JP2003142128A - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 良好な電気特性と小型軽量化とを両立する燃
料電池を提供する。
【解決手段】 プロトン伝導体膜204と、当該プロト
ン伝導体膜204を挟むそれぞれ面状の水素側電極20
3及び酸素側電極205と、上記水素側電極203また
は上記酸素側電極205の主面に当接して設けられると
ともに上記水素側電極203または上記酸素側電極20
5に当接する側の主面上に設けられた突部213,21
4を備える面状の集電体202,206と、上記水素側
電極203への燃料供給手段と、上記酸素側電極への酸
素供給手段とを備え、上記集電体204は、上記突部2
13,214が上記水素側電極203の主面または上記
酸素側電極205の主面に刺さった状態で上記水素側電
極203の主面または上記酸素側電極205の主面に当
接している。
(57) [Problem] To provide a fuel cell that achieves both good electric characteristics and reduction in size and weight. SOLUTION: A proton conductor film 204 and a planar hydrogen electrode 20 sandwiching the proton conductor film 204 are provided.
3 and the oxygen-side electrode 205 and the main surface of the hydrogen-side electrode 203 or the oxygen-side electrode 205.
5 and projections 213 and 21 provided on the main surface on the side in contact with
4, fuel supply means for the hydrogen-side electrode 203, and oxygen supply means for the oxygen-side electrode 203.
13 and 214 are in contact with the main surface of the hydrogen-side electrode 203 or the main surface of the oxygen-side electrode 205 with the main surface of the hydrogen-side electrode 203 or the main surface of the oxygen-side electrode 205 pierced.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はプロトン伝導体膜な
どを用いた燃料電池に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fuel cell using a proton conductor membrane or the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】燃料電池は、燃料気体を供給することで
発電体に電力を発生させる装置であり、そのような燃料
電池の一例として、プロトン伝導体膜を電極で挟んだ構
造を有し、所望の起電力を得る燃料電池がある。このよ
うな燃料電池は、自動車などの車両に搭載して電気自動
車やハイブリット式車両としての応用が大きく期待され
ている他、その軽量化や小型化が容易となる構造から、
現状の乾電池や充電式電池の如き用途に限らず、例えば
携帯可能な機器への応用が研究や開発の段階にある。2. Description of the Related Art A fuel cell is a device for generating electric power in a power generator by supplying a fuel gas. As an example of such a fuel cell, a fuel cell has a structure in which a proton conductor membrane is sandwiched between electrodes. There are fuel cells that obtain the desired electromotive force. Such a fuel cell is expected to be applied to an electric vehicle or a hybrid type vehicle by being mounted on a vehicle such as an automobile, and also has a structure that facilitates its weight reduction and downsizing,
Not only the current applications such as dry batteries and rechargeable batteries but also applications to portable devices are in the research and development stage.
【0003】ここで、プロトン伝導体膜を用いた燃料電
池について、簡単に図42を参照しながら説明する。プ
ロトン伝導体膜301は水素側電極302と酸素側電極
303に挟持され、解離したプロトン(H+)は図面矢
印方向に沿って水素側電極302から酸素側電極303
に向かってプロトン伝導体膜301の膜中を移動する。
水素側電極302とプロトン伝導体膜301の間には、
触媒層302aが形成され、酸素側電極303とプロト
ン伝導体膜301の間には、触媒層303aが形成され
る。使用時には、水素側電極302では導入口312か
ら水素ガス(H 2)が燃料気体として供給され、排出口
313から水素が排出される。そして、燃料気体である
水素ガス(H2)が気体流路315を通過する間にプロ
トンを発生し、このプロトンは酸素側電極303に移動
する。この移動するプロトンが、導入口316から気体
流路317に供給されて排気口318に向かう酸素(空
気)と反応することにより所望の起電力が取り出され
る。Here, a fuel cell using a proton conductor membrane is used.
The pond will be briefly described with reference to FIG. The
The roton conductor film 301 includes a hydrogen side electrode 302 and an oxygen side electrode.
The protons (H+) Is a drawing arrow
From the hydrogen side electrode 302 to the oxygen side electrode 303 along the mark direction
Toward the inside of the proton conductor membrane 301.
Between the hydrogen side electrode 302 and the proton conductor membrane 301,
The catalyst layer 302a is formed, and the oxygen side electrode 303 and the
A catalyst layer 303a is formed between the conductive film 301.
It At the time of use, is the inlet 312 on the hydrogen side electrode 302?
Hydrogen gas (H Two) Is supplied as fuel gas and is discharged
Hydrogen is discharged from 313. And is the fuel gas
Hydrogen gas (HTwo) Passes through the gas flow path 315,
Tons are generated, and these protons move to the oxygen-side electrode 303.
To do. This moving proton is introduced into the gas from the inlet 316.
Oxygen (empty air) supplied to the flow path 317 and directed to the exhaust port 318.
The desired electromotive force is extracted by reacting with
It
【0004】このような構成の燃料電池では、水素を燃
料とする場合、負極である水素側電極では触媒と高分子
電解質の接触界面において、H2→2H++2e−の如
き反応が生ずる。酸素を酸化剤とした場合、正極である
酸素側電極では同様に1/2O2+2H++2e−=H
2Oの如き反応が起こり、水が生成される。プロトン伝
導体膜301でプロトンが解離しつつ、触媒層302a
から供給されるプロトンが酸素側電極303に移動する
ので、プロトンの伝導率が高くなるという特徴がある。
また、水を供給する加湿装置などが不要であるので、燃
料電池システムの簡略化や軽量化を図ることができる。In the fuel cell having such a structure, when hydrogen is used as a fuel, a reaction such as H 2 → 2H + + 2e − occurs at the contact interface between the catalyst and the polymer electrolyte at the hydrogen side electrode which is the negative electrode. When oxygen is used as the oxidant, 1 / 2O 2 + 2H + + 2e − = H is similarly formed in the positive electrode on the oxygen side.
A reaction such as 2 O occurs and water is produced. While the protons are dissociated in the proton conductor film 301, the catalyst layer 302a
Since the protons supplied from the electrode move to the oxygen-side electrode 303, the proton conductivity is high.
Further, since a humidifying device for supplying water is unnecessary, the fuel cell system can be simplified and reduced in weight.
【0005】前述のようなプロトン伝導体膜を用いた燃
料電池では、プロトン伝導体膜301とこれを挟む水素
側電極302と酸素側電極303とが発電体となり、そ
の各電極側には起電力を取り出すための集電体がそれぞ
れ形成される。In the fuel cell using the proton conductor membrane as described above, the proton conductor membrane 301 and the hydrogen side electrode 302 and the oxygen side electrode 303 sandwiching the proton conductor membrane 301 serve as power generators, and electromotive force is generated on each electrode side. Current collectors are formed for taking out the respective.
【0006】ここで、従来の集電体を備えた構造の燃料
電池について、図43の分解斜視図を参照しながら説明
すると、膜中を解離したプロトンが伝導するプロトン伝
導体膜331を挟んで、水素側電極332と酸素側電極
333が形成され、これら水素側電極332と酸素側電
極333の外側すなわちプロトン伝導体膜331とは反
対面に、それぞれ集電体334、335が密着される。
また、集電体334、335の外側面は略平坦とされ、
積層する場合に有利である。このような構造とすること
で、複数の燃料電池を積層させることができ、プロトン
伝導体膜331の面積が小さい場合であっても、大きな
起電力を得ることができることになる。Here, a conventional fuel cell structure having a current collector will be described with reference to the exploded perspective view of FIG. 43. A proton conductor film 331 that conducts protons dissociated in the film is sandwiched between them. A hydrogen side electrode 332 and an oxygen side electrode 333 are formed, and current collectors 334 and 335 are adhered to the outside of the hydrogen side electrode 332 and the oxygen side electrode 333, that is, the surface opposite to the proton conductor film 331.
The outer surfaces of the current collectors 334 and 335 are substantially flat,
This is advantageous when stacking. With such a structure, a plurality of fuel cells can be stacked and a large electromotive force can be obtained even when the area of the proton conductor film 331 is small.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな集電体は、良好な集電性、すなわち水素側電極また
は酸素側電極と良好な電気的導通を得るために水素側電
極または酸素側電極との接触面積を極力多く確保するこ
とが好ましく、当該集電体の全面で水素側電極または酸
素側電極と接触するようになされている。このような観
点から、水素側電極または酸素側電極と、集電体との間
に空隙が発生しないように均一、且つきわめて大きな加
圧力で集電体を押さえつける必要がある。そして、集電
体は、このような大きな加圧力に耐えられる強度を有す
ることが求められ、その結果、集電体の厚みが厚くなる
とともに集電体の重量が重くなり、燃料電池本体が大型
化、重量化してしまう。By the way, in order to obtain good current collecting ability, that is, good electrical continuity with the hydrogen side electrode or the oxygen side electrode, the current collector as described above has a hydrogen side electrode or an oxygen side electrode. It is preferable to secure the contact area with the electrode as large as possible, and the entire surface of the current collector is brought into contact with the hydrogen side electrode or the oxygen side electrode. From this point of view, it is necessary to press the current collector uniformly and with an extremely large pressure so that no void is generated between the hydrogen side electrode or the oxygen side electrode and the current collector. Then, the current collector is required to have strength capable of withstanding such a large pressing force, and as a result, the thickness of the current collector is increased and the weight of the current collector is increased, resulting in a large fuel cell body. It becomes heavy and heavy.
【0008】したがって、良好な集電性、すなわち電気
特性を備え、小型軽量化が可能な燃料電池は、未だ確立
されていないのが現状である。Therefore, at present, a fuel cell which has a good current collecting property, that is, an electric characteristic and which can be reduced in size and weight has not yet been established.
【0009】そこで、本発明は、上述した従来の実情に
鑑みて創案されたものであり、良好な電気特性と小型軽
量化とを両立する燃料電池を提供することを目的とす
る。Therefore, the present invention was devised in view of the above-mentioned conventional circumstances, and an object thereof is to provide a fuel cell which has both good electric characteristics and a small size and light weight.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するために、本発明にかかる燃料電池は、プロトン伝導
体膜と、当該プロトン伝導体膜を挟むそれぞれ面状の水
素側電極及び酸素側電極と、水素側電極または酸素側電
極の主面に当接して設けられるとともに水素側電極また
は酸素側電極に当接する側の主面上に設けられた突部を
備える面状の集電体と、水素側電極への燃料供給手段
と、酸素側電極への酸素供給手段とを備え、集電体は、
突部が水素側電極の主面または酸素側電極の主面に刺さ
った状態で水素側電極の主面または酸素側電極の主面に
当接していることを特徴とするものである。In order to achieve the above objects, a fuel cell according to the present invention comprises a proton conductor membrane, a planar hydrogen side electrode sandwiching the proton conductor membrane, and oxygen. A planar current collector having a side electrode and a protrusion provided on the main surface of the hydrogen side electrode or the oxygen side electrode in contact with the main surface and on the side of the main surface in contact with the hydrogen side electrode or the oxygen side electrode. And a fuel supply means to the hydrogen side electrode, and an oxygen supply means to the oxygen side electrode, the current collector,
The protrusion is in contact with the main surface of the hydrogen side electrode or the main surface of the oxygen side electrode in a state of being stuck in the main surface of the hydrogen side electrode or the main surface of the oxygen side electrode.
【0011】以上のように構成された本発明にかかる燃
料電池は、集電体が、水素側電極または酸素側電極に当
接する側の主面上に突部を有する。そして、集電体は、
当該突部が水素側電極または酸素側電極の主面に刺さっ
た状態で水素側電極または酸素側電極と当接している。In the fuel cell according to the present invention configured as described above, the current collector has the protrusion on the main surface on the side in contact with the hydrogen side electrode or the oxygen side electrode. And the current collector is
The protrusion is in contact with the hydrogen-side electrode or the oxygen-side electrode while being stuck in the main surface of the hydrogen-side electrode or the oxygen-side electrode.
【0012】これにより、集電体は、水素側集電体また
は酸素側集電体と密着した状態で固定され、集電体と水
素側電極または酸素側電極との間に空隙が発生すること
なく均一に面接触した状態とされる。As a result, the current collector is fixed in a state of being in close contact with the hydrogen side current collector or the oxygen side current collector, and a void is generated between the current collector and the hydrogen side electrode or the oxygen side electrode. Instead, they are in uniform contact with each other.
【0013】[0013]
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる燃料電池の
実施の形態を、図面を参照して詳説する。なお、本発明
は、以下の記述に限定されることはなく、本発明の要旨
を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a fuel cell according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to the following description, and can be appropriately modified without departing from the gist of the present invention.
【0014】図1は、本発明を適用した燃料電池のセル
構造の概略断面図である。この燃料電池は、水素側集電
体202と、水素側電極203と、プロトン伝導体20
4と、酸素側電極205と、酸素側集電体206とがこ
の順で積層された積層体が筐体201の中に収納されて
構成されている。また、この積層体のうち、水素側集電
体202の側部には、酸素供給路207を介して水素供
給源208が接続されており、酸素側集電体206の側
部には、酸素供給路209を介して酸素供給源210が
接続されている。FIG. 1 is a schematic sectional view of a cell structure of a fuel cell to which the present invention is applied. This fuel cell includes a hydrogen side current collector 202, a hydrogen side electrode 203, and a proton conductor 20.
4, the oxygen-side electrode 205, and the oxygen-side current collector 206 are stacked in this order to be housed in the housing 201. Further, in this laminated body, a hydrogen supply source 208 is connected to a side portion of the hydrogen side current collector 202 via an oxygen supply passage 207, and a side portion of the oxygen side current collector 206 is connected to an oxygen source. An oxygen supply source 210 is connected via a supply path 209.
【0015】図2は、上述した積層体の分解斜視図であ
る。この燃料電池では、図2に示すように水素側集電体
202と水素側電極203との間に燃料である水素を矢
印Aの方向に供給し、酸素側集電体206と酸素側電極
205との間に酸素を矢印Bの方向に供給する。FIG. 2 is an exploded perspective view of the above-mentioned laminated body. In this fuel cell, as shown in FIG. 2, hydrogen, which is a fuel, is supplied between the hydrogen side current collector 202 and the hydrogen side electrode 203 in the direction of arrow A, and the oxygen side current collector 206 and the oxygen side electrode 205 are supplied. Oxygen is supplied in the direction of arrow B between and.
【0016】ここで、水素側集電体202は、図2に示
すように水素側電極203との当接面側の主面に凹部と
凸部とを組み合わせることにより水素の流路となる溝2
11が形成されており、この溝211を通して水素側集
電体202と水素側電極203との間に矢印Aの方向に
水素が供給される。このような水素側集電体202は、
伝導材料により構成されており、燃料電池の構成により
耐酸性等の諸条件を考慮して適宜選択することができ、
例えば金メッキされた金属板やカーボン材料等を用いら
れる。Here, as shown in FIG. 2, the hydrogen-side current collector 202 is a groove that serves as a hydrogen flow path by combining a concave portion and a convex portion on the main surface on the contact side with the hydrogen-side electrode 203. Two
11 is formed, and hydrogen is supplied between the hydrogen side current collector 202 and the hydrogen side electrode 203 through the groove 211 in the direction of arrow A. Such a hydrogen side current collector 202 is
It is composed of a conductive material, and can be appropriately selected in consideration of various conditions such as acid resistance depending on the structure of the fuel cell,
For example, a gold-plated metal plate or carbon material may be used.
【0017】また、酸素側集電体206も、図2に示す
ように酸素側電極205との当接面の主面に凹部と凸部
とを組み合わせることにより酸素の流路となる溝211
が形成されており、この溝212を通して酸素側集電体
206と酸素側電極205との間に矢印Bの方向に酸素
が供給される。このような酸素側集電体206は、伝導
材料により構成されており、燃料電池の構成により耐酸
性等の諸条件を考慮して適宜選択することができ、例え
ば金メッキされた金属板やカーボン材料等を用いられ
る。The oxygen side current collector 206 also has a groove 211 serving as an oxygen flow path by combining a concave portion and a convex portion on the main surface of the contact surface with the oxygen side electrode 205 as shown in FIG.
Are formed, and oxygen is supplied in the direction of arrow B between the oxygen side current collector 206 and the oxygen side electrode 205 through the groove 212. Such an oxygen-side current collector 206 is made of a conductive material, and can be appropriately selected in consideration of various conditions such as acid resistance depending on the structure of the fuel cell. For example, a gold-plated metal plate or carbon material. Etc. are used.
【0018】また、水素側電極203及び酸素側電極2
05は、燃料ガスである水素ガス、酸素ガス、空気、メ
タノール溶液等の通気性、透過性等を考慮して適宜選択
することができ、例えば多孔質カーボンシート等が用い
られる。Further, the hydrogen side electrode 203 and the oxygen side electrode 2
05 can be appropriately selected in consideration of the gas permeability, permeability, etc. of hydrogen gas, oxygen gas, air, methanol solution, etc., which are fuel gases, and for example, a porous carbon sheet or the like is used.
【0019】上述した水素側集電体202と水素側電極
203、及び酸素側集電体206と酸素側電極205と
は一平面で面接触しており、この面接触により集電体と
電極との電気的導通、すなわち、集電性の確保がなされ
ている。このような水素側集電体202または酸素側集
電体206は、水素側電極203または酸素側電極20
5と良好な電気的導通を得るために水素側電極203ま
たは酸素側電極205との接触面積を極力多く確保する
ことが好ましく、当該集電体の全面で水素側電極203
または酸素側電極205と接触するようになされてい
る。このような観点から、水素側集電体202と水素側
電極203との間、及び酸素側集電体206と酸素側電
極205との間に空隙が発生しないように均一な加圧力
で水素側集電体202及び酸素側集電体206を押さえ
つけることが必要となる。The hydrogen-side current collector 202 and the hydrogen-side electrode 203, and the oxygen-side current collector 206 and the oxygen-side electrode 205 described above are in surface contact with each other in one plane, and this surface contact causes the current collector and the electrode to contact with each other. The electrical continuity, that is, the collection of electricity is ensured. The hydrogen side current collector 202 or the oxygen side current collector 206 is used as the hydrogen side electrode 203 or the oxygen side electrode 20.
It is preferable to secure a contact area with the hydrogen-side electrode 203 or the oxygen-side electrode 205 as much as possible in order to obtain good electrical continuity with the hydrogen-side electrode 203.
Alternatively, it is adapted to come into contact with the oxygen-side electrode 205. From this point of view, the hydrogen side current collector 202 and the hydrogen side electrode 203, and the hydrogen side current collector 206 and the oxygen side electrode 205 are applied with a uniform pressure so that voids are not generated between the hydrogen side current collector 206 and the oxygen side electrode 205. It is necessary to press the current collector 202 and the oxygen-side current collector 206.
【0020】このため、従来の燃料電池においては、水
素側集電体202及び酸素側集電体206に、水素側電
極203及び酸素側電極205がある程度押しつぶされ
る程度の極めて大きな加圧力をかけた状態で保持するこ
とにより接触を保っていた。しかしながら、このような
手法では、極めて大きな加圧力を必要とし、また、集電
体にこの大きな加圧力に耐え得る強度が要求される。こ
のため、集電体を構成する材料が限定されたり、また、
強度を確保するために集電体の厚さを厚くする必要が生
じ、集電体の重量が増え、また、集電体のサイズが大型
化してしまう。これは、燃料電池自体の重量の増加、大
型化につながり、また、コストも増加してしまうという
問題を招く。Therefore, in the conventional fuel cell, an extremely large pressure is applied to the hydrogen side current collector 202 and the oxygen side current collector 206 such that the hydrogen side electrode 203 and the oxygen side electrode 205 are crushed to some extent. The contact was maintained by holding it in the state. However, such a method requires an extremely large pressing force, and the current collector is required to have a strength capable of withstanding the large pressing force. For this reason, the materials that make up the current collector are limited, and
It is necessary to increase the thickness of the current collector in order to secure the strength, which increases the weight of the current collector and increases the size of the current collector. This leads to the problem that the weight and the size of the fuel cell itself increase, and the cost also increases.
【0021】そこで、本発明を適用した燃料電池では、
水素側集電体202における水素側電極203に当接す
る側の主面、及び酸素側集電体206における酸素側電
極205に当接する側の主面に突起部を設けた構造とさ
れている。具体的には、図2に示すように水素側集電体
202に形成された溝211の凸部上に、所定の間隔を
おいて複数の突起部213が設けられ、また、酸素側集
電体206に形成された溝212の凸部上に、所定の間
隔をおいて複数の突起部214が設けられている。Therefore, in the fuel cell to which the present invention is applied,
The hydrogen-side current collector 202 has a structure in which protrusions are provided on the main surface on the side that contacts the hydrogen-side electrode 203 and on the main surface on the side that contacts the oxygen-side electrode 205 of the oxygen-side current collector 206. Specifically, as shown in FIG. 2, a plurality of protrusions 213 are provided at predetermined intervals on the protrusions of the groove 211 formed in the hydrogen-side current collector 202, and the oxygen-side current collector is also provided. A plurality of protrusions 214 are provided at predetermined intervals on the protrusion of the groove 212 formed in the body 206.
【0022】このような突起213、214を設けるこ
とにより、水素側集電体202及び酸素側集電体206
を、それぞれ水素側電極203及び酸素側電極205に
積層した場合には、図3及び図4に示すように突起部2
13及び突起部214がそれぞれ水素側電極203及び
酸素側電極205に刺さった状態となる。これにより、
水素側集電体202及び酸素側集電体206は、それぞ
れ水素側電極203及び酸素側電極205に密着した状
態で固定されるため、水素側電極203及び酸素側電極
205との間で空隙が発生することなく均一に面接触し
た状態とされ、良好な電気的導通、すなわち良好な集電
性を確保することができる。したがって、水素側集電体
202及び酸素側集電体206を従来のような大きな加
圧力で保持する必要がない。すなわち、水素側集電体2
02と水素側電極203、または酸素側集電体206と
酸素側電極205とを、適当な大きさの加圧力を加えて
保持するだけで、水素側集電体202と水素側電極20
3との間、及び酸素側集電体206と酸素側電極205
との間で良好な電気的導通を得ることが可能となり、良
好な集電性を確保することができる。その結果、集電体
の厚みを増すことなく良好な電気特性を得ることができ
るため、良好な電気特性と小型軽量化とを両立すること
が可能となる。By providing such protrusions 213 and 214, the hydrogen side current collector 202 and the oxygen side current collector 206 are provided.
In the case of laminating each on the hydrogen-side electrode 203 and the oxygen-side electrode 205, respectively, as shown in FIGS.
13 and the protruding portion 214 are in a state of being stuck in the hydrogen side electrode 203 and the oxygen side electrode 205, respectively. This allows
Since the hydrogen-side current collector 202 and the oxygen-side current collector 206 are fixed in a state of being in close contact with the hydrogen-side electrode 203 and the oxygen-side electrode 205, respectively, a gap is formed between the hydrogen-side electrode 203 and the oxygen-side electrode 205. It is brought into a state of uniform surface contact without generation, and good electrical continuity, that is, good current collecting property can be secured. Therefore, it is not necessary to hold the hydrogen-side current collector 202 and the oxygen-side current collector 206 with a large pressure as in the conventional case. That is, the hydrogen side current collector 2
02 and the hydrogen-side electrode 203, or the oxygen-side current collector 206 and the oxygen-side electrode 205, only by holding them by applying an appropriate amount of pressure, the hydrogen-side current collector 202 and the hydrogen-side electrode 20.
3 and between the oxygen side current collector 206 and the oxygen side electrode 205.
It becomes possible to obtain good electrical conduction between and, and it is possible to secure good current collecting property. As a result, good electric characteristics can be obtained without increasing the thickness of the current collector, so that both good electric characteristics and reduction in size and weight can be achieved.
【0023】また、突起部213及び突起部214を設
けることにより、水素側集電体202と水素側電極20
3、及び酸素側集電体206と酸素側電極205とは、
面内方向の一平面のみで接触するのではなく、突起部2
13及び突起部214の表面、すなわち面内方向と垂直
方向においても接触するため、実質的に水素側集電体2
02と水素側電極203との接触面積、酸素側集電体2
06と酸素側電極205との接触面積が増加するため、
良好な集電性を得ることが可能となる。したがって、水
素側集電体202に突起部213を設けて水素側集電体
202と水素側電極203とを積層し、当該突起部21
3が水素側電極203に刺さった状態とすることによ
り、また、酸素側集電体206に突起部214を設けて
酸素側集電体206と酸素側電極205とを積層し、当
該突起部214が酸素側電極205に刺さった状態とす
ることにより、電気特性に優れた燃料電池を実現するこ
とができる。Further, by providing the protrusion 213 and the protrusion 214, the hydrogen side current collector 202 and the hydrogen side electrode 20 are provided.
3, and the oxygen side current collector 206 and the oxygen side electrode 205,
Instead of contacting only one plane in the in-plane direction, the protrusion 2
13 and the surface of the protrusions 214, that is, the surfaces in contact with each other in the direction perpendicular to the in-plane direction, the hydrogen-side current collector 2 is substantially formed.
02, the contact area between the hydrogen side electrode 203 and the oxygen side current collector 2
Since the contact area between 06 and the oxygen-side electrode 205 increases,
It is possible to obtain good current collecting ability. Therefore, the protrusion 213 is provided on the hydrogen-side current collector 202 to stack the hydrogen-side current collector 202 and the hydrogen-side electrode 203, and the protrusion 21
3 is set in a state of being pierced into the hydrogen-side electrode 203, and the oxygen-side current collector 206 is provided with a protrusion 214 to stack the oxygen-side current collector 206 and the oxygen-side electrode 205, and the protrusion 214 The fuel cell having excellent electric characteristics can be realized by setting the oxygen-side electrode 205 to be stuck in the oxygen-side electrode 205.
【0024】また、水素側集電体202と水素側電極2
03とは、突起部213が水素側電極203に刺さり、
食い込んでいることにより確実に固定され、酸素側集電
体206と酸素側電極205とは、突起部214が酸素
側電極205に刺さり食い込んでいることにより確実に
固定されるため、外力が加わった場合においても剥離が
生じたり、位置ずれが生じることを防止することができ
る。したがって、水素側集電体202に突起部213を
設けて水素側集電体202と水素側電極203とを積層
し、当該突起部213が水素側電極203に刺さった状
態とすることにより、また、酸素側集電体206に突起
部214を設けて酸素側集電体206と酸素側電極20
5とを積層し、当該突起部214が酸素側電極205に
刺さった状態とすることにより、優れた品質の燃料電池
を実現することができる。Further, the hydrogen side current collector 202 and the hydrogen side electrode 2
03 means that the protrusion 213 pierces the hydrogen-side electrode 203,
The oxygen side current collector 206 and the oxygen side electrode 205 are securely fixed by being bitten, and the protrusions 214 are surely fixed by being bite into the oxygen side electrode 205, so that an external force is applied. Even in such a case, peeling or displacement can be prevented. Therefore, by providing the protrusion 213 on the hydrogen-side current collector 202, stacking the hydrogen-side current collector 202 and the hydrogen-side electrode 203, and setting the protrusion 213 to stick to the hydrogen-side electrode 203, The protrusions 214 are provided on the oxygen-side current collector 206 to form the oxygen-side current collector 206 and the oxygen-side electrode 20.
5 and 5 are stacked and the protruding portion 214 is stuck in the oxygen-side electrode 205, a fuel cell of excellent quality can be realized.
【0025】また、水素側集電体202及び酸素側集電
体206に突起部213及び突起部214を設けること
により、水素側電極203及び酸素側電極205は、突
起部213及び突起部214が刺さった部位の周辺部に
おいて、その空隙度に変化が生じる。すなわち、突起部
213及び突起部214が刺さった部分の周辺部は、水
素側電極203及び酸素側電極205は突起部213及
び突起部214が押し込まれている体積分だけ圧縮さ
れ、他の部分と比較して空隙度が小さくなる。例えば、
水素側電極203の厚みが3mmであり、突起部213
の高さが1.5mmである場合には、水素側電極203
の厚みは、1.5mmに圧縮されるため、これに伴い、
周辺部の空隙度が減少する。これにより、突起部213
及び突起部214が刺さった部位の周辺部と、他の部分
とでは相対的に空隙度に差が生じ、この空隙度の差によ
り、図5及び図6に示すように溝211及び溝212に
水素供給路または酸素供給路としての機能と、燃料電池
が機能することにより生成した生成水を排出する生成水
排出用流路215,216としての機能を各溝ごとに個
別に持たせることが可能となる。By providing the hydrogen-side current collector 202 and the oxygen-side current collector 206 with the protrusions 213 and the protrusions 214, the hydrogen-side electrode 203 and the oxygen-side electrode 205 have the protrusions 213 and the protrusions 214, respectively. A change occurs in the porosity in the peripheral portion of the stuck portion. That is, in the peripheral portion of the portion where the protrusion 213 and the protrusion 214 are stabbed, the hydrogen-side electrode 203 and the oxygen-side electrode 205 are compressed by the volume of the protrusion 213 and the protrusion 214 being pushed, and other portions. The porosity becomes smaller as compared with the above. For example,
The hydrogen-side electrode 203 has a thickness of 3 mm, and the protrusion 213 is
If the height is 1.5 mm, the hydrogen-side electrode 203
Since the thickness of is compressed to 1.5 mm,
Porosity at the periphery is reduced. Thereby, the protrusion 213
Also, a difference in porosity is relatively generated between the peripheral portion of the portion where the protrusion 214 is stabbed and other portions. Due to this difference in porosity, the grooves 211 and 212 are formed as shown in FIGS. 5 and 6. Each groove can be individually provided with a function as a hydrogen supply path or an oxygen supply path, and a function as generated water discharge flow paths 215 and 216 for discharging generated water generated by the function of the fuel cell. Becomes
【0026】具体的に説明すると、図3及び図4に示す
状態の場合には、図7及び図8に示すように全ての溝2
11及び溝212が、水素供給路または酸素供給路とし
ての機能と、生成水の排水流路としての機能を果たす。
一方、図5及び図6に示すように、溝211及び溝21
2に水素供給路または酸素供給路としての機能と、生成
水を排出する生成水の排出流路としての機能を溝ごとに
個別に持たせた場合の生成水の排出流路は図9及び図1
0に示すようになり、特定の溝211及び特定の溝21
2のみが水素供給路または酸素供給路としての機能を果
たし、また、特定の溝211及び特定の溝212のみが
生成水の排水流路としての機能を果たす。More specifically, in the case of the state shown in FIGS. 3 and 4, all the grooves 2 as shown in FIGS.
The groove 11 and the groove 212 function as a hydrogen supply path or an oxygen supply path and as a drainage flow path for the generated water.
On the other hand, as shown in FIG. 5 and FIG.
9 and FIG. 9 show the discharge passage of the generated water when the groove 2 has a function as a hydrogen supply passage or an oxygen supply passage and a function as a discharge passage of the generated water for discharging the generated water. 1
0, the specific groove 211 and the specific groove 21.
Only 2 functions as a hydrogen supply path or an oxygen supply path, and only the specific groove 211 and the specific groove 212 function as a drainage flow path for the generated water.
【0027】そして、突起部213及び突起部214を
設ける位置や、突起部213及び突起部214の大き
さ、高さ、突起間ピッチ等を制御することにより、水素
側電極203及び酸素側電極205の平面内において所
望の位置に所望の機能を持たせることが可能となる。The hydrogen side electrode 203 and the oxygen side electrode 205 are controlled by controlling the positions where the protrusions 213 and the protrusions 214 are provided, the size and height of the protrusions 213 and the protrusions 214, and the pitch between the protrusions. It is possible to give a desired function to a desired position in the plane of the.
【0028】すなわち、突起部213及び突起部214
を設けることにより、突起部213及び突起部214が
刺さった部位の周辺部と、他の部分との空隙度を自在に
制御することができる。そして、この空隙度を制御する
ことにより、溝211及び溝212というミクロな部位
に関してもその機能を設計し、割り当てることが可能と
なるため、制御自由度の大きな燃料電池を実現すること
ができる。That is, the protrusion 213 and the protrusion 214
By providing the above, it is possible to freely control the porosity between the peripheral portion of the portion where the protrusion 213 and the protrusion 214 are stuck and other portions. By controlling the porosity, it is possible to design and assign the functions of the micro parts such as the groove 211 and the groove 212 as well, so that it is possible to realize a fuel cell having a large degree of control freedom.
【0029】ここで、突起部213及び突起部214の
形状は、特に限定されるものではなく、水素側電極20
3または酸素側集電極205に確実に刺さり、上述した
効果を得ることができるものであれば、種々の形状を選
択することができる。例えば、突起部213及び突起部
214の形状は、図11に示すような直方体の形状とし
ても良く、図12に示すように角柱状としても良く、ま
た、図13に示すようにリブ状としても良い。そして、
突起部213及び突起部214の形状は、図14及び図
15に示すように、正弦波状としても良い。Here, the shapes of the protrusions 213 and the protrusions 214 are not particularly limited, and the hydrogen side electrode 20 is not limited.
3 or the oxygen-side collector electrode 205 can be surely stuck, and various shapes can be selected as long as the above-mentioned effect can be obtained. For example, the protrusions 213 and the protrusions 214 may have a rectangular parallelepiped shape as shown in FIG. 11, a prismatic shape as shown in FIG. 12, or a rib shape as shown in FIG. good. And
The shapes of the protrusions 213 and 214 may be sinusoidal as shown in FIGS. 14 and 15.
【0030】また、図11乃至図13においては、水素
側集電体202及び酸素側集電体206における溝21
1及び溝212は互いに略直角方向に配されているが、
本発明においては、溝211と溝212とは互いに略直
角方向に配される必要はなく、溝211と溝212とが
略平行方向に配されていても良い。すなわち、例えば図
12に示すような角柱状の突起部を形成する場合、図1
6に示すように溝211と溝212との方向が図12の
矢印Aの方向と略平行方向となるように水素側集電体2
02及び酸素側集電体206を配しても良い。このよう
にしてセルを構成した場合についても上述した本発明の
効果を得ることができる。なお、図16は、このように
構成したセルを溝211及び溝212の方向と平行方
向、すなわち図12の矢印Aの方向から見た図である。Further, in FIGS. 11 to 13, the groove 21 in the hydrogen side current collector 202 and the oxygen side current collector 206 is used.
1 and the groove 212 are arranged in a direction substantially perpendicular to each other,
In the present invention, the groove 211 and the groove 212 do not need to be arranged in a direction substantially perpendicular to each other, and the groove 211 and the groove 212 may be arranged in a substantially parallel direction. That is, for example, when forming a prismatic protrusion as shown in FIG.
As shown in FIG. 6, the hydrogen-side current collector 2 is formed so that the direction of the groove 211 and the groove 212 is substantially parallel to the direction of arrow A in FIG.
02 and the oxygen side current collector 206 may be arranged. The effect of the present invention described above can be obtained even when the cell is configured in this manner. Note that FIG. 16 is a view of the cell configured in this way as seen from a direction parallel to the directions of the grooves 211 and 212, that is, the direction of arrow A in FIG.
【0031】また、図16においては、溝211と溝2
12、及び突起部213と突起部214とを向かい合わ
せた状態、すなわち同位相の状態で設けられているが、
突起部213と突起部214との配置状態は、これに限
定されることはない。すなわち、例えば図17に示すよ
うに溝211と突起部213、及び溝212と突起部2
14とを向かい合わせた状態、換言すると突起部213
と突起部214とが互い違いとされた状態、すなわち位
相が反転した状態とされても良い。このようにしてセル
を構成した場合についても上述した本発明の効果を得る
ことができる。Further, in FIG. 16, the groove 211 and the groove 2
12, and the protruding portion 213 and the protruding portion 214 are provided facing each other, that is, in the same phase,
The arrangement state of the protrusion 213 and the protrusion 214 is not limited to this. That is, for example, as shown in FIG. 17, the groove 211 and the protrusion 213, and the groove 212 and the protrusion 2 are illustrated.
14 facing each other, in other words, the protrusion 213.
The protrusions 214 may be staggered, that is, the phases may be inverted. The effect of the present invention described above can be obtained even when the cell is configured in this manner.
【0032】また、上記と同様に、例えば図14及び図
15に示すような正弦波状の突起部を形成する場合、図
18に示すように溝211と溝212との方向が図12
の矢印Aの方向と略平行方向となるように水素側集電体
202及び酸素側集電体206を配しても良い。このよ
うにしてセルを構成した場合についても上述した本発明
の効果を得ることができる。なお、図18は、このよう
に構成したセルを溝211及び溝212の方向と平行方
向、すなわち図12の矢印Aの方向から見た図である。Further, similarly to the above, when forming a sinusoidal protrusion as shown in FIGS. 14 and 15, for example, the direction of the groove 211 and the groove 212 is as shown in FIG.
The hydrogen-side current collector 202 and the oxygen-side current collector 206 may be arranged so as to be substantially parallel to the arrow A direction. The effect of the present invention described above can be obtained even when the cell is configured in this manner. Note that FIG. 18 is a view of the cell configured in this way as seen from a direction parallel to the directions of the grooves 211 and 212, that is, the direction of arrow A in FIG.
【0033】また、図18においては、溝211と溝2
12、及び突起部213と突起部214とを向かい合わ
せた状態、すなわち同位相の状態で設けられているが、
突起部213と突起部214との配置状態は、これに限
定されることはない。すなわち、例えば図19に示すよ
うに溝211と突起部213、及び溝212と突起部2
14とを向かい合わせた状態、換言すると突起部213
と突起部214とが互い違いとされた状態、すなわち位
相が反転した状態とされても良い。このようにしてセル
を構成した場合についても上述した本発明の効果を得る
ことができる。Further, in FIG. 18, the groove 211 and the groove 2
12, and the protruding portion 213 and the protruding portion 214 are provided facing each other, that is, in the same phase,
The arrangement state of the protrusion 213 and the protrusion 214 is not limited to this. That is, for example, as shown in FIG. 19, the groove 211 and the protrusion 213, and the groove 212 and the protrusion 2 are illustrated.
14 facing each other, in other words, the protrusion 213.
The protrusions 214 may be staggered, that is, the phases may be inverted. The effect of the present invention described above can be obtained even when the cell is configured in this manner.
【0034】また、突起部213及び突起部214を設
ける間隔や、突起部213及び突起部214の大きさ、
すなわち突起幅、突起高さ等も特に限定されるものでは
なく、水素側電極203または酸素側電極205の硬
度、材質等を考慮して、上述した効果を得ることができ
る範囲で適宜選択することが可能である。そして、突起
部213及び突起部214は、水素側集電体202また
は酸素側集電体206の全面に設けても良く、所定の範
囲のみに選択的に設けても良い。また、突起部213及
び突起部214は、水素側集電体202または酸素側集
電体206の全面において同一形状としても良いが、所
定の範囲において異なる形状としても良く、また、突起
部213及び突起部214の大きさも、水素側集電体2
02または酸素側集電体206の全面において同じ大き
さとしても良いが、所定の範囲において異なる大きさと
しても良い。Further, the intervals at which the protrusions 213 and 214 are provided, the sizes of the protrusions 213 and 214,
That is, the projection width, the projection height and the like are not particularly limited, and may be appropriately selected in a range in which the above-mentioned effects can be obtained in consideration of the hardness and material of the hydrogen-side electrode 203 or the oxygen-side electrode 205. Is possible. The protrusion 213 and the protrusion 214 may be provided on the entire surface of the hydrogen-side current collector 202 or the oxygen-side current collector 206, or may be selectively provided only in a predetermined range. The protrusions 213 and the protrusions 214 may have the same shape on the entire surface of the hydrogen side current collector 202 or the oxygen side current collector 206, but may have different shapes within a predetermined range. The size of the protrusion 214 is also the same as that of the hydrogen side current collector 2.
02 or the oxygen-side current collector 206 may have the same size on the entire surface, or may have different sizes within a predetermined range.
【0035】また、突起部213及び突起部214の形
成方法は、特に限定されるものではなく従来公知の方法
を用いることができ、要求される精度、コスト、量産性
等により適宜選択することができる。The method of forming the protrusions 213 and the protrusions 214 is not particularly limited, and a conventionally known method can be used, and can be appropriately selected depending on the required accuracy, cost, mass productivity and the like. it can.
【0036】上記においては、水素及び酸素を図2にお
ける矢印Aの方向及び矢印Bの方向から供給する場合に
ついて説明したが、本発明においては、水素及び酸素を
供給する方向は、これに限定されることはなく、集電体
の面方向とは垂直な方向から水素及び酸素を供給するよ
うにしても良い。すなわち、図20に示すように水素側
集電体202及び酸素側集電体206にそれぞれ開口部
217、218を設け、当該開口部217、218を通
して図20中の矢印C及び矢印Dの方向から水素及び酸
素を供給する開放型構造を適用することもできる。Although the case where hydrogen and oxygen are supplied in the directions of arrow A and arrow B in FIG. 2 has been described above, the directions in which hydrogen and oxygen are supplied are not limited to this in the present invention. However, hydrogen and oxygen may be supplied from a direction perpendicular to the surface direction of the current collector. That is, as shown in FIG. 20, the hydrogen side current collector 202 and the oxygen side current collector 206 are provided with openings 217 and 218, respectively, and through the openings 217 and 218 from the directions of arrows C and D in FIG. An open structure for supplying hydrogen and oxygen can also be applied.
【0037】また、酸素側電極205への酸素供給方法
としては、図1に示したように、酸素供給源210から
酸素供給路209を通して酸素側電極205へ直接酸素
を供給する方法の他に、図21に示すように酸素供給源
210から酸素供給路209を通して筐体1内に酸素を
導入し、筐体1内に導入された酸素を上述した開口部2
18から酸素側電極205に供給する方法や、さらに
は、図22に示すように筐体1の側面に設けた空気供給
用孔から筐体1内に空気を導入し、筐体1内に導入され
た空気中の酸素を上述した開口部218から酸素側電極
205に供給する方法を用いることができる。As a method of supplying oxygen to the oxygen-side electrode 205, as shown in FIG. 1, in addition to the method of directly supplying oxygen from the oxygen supply source 210 to the oxygen-side electrode 205 through the oxygen supply passage 209, As shown in FIG. 21, oxygen is introduced into the housing 1 from the oxygen supply source 210 through the oxygen supply passage 209, and the oxygen introduced into the housing 1 is opened by the above-described opening 2
The method of supplying oxygen to the electrode 205 on the oxygen side from 18 or further introducing air into the case 1 by introducing air into the case 1 from an air supply hole provided on the side surface of the case 1 as shown in FIG. The method of supplying the oxygen in the air thus formed to the oxygen-side electrode 205 from the opening 218 described above can be used.
【0038】次に、本発明を燃料電池カードに適用した
場合について説明する。図23は、本発明の燃料電池の
一実施形態を示す燃料電池カードの分解斜視図であり、
燃料電池カード10は7つの主な板状要素を積層してP
Cカードサイズの機能カードの形状に構成される。この
燃料電池カード10は、上から順に当該燃料電池の上側
筐体14、上側の酸素側集電体16、中央よりも上側に
配される一対の発電体11、11、中央に配される燃料
気体としての水素を供給する水素供給部13、中央より
も下側に配される一対の発電体12、12、下側の酸素
側集電体17、更に上側筐体14と対になって当該燃料
電池の筐体を構成する下側筐体15とを主たる構成要素
とする。燃料電池カード10には、燃料電池カード10
と略同じ厚みの板状に形成された水素を供給できる水素
吸蔵スティック18が接続可能であり、水素吸蔵スティ
ック18の結合側に形成された棒状の突起部20から水
素(H2)が供給される。Next, a case where the present invention is applied to a fuel cell card will be described. FIG. 23 is an exploded perspective view of a fuel cell card showing an embodiment of the fuel cell of the present invention,
The fuel cell card 10 is formed by stacking seven main plate-like elements.
It is configured in the shape of a C card-sized function card. The fuel cell card 10 includes, in order from the top, an upper casing 14 of the fuel cell, an upper oxygen-side current collector 16, a pair of power generators 11, 11 arranged above the center, and a fuel arranged in the center. The hydrogen supply unit 13 that supplies hydrogen as a gas, the pair of power generators 12 and 12 arranged below the center, the oxygen collector 17 on the lower side, and the upper casing 14 as a pair. The lower casing 15 that constitutes the casing of the fuel cell is the main constituent element. The fuel cell card 10 includes the fuel cell card 10
A hydrogen storage stick 18 capable of supplying hydrogen formed in a plate shape having substantially the same thickness as that of the hydrogen storage stick 18 can be connected, and hydrogen (H 2 ) is supplied from a rod-shaped protrusion 20 formed on the coupling side of the hydrogen storage stick 18. It
【0039】この燃料電池カード10は、図24に示す
ように、装置本体であるノート型パソコン21のカード
用スロット22から挿入して装着することができる。こ
こでスロット22は、当該燃料電池カード10専用の装
置本体のハウジングに設けられた穴とすることもできる
が、JEIDA/PCMCIAにより標準化されたサイ
ズのスロットとすることも可能である。具体的には、J
EIDA/PCMCIAにより標準化されたサイズは、
縦(長辺)が85.6mm±0.2mm、横(短辺)が
54.0mm±0.1mmと定められている。カードの
厚みについては、タイプIとタイプIIのそれぞれにつ
いて規格化されており、すなわちタイプIについては、
コネクタ部の厚みが3.3±0.1mmであり、基底部
の厚さが3.3±0.2mmである。また、タイプII
については、コネクタ部の厚さが3.3±0.1mmで
あり、基底部の厚さが5.0mm以下で且つその厚みの
標準寸法±0.2mmである。As shown in FIG. 24, the fuel cell card 10 can be mounted by inserting it from the card slot 22 of the notebook personal computer 21 which is the main body of the apparatus. Here, the slot 22 can be a hole provided in the housing of the main body of the device dedicated to the fuel cell card 10, but can also be a slot having a size standardized by JEIDA / PCMCIA. Specifically, J
The size standardized by EIDA / PCMCIA is
The length (long side) is set to 85.6 mm ± 0.2 mm, and the width (short side) is set to 54.0 mm ± 0.1 mm. The card thickness is standardized for each of Type I and Type II, that is, for Type I,
The connector portion has a thickness of 3.3 ± 0.1 mm, and the base portion has a thickness of 3.3 ± 0.2 mm. Also type II
For, the thickness of the connector portion is 3.3 ± 0.1 mm, the thickness of the base portion is 5.0 mm or less, and the standard dimension of the thickness is ± 0.2 mm.
【0040】なお、本実施形態では、スロット22は、
装置本体であるノート型パソコン21のキーボード側本
体の側部に設けられているが、このスロット22が設け
られる部分を図24において破線で示すセレクタブルベ
イ23の一部とすることもできる。In this embodiment, the slot 22 is
Although provided on the side of the keyboard-side main body of the notebook personal computer 21 that is the main body of the apparatus, the portion where the slot 22 is provided can be part of the selectable bay 23 shown by the broken line in FIG.
【0041】図25は燃料電池カード10を組み立てた
状態の斜視図であり、図26は燃料電池カード10の断
面図である。携帯性を配慮して角部が丸みをもって形成
される燃料電池カード10は平板状の上側筐体14が下
側筐体15に合わせられる構造とされ、図25では図示
しない螺子などによって上側筐体14が下側筐体15に
固着されている。上側筐体14には酸素を筐体内に導入
するための気体流入口として開口部31が複数形成され
ている。本例では、開口部31のそれぞれは略矩形状の
貫通穴であり、5行3列の15個の組が2組横並びに形
成されており、上側筐体14には全部で30個の開口部
31が臨むことになる。この開口部31によって酸素側
電極が後述するように大気開放されることになり、有効
な酸素の取り込みが特別な吸気装置を要せずして実現さ
れ、同時に排出される余分な水分の除去も実現される。FIG. 25 is a perspective view showing the assembled fuel cell card 10, and FIG. 26 is a sectional view of the fuel cell card 10. The fuel cell card 10 having rounded corners in consideration of portability has a structure in which a flat plate-shaped upper housing 14 is fitted to the lower housing 15, and the upper housing is provided with screws or the like not shown in FIG. 14 is fixed to the lower housing 15. A plurality of openings 31 are formed in the upper housing 14 as gas inlets for introducing oxygen into the housing. In this example, each of the openings 31 is a substantially rectangular through hole, and two sets of 15 rows of 5 lines and 3 columns are formed side by side, and the upper housing 14 has a total of 30 openings. The part 31 faces. The opening 31 opens the oxygen side electrode to the atmosphere as described later, so that effective intake of oxygen is realized without requiring a special intake device, and at the same time, excess water discharged is also removed. Will be realized.
【0042】開口部31の形状は、本実施形態では、各
集電体のパターンを格子状とすることから、この格子状
パターンと同形状とされるが、他の形状にすることも可
能であり、個々の開口部の形状を円形、楕円形、ストラ
イプ形状、多角形形状などの各種の形にすることも可能
である。また、開口部31は、本例では板状の上側筐体
14を切り欠いて形成されているが、酸素側電極の大気
開放状態を損なわない範囲でゴミやチリなどの侵入や付
着を防止するために該開口部31に網や不織布などを設
けるようにすることも可能である。下側筐体15には、
図26に示すように上側筐体14の開口部31に対向し
て開口部41が形成されているが、形状や網や不織布を
設けることができる点については同様である。In the present embodiment, the shape of the opening 31 is the same as the grid pattern because the pattern of each current collector is a grid, but other shapes are also possible. It is also possible to form each opening in various shapes such as a circle, an ellipse, a stripe, and a polygon. Further, although the opening 31 is formed by cutting out the plate-shaped upper housing 14 in this example, dust and dust are prevented from invading and adhering to the extent that the open state of the oxygen-side electrode to the atmosphere is not impaired. Therefore, it is possible to provide a net or a non-woven fabric in the opening 31. In the lower housing 15,
As shown in FIG. 26, the opening 41 is formed so as to face the opening 31 of the upper housing 14, but it is the same in that the shape, the net, and the nonwoven fabric can be provided.
【0043】前述の水素を供給できる水素吸蔵スティッ
ク18は、図36にも示すように、下側筐体15の連結
側側面に形成された嵌合孔33に当該水素吸蔵スティッ
ク18の連結側側面に形成されたピン19が嵌合して、
燃料電池カード10に連結される。この時、水素吸蔵ス
ティック18の水素供給口である突起部20が、下側筐
体15の連結側側面に形成された矩形の嵌合孔32に挿
入され、筐体内で嵌合孔32の位置まで延在された図示
しない水素配管部の端部に結合する。水素吸蔵スティッ
ク18は燃料電池カード10に対して着脱自在であり、
例えば、水素吸蔵スティック18内に貯蔵されていた水
素の残りが少なくなった場合では、当該水素吸蔵スティ
ック18を燃料電池カード10から外して、水素を十分
に貯蔵してなる他の水素吸蔵スティック18に交換した
り、外した水素吸蔵スティック18に水素を注入したり
して、再び使用するようにすることも可能である。な
お、本例では嵌合孔33に水素吸蔵スティック18のピ
ン19が嵌合することで水素吸蔵スティック18が燃料
電池カード10に装着されるが、他の連結要素を用いる
ことも可能であり、例えばキー溝に挿入する構造や、付
勢バネに抗してスライドする係止部材や磁石などを用い
る構造などを用いても良い。As shown in FIG. 36, the hydrogen storage stick 18 capable of supplying hydrogen described above has a fitting hole 33 formed in the side surface of the lower housing 15 on the connection side, and a side surface of the hydrogen storage stick 18 on the connection side. The pin 19 formed on the
It is connected to the fuel cell card 10. At this time, the protruding portion 20 which is the hydrogen supply port of the hydrogen storage stick 18 is inserted into the rectangular fitting hole 32 formed on the side surface of the lower housing 15 on the connection side, and the position of the fitting hole 32 in the housing. It is connected to the end of a hydrogen pipe part (not shown) that extends to the end. The hydrogen storage stick 18 is removable from the fuel cell card 10,
For example, when the remaining amount of hydrogen stored in the hydrogen storage stick 18 becomes low, the hydrogen storage stick 18 is removed from the fuel cell card 10 and the other hydrogen storage stick 18 that stores hydrogen sufficiently. It is also possible to replace it with a new one or to inject hydrogen into the removed hydrogen storage stick 18 for reuse. In this example, the hydrogen storage stick 18 is mounted on the fuel cell card 10 by fitting the pin 19 of the hydrogen storage stick 18 into the fitting hole 33, but other connecting elements may be used. For example, a structure that is inserted into the key groove, a structure that uses a locking member that slides against the biasing spring, a magnet, or the like may be used.
【0044】次に、燃料電池カード10の各構成部品に
ついて順に説明する。図27は下側筐体15と下側に配
置される酸素側集電体17、及び絶縁フィルム50を示
す斜視図である。下側筐体15は、ステンレス鋼や鉄、
アルミニウム、或いはチタン、マグネシウムなどの金属
材料や、エポキシ、ABS、ポリスチレン、PET、ポ
リカーボネートの如き耐熱性や耐薬品性に優れた樹脂材
料などを使用することができ、或いは繊維強化樹脂のよ
うな複合材料を用いても良い。この下側筐体15の平板
部には、前述の開口部31と同様に、矩形状の切り欠き
である開口部41が5行3列の組を2組構成するように
形成されている。Next, each component of the fuel cell card 10 will be described in order. FIG. 27 is a perspective view showing the lower housing 15, the oxygen-side current collector 17 arranged on the lower side, and the insulating film 50. The lower housing 15 is made of stainless steel or iron,
Aluminum, metal materials such as titanium and magnesium, resin materials having excellent heat resistance and chemical resistance such as epoxy, ABS, polystyrene, PET and polycarbonate can be used, or composite materials such as fiber reinforced resin. Materials may be used. In the flat plate portion of the lower housing 15, as in the case of the opening portion 31 described above, opening portions 41 that are rectangular cutouts are formed so as to form two sets of 5 rows and 3 columns.
【0045】下側筐体15は概ね3つの収納部に区分け
されており、その2つは一対の発電体11、12を収納
するための収納部であり、もう1つは水素配管部を収納
するための収納部46である。これらの収納部は底面か
ら立ち上がるように形成された突条部42と当該下側筐
体の周端部で立ち上がる側壁部によって区切られるよう
になっている。突条部42及び側壁部の上端は直接上側
筐体14の裏面に当接するため、略平坦な面を形成して
おり、複数の螺子孔44が設けられている。突条部42
はその形状から全体として、後述する上側の酸素側集電
体16、一対の発電体11、12、水素を供給する水素
供給部13、下側の酸素側集電体17に対する位置決め
部材として用いられる。The lower housing 15 is generally divided into three storage parts, two of which are storage parts for accommodating the pair of power generators 11 and 12, and the other is a hydrogen piping part. It is a storage part 46 for doing. These accommodating portions are partitioned by a protruding portion 42 formed so as to rise from the bottom surface and a side wall portion that rises at the peripheral end portion of the lower housing. Since the ridge portion 42 and the upper ends of the side wall portions directly contact the back surface of the upper housing 14, they form a substantially flat surface and are provided with a plurality of screw holes 44. Ridge 42
Because of its shape, is used as a positioning member for an upper oxygen-side current collector 16, a pair of power generators 11 and 12, a hydrogen supply unit 13 for supplying hydrogen, and a lower oxygen-side current collector 17, which will be described later. .
【0046】前述のように、下側筐体15の水素吸蔵ス
ティック18との結合側の側面43には、一対の嵌合孔
33、33が形成されており、水素配管部の端部に結合
するための嵌合孔32の側面部及び底面部も形成されて
いる。この下側筐体15の水素吸蔵スティック18との
結合側とは反対の側壁には、一対の電極取り出し溝4
8、49が形成されており、電極取り出し溝48に酸素
側電極に接続する酸素側集電体16、17からの電極取
り出し片64、114が突出し、電極取り出し溝49に
水素側電極に接続する水素側集電体81、82からの電
極取り出し片94、94が突出する。水素配管部を収納
するための収納部46と一対の発電体11、12を収納
するための収納部の間の突条部42には、一対の発電体
11、12の間に挟まれる水素供給部13に水素配管部
から水素ガスを供給するための連通溝45、45が形成
されている。また、水平方向で並ぶ一対の収納部の間の
突条部42には、連絡溝47が形成されており、この連
絡溝47に集電体16、17の各結合部112、62が
収納できる。As described above, a pair of fitting holes 33, 33 are formed in the side surface 43 of the lower housing 15 on the side where the hydrogen storage stick 18 is connected, and the pair of fitting holes 33, 33 are formed at the end of the hydrogen pipe section. A side surface portion and a bottom surface portion of the fitting hole 32 for performing the operation are also formed. A pair of electrode lead-out grooves 4 is formed on the side wall of the lower housing 15 opposite to the side where the hydrogen storage stick 18 is connected.
8 and 49 are formed, and electrode extraction pieces 64 and 114 from the oxygen side current collectors 16 and 17 connected to the oxygen side electrode protrude into the electrode extraction groove 48, and are connected to the hydrogen side electrode in the electrode extraction groove 49. Electrode lead-out pieces 94, 94 project from the hydrogen-side current collectors 81, 82. A hydrogen supply that is sandwiched between the pair of power generators 11 and 12 is provided to the ridge 42 between the storage portion 46 for storing the hydrogen piping part and the storage portion for storing the pair of power generators 11 and 12. Communication grooves 45, 45 for supplying hydrogen gas from the hydrogen piping portion are formed in the portion 13. Further, a connecting groove 47 is formed in the ridge 42 between the pair of housings arranged in the horizontal direction, and the connecting portions 112 and 62 of the current collectors 16 and 17 can be housed in the connecting groove 47. .
【0047】この下側筐体15と下側酸素側集電体17
の間には、絶縁フィルム50が配される。この絶縁フィ
ルム50は例えばポリカーボネート製であり、その膜厚
は0.3mm程度とされる。一対の格子状領域が、前述
の5行3列の組を2組構成する開口部41のパターンを
反映するように同じ垂直方向の位置で5行3列の組を2
組構成する開口部51を有して形成されており、略中央
部には連絡溝47に嵌めこまれる結合部52が設けられ
る。The lower casing 15 and the lower oxygen side current collector 17
An insulating film 50 is arranged between the two. The insulating film 50 is made of polycarbonate, for example, and has a film thickness of about 0.3 mm. The pair of grid-shaped regions are formed in two sets of 5 rows and 3 columns at the same vertical position so as to reflect the pattern of the openings 41 that form two sets of 5 rows and 3 columns.
It is formed to have an opening portion 51 forming a pair, and a coupling portion 52 fitted in the communication groove 47 is provided at a substantially central portion.
【0048】下側酸素側集電体17は、例えば金メッキ
された金属板から構成され、後述する発電体12の酸素
側電極に当接すると共に当該下側酸素側集電体17に形
成された5行3列の組を2組構成する開口部61を介し
て酸素を供給する。ここで、各開口部61は当該集電体
の透過部として機能し、開口部61自体は大きく開口し
ており、且つ絶縁フィルム50の開口部51及び下側筐
体15の開口部41とも同じ垂直方向の位置で5行3列
の組を2組構成する構造とされることから、発電体12
の酸素側電極を大気開放状態にさせることができ、圧力
の低下すなわち空気中の酸素分圧を下げることなく発電
体12に酸素を供給できる。また、同時に発電体12か
らは起電力の生成時に水分が生ずるが、開口部61自体
は大きく開口しており、大気開放状態となることから、
電極表面に生成された水分も良好に除去することが可能
である。下側酸素側集電体17には、電極取り出し溝4
8から突出する電極取り出し片64が、当該燃料電池カ
ード10の長手方向に延長した矩形状の片として電極取
り出し溝48の位置に合わせて形成されており、更に、
位置決め兼保持用の突出部63も水素配管部の奥側のデ
ッドスペースを有効に利用して形成されている。ここで
電力取り出し片及び突出部63、64、93、94、1
13、114は全て必要というものではなく、例えば突
出部93−2と突出部113を電気的に結合させ、電力
取り出し片64、94−1を外部出力端子とした場合
は、他の電力取り出し片は不要にできる。The lower oxygen-side current collector 17 is made of, for example, a gold-plated metal plate, contacts the oxygen-side electrode of the power generator 12 described later, and is formed on the lower oxygen-side current collector 17. Oxygen is supplied through the openings 61 that form two sets of three rows. Here, each opening 61 functions as a transmission part of the current collector, the opening 61 itself has a large opening, and is the same as the opening 51 of the insulating film 50 and the opening 41 of the lower housing 15. Since the structure has two sets of 5 rows and 3 columns at the vertical position, the power generator 12
The oxygen-side electrode can be opened to the atmosphere, and oxygen can be supplied to the power generator 12 without lowering the pressure, that is, the partial pressure of oxygen in the air. At the same time, water is generated from the power generation body 12 at the time of generation of electromotive force, but the opening 61 itself is largely open, and the atmosphere is open to the atmosphere.
It is also possible to satisfactorily remove the water generated on the electrode surface. The lower oxygen side current collector 17 has an electrode lead-out groove 4
The electrode lead-out piece 64 projecting from 8 is formed as a rectangular piece extending in the longitudinal direction of the fuel cell card 10 in accordance with the position of the electrode lead-out groove 48.
The protruding portion 63 for positioning and holding is also formed by effectively utilizing the dead space on the back side of the hydrogen piping portion. Here, the power take-out piece and the protruding portions 63, 64, 93, 94, 1
Not all 13 and 114 are necessary. For example, when the projecting portion 93-2 and the projecting portion 113 are electrically coupled and the power extraction pieces 64 and 94-1 are used as external output terminals, other power extraction pieces are not necessary. Can be unnecessary.
【0049】そして、この下側酸素側集電体17には、
発電体12における酸素側電極71に当接する側の主面
に突起部230を設けた構造とされている。具体的に
は、図27に示すように下側酸素側集電体17の主面上
に所定の間隔をおいて複数の突起部230が設けられて
いる。下側酸素側集電体17にこのような突起部230
を設けることにより、下側酸素側集電体17を発電体1
2における酸素側電極71と積層した際に突起部230
が酸素側電極71に刺さった状態となる。これにより、
下側酸素側集電体17は、酸素側電極71に密着した状
態で固定されるため、下側酸素側集電体17と酸素側電
極71との間で空隙が発生することなく均一に面接触し
た状態とされる。したがって、下側酸素側集電体17と
酸素側電極71との間で良好な集電性を確保することが
でき、良好な電気的導通を得ることが可能となる。The lower oxygen collector 17 has
It has a structure in which a protrusion 230 is provided on the main surface of the power generation body 12 on the side in contact with the oxygen-side electrode 71. Specifically, as shown in FIG. 27, a plurality of protrusions 230 are provided on the main surface of the lower oxygen-side current collector 17 at predetermined intervals. Such a protrusion 230 is formed on the lower oxygen side current collector 17.
By providing the lower oxygen side current collector 17 with the power generator 1
2 and the oxygen side electrode 71 in FIG.
Is in a state of being stuck in the oxygen-side electrode 71. This allows
Since the lower oxygen-side current collector 17 is fixed in a state of being in close contact with the oxygen-side electrode 71, the lower oxygen-side current collector 17 and the oxygen-side electrode 71 can be evenly surfaced with no voids. Contacted. Therefore, a good current collecting property can be ensured between the lower oxygen side current collector 17 and the oxygen side electrode 71, and a good electrical conduction can be obtained.
【0050】なお、酸素側集電体17としては、カーボ
ン材料などの導電性プラスチックなどを用いても良く、
支持体に金属膜など形成した構造などでも良い。As the oxygen side current collector 17, conductive plastic such as carbon material may be used.
A structure in which a metal film or the like is formed on the support may be used.
【0051】次に、図28、図34、図35を参照し
て、発電体11、12の構造について説明する。発電体
11、12は共通の構造を有しており、異なる点につい
ては、筐体内で上側に配される方が発電体11であり、
筐体内で下側に配される方が発電体12であり、さらに
発電体11、12の水素側電極73が筐体の中心側を向
き、発電体11、12の酸素側電極71が筐体の外側と
なるように実装される点であり、換言すれば、発電体1
1、12は同じ構造ながら取り付けの表裏の向きが異な
っている。Next, the structure of the power generators 11 and 12 will be described with reference to FIGS. 28, 34 and 35. The power generators 11 and 12 have a common structure, and the difference is that the power generator 11 is arranged on the upper side in the housing.
The one disposed on the lower side in the housing is the power generating body 12, the hydrogen side electrode 73 of the power generating bodies 11, 12 faces the center side of the housing, and the oxygen side electrode 71 of the power generating bodies 11, 12 is the housing. It is mounted on the outer side of the power generation body 1.
Although 1 and 12 have the same structure, the front and back directions of mounting are different.
【0052】固体高分子膜であるプロトン伝導体膜72
が略矩形状の形状で設けられており、発電中は当該プロ
トン伝導体膜72の膜中を解離したプロトンが移動す
る。このプロトン伝導体膜72を挟んで一方に酸素側電
極71が密着して形成され、他方に水素側電極73が密
着して形成される。酸素側電極71はプロトン伝導体膜
72と実質的に同サイズの略矩形状の形状であるが、水
素側電極73はこれら酸素側電極71及びプロトン伝導
体膜72よりは小さなサイズの正方形に近い略矩形状の
形状とされる。このため水素側電極73をプロトン伝導
体膜72上に貼り合わせた状態では、プロトン伝導体膜
72の周囲が約2mm程度の幅で露出した状態になる。
図34に示すように、本実施形態では、この水素側電極
73をプロトン伝導体膜72上に貼り合わせた状態で露
出するプロトン伝導体膜72の周囲に、特にガスケット
材であるシール材74が密着するように取り付けられ
る。このシール材74は例えばシリコンゴムなどの弾力
性と気密性を供えた材料が用いられ、このシール材74
の内側に形成された大きな孔75がプロトン伝導体膜7
2よりは小さなサイズの水素側電極73に外側から嵌合
する。酸素側電極71の側は、基本的に大きな開口部に
より大気開放されているので、ガスのシールが不要化可
能であることから、このようなガスケット材が不要とな
り、これによって部品点数の削減や組み立て工数の低減
を実現させることができる。ガスケット材として形成さ
れるシール材74は、水素側電極73と実質的に同じ厚
みで形成されるか、若しくは水素側電極73よりも厚み
が厚くされる。例えば、水素側電極73の厚みが0.2
mmである場合に、シール材74の厚みを0.3mmと
することもでき、シール材74は弾性材料であるため
に、集電体が押し付けられた場合には0.1mm程度の
厚み方向の収縮が生じて均一な集電体とシール材74及
びその内側の水素側電極73の接触が実現され、この均
一な接触から電気的な特性も向上する。また、酸素側電
極71の側にはシール材が存在しないため、プロトン伝
導体膜72の端部は、従来の構造のように両面にシール
材を形成するものに比べた場合では、シール材のばらつ
きの影響を受けずにその剛性度が確実に高くなり、気密
特性を大幅に改善することができる。また、プロトン伝
導体膜72よりは小さなサイズに形成される水素側電極
73のシール材74との当接面は、垂直な面とすること
も可能であるが、逆テーパー形状とすることもでき、そ
の場合にはシール材74の孔75の面を順テーパー形状
とすることで、シール材74のプロトン伝導体膜72上に
対する密着性を向上させることができる。Proton conductor membrane 72 which is a solid polymer membrane
Are provided in a substantially rectangular shape, and the dissociated protons move in the membrane of the proton conductor membrane 72 during power generation. An oxygen side electrode 71 is formed in close contact with one side of the proton conductor film 72, and a hydrogen side electrode 73 is formed in close contact with the other side. The oxygen side electrode 71 has a substantially rectangular shape having substantially the same size as the proton conductor film 72, but the hydrogen side electrode 73 is closer to a square having a smaller size than the oxygen side electrode 71 and the proton conductor film 72. It has a substantially rectangular shape. Therefore, when the hydrogen-side electrode 73 is bonded onto the proton conductor film 72, the periphery of the proton conductor film 72 is exposed with a width of about 2 mm.
As shown in FIG. 34, in the present embodiment, a sealing material 74, which is a gasket material, is provided around the proton conductor film 72 exposed in a state where the hydrogen-side electrode 73 is bonded onto the proton conductor film 72. It is attached so as to be in close contact. The sealing material 74 is made of a material having elasticity and airtightness such as silicon rubber.
The large holes 75 formed inside the
The hydrogen side electrode 73 having a size smaller than 2 is fitted from the outside. Since the oxygen side electrode 71 side is basically open to the atmosphere through a large opening, it is possible to eliminate the need for a gas seal, and thus such a gasket material is not required, thereby reducing the number of parts and It is possible to reduce the number of assembly steps. The sealing material 74 formed as a gasket material is formed to have substantially the same thickness as the hydrogen side electrode 73, or is made thicker than the hydrogen side electrode 73. For example, the thickness of the hydrogen side electrode 73 is 0.2
When the thickness is mm, the thickness of the sealing material 74 can be 0.3 mm. Since the sealing material 74 is an elastic material, when the current collector is pressed, the thickness of the sealing material 74 is about 0.1 mm. The contraction occurs and a uniform contact between the current collector and the sealing material 74 and the hydrogen side electrode 73 inside thereof is realized, and the electrical characteristics are also improved due to this uniform contact. In addition, since there is no sealing material on the oxygen-side electrode 71 side, the end portion of the proton conductor membrane 72 has a sealing material that is different from the conventional structure in which the sealing material is formed on both sides. The rigidity is surely increased without being affected by the variation, and the airtight characteristic can be greatly improved. Further, the contact surface of the hydrogen-side electrode 73, which is smaller in size than the proton conductor film 72, with the sealing material 74 can be a vertical surface, but can also be an inverse tapered shape. In that case, by making the surface of the hole 75 of the sealing material 74 into a forward taper shape, the adhesion of the sealing material 74 to the proton conductor film 72 can be improved.
【0053】このような発電体11、12は、当該燃料
電池カード10内では、合計4個設けられており、筐体
内では水平に2つずつ並べられており、これらは共通の
集電体16、17等で電力が取り出されることから、2
個の電池の並列回路が2つ存在する回路と等価であり、
後述する2つの水素側集電体と酸素側集電体16,17
をそれぞれ短絡させて使用することで、4つの発電体1
1、12の並列構造からなる出力を得ることができる。
さらには前述の下側筐体15の連絡溝47の空間で2つ
の水素側集電体と酸素側集電体16,17からなる集電
体間の接続をそれぞれ一旦切断し、上側の発電体11の
集電体を下側の発電体12の接続をワイヤボンディング
や配線用の小片などによって水素側集電体と酸素側集電
体の間を電気的に接続させるようにすることで、4つの
発電体11、12の直列接続も可能である。In the fuel cell card 10, a total of four such power generators 11 and 12 are provided, and two power generators 11 and 12 are horizontally arranged in the casing, and these are common collector 16. , 17 etc., the power is taken out, so 2
It is equivalent to a circuit that has two parallel circuits of individual batteries,
Two hydrogen-side current collectors and oxygen-side current collectors 16 and 17 to be described later
4 power generators 1
An output having a parallel structure of 1 and 12 can be obtained.
Further, in the space of the communication groove 47 of the lower housing 15 described above, the connection between the current collectors composed of the two hydrogen side current collectors and the oxygen side current collectors 16 and 17 is temporarily cut, and the upper power generator By connecting the current collector 11 to the power generator 12 on the lower side by electrically connecting the hydrogen side current collector and the oxygen side current collector by wire bonding or a small piece for wiring, 4 It is also possible to connect two power generators 11 and 12 in series.
【0054】次に、図29、図31、図32、図33を
参照しながら水素供給部13の構造について説明する。
この水素供給部13は燃料電池カード10の垂直方向に
おける中心に位置する部材であり、燃料気体である水素
を発電体11、12の間のスペースに送り込むと共に集
電体によって電力取り出しを行う機能を有している。こ
の水素供給部13は、一対の水素側集電体82、81
と、その間に挟持されて発電体に連通する気体流路を形
成する絶縁膜83、84と、燃料気体である水素を集電
体82、81を介して発電体11、12に送り込むため
の水素配管部91とからなる構造を有している。Next, the structure of the hydrogen supply unit 13 will be described with reference to FIGS. 29, 31, 32 and 33.
The hydrogen supply unit 13 is a member located at the center of the fuel cell card 10 in the vertical direction, and has a function of feeding hydrogen, which is a fuel gas, into the space between the power generators 11 and 12 and extracting electric power by the current collector. Have The hydrogen supply unit 13 includes a pair of hydrogen side current collectors 82, 81.
And insulating films 83 and 84 sandwiched therebetween to form a gas flow path communicating with the power generation body, and hydrogen for feeding hydrogen as a fuel gas to the power generation bodies 11 and 12 through the current collectors 82 and 81. It has a structure including a pipe portion 91.
【0055】水素側集電体81は下側に配される発電体
12の表面に形成される水素側電極73に面接触する部
材であり、該発電体12との接触面が水素ガスを透過さ
せる。この水素側集電体81は例えば金メッキされた金
属板から構成され、図29中の裏面側で発電体12の水
素側電極73に当接する。水素側集電体81は5行3列
の組を2組構成する開口部87を介して水素を供給す
る。この発電体12との接触面に位置する開口部87に
よって水素ガスを面状の発電体12の広い範囲にわたっ
て送ることができる。この水素側集電体81も略中央部
には連絡溝47に嵌めこまれる結合部97が設けられ
る。The hydrogen-side current collector 81 is a member that comes into surface contact with the hydrogen-side electrode 73 formed on the surface of the power generator 12 arranged below, and the contact surface with the power generator 12 is permeable to hydrogen gas. Let The hydrogen-side current collector 81 is made of, for example, a metal plate plated with gold, and contacts the hydrogen-side electrode 73 of the power generator 12 on the back surface side in FIG. The hydrogen-side current collector 81 supplies hydrogen through the openings 87 forming two sets of 5 rows and 3 columns. The opening 87 located on the contact surface with the power generating body 12 allows hydrogen gas to be sent over a wide range of the planar power generating body 12. The hydrogen-side current collector 81 is also provided with a coupling portion 97 that is fitted into the communication groove 47 at a substantially central portion.
【0056】そして、この水素側集電体81には、発電
体12における水素側電極73に当接する側の主面に突
起部231を設けた構造とされている。具体的には、図
29に示すように水素側集電体81の主面上に所定の間
隔をおいて複数の突起部231が設けられている。水素
側集電体81にこのような突起部231を設けることに
より、水素側集電体81を発電体12における水素側電
極73と積層した際に突起部231が水素側電極73に
刺さった状態となる。これにより、水素側集電体81
は、水素側電極73に密着した状態で固定されるため、
水素側集電体81と水素側電極73との間で空隙が発生
することなく均一に面接触した状態とされる。したがっ
て、水素側集電体81と水素側電極73との間で良好な
集電性を確保することができ、良好な電気的導通を得る
ことが可能となる。The hydrogen-side current collector 81 has a structure in which a protrusion 231 is provided on the main surface of the power generator 12 on the side in contact with the hydrogen-side electrode 73. Specifically, as shown in FIG. 29, a plurality of protrusions 231 are provided on the main surface of the hydrogen-side current collector 81 at predetermined intervals. By providing such a protrusion 231 on the hydrogen-side current collector 81, a state in which the protrusion 231 pierces the hydrogen-side electrode 73 when the hydrogen-side current collector 81 is stacked on the hydrogen-side electrode 73 of the power generator 12. Becomes As a result, the hydrogen-side current collector 81
Is fixed in close contact with the hydrogen-side electrode 73,
The hydrogen-side current collector 81 and the hydrogen-side electrode 73 are brought into a state of uniform surface contact without generation of voids. Therefore, a good current collecting property can be secured between the hydrogen side current collector 81 and the hydrogen side electrode 73, and a good electrical conduction can be obtained.
【0057】水素側集電体82は上側に配される発電体
11の裏面に形成される水素側電極73に面接触する部
材であり、該発電体12との接触面が水素ガスを透過さ
せる。この水素側集電体82も水素側集電体82と同様
に例えば金メッキされた金属板から構成され、図29中
の表面側で発電体11の水素側電極73に当接する。水
素側集電体82は5行3列の組を2組構成する開口部8
8を介して水素を供給する。この発電体11との接触面
に位置する開口部88によって水素ガスを面状の発電体
11の広い範囲にわたって送ることができ、略中央部に
は連絡溝47に嵌めこまれる結合部97が設けられる。The hydrogen-side current collector 82 is a member that comes into surface contact with the hydrogen-side electrode 73 formed on the back surface of the power generator 11 arranged on the upper side, and the contact surface with the power generator 12 allows hydrogen gas to pass therethrough. . This hydrogen-side current collector 82 is also made of, for example, a gold-plated metal plate like the hydrogen-side current collector 82, and contacts the hydrogen-side electrode 73 of the power generator 11 on the front surface side in FIG. The hydrogen-side current collector 82 has openings 8 that form two sets of 5 rows and 3 columns.
Hydrogen is supplied via 8. Hydrogen gas can be sent over a wide range of the planar power generating body 11 by the opening 88 located on the contact surface with the power generating body 11, and a coupling portion 97 fitted in the communication groove 47 is provided at the substantially central portion. To be
【0058】そして、この水素側集電体82には、発電
体11における水素側電極73に当接する側の主面に突
起部231を設けた構造とされている。具体的には、図
29に示すように水素側集電体82の主面上に所定の間
隔をおいて複数の突起部231が設けられている。水素
側集電体82にこのような突起部231を設けることに
より、水素側集電体82を発電体11における水素側電
極73と積層した際に突起部231が水素側電極73に
刺さった状態となる。これにより、水素側集電体82
は、水素側電極73に密着した状態で固定されるため、
水素側集電体82と水素側電極73との間で空隙が発生
することなく均一に面接触した状態とされる。したがっ
て、水素側集電体82と水素側電極73との間で良好な
集電性を確保することができ、良好な電気的導通を得る
ことが可能となる。The hydrogen-side current collector 82 has a structure in which a protrusion 231 is provided on the main surface of the power-generating body 11 on the side in contact with the hydrogen-side electrode 73. Specifically, as shown in FIG. 29, a plurality of protrusions 231 are provided on the main surface of the hydrogen-side current collector 82 at predetermined intervals. By providing such a protrusion 231 on the hydrogen-side current collector 82, a state in which the protrusion 231 pierces the hydrogen-side electrode 73 when the hydrogen-side current collector 82 is stacked on the hydrogen-side electrode 73 of the power generator 11. Becomes As a result, the hydrogen-side current collector 82
Is fixed in close contact with the hydrogen-side electrode 73,
The hydrogen-side current collector 82 and the hydrogen-side electrode 73 are brought into uniform surface contact with each other without generating a gap. Therefore, a good current collecting property can be secured between the hydrogen side current collector 82 and the hydrogen side electrode 73, and a good electrical conduction can be obtained.
【0059】このような水素側集電体81、82は面同
士が対向するように配置され、その間のスペーサとして
絶縁膜83、84が水素側集電体81、82の間に挟持
されるように設けられている。一対の絶縁膜83、84
は、例えばポリカーボネートなどの樹脂フィルムを型抜
き加工したもので構成される。絶縁膜83、84は、そ
れぞれ略コ字状の形状で、向かい合った中央部にほぼ5
行3列の組を2組構成する開口部87、88の領域にわ
たるように略矩形状のスペースからなる気体流路を構成
する。絶縁膜83、84の水素配管部91側には、該水
素配管部91の中空部に連通する水素導入口86が形成
され、絶縁膜83、84の反対側の端部にはリーク孔8
5が形成される。リーク孔85は開閉自由な弁としても
良く、またあえて形成しなくとも良い。これら絶縁膜8
3、84によって形成されるスペースは面同士が対向す
る水素側集電体81、82の間のスペースであり、これ
ら絶縁膜83、84で高さ方向の厚みが決定される。The hydrogen-side current collectors 81 and 82 are arranged such that their surfaces are opposed to each other, and the insulating films 83 and 84 are sandwiched between the hydrogen-side current collectors 81 and 82 as spacers between them. It is provided in. Pair of insulating films 83, 84
Is formed by stamping a resin film such as polycarbonate. Each of the insulating films 83 and 84 has a substantially U-shape, and the central portions facing each other have a thickness of approximately 5.
A gas flow path composed of a substantially rectangular space is formed so as to extend over the regions of the openings 87 and 88 that form two sets of three rows. A hydrogen introducing port 86 communicating with the hollow portion of the hydrogen pipe portion 91 is formed on the hydrogen pipe portion 91 side of the insulating films 83 and 84, and a leak hole 8 is formed at the end portion on the opposite side of the insulating films 83 and 84.
5 is formed. The leak hole 85 may be a valve that can be opened and closed freely, or may not be formed intentionally. These insulating films 8
The space formed by 3, 84 is a space between the hydrogen-side current collectors 81, 82 whose surfaces face each other, and the thickness in the height direction is determined by these insulating films 83, 84.
【0060】水素配管部91は燃料電池カード10の長
手方向に沿って延長される断面矩形状の配管部材であ
り、水素吸蔵スティック18が接続する側の端部には該
水素吸蔵スティック18の突起部20が嵌合される嵌合
孔96が形成されている。水素配管部91は水素を通過
させるために中空とされている。この水素配管部91内
の一部に水素貯蔵合金などを配しても良い。水素配管部
91と水素側集電体81、82の接続点は水素配管部9
1の側面に形成された横長な挿入口92に突設片89、
90の先端部が挿入されることで形成される。挿入口9
2は2箇所に設けられており、水素側集電体81、82
の側端部が面内方向に突設された突設片89、90を安
定して水平に支持する。水素側集電体81、82には、
電極取り出し溝49から突出する電極取り出し片94
が、当該燃料電池カード10の長手方向に延長した矩形
状の片として電極取り出し溝49の位置に合わせて形成
されており、更に、突出部93も水素配管部の奥側のデ
ッドスペースを有効に利用して形成されている。The hydrogen pipe portion 91 is a pipe member having a rectangular cross section which extends along the longitudinal direction of the fuel cell card 10. The hydrogen storage stick 18 has a projection at the end on the side to which the hydrogen storage stick 18 is connected. A fitting hole 96 into which the portion 20 is fitted is formed. The hydrogen piping portion 91 is hollow to allow hydrogen to pass therethrough. A hydrogen storage alloy or the like may be arranged in a part of the hydrogen piping portion 91. The connection point between the hydrogen piping 91 and the hydrogen side current collectors 81 and 82 is the hydrogen piping 9
A projecting piece 89 on the horizontally long insertion opening 92 formed on the side surface of
It is formed by inserting the tip portion of 90. Insertion slot 9
2 are provided at two places, and hydrogen side current collectors 81 and 82
The side edges of the support stably support the projecting pieces 89 and 90 projecting in the in-plane direction horizontally. The hydrogen side current collectors 81 and 82 are
Electrode take-out piece 94 protruding from the electrode take-out groove 49
Is formed as a rectangular piece extending in the longitudinal direction of the fuel cell card 10 in conformity with the position of the electrode lead-out groove 49, and the protruding portion 93 also effectively makes a dead space on the back side of the hydrogen pipe portion. It is formed by utilizing.
【0061】図30は上側筐体14と、その下側に配置
される上側酸素側集電体16、及び絶縁フィルム100
を示す斜視図である。上側筐体14は、下側筐体15と
同様に、ステンレス鋼や鉄、アルミニウム、或いはチタ
ン、マグネシウムなどの金属材料や、エポキシ、AB
S、ポリスチレン、PET、ポリカーボネートの如き耐
熱性や耐薬品性に優れた樹脂材料などを使用することが
でき、或いは繊維強化樹脂のような複合材料を用いても
良い。この上側筐体14は矩形状の切り欠きである開口
部31が5行3列の組を2組構成するように形成されて
いる。FIG. 30 shows the upper housing 14, the upper oxygen-side current collector 16 arranged below the upper housing 14, and the insulating film 100.
FIG. Similar to the lower casing 15, the upper casing 14 is made of a metal material such as stainless steel, iron, aluminum, titanium, magnesium, epoxy, AB or the like.
A resin material having excellent heat resistance and chemical resistance such as S, polystyrene, PET, and polycarbonate can be used, or a composite material such as fiber reinforced resin may be used. The upper housing 14 is formed so that the opening 31 which is a rectangular cutout constitutes two sets of 5 rows and 3 columns.
【0062】この上側筐体14と上側酸素側集電体16
の間には、絶縁フィルム100が配される。この絶縁フ
ィルム100は例えばポリカーボネート製であり、その
膜厚は0.3mm程度とされる。一対の格子状領域が、
前述の5行3列の組を2組構成する開口部31のパター
ンを反映するように同じ垂直方向の位置で5行3列の組
を2組構成する開口部101を有して形成されており、
略中央部には連絡溝47に嵌めこまれる結合部102が
設けられる。The upper casing 14 and the upper oxygen side current collector 16
The insulating film 100 is disposed between the spaces. The insulating film 100 is made of polycarbonate, for example, and its thickness is about 0.3 mm. A pair of grid areas
It is formed to have the openings 101 that form two sets of 5 rows and 3 columns at the same vertical position so as to reflect the pattern of the openings 31 that form 2 sets of 5 rows and 3 columns. Cage,
A coupling portion 102 that is fitted into the communication groove 47 is provided at a substantially central portion.
【0063】上側酸素側集電体16は、例えば金メッキ
された金属板から構成され、上側の発電体11の酸素側
電極71に当接すると共に当該上側酸素側集電体16に
形成された5行3列の組を2組構成する開口部111を
介して酸素を供給する。ここで、各開口部111は当該
集電体の透過部として機能し、開口部111自体は大き
く開口しており、且つ絶縁フィルム100の開口部10
1及び上側筐体14の開口部31とも同じ垂直方向の位
置で5行3列の組を2組構成する構造とされることか
ら、発電体11の酸素側電極71を大気開放状態にさせ
ることができ、圧力の低下すなわち空気中の酸素分圧を
下げることなく発電体11に酸素を供給できる。また、
同時に発電体11からは起電力の生成時に水分が生ずる
が、開口部111自体は大きく開口しており、大気開放
状態となることから、電極表面に生成された水分も良好
に除去することが可能である。上側酸素側集電体16に
は、電極取り出し溝48から突出する電極取り出し片1
14が、当該燃料電池カード10の長手方向に延長した
矩形状の片として電極取り出し溝48の位置に合わせて
形成されており、更に、突出部113も水素配管部の奥
側のデッドスペースを有効に利用して形成されている。The upper oxygen-side current collector 16 is made of, for example, a gold-plated metal plate, is in contact with the oxygen-side electrode 71 of the upper power-generating body 11, and is formed in five rows on the upper oxygen-side current collector 16. Oxygen is supplied through the openings 111 forming two sets of three rows. Here, each opening portion 111 functions as a transmission portion of the current collector, the opening portion 111 itself has a large opening, and the opening portion 10 of the insulating film 100.
The oxygen side electrode 71 of the power generation body 11 should be open to the atmosphere because the structure of 1 and the opening 31 of the upper housing 14 is configured to form two sets of 5 rows and 3 columns at the same vertical position. Therefore, oxygen can be supplied to the power generator 11 without lowering the pressure, that is, the partial pressure of oxygen in the air. Also,
At the same time, water is generated from the power generation body 11 at the time of generation of electromotive force, but the opening 111 itself is largely open and is in an open state to the atmosphere, so that the water generated on the electrode surface can be satisfactorily removed. Is. The electrode lead-out piece 1 protruding from the electrode lead-out groove 48 is provided on the upper oxygen-side current collector 16.
14 is formed as a rectangular piece extending in the longitudinal direction of the fuel cell card 10 in accordance with the position of the electrode lead-out groove 48, and the projecting portion 113 also has an effective dead space on the inner side of the hydrogen pipe portion. Is formed by utilizing.
【0064】そして、この上側酸素側集電体16には、
発電体11における酸素側電極71に当接する側の主面
に突起部230を設けた構造とされている。具体的に
は、図23に示すように上側酸素側集電体16の主面上
に所定の間隔をおいて複数の突起部230が設けられて
いる。上側酸素側集電体16にこのような突起部230
を設けることにより、上側酸素側集電体16を発電体1
1における酸素側電極71と積層した際に突起部230
が酸素側電極71に刺さった状態となる。これにより、
上側酸素側集電体16は、酸素側電極71に密着した状
態で固定されるため、上側酸素側集電体16と酸素側電
極71との間で空隙が発生することなく均一に面接触し
た状態とされる。したがって、上側酸素側集電体16と
酸素側電極71との間で良好な集電性を確保することが
でき、良好な電気的導通を得ることが可能となる。Then, in the upper oxygen side current collector 16,
It has a structure in which a protrusion 230 is provided on the main surface of the power generation body 11 on the side in contact with the oxygen-side electrode 71. Specifically, as shown in FIG. 23, a plurality of protrusions 230 are provided on the main surface of the upper oxygen-side current collector 16 at predetermined intervals. Such a protrusion 230 is formed on the upper oxygen side current collector 16.
By providing the upper oxygen side current collector 16 with the power generator 1
The protrusion 230 when laminated with the oxygen-side electrode 71 in FIG.
Is in a state of being stuck in the oxygen-side electrode 71. This allows
Since the upper oxygen-side current collector 16 is fixed in a state in which it is in close contact with the oxygen-side electrode 71, the upper oxygen-side current collector 16 and the oxygen-side electrode 71 make uniform surface contact without generating voids. To be in a state. Therefore, a good current collecting property can be ensured between the upper oxygen side current collector 16 and the oxygen side electrode 71, and a good electrical conduction can be obtained.
【0065】なお、酸素側集電体16としては、カーボ
ン材料などの導電性プラスチックなどを用いても良く、
支持体に金属膜など形成した構造などでも良い。As the oxygen side current collector 16, conductive plastic such as carbon material may be used.
A structure in which a metal film or the like is formed on the support may be used.
【0066】このような構造の本実施形態の燃料電池カ
ード10は、水素側集電体81、82は面同士が対向す
るように配置されることから、発電体11、12を共通
のガス供給部に対して積層させて、発電に寄与する面積
を大きくとることができる。水素側集電体81、82の
間のスペーサとして絶縁膜83、84が水素側集電体8
1、82の間に挟持されるように設けられていることか
ら、燃料気体である水素を確実に面状発電体11、12
に送り込むことができ、特に絶縁膜83、84をポリカ
ーボネートのような合成樹脂膜などによって形成した場
合では、一対の面状発電体11、12を均一な接触のた
めに圧着させた際の弾性部材としても機能でき、発電体
と集電体の均一な圧着を助けることになる。In the fuel cell card 10 of this embodiment having such a structure, the hydrogen-side current collectors 81 and 82 are arranged so that the surfaces thereof face each other, so that the power generators 11 and 12 are supplied with the common gas. The area contributing to power generation can be increased by stacking on the part. The insulating films 83 and 84 function as spacers between the hydrogen-side current collectors 81 and 82, and
Since it is provided so as to be sandwiched between 1 and 82, hydrogen, which is a fuel gas, is surely supplied to the planar power generating bodies 11 and 12.
In particular, when the insulating films 83 and 84 are formed of a synthetic resin film such as polycarbonate, the elastic members when the pair of planar power generating bodies 11 and 12 are pressure-bonded for uniform contact. It can also function as a support and helps to evenly crimp the power generator and the current collector.
【0067】また、本実施形態の燃料電池カード10で
は、このシール材74の内側に形成された大きな孔75
がプロトン伝導体膜72よりは小さなサイズの水素側電
極73に外側から嵌合する。このため酸素側電極71の
側は、基本的に大きな開口部により大気開放されている
ので、ガスのシールが不要なため、部品点数の削減や組
み立て工数の低減を実現させる。また、シール材74は
弾性材料であるために、集電体が押し付けられた場合に
は厚み方向の収縮が生じて均一な集電体とシール材74
及びその内側の水素側電極73の接触が実現され、この
均一な接触から電気的な特性も向上する。また、酸素側
電極71の側にはシール材が存在しないため、シール材
のばらつきの影響を受けずにその剛性度が確実に高くな
り、気密特性を大幅に改善することができる。Further, in the fuel cell card 10 of this embodiment, a large hole 75 formed inside the sealing material 74.
Is fitted from the outside to the hydrogen side electrode 73 having a size smaller than that of the proton conductor film 72. Therefore, since the oxygen side electrode 71 side is basically open to the atmosphere through a large opening, gas sealing is not required, so that the number of parts and the number of assembling steps can be reduced. Further, since the seal material 74 is an elastic material, when the current collector is pressed, contraction in the thickness direction occurs, and the current collector and the seal material 74 are uniform.
And, the contact of the hydrogen side electrode 73 inside thereof is realized, and the electrical characteristics are improved due to this uniform contact. Further, since the sealing material does not exist on the oxygen-side electrode 71 side, the rigidity is surely increased without being affected by the variation of the sealing material, and the airtight characteristic can be greatly improved.
【0068】更に、本実施形態の燃料電池カード10に
よれば、発電体11、12の酸素側電極を大気開放状態
にさせることができ、圧力の低下すなわち空気中の酸素
分圧を下げることなく発電体11、12に酸素を供給で
きる。また、同時に発電体11、12からは起電力の生
成時に水分が生ずるが、開口部自体は大きく開口してお
り、大気開放状態となることから、電極表面に生成され
た水分も良好に除去することが可能である。Further, according to the fuel cell card 10 of the present embodiment, the oxygen-side electrodes of the power generators 11 and 12 can be opened to the atmosphere, without lowering the pressure, that is, the oxygen partial pressure in the air. Oxygen can be supplied to the power generators 11 and 12. At the same time, water is generated from the power generators 11 and 12 at the time of generation of electromotive force, but the opening itself is largely open and is in the atmosphere open state, so that the water generated on the electrode surface is also removed well. It is possible.
【0069】また、本実施形態の燃料電池カード10
は、図24に示したように、装置本体であるノート型パ
ソコン21のカード用スロット22から挿入して装着す
ることができる。特に、標準化されたPCカードと同じ
サイズにすることで、携帯用機器の使用時間を長くさせ
ることも可能である。PCカードの筐体の内部には、複
数の発電体11、12が配設される構造とされるが、酸
素側電極71を大気開放していることから、酸素は酸素
側電極71に十分な圧力で供給され、ボンベやポンプな
どの気体供給手段を設置する必要がない。このため燃料
電池内の省スペース化が可能であり、余分な補助装置な
ども不要となる。Further, the fuel cell card 10 of this embodiment
As shown in FIG. 24, can be inserted from the card slot 22 of the notebook personal computer 21, which is the main body of the apparatus, and attached. In particular, by using the same size as the standardized PC card, it is possible to prolong the usage time of the portable device. Although a plurality of power generators 11 and 12 are arranged inside the casing of the PC card, oxygen is sufficient for the oxygen-side electrode 71 because the oxygen-side electrode 71 is open to the atmosphere. It is supplied by pressure and there is no need to install gas supply means such as a cylinder or a pump. Therefore, the space in the fuel cell can be saved, and an extra auxiliary device is unnecessary.
【0070】図37乃至図39は本実施形態の燃料電池
カードの変形例であり、図37の燃料電池カードは、燃
料電池カード151の部分がJEIDA/PCMCIA
により標準化されたタイプIのサイズ(厚み3.3m
m)を有している。この燃料電池カード151の内部構
造については、前述の燃料電池カード10と同様であ
る。燃料電池カード151は、板状部材153と矩形部
材152の組み合わせからなるカード型水素貯蔵部に接
続可能とされ、且つその接続時には燃料電池カード15
1とカード型水素貯蔵部を構成する板状部材153を加
えた厚みがJEIDA/PCMCIAにより標準化され
たタイプIIの厚み(約5mm以下)とされる。このよ
うな構成とすることで、多くの種類のノート型パソコン
に当該燃料電池カード151を装着することができ、カ
ード型水素貯蔵部は板状部材153と矩形部材152の
容積を合わせた分を水素ガス用として確保することがで
き、長時間の使用にも耐えうることになる。37 to 39 are modified examples of the fuel cell card of this embodiment. In the fuel cell card of FIG. 37, the fuel cell card 151 portion is JEIDA / PCMCIA.
Type I size standardized by (thickness 3.3m
m). The internal structure of the fuel cell card 151 is the same as that of the fuel cell card 10 described above. The fuel cell card 151 can be connected to a card-type hydrogen storage unit formed by a combination of a plate member 153 and a rectangular member 152, and at the time of connection, the fuel cell card 15 can be connected.
1 and the thickness of the plate-shaped member 153 constituting the card-type hydrogen storage unit are the type II thickness (about 5 mm or less) standardized by JEIDA / PCMCIA. With such a configuration, the fuel cell card 151 can be attached to many types of notebook personal computers, and the card-type hydrogen storage unit has a total volume of the plate member 153 and the rectangular member 152. It can be secured for hydrogen gas and can withstand long-term use.
【0071】図38は同様なPCカードタイプの燃料電
池カードのシステムであり、燃料電池カード161に厚
いサイズの水素貯蔵部162が接続されるように構成さ
れたものである。この燃料電池カード161の内部構造
については、前述の燃料電池カード10と同様であり、
水素貯蔵部162は該燃料電池カード161に対して着
脱自在とされる。水素貯蔵部162は前述の実施形態の
水素吸蔵スティック18よりは厚い厚みを有し、より長
時間の使用にも耐えうることになる。FIG. 38 shows a similar PC card type fuel cell card system, in which a thick hydrogen storage 162 is connected to a fuel cell card 161. The internal structure of the fuel cell card 161 is the same as that of the fuel cell card 10 described above,
The hydrogen storage unit 162 is detachable from the fuel cell card 161. The hydrogen storage part 162 has a thickness larger than that of the hydrogen storage stick 18 of the above-described embodiment, and can withstand use for a longer time.
【0072】図39はリムーバブルディスクなどの筐体
と同じサイズで、燃料電池171を構成したものであ
り、燃料電池171の一端側に設けられたスロット17
3に水素吸蔵スティック172を挿入して水素を供給で
きるものである。この燃料電池171の一部には、当該
燃料電池の起電力を出力するための出力端174が形成
され、この出力端174から延長された電源プラグ17
5をパソコンなどの機器本体に接続することで、燃料電
池171を利用した作動が実現される。FIG. 39 shows a fuel cell 171 having the same size as a housing such as a removable disk, and a slot 17 provided at one end of the fuel cell 171.
The hydrogen storage stick 172 can be inserted into the No. 3 to supply hydrogen. An output end 174 for outputting the electromotive force of the fuel cell is formed in a part of the fuel cell 171, and the power plug 17 extended from the output end 174.
The operation using the fuel cell 171 is realized by connecting 5 to the main body of the device such as a personal computer.
【0073】図40は絶縁膜の形状を例示した図面であ
る。図40の(a)は、前述の実施形態に説明した絶縁
膜83、84と同じ形状であり、絶縁性のポリカーボネ
ートフィルムの如き絶縁膜180を用い、略矩形状に広
がった燃料流路181を構成したものである。図40の
(b)は、絶縁膜182は(a)の絶縁膜180と異な
り燃料流入口に対して垂直な方向に突出した突出部18
4を左右2箇所ずつ形成した構成を有しており、これら
突出部184でも対向する水素側電極を支えることがで
き、燃料流路183を確保すると共に対向する一対の面
状水素側電極の間の絶縁が問題となる場合に好適であ
る。図40の(c)は、絶縁膜185は(b)の絶縁膜
182と異なり燃料流入口に対して平行な方向に突出し
た突出部187を左右2箇所ずつ形成した構成を有して
おり、これら突出部187でも対向する水素側電極を支
えることができ、燃料流路186を確保すると共に対向
する一対の面状水素側電極の間の絶縁が問題となる場合
に好適である。FIG. 40 is a diagram illustrating the shape of the insulating film. FIG. 40 (a) shows the same shape as the insulating films 83 and 84 described in the above embodiment, and uses an insulating film 180 such as an insulating polycarbonate film to form a fuel channel 181 that spreads in a substantially rectangular shape. It is composed. 40B, the insulating film 182 is different from the insulating film 180 in FIG. 40A, and the protruding portion 18 protruding in a direction perpendicular to the fuel inlet port is shown.
4 has two left and right portions, and these protruding portions 184 can also support the opposite hydrogen-side electrodes, and secure the fuel flow path 183 and between the pair of opposed planar hydrogen-side electrodes. It is suitable when the insulation of is a problem. 40C, unlike the insulating film 182 of FIG. 40B, the insulating film 185 has a configuration in which two projecting portions 187 projecting in the direction parallel to the fuel inlet are formed on the left and right sides, respectively. The protruding portions 187 can also support the opposing hydrogen-side electrodes, which is suitable when the fuel flow path 186 is secured and the insulation between the pair of opposing planar hydrogen-side electrodes becomes a problem.
【0074】図40の(d)は矩形端部に沿って帯状に
延長される絶縁膜188の略中央部分に円形状の絶縁部
190が形成され、燃料流入口から流入した水素ガスや
メタノールなどの燃料が円形状の絶縁部190に沿って
燃料流路189内を拡散し、起電力を高めることが可能
である。また、図40の(e)は円形の絶縁部193を
複数、本例では5個、形成した例であり、矩形端部に沿
って帯状に延長される絶縁膜191に囲まれた燃料流路
192内を好適に水素ガスやメタノールなどの燃料が拡
散できることになる。In FIG. 40 (d), a circular insulating portion 190 is formed in a substantially central portion of an insulating film 188 extending in a strip shape along a rectangular end portion, and hydrogen gas, methanol, etc. flowing in from a fuel inlet are formed. It is possible to increase the electromotive force by diffusing the fuel in the fuel flow path 189 along the circular insulating portion 190. In addition, FIG. 40E is an example in which a plurality of circular insulating portions 193, five in this example, are formed, and the fuel flow path is surrounded by the insulating film 191 extending in a strip shape along the rectangular end portion. Fuel such as hydrogen gas and methanol can be diffused in the inside of 192.
【0075】図41は絶縁膜の構成の例を示す図であ
る。図41の(a)は、前述の実施形態に説明した絶縁
膜83、84と同じ形状であり、絶縁性のポリカーボネ
ートフィルムの如き絶縁膜195を用い、略矩形状に広
がった燃料流路の流入口195eと排出孔195fを有
する構成となっている。この排出孔195fから、余分
な燃料を排出することも可能である。図41の(b)
は、このようなリーク孔を有しない構成であり、矩形端
部に沿って帯状に延長される絶縁膜196は燃料流路の
流入口196eだけが燃料流路に接続する流通路となっ
ている。図41の(c)は、絶縁性のポリカーボネート
フィルムの如き絶縁膜197を矩形端部に沿って帯状に
延在させ、略矩形状に広がった燃料流路の流入口197
eと排出孔197fを有する構成となっており、更に排
出孔197fの出口には弁198が形成されている。こ
の弁198は内部の水素などの燃料の圧力が高くなり過
ぎた場合に、開いて内部圧を下げるように動作でき、燃
料の圧力が適正な範囲においては弁198が閉じて燃料
の無駄な漏れを防止できる。FIG. 41 is a diagram showing an example of the structure of an insulating film. FIG. 41 (a) shows the same shape as the insulating films 83 and 84 described in the above-described embodiment, and uses an insulating film 195 such as an insulating polycarbonate film to spread the flow of the fuel flow path in a substantially rectangular shape. It has a structure having an inlet 195e and a discharge hole 195f. It is also possible to discharge excess fuel from this discharge hole 195f. 41 (b)
Is a structure that does not have such a leak hole, and the insulating film 196 that extends in a strip shape along the rectangular end portion is a flow passage in which only the inflow port 196e of the fuel flow passage is connected to the fuel flow passage. . In FIG. 41 (c), an insulating film 197 such as an insulative polycarbonate film is stretched in a strip shape along a rectangular end portion, and an inlet 197 of the fuel flow channel spread in a substantially rectangular shape.
e and a discharge hole 197f are provided, and a valve 198 is formed at the outlet of the discharge hole 197f. This valve 198 can be operated to open to reduce the internal pressure when the pressure of fuel such as hydrogen inside becomes too high, and in the range where the fuel pressure is appropriate, the valve 198 closes and unnecessary fuel leaks. Can be prevented.
【0076】なお、本発明においては、燃料電池、燃料
電池カードを搭載する機器としてノート型パソコンにつ
いて説明したが、他の使用例として、本発明は、ポータ
ブルなプリンターやファクシミリ、パソコン用周辺機
器、電話機、テレビジョン受像機、通信機器、携帯端
末、カメラ、オーディオビデオ機器、扇風機、冷蔵庫、
アイロン、ポット、掃除機、炊飯器、電磁調理器、照明
器具、ゲーム機やラジコンカーなどの玩具、電動工具、
医療機器、測定機器、車両搭載用機器、事務機器、健康
美容器具、電子制御型ロボット、衣類型電子機器、その
他の用途に使用できるものである。In the present invention, the notebook type personal computer has been described as the device on which the fuel cell and the fuel cell card are mounted. However, as another usage example, the present invention is a portable printer, a facsimile, a peripheral device for a personal computer, Telephones, television receivers, communication devices, mobile terminals, cameras, audio / video devices, fans, refrigerators,
Irons, pots, vacuum cleaners, rice cookers, electromagnetic cookers, lighting equipment, toys such as game consoles and radio controlled cars, electric tools,
It can be used for medical equipment, measuring equipment, vehicle-mounted equipment, office equipment, health and beauty equipment, electronically controlled robots, clothing-type electronic equipment, and other applications.
【0077】また、上記においては、燃料として水素ガ
スを使用する例について説明したが、いわゆるダイレク
トメタノール方式に対応してメタノール(液体)を燃料
とする構成としても良い。In the above description, an example in which hydrogen gas is used as fuel has been described, but methanol (liquid) may be used as fuel corresponding to the so-called direct methanol system.
【0078】[0078]
【発明の効果】本発明にかかる燃料電池は、プロトン伝
導体膜と、当該プロトン伝導体膜を挟むそれぞれ面状の
水素側電極及び酸素側電極と、上記水素側電極または上
記酸素側電極の主面に当接して設けられるとともに上記
水素側電極または上記酸素側電極に当接する側の主面上
に設けられた突部を備える面状の集電体と、上記水素側
電極への燃料供給手段と、上記酸素側電極への酸素供給
手段とを備え、上記集電体は、上記突部が上記水素側電
極の主面または上記酸素側電極の主面に刺さった状態で
上記水素側電極の主面または上記酸素側電極の主面に当
接してなるものである。The fuel cell according to the present invention comprises a proton conductor membrane, planar hydrogen-side electrodes and oxygen-side electrodes sandwiching the proton conductor membrane, and the hydrogen-side electrode or the oxygen-side electrode. A sheet-like current collector having a projection provided on the main surface of the hydrogen side electrode or the oxygen side electrode, which is provided in contact with the hydrogen side electrode, and fuel supply means for the hydrogen side electrode. And a means for supplying oxygen to the oxygen-side electrode, the current collector of the hydrogen-side electrode in a state in which the protrusion is stuck to the main surface of the hydrogen-side electrode or the main surface of the oxygen-side electrode. It is in contact with the main surface or the main surface of the oxygen-side electrode.
【0079】以上のような本発明にかかる燃料電池で
は、集電体に設けられた突部が、水素側電極または酸素
側電極の主面に刺さった状態で水素側電極または酸素側
電極と当接しているため、集電体を水素側集電体または
酸素側集電体と密着した状態で固定することができ、集
電体と水素側電極または酸素側電極との間に空隙を発生
させることなく均一に面接触させることが可能である。
これにより、集電体を大きな加圧力で保持する必要がな
いため、集電体の厚みを増すことなく良好な電気特性を
得ることができる。In the fuel cell according to the present invention as described above, the protrusion provided on the current collector is in contact with the hydrogen-side electrode or the oxygen-side electrode in a state of being stuck to the main surface of the hydrogen-side electrode or the oxygen-side electrode. Since they are in contact with each other, the current collector can be fixed in a state of being in close contact with the hydrogen side current collector or the oxygen side current collector, and a void is generated between the current collector and the hydrogen side electrode or the oxygen side electrode. It is possible to make uniform surface contact without any contact.
Accordingly, since it is not necessary to hold the current collector with a large pressure, good electrical characteristics can be obtained without increasing the thickness of the current collector.
【0080】したがって、本発明によれば、良好な電気
特性と小型軽量化とを両立する燃料電池を提供すること
が可能となる。Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a fuel cell that has both good electrical characteristics and a small size and light weight.
【図1】本発明の一実施形態の燃料電池のセル構造の一
例を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a cell structure of a fuel cell according to an embodiment of the present invention.
【図2】前記一実施形態の燃料電池のセル構造の一例を
示す分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view showing an example of a cell structure of the fuel cell of the one embodiment.
【図3】前記一実施形態の燃料電池の水素側集電体と水
素側電極との接触面近傍を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the vicinity of a contact surface between a hydrogen side current collector and a hydrogen side electrode of the fuel cell of the one embodiment.
【図4】前記一実施形態の燃料電池の酸素側集電体と酸
素側電極との接触面近傍を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the vicinity of a contact surface between an oxygen-side current collector and an oxygen-side electrode of the fuel cell of the one embodiment.
【図5】前記一実施形態の燃料電池の水素側集電体と水
素側電極との接触面近傍を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing the vicinity of the contact surface between the hydrogen-side current collector and the hydrogen-side electrode of the fuel cell of the one embodiment.
【図6】前記一実施形態の燃料電池の酸素側集電体と酸
素側電極との接触面近傍を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing the vicinity of the contact surface between the oxygen-side current collector and the oxygen-side electrode of the fuel cell of the one embodiment.
【図7】図3における生成水の流路を説明する図であ
る。FIG. 7 is a diagram illustrating a flow path of generated water in FIG.
【図8】図4における生成水の流路を説明する図であ
る。8 is a diagram illustrating a flow path of generated water in FIG.
【図9】図5における生成水の流路を説明する図であ
る。9 is a diagram illustrating a flow path of generated water in FIG.
【図10】図6における生成水の流路を説明する図であ
る。10 is a diagram illustrating a flow path of generated water in FIG.
【図11】本発明の他の実施形態の燃料電池のセル構造
の一例を示す分解斜視図である。FIG. 11 is an exploded perspective view showing an example of a cell structure of a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
【図12】本発明の他の実施形態の燃料電池のセル構造
の一例を示す分解斜視図である。FIG. 12 is an exploded perspective view showing an example of a cell structure of a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
【図13】本発明の他の実施形態の燃料電池のセル構造
の一例を示す分解斜視図である。FIG. 13 is an exploded perspective view showing an example of a cell structure of a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
【図14】突起部213の形状の一例を示す断面図であ
る。FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of the shape of a protrusion 213.
【図15】突起部214の形状の一例を示す断面図であ
る。FIG. 15 is a cross-sectional view showing an example of the shape of a protrusion 214.
【図16】本発明の他の実施形態の燃料電池のセル構造
の一例を示す側面図である。FIG. 16 is a side view showing an example of a cell structure of a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
【図17】本発明の他の実施形態の燃料電池のセル構造
の一例を示す側面図である。FIG. 17 is a side view showing an example of a cell structure of a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
【図18】本発明の他の実施形態の燃料電池のセル構造
の一例を示す側面図である。FIG. 18 is a side view showing an example of a cell structure of a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
【図19】本発明の他の実施形態の燃料電池のセル構造
の一例を示す側面図である。FIG. 19 is a side view showing an example of a cell structure of a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
【図20】本発明の他の実施形態の燃料電池のセル構造
の一例を示す分解斜視図である。FIG. 20 is an exploded perspective view showing an example of a cell structure of a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
【図21】本発明の他の実施形態の燃料電池のセル構造
の一例を示す断面図である。FIG. 21 is a cross-sectional view showing an example of a cell structure of a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
【図22】本発明の他の実施形態の燃料電池のセル構造
の一例を示す断面図である。FIG. 22 is a sectional view showing an example of a cell structure of a fuel cell according to another embodiment of the present invention.
【図23】本発明の一実施形態の燃料電池カードの分解
斜視図である。FIG. 23 is an exploded perspective view of the fuel cell card according to the embodiment of the present invention.
【図24】前記一実施形態の燃料電池カードをノート型
パソコンに挿入することを示す斜視図である。FIG. 24 is a perspective view showing insertion of the fuel cell card of the one embodiment into a notebook computer.
【図25】前記一実施形態の燃料電池カードの外観斜視
図である。FIG. 25 is an external perspective view of the fuel cell card of the one embodiment.
【図26】前記一実施形態の燃料電池カードの断面図で
ある。FIG. 26 is a cross-sectional view of the fuel cell card of the one embodiment.
【図27】前記一実施形態の燃料電池カードにおける下
側筐体などの分解斜視図である。FIG. 27 is an exploded perspective view of a lower housing and the like of the fuel cell card of the one embodiment.
【図28】前記一実施形態の燃料電池カードにおける発
電体の分解斜視図である。FIG. 28 is an exploded perspective view of a power generator in the fuel cell card of the one embodiment.
【図29】前記一実施形態の燃料電池カードにおける水
素供給部の分解斜視図である。FIG. 29 is an exploded perspective view of a hydrogen supply unit in the fuel cell card of the one embodiment.
【図30】前記一実施形態の燃料電池カードにおける上
側筐体などの分解斜視図である。FIG. 30 is an exploded perspective view of an upper housing and the like in the fuel cell card of the one embodiment.
【図31】前記一実施形態の燃料電池カードにおける水
素供給部の一部の平面図である。FIG. 31 is a plan view of a part of the hydrogen supply unit in the fuel cell card of the one embodiment.
【図32】前記一実施形態の燃料電池カードにおける水
素供給部の断面図である。FIG. 32 is a cross-sectional view of a hydrogen supply unit in the fuel cell card of the one embodiment.
【図33】前記一実施形態の燃料電池カードにおける水
素供給部の斜視図である。FIG. 33 is a perspective view of a hydrogen supply unit in the fuel cell card of the one embodiment.
【図34】前記一実施形態の燃料電池カードにおける発
電体の平面図である。FIG. 34 is a plan view of a power generator in the fuel cell card of the one embodiment.
【図35】前記一実施形態の燃料電池カードにおける発
電体の拡大断面図である。FIG. 35 is an enlarged cross-sectional view of a power generator in the fuel cell card of the one embodiment.
【図36】前記一実施形態の水素吸蔵スティックを示す
図であって、(a)は左側面図、(b)は平面図、
(c)は底面図である。FIG. 36 is a view showing the hydrogen storage stick of the one embodiment, wherein (a) is a left side view, (b) is a plan view,
(C) is a bottom view.
【図37】本発明の燃料電池の他の一例を示す概略斜視
図である。FIG. 37 is a schematic perspective view showing another example of the fuel cell of the present invention.
【図38】本発明の燃料電池のまた他の一例を示す概略
斜視図である。FIG. 38 is a schematic perspective view showing still another example of the fuel cell of the present invention.
【図39】本発明の燃料電池のさらに他の一例を示す概
略斜視図である。FIG. 39 is a schematic perspective view showing still another example of the fuel cell of the present invention.
【図40】本発明の燃料電池の絶縁膜の形状例を示す平
面図である。FIG. 40 is a plan view showing a shape example of an insulating film of the fuel cell of the present invention.
【図41】本発明の燃料電池の絶縁膜周辺の構造例を示
す平面図及び側面図である。41A and 41B are a plan view and a side view showing a structural example around the insulating film of the fuel cell of the present invention.
【図42】一般的なプロトン伝導体膜を用いた燃料電池
の一例を示す模式図である。FIG. 42 is a schematic diagram showing an example of a fuel cell using a general proton conductor membrane.
【図43】従来の燃料電池の一例を示す分解斜視図であ
る。FIG. 43 is an exploded perspective view showing an example of a conventional fuel cell.
10 燃料電池カード 11、12 発電体 13 水素供給部 14 上側筐体 15 下側筐体 16 上側集電体 17 下側集電体 18 水素吸蔵スティック 47 連絡溝 71 酸素側電極 72 プロトン伝導体膜 73 水素側電極 74 シール材 75 孔 81、82 水素側集電体 83、84 絶縁膜 91 水素配管部 50、100 絶縁フィルム 201 筐体 202 水素側集電体 203 水素側電極 204 プロトン伝導体 205 酸素側電極 206 酸素側集電体 211、212 溝 213、214 突起部 10 Fuel cell card 11, 12 Power generator 13 Hydrogen supply section 14 Upper case 15 Lower case 16 Upper collector 17 Lower collector 18 hydrogen storage stick 47 contact groove 71 Oxygen side electrode 72 Proton conductor membrane 73 Hydrogen side electrode 74 Seal material 75 holes 81, 82 Hydrogen side current collector 83, 84 insulating film 91 Hydrogen piping 50, 100 insulation film 201 housing 202 Hydrogen side current collector 203 Hydrogen side electrode 204 proton conductor 205 oxygen side electrode 206 Oxygen side current collector 211, 212 groove 213, 214 protrusions
Claims (9)
体膜を挟むそれぞれ面状の水素側電極及び酸素側電極
と、上記水素側電極または上記酸素側電極の主面に当接
して設けられるとともに上記水素側電極または上記酸素
側電極に当接する側の主面上に設けられた突部を備える
面状の集電体と、上記水素側電極への燃料供給手段と、
上記酸素側電極への酸素供給手段とを備え、 上記集電体は、上記突部が上記水素側電極の主面または
上記酸素側電極の主面に刺さった状態で上記水素側電極
の主面または上記酸素側電極の主面に当接していること
を特徴とする燃料電池。1. A proton conductor membrane, planar hydrogen-side electrodes and oxygen-side electrodes sandwiching the proton conductor membrane, and a hydrogen-side electrode and an oxygen-side electrode that are in contact with the main surface of the hydrogen-side electrode and the oxygen-side electrode, respectively. A planar current collector having a protrusion provided on the main surface on the side contacting the hydrogen-side electrode or the oxygen-side electrode, and fuel supply means for the hydrogen-side electrode,
An oxygen supply means to the oxygen-side electrode is provided, and the current collector has a main surface of the hydrogen-side electrode in a state where the protrusion is stuck in the main surface of the hydrogen-side electrode or the main surface of the oxygen-side electrode. Alternatively, the fuel cell is in contact with the main surface of the oxygen-side electrode.
たは上記酸素側電極の主面に当接する側の主面に水素ま
たは酸素の流路が凹部と凸部とにより形成され、当該凸
部上に設けられた当該凸部よりも小さい上記突部を備
え、当該突部が上記水素側電極の主面または上記酸素側
電極の主面に刺さった状態で上記水素側電極の主面また
は上記酸素側電極の主面に当接していることを特徴とす
る請求項1記載の燃料電池。2. The current collector has a flow path of hydrogen or oxygen formed on the main surface of the hydrogen-side electrode or on the main surface in contact with the main surface of the oxygen-side electrode by concave and convex portions, The protruding portion provided on the protruding portion is smaller than the protruding portion, and the protruding portion is the main surface of the hydrogen-side electrode in a state of being stuck in the main surface of the hydrogen-side electrode or the main surface of the oxygen-side electrode. 2. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cell is in contact with the surface or the main surface of the oxygen-side electrode.
は、上記水素側電極に燃料供給をする透過部を有すると
ともに上記水素側電極に当接する側の主面の当該透過部
の周辺部に設けられた上記突部を備え、当該突部が上記
水素側電極の主面に刺さった状態で上記水素側電極の主
面に当接していることを特徴とする請求項1記載の燃料
電池。3. The current collector contacting the hydrogen side electrode has a permeation part for supplying fuel to the hydrogen side electrode, and a peripheral part of the permeation part of the main surface on the side contacting the hydrogen side electrode. 2. The fuel cell according to claim 1, further comprising: a protrusion provided on the hydrogen-side electrode, the protrusion being in contact with the main surface of the hydrogen-side electrode in a state of being stuck in the main surface of the hydrogen-side electrode. .
欠いた開口部であることを特徴とする請求項3記載の燃
料電池。4. The fuel cell according to claim 3, wherein the transparent portion of the current collector is an opening formed by cutting out the current collector.
徴とする請求項4記載の燃料電池。5. The fuel cell according to claim 4, wherein a plurality of the openings are formed.
は、上記酸素側電極を大気開放する透過部を有するとと
もに上記酸素側電極に当接する側の主面の当該透過部の
周辺に設けられた上記突部を備え、当該突部が上記酸素
側電極の主面に刺さった状態で上記酸素側電極の主面に
当接していることを特徴とする請求項1記載の燃料電
池。6. The current collector contacting the oxygen-side electrode has a transmissive part for exposing the oxygen-side electrode to the atmosphere, and is provided around the permeation part on the main surface on the side in contact with the oxygen-side electrode. 2. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel cell is provided with the protruding portion, and the protruding portion is in contact with the main surface of the oxygen-side electrode in a state of being stuck in the main surface of the oxygen-side electrode.
欠いた開口部であることを特徴とする請求項6記載の燃
料電池。7. The fuel cell according to claim 6, wherein the transparent portion of the current collector is an opening formed by cutting out the current collector.
徴とする請求項7記載の燃料電池。8. The fuel cell according to claim 7, wherein a plurality of the openings are formed.
を主体とする気体または液体であることを特徴とする請
求項1記載の燃料電池。9. The fuel cell according to claim 1, wherein the fuel supply means is hydrogen or a gas or liquid mainly containing hydrogen.
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