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公開番号2023077628
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-06-06
出願番号2021190972
出願日2021-11-25
発明の名称燃料電池
出願人トヨタ紡織株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/0258 20160101AFI20230530BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】発電性能を向上できる燃料電池を提供する。
【解決手段】燃料電池11は、中央部に形成された開口部21に膜電極接合体20を支持した支持フレーム19と、膜電極接合体20を挟む一対のガス拡散層13と、一対のガス拡散層13の外側から支持フレーム19を挟む一対のセパレータ14とを備える。支持フレーム19における開口部21を挟んだ両端部には、酸化剤ガス孔がそれぞれ形成される。支持フレーム19とセパレータ14との間には、両端部にそれぞれ形成された酸化剤ガス孔のうちの一方から供給されたガスを、開口部21を通過させて他方へ流す酸化剤ガス流路25が形成される。酸化剤ガス流路25の延びる方向におけるガス拡散層13の両端部のうちの少なくとも一方には、第1斜面33が形成される。セパレータ14における第1斜面33と対向する位置には、第2斜面34が形成される。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
中央部に形成された開口部に膜電極接合体を支持した支持フレームと、前記膜電極接合体を挟む一対のガス拡散層と、一対の前記ガス拡散層の外側から前記支持フレームを挟む一対のセパレータとを備えた燃料電池であって、
前記支持フレームにおける前記開口部を挟んだ両端部には、ガス孔がそれぞれ形成され、
前記支持フレームと前記セパレータとの間には、前記両端部にそれぞれ形成された前記ガス孔のうちの一方から供給されたガスを、前記開口部を通過させて他方へ流すガス流路が形成され、
前記ガス流路の延びる方向における前記ガス拡散層の両端部のうちの少なくとも一方には、第１斜面が形成され、
前記セパレータにおける前記第１斜面と対向する位置には、第２斜面が形成されていることを特徴とする燃料電池。
続きを表示（約 340 文字）【請求項２】
前記第１斜面と前記第２斜面とは、平行であることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池。
【請求項３】
前記第１斜面は、前記ガス拡散層における前記ガス流路の下流側に位置する端部に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池。
【請求項４】
前記ガス流路において、前記第１斜面と前記第２斜面との間の部分である第１部分の流路断面積は、前記第１部分と上流側で隣り合う部分である第２部分の流路断面積よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載の燃料電池。
【請求項５】
前記ガス流路における前記第１部分の流路断面積は、下流へ向かって徐々に小さくなっていることを特徴とする請求項４に記載の燃料電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、燃料電池として、例えば特許文献１に示す発電セルが知られている。こうした発電セルは、複数積層されて例えば車載用燃料電池スタックを構成する。発電セルは、電解質膜・電極構造体と、電解質膜・電極構造体を挟持する第１金属セパレータ及び第２金属セパレータと、を備えている。
【０００３】
電解質膜・電極構造体は、固体高分子電解質膜と、固体高分子電解質膜を挟持するアノード電極及びカソード電極と、を備えている。アノード電極及びカソード電極は、共に矩形板状をなしている。アノード電極及びカソード電極は、ガス拡散層と、ガス拡散層の表面に形成された電極触媒層とをそれぞれ有している。
【０００４】
第１金属セパレータと電解質膜・電極構造体との間には、燃料ガス流路が形成されている。燃料ガス流路は、燃料ガス入口連通孔と燃料ガス出口連通孔とを連通する。第２金属セパレータと電解質膜・電極構造体との間には、酸化剤ガス流路が形成されている。酸化剤ガス流路は、酸化剤ガス入口連通孔と酸化剤ガス出口連通孔とを連通する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１５－２２５８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述のような発電セルでは、燃料ガス流路の延びる方向におけるアノード電極の両端面が燃料ガス流路に段差を形成する一方、酸化剤ガス流路の延びる方向におけるカソード電極の両端面が酸化剤ガス流路に段差を形成する。このため、これらのガス流路におけるそれぞれの電極の両端面の近傍にガスの淀みが発生するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する燃料電池は、中央部に形成された開口部に膜電極接合体を支持した支持フレームと、前記膜電極接合体を挟む一対のガス拡散層と、一対の前記ガス拡散層の外側から前記支持フレームを挟む一対のセパレータとを備えた燃料電池であって、前記支持フレームにおける前記開口部を挟んだ両端部には、ガス孔がそれぞれ形成され、前記支持フレームと前記セパレータとの間には、前記両端部にそれぞれ形成された前記ガス孔のうちの一方から供給されたガスを、前記開口部を通過させて他方へ流すガス流路が形成され、前記ガス流路の延びる方向における前記ガス拡散層の両端部のうちの少なくとも一方には、第１斜面が形成され、前記セパレータにおける前記第１斜面と対向する位置には、第２斜面が形成されていることを要旨とする。
【０００８】
この構成によれば、第１斜面及び第２斜面によりガス流路におけるガス拡散層の端部の近傍にガスの淀みが発生することを抑制できるので、ガスがガス流路を円滑に流れるようになる。このため、発電性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
一実施形態の燃料電池の分解斜視図である。
図１の燃料電池の発電ユニットを示す分解斜視図である。
図１の燃料電池の平面模式図である。
図３の要部拡大断面図である。
変更例の燃料電池の要部拡大断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、燃料電池の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、燃料電池１１は、矩形板状をなしているとともに複数積層されて燃料電池スタックを構成するものである。なお、以下の説明においては、燃料電池１１の長辺方向をＸ方向、燃料電池１１の短辺方向をＹ方向、燃料電池１１の厚さ方向をＺ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向は、互いに直交する方向である。
（【００１１】以降は省略されています）

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