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公開番号2025115038
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-06
出願番号2024009344
出願日2024-01-25
発明の名称燃料電池セル
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 20160101AFI20250730BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】ガス拡散層を流れる反応ガスの圧力損失のばらつきを低減できる燃料電池セルを提供する。
【解決手段】燃料電池セルは、発電部と、発電部を挟む一対のセパレータ17とを備える。セパレータ17の発電部側の面には、反応ガスが流れるガス流路24が設けられる。ガス流路24は、第1方向に延びる複数の第1延在部Lg1～Lg3と、第1方向とは異なる第2方向に延びる第2延在部Tg1,Tg2とを有する。第2延在部Tg1,Tg2は、第1延在部Lg1～Lg3の端部同士を接続する。隣り合う第1延在部Lg1,Lg2の間及び隣り合う第1延在部Lg2,Lg3の間には、これらを仕切るとともに第1方向に延びる第1リブ28がそれぞれ設けられる。第1リブ28上には、第1方向に延びる第2リブ29が設けられる。一対のセパレータ17の第2リブ29同士は、一対のセパレータ17が発電部を挟む方向から見て互いに交差するように延びている。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
膜電極接合体及び前記膜電極接合体を挟む一対のガス拡散層を含む発電部と、前記発電部を挟む一対のセパレータとを備える燃料電池セルであって、
前記セパレータにおける前記発電部に対向する面には、反応ガスが流れるガス流路が設けられ、
前記ガス流路は、第１方向に延びるとともに前記第１方向と直交する直交方向に並列する複数の第１延在部と、前記第１方向における前記第１延在部の端部に接続されるとともに前記第１方向とは異なる第２方向に延びる第２延在部とを有し、
複数の前記第１延在部は、前記直交方向において隣り合う前記第１延在部同士の前記反応ガスの流れ方向が互いに反対方向であり、
前記第２延在部は、前記直交方向において隣り合う前記第１延在部同士のうちの一方の前記第１延在部における前記流れ方向の下流側の端部と、他方の前記第１延在部における前記流れ方向の上流側の端部とを接続し、
前記直交方向において隣り合う前記第１延在部同士の間には、前記直交方向において隣り合う前記第１延在部同士を仕切るとともに前記第１方向に延びる第１リブが設けられ、
前記第１リブ上には、前記第１方向に延びる第２リブが設けられ、
一対の前記セパレータのうち、一方の前記セパレータの前記第２リブと、他方の前記セパレータの前記第２リブとは、一対の前記セパレータが前記発電部を挟む方向から見て互いに交差するように延びていることを特徴とする燃料電池セル。
続きを表示（約 320 文字）【請求項２】
前記第１延在部は、波状に蛇行しながら前記第１方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載の燃料電池セル。
【請求項３】
一対の前記セパレータの前記第２リブは、共に波状に蛇行しながら前記第１方向に延びており、
一対の前記セパレータのうちの一方の前記セパレータの前記第２リブと、他方の前記セパレータの前記第２リブとは、一対の前記セパレータが前記発電部を挟む方向から見て位相が互いにずれていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池セル。
【請求項４】
一対の前記セパレータは、互いに同一の構成であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の燃料電池セル。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池セルに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、燃料電池は、燃料電池セルが複数積層されてなるセル積層体と、セル積層体を燃料電池セルの積層方向に挟む一対のエンドプレートとを備えている。燃料電池の燃料電池セルとしては、従来、例えば、特許文献１に示すものが知られている。こうした燃料電池セルは、膜電極接合体と膜電極積層体を挟む一対のセパレータとを備えるとともに、全体として矩形板状をなしている。膜電極積層体と一対のセパレータとの間には、一対のガス拡散層が配置されている。
【０００３】
各セパレータにおける膜電極積層体側の面には、反応ガスが流れるガス流路が形成されている。これらのガス流路は、プレス成形によって形成される窪みによって構成される。一対のセパレータのうちの一方のガス流路は、複数の直線状に延びるリブによって仕切られることにより、蛇行して延びる所謂サーペンタイン型の流路を形成する。ガス流路がサーペンタイン型の流路の場合、ガス拡散層におけるリブが当接している領域でガス拡散層の気孔を通って反応ガスがリブをすり抜ける所謂パスカットが発生することがある。
【０００４】
そこで、こうしたパスカットの発生を抑制するべく、リブの一部には、当該リブに沿って直線状に延びる突部が形成されている。突部は、リブからガス拡散層に向かって突出した状態でガス拡散層に食い込んでいる。このため、ガス拡散層は、突部によって部分的に圧縮されるので、突部が食い込んだ箇所において反応ガスが透過可能な気孔が減少する。これにより、ガス拡散層における突部によって圧縮された部分において上記パスカットが発生することが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１３－６９５４１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、上述の燃料電池セルにおいて、一対のセパレータの両方のガス流路がサーペンタイン型の流路であった場合、上記パスカットの発生を抑制するべく上述のようにリブに突部を形成すると次のような問題がある。
【０００７】
一対のセパレータで一対のガス拡散層を挟むと、一対のセパレータのうちの一方の突部と他方の突部とは、一対のセパレータが膜電極積層体を挟む方向から見て重なる。この場合、各突部が直線状に延びているため、一対のセパレータの互いの位置が上記挟む方向と直交する方向にずれた場合、一対のセパレータの突部同士が上記挟む方向から見て全く重ならないことがある。
【０００８】
このため、複数の燃料電池セルを製造すると、一対のセパレータの突部同士が上記挟む方向から見て完全に重なった燃料電池セルが製造されたり全く重ならない燃料電池セルが製造されたりする。こうした場合、複数の燃料電池セル間において、一対のセパレータの突部同士が上記挟む方向から見て完全に重なったときと全く重ならなかったときとで、一対のセパレータの突部同士による一対のガス拡散層の圧縮率に大きな差が生じてしまう。
【０００９】
この結果、燃料電池を構成する複数の燃料電池セル間においてガス拡散層を流れる反応ガスの圧力損失のばらつきが大きくなるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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セルは、膜電極接合体及び前記膜電極接合体を挟む一対のガス拡散層を含む発電部と、前記発電部を挟む一対のセパレータとを備える燃料電池セルであって、前記セパレータにおける前記発電部に対向する面には、反応ガスが流れるガス流路が設けられ、前記ガス流路は、第１方向に延びるとともに前記第１方向と直交する直交方向に並列する複数の第１延在部と、前記第１方向における前記第１延在部の端部に接続されるとともに前記第１方向とは異なる第２方向に延びる第２延在部とを有し、複数の前記第１延在部は、前記直交方向において隣り合う前記第１延在部同士の前記反応ガスの流れ方向が互いに反対方向であり、前記第２延在部は、前記直交方向において隣り合う前記第１延在部同士のうちの一方の前記第１延在部における前記流れ方向の下流側の端部と、他方の前記第１延在部における前記流れ方向の上流側の端部とを接続し、前記直交方向において隣り合う前記第１延在部同士の間には、前記直交方向において隣り合う前記第１延在部同士を仕切るとともに前記第１方向に延びる第１リブが設けられ、前記第１リブ上には、前記第１方向に延びる第２リブが設けられ、一対の前記セパレータのうち、一方の前記セパレータの前記第２リブと、他方の前記セパレータの前記第２リブとは、一対の前記セパレータが前記発電部を挟む方向から見て互いに交差するように延びていることを要旨とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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