載の固体高分子電解質型燃
料電池。
5. The solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 3, wherein the protrusion is electrically conductive.
【請求項6】 前記突起部がシリコーンゴムからなるこ
とを特徴とする請求項3または4記載の固体高分子電解
質型燃料電池。
6. The solid polymer electrolyte fuel cell according to claim 3, wherein said projections are made of silicone rubber.
【請求項7】 前記突起部の高さが前記ガス流通溝の深
さより小さく、前記突起部の上面部をガスが流通するこ
とを特徴とする請求項3〜6のいずれかに記載の固体高
分子電解質型燃料電池。
7. The solid height according to claim 3, wherein the height of the protrusion is smaller than the depth of the gas flow groove, and gas flows through the upper surface of the protrusion. Molecular electrolyte fuel cell.
【請求項8】 前記ガス流通溝が撥水性を有し、前記ガ
ス流通溝の上流側よりも下流側のほうが撥水性が高いこ
とを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の固体高
分子電解質型燃料電池。
8. The solid according to claim 1, wherein the gas flow groove has water repellency, and the water repellency is higher on the downstream side than on the upstream side of the gas flow groove. Polymer electrolyte fuel cell.
【請求項9】 前記導電性セパレータが、オーステナイ
ト系のステンレス鋼からなることを特徴とする請求項1
〜8のいずれかに記載の固体高分子電解質型燃料電池。
9. The method according to claim 1, wherein the conductive separator is made of austenitic stainless steel.
A solid polymer electrolyte fuel cell according to any one of claims 1 to 8.
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