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燃料電池のためのセパレータ,セル構造体およびセル・スタック UPDATE

国内特許コード P170013942
整理番号 (S2015-1708-N0)
掲載日 2017年3月29日
出願番号 特願2015-134290
公開番号 特開2017-016942
出願日 平成27年7月3日(2015.7.3)
公開日 平成29年1月19日(2017.1.19)
発明者
  • 渡辺 政廣
  • 内田 誠
  • 飯山 明裕
出願人
  • 国立大学法人山梨大学
発明の名称 燃料電池のためのセパレータ,セル構造体およびセル・スタック UPDATE
発明の概要 【課題】アノード・ガス,カソード・ガス,冷却水等の流体を均一に供給,拡散させることができる多種類のセパレータを組合せて燃料電池セル・スタックを構成する。
【解決手段】燃料電池のためのセル・スタックは,カソード・ガスおよびアノード・ガス用の少なくとも2種類のセパレータ(タイプCA,C,A,CW,AW等)を含む。各セパレータは,金属板(30)の少なくとも一面に耐食層(31)が形成され,前記耐食層上に,対応するガスのための複数の流体供給拡散層ブロック(41A,41B,41C,41D,41E,42A)が導電性多孔質層により形成されているものである。各セパレータ上の複数の流体供給拡散層ブロックは,各セパレータの流体供給口(61I,62I)と流体排出口(61O,62O)との間に,それぞれ供給通路(51),排出通路(52)により並列に接続されている。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


流体供給拡散層と一体型の新しいタイプの燃料電池用セパレータおよびこのタイプのセパレータを組合せて構成される新しいタイプのセル・スタックについて,出願人は,先に提案した。

産業上の利用分野


この発明は燃料電池の構成部材としてのセパレータ,セル構造体および該セパレータまたは該セル構造体を含む構成部材を組合せたセル・スタックに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
金属板の少なくとも一面に,それぞれ多孔質層により形成された複数の流体供給拡散層ブロックが設けられ,
各流体供給拡散層ブロックは,流体が該ブロックに入る流入部分と,流体が該ブロックから出る流出部分とを有し,
各流体供給拡散層ブロックの流入部分は,供給通路によってそれぞれ流体供給口に連通し,
各流体供給拡散層ブロックの流出部分は,排出通路によってそれぞれ流体排出口に連通している,
燃料電池のためのセパレータ。

【請求項2】
前記供給通路および排出通路の一方を他方から遮断する,または前記ブロックの流入部分および流出部分以外の部分を塞ぐ仕切壁が前記金属板上に設けられている,請求項1に記載の燃料電池のためのセパレータ。

【請求項3】
前記供給通路から前記流体供給拡散層ブロックの内部に延びる供給溝と,前記流体供給拡散層ブロックの内部から前記排出通路につながる排出溝とが,前記流体供給拡散層ブロックに形成されている,請求項1または2に記載の燃料電池のためのセパレータ。

【請求項4】
前記金属板の少なくとも一面の周囲が緻密枠で囲まれ,前記緻密枠の内部に前記流体供給拡散層ブロック,前記供給通路および前記排出通路が形成されている,請求項1から3のいずれか一項に記載の燃料電池のためのセパレータ。

【請求項5】
反応流体のための複数の流体供給拡散層ブロックが多孔質層により形成され,その表面に,前記流体供給拡散層ブロックの多孔質層の気孔より径の小さな気孔を有する他の多孔質層が形成されている,請求項1から4のいずれか一項に記載のセパレータ。

【請求項6】
前記金属板の少なくとも一面に耐食層が形成され,前記耐食層の上に前記流体供給拡散層ブロック,前記供給通路および前記排出通路が形成されている,請求項1から5のいずれか一項に記載の燃料電池のためのセパレータ。

【請求項7】
前記金属板の両面に耐食層が形成されている,請求項1から6のいずれか一項に記載の燃料電池のためのセパレータ。

【請求項8】
前記流体供給拡散層ブロックが導電性多孔質層により形成されている,請求項1から7のいずれか一項に記載の燃料電池のためのセパレータ。

【請求項9】
2種類の反応流体の一方のための前記流体供給拡散層ブロックが前記金属板の一方の面に,前記反応流体の他方のための前記流体供給拡散層ブロックが前記金属板の他方の面に,それぞれ形成されている,請求項1から8のいずれか一項に記載の燃料電池のためのセパレータ。

【請求項10】
前記金属板の一面にのみ,反応流体のための前記流体供給拡散層ブロックが形成されている,請求項1から8のいずれか一項に記載の燃料電池のためのセパレータ。

【請求項11】
前記金属板の一面に反応流体のための前記流体供給拡散層ブロックが,他面に冷却水のための流体供給拡散層がそれぞれ形成されている,請求項1から8のいずれか一項に記載の燃料電池のためのセパレータ。

【請求項12】
前記金属板の少なくとも一面に冷却水のための流体供給拡散層が形成されている,請求項1から8のいずれか一項に記載の燃料電池のためのセパレータ。

【請求項13】
前記金属板の一面に反応流体のための前記流体供給拡散層ブロックが,他面に冷却水の流路を規定するリブ構造体が形成されている,請求項1から8のいずれか一項に記載の燃料電池のためのセパレータ。

【請求項14】
請求項1から13のいずれか一項に記載のセパレータを含む燃料電池のためのセル・スタック。

【請求項15】
カソード流体およびアノード流体用の少なくとも2種類のセパレータを含み,
各セパレータは,
金属板の少なくとも一面に,それぞれ多孔質層により形成された複数の流体供給拡散層ブロックが設けられ,各流体供給拡散層ブロックは,流体が該ブロックに入る流入部分と,流体が該ブロックから出る流出部分とを有し,各流体供給拡散層ブロックの流入部分は,供給通路によってそれぞれ流体供給口に連通し,各流体供給拡散層ブロックの流出部分は,排出通路によってそれぞれ流体排出口に連通しているものであり,
前記少なくとも2種類のセパレータはそれらの前記流体供給拡散層ブロックの間に,膜触媒層接合体を挟んで対向するように積層されている,
燃料電池のためのセル・スタック。

【請求項16】
金属板の少なくとも一面に耐食層が形成され,この耐食層上に多孔質材により冷却水の流路が形成されている冷却水用セパレータがさらに積層されている,請求項14または15に記載の燃料電池のためのセル・スタック。

【請求項17】
膜触媒層接合体と,その両面に一体的に設けられたカソード流体およびアノード流体用の流体供給拡散層とを含み,
各流体供給拡散層は,それぞれ多孔質層により形成された複数の流体供給拡散層ブロックを備え,各流体供給拡散層ブロックは,流体が該ブロックに入る流入部分と,流体が該ブロックから出る流出部分とを有し,各流体供給拡散層ブロックの流入部分は,供給通路によって互いに連通し,各流体供給拡散層ブロックの流出部分は,排出通路によって互いに連通している,
燃料電池のためのセル構造体。

【請求項18】
請求項17に記載のセル構造体が金属板により挟まれてスタックされている,燃料電池のためのセル・スタック。

【請求項19】
前記膜触媒層接合体が,電解質膜およびその両面の触媒層を含む,請求項17に記載のセル構造体。

【請求項20】
前記膜触媒層接合体が,電解質膜,その両面に設けられる触媒層,およびさらに前記触媒層の外側に設けられる多孔質層を含む,請求項17に記載のセル構造体。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2015134290thum.jpg
出願権利状態 公開
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