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公開番号2025009310
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-20
出願番号2023112225
出願日2023-07-07
発明の名称燃料電池セル
出願人株式会社水素パワー
代理人弁理士法人信栄事務所
主分類H01M 8/0247 20160101AFI20250110BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】厚さを抑えつつ拡散部での流路の閉塞を抑制することができる燃料電池セルを提供する。
【解決手段】燃料電池セル10は、コアシート22とセパレータ20を有する。コアシート22は電解質膜24aと電極層24bを有するMEA24と、枠状シート23と、を有する。セパレータ20は、第一ガスが導入される第一入口部50aと、第一ガスが排出される第一出口部60aと、第二ガスが導入される第二入口部50bと、第二ガスが排出される第二出口部60bと、を有する。第一入口部50a、第二入口部50b、第一出口部60a、第二出口部60bの少なくとも一つは、枠状シート23に向かって突出して枠状シート23を支持する複数の凸部100を有する。凸部100は、枠状シート23に突き当てられて枠状シート23の面方向の変位を抑制している。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
コアシートと、
前記コアシートの外側に設けられた、セパレータを有し、
前記コアシートは
電解質膜と、前記電解質膜の外側に設けられた電極層と、を有するＭＥＡと、
前記ＭＥＡを支持する樹脂製の枠状シートと、を有し、
前記セパレータは、入口部と、出口部と、を有し、
前記入口部は、第一ガスが導入される第一入口部と、第二ガスが導入される第二入口部と、を有し、
前記出口部は、前記第一ガスが排出される第一出口部と、前記第二ガスが排出される第二出口部と、を有し、
前記第一入口部と前記第二入口部、前記第一出口部と前記第二出口部の少なくとも一つは、前記枠状シートに向かって突出し、前記枠状シートを支持する複数の凸部を有し、
前記凸部は、前記枠状シートに突き当てられて前記枠状シートの面方向の変位を抑制している、燃料電池セル。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記凸部は、前記枠状シートに向かって突き出すディンプルである、請求項１に記載の燃料電池セル。
【請求項３】
前記凸部は前記枠状シートに突き当てられる平坦部を有し、前記平坦部と前記枠状シートは面接触する、請求項１または２に記載の燃料電池セル。
【請求項４】
前記第一ガスは水素ガスであり、前記第二ガスは空気である、請求項１または２に記載の燃料電池セル。
【請求項５】
前記第一ガスと前記第二ガスは互いに逆向きに流れるように構成され、
前記凸部は、少なくとも前記出口部に設けられる、請求項１または２に記載の燃料電池セル。
【請求項６】
前記入口部は入口孔を有し、
前記出口部は出口孔を有し、
前記入口部または前記出口部における複数の前記凸部同士の離間距離は、前記入口孔及び前記出口孔からの距離に応じて変化している、請求項１または２に記載の燃料電池セル。
【請求項７】
前記入口部における前記離間距離は、前記入口孔に近いほど小さくなり、前記出口部における前記離間距離は前記出口孔に近いほど小さくなる、請求項６に記載の燃料電池セル。
【請求項８】
前記入口部は入口孔を有し、
前記出口部は出口孔を有し、
前記枠状シートの曲げ剛性は、前記入口孔に近いほど大きくなり、前記出口部における前記枠状シートの曲げ剛性は、前記出口孔に近いほど大きくなる、請求項１または２に記載の燃料電池セル。
【請求項９】
隣り合う任意の一組の前記凸部の間でたわむ前記枠状シートの最大たわみ量δについて、
前記第一ガスと前記第二ガスの差圧をＰ、
前記枠状シートの厚さをｈ、前記枠状シートの弾性率をＥ、
前記凸部の高さをＤ、
隣り合う前記凸部のそれぞれの前記枠状シートとの接触部同士の距離をＬ、としたときに以下の式が成り立つ、請求項１または２に記載の燃料電池セル。
TIFF
2025009310000004.tif
14
38
【請求項１０】
請求項１または２に記載の燃料電池セルを用いる燃料電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、燃料電池セルに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載の燃料電池においては、中間層としてカーボン多孔体及び金属多孔体を設けることによって、電解質膜に加わる応力を緩和することができる燃料電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１３－１９６８８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した態様において、ガス拡散部において、アノードとカソードとの間の差圧発生等の要因により、枠状シートが変形して流路を塞いでしまうという問題がある。枠状シートを厚くしたり、あるいは、金属板で枠状シートを支持したりすることで変形を抑えることができるものの、そのような構造は燃料電池セルの厚肉化を招き、燃料電池の大型化を招いてしまう。
【０００５】
本開示は、厚さを抑えつつ拡散部での流路の閉塞を抑制することができる燃料電池セルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る燃料電池セルは、
コアシートと、
前記コアシートの外側に設けられた、セパレータを有し、
前記コアシートは
電解質膜と、前記電解質膜の外側に設けられた電極層と、を有するＭＥＡと、
前記ＭＥＡを支持する樹脂製の枠状シートと、を有し、
前記セパレータは、入口部と、出口部と、を有し、
前記入口部は、第一ガスが導入される第一入口部と、第二ガスが導入される第二入口部と、を有し、
前記出口部は、前記第一ガスが排出される第一出口部と、前記第二ガスが排出される第二出口部と、を有し、
前記第一入口部と前記第二入口部、前記第一出口部と前記第二出口部の少なくとも一つは、前記枠状シートに向かって突出し、前記枠状シートを支持する複数の凸部を有し、
前記凸部は、前記枠状シートに突き当てられて前記枠状シートの面方向の変位を抑制している。
【発明の効果】
【０００７】
上記によれば、厚さを抑えつつ拡散部での流路の閉塞を抑制することができる燃料電池セルを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本開示に係る燃料電池セルを用いた燃料電池の斜視図である。
図２は、本実施形態に係る燃料電池セルの分解斜視図である。
図３は、本実施形態に係るセパレータの正面図である。
図４は、本開示に係るセパレータを重ね合わせて示した正面図である。
図５は、本実施形態に係る燃料電池セルにおけるガスの流れ方を示した図である。
図６Ａは、図５において丸で囲んだ部分Ａを拡大した図である。
図６Ｂは、図６Ａにおける拡散部のＢ－Ｂ断面矢視図である。
図７は、燃料電池セルにおいて、アノード側セパレータの第一入口側拡散部と、カソード側セパレータの第二出口側収集部が、面方向投影図において重なる部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の実施形態に係る燃料電池セル１０の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１０】
なお、図１等に示すＵ、Ｄ、Ｆ、Ｂ、Ｒ、Ｌは燃料電池セル１０における方向を示すものであり、Ｕは上方、Ｄは下方、Ｆは前方、Ｂは後方、Ｒは右方、Ｌは左方である。以降の説明では、右方、左方を区別なく呼ぶ場合は、単に「側方」と呼ぶことがある。
（【００１１】以降は省略されています）

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