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公開番号2025107719
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-22
出願番号2024001082
出願日2024-01-09
発明の名称セパレータ
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 8/0258 20160101AFI20250714BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】燃料電池の発電性能の低下を抑制することができるセパレータを提供する。
【解決手段】燃料電池用のセパレータであって、前記セパレータは、複数のカソード側ガス流路を有し、各前記カソード側ガス流路は、複数の流路部と、複数の絞り部と、を有し、各前記絞り部の流路断面積は、各前記流路部の流路断面積よりも小さく、複数の前記絞り部の内の少なくとも1つは、前記カソード側ガス流路の上流に配置された上流側絞り部であり、複数の前記絞り部の内の少なくとも1つは、前記カソード側ガス流路の下流に配置された下流側絞り部であり、少なくとも1つの前記上流側絞り部の流路断面積は、少なくとも1つの前記下流側絞り部の流路断面積よりも大きい、セパレータ。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃料電池用のセパレータであって、
前記セパレータは、複数のカソード側ガス流路を有し、
各前記カソード側ガス流路は、複数の流路部と、複数の絞り部と、を有し、
各前記絞り部の流路断面積は、各前記流路部の流路断面積よりも小さく、
複数の前記絞り部の内の少なくとも１つは、前記カソード側ガス流路の上流に配置された上流側絞り部であり、
複数の前記絞り部の内の少なくとも１つは、前記カソード側ガス流路の下流に配置された下流側絞り部であり、
少なくとも１つの前記上流側絞り部の流路断面積は、少なくとも１つの前記下流側絞り部の流路断面積よりも大きく、
少なくとも１つの前記下流側絞り部は、下記式（１）を満たす、セパレータ。
Ｒｃ／Ｒｂ＞１・・・式（１）
Ｒｂは、前記セパレータのリブ下へ潜り込むガスに対する前記リブの抵抗であり、Ｒｃは、各前記絞り部の抵抗である。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
少なくとも１つの前記上流側絞り部の溝深さは、少なくとも１つの前記下流側絞り部の溝深さよりも大きい、請求項１に記載のセパレータ。
【請求項３】
隣接する２つの前記カソード側ガス流路において、前記セパレータを平面視したとき、一方のカソード側ガス流路の各前記絞り部は、もう一方のカソード側ガス流路の各前記絞り部とは隣接しない、請求項１に記載のセパレータ。
【請求項４】
各前記カソード側ガス流路は、複数の前記上流側絞り部と、複数の前記下流側絞り部と、を有し、
複数の前記上流側絞り部の内の少なくとも１つは、下記式（２）を満たし、
複数の前記下流側絞り部の内の少なくとも１つは、前記式（１）を満たす、請求項１に記載のセパレータ。
Ｒｃ／Ｒｂ≦１・・・式（２）
【請求項５】
各前記カソード側ガス流路は、複数の前記上流側絞り部と、複数の前記下流側絞り部と、を有し、
複数の前記上流側絞り部の内の少なくとも１つは、下記式（２）を満たし、
複数の前記下流側絞り部の内の少なくとも１つは、下記式（３）を満たす、請求項１に記載のセパレータ。
Ｒｃ／Ｒｂ≦１・・・式（２）
Ｒｃ／Ｒｂ≧３・・・式（３）
【請求項６】
燃料電池であって、
前記燃料電池は、前記請求項１に記載のセパレータをカソードセパレータとして含む、燃料電池。
【請求項７】
前記燃料電池は、前記カソードセパレータと、アノードセパレータと、前記カソードセパレータ及び前記アノードセパレータの間に配置される膜電極ガス拡散層接合体と、を含み、
前記膜電極ガス拡散層接合体は、前記アノードセパレータ側から順に、アノード側ガス拡散層と、アノード触媒層と、電解質膜と、カソード触媒層と、カソード側ガス拡散層と、を有する、請求項６に記載の燃料電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、セパレータに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１において開示されるような燃料電池に関して様々な技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－１０７３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、流路内に絞り部（流路断面積が小さい部分）を有する燃料電池の単セルが開示されている。カソードガス流路の上流側で電解質膜が乾燥し、燃料電池の発電性能が低下する虞がある。
【０００５】
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、燃料電池の発電性能の低下を抑制することができるセパレータを提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
すなわち、本開示には、以下の態様が含まれる。
＜１＞燃料電池用のセパレータであって、
前記セパレータは、複数のカソード側ガス流路を有し、
各前記カソード側ガス流路は、複数の流路部と、複数の絞り部と、を有し、
各前記絞り部の流路断面積は、各前記流路部の流路断面積よりも小さく、
複数の前記絞り部の内の少なくとも１つは、前記カソード側ガス流路の上流に配置された上流側絞り部であり、
複数の前記絞り部の内の少なくとも１つは、前記カソード側ガス流路の下流に配置された下流側絞り部であり、
少なくとも１つの前記上流側絞り部の流路断面積は、少なくとも１つの前記下流側絞り部の流路断面積よりも大きく、
少なくとも１つの前記下流側絞り部は、下記式（１）を満たす、セパレータ。
Ｒｃ／Ｒｂ＞１・・・式（１）
Ｒｂは、前記セパレータのリブ下へ潜り込むガスに対する前記リブの抵抗であり、Ｒｃは、各前記絞り部の抵抗である。
【０００７】
＜２＞少なくとも１つの前記上流側絞り部の溝深さは、少なくとも１つの前記下流側絞り部の溝深さよりも大きい、＜１＞に記載のセパレータ。
【０００８】
＜３＞隣接する２つの前記カソード側ガス流路において、前記セパレータを平面視したとき、一方のカソード側ガス流路の各前記絞り部は、もう一方のカソード側ガス流路の各前記絞り部とは隣接しない、＜１＞又は＜２＞に記載のセパレータ。
【０００９】
＜４＞各前記カソード側ガス流路は、複数の前記上流側絞り部と、複数の前記下流側絞り部と、を有し、
複数の前記上流側絞り部の内の少なくとも１つは、下記式（２）を満たし、
複数の前記下流側絞り部の内の少なくとも１つは、前記式（１）を満たす、＜１＞～＜３＞のいずれか１つに記載のセパレータ。
Ｒｃ／Ｒｂ≦１・・・式（２）
【００１０】
＜５＞各前記カソード側ガス流路は、複数の前記上流側絞り部と、複数の前記下流側絞り部と、を有し、
複数の前記上流側絞り部の内の少なくとも１つは、下記式（２）を満たし、
複数の前記下流側絞り部の内の少なくとも１つは、下記式（３）を満たす、＜１＞～＜４＞のいずれか１つに記載のセパレータ。
Ｒｃ／Ｒｂ≦１・・・式（２）
Ｒｃ／Ｒｂ≧３・・・式（３）
（【００１１】以降は省略されています）

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