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公開番号2025154869
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024058113
出願日2024-03-29
発明の名称発電セル
出願人本田技研工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H01M 8/0273 20160101AFI20251002BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】膜電極接合体の端部の剥離を防止する。
【解決手段】発電セルは、膜電極接合体と膜電極接合体の周縁部を支持する枠部材とを有する膜電極構造体と、膜電極構造体の第1面および第2面に対向してそれぞれ配置された第1および第2セパレータと、を備える。第1および第2セパレータは、膜電極接合体に向けて突設され、互いに略平行に延在する、第1ガスおよび第1ガスよりも低圧の第2ガスの複数の発電用流路の隔壁をそれぞれ形成する複数の流路リブを有する。第1ガスの流れ方向に沿った膜電極接合体の第1ガス拡散層の端部は、第2ガスの流れ方向に沿った膜電極接合体の第2ガス拡散層の端部よりも内側に位置するとともに、流路リブの端部よりも内側に位置する。
【選択図】図6A
特許請求の範囲【請求項１】
膜電極接合体と、該膜電極接合体によって覆われる開口が設けられ、前記膜電極接合体の周縁部を支持する枠部材と、を有する膜電極構造体と、
前記膜電極構造体の第１面および該第１面の反対側の第２面に対向してそれぞれ配置された第１セパレータおよび第２セパレータと、を備え、
前記膜電極接合体は、電解質膜と、前記電解質膜の一方および他方の面にそれぞれ密着して配置された第１電極触媒層および第２電極触媒層と、前記第１電極触媒層と前記第１セパレータとの間および前記第２電極触媒層と前記第２セパレータとの間にそれぞれ配置された第１ガス拡散層および第２ガス拡散層と、を有し、
前記第１セパレータは、前記膜電極接合体に向けて突設され、互いに略平行に延在する、第１ガスの複数の発電用流路の隔壁を形成する複数の第１流路リブを有し、
前記第２セパレータは、前記膜電極接合体に向けて突設され、互いに略平行に延在する、前記第１ガスよりも低圧である第２ガスの複数の発電用流路の隔壁を形成する複数の第２流路リブを有し、
前記第１ガスの流れ方向に沿った前記第１ガス拡散層の端部は、前記第２ガスの流れ方向に沿った前記第２ガス拡散層の端部よりも前記開口の中心側である内側に位置するとともに、前記第２流路リブの端部よりも前記内側に位置することを特徴とする発電セル。
続きを表示（約 400 文字）【請求項２】
請求項１に記載の発電セルにおいて、
前記第１ガス拡散層の前記端部は、さらに前記第１流路リブの端部よりも前記内側に位置することを特徴とする発電セル。
【請求項３】
請求項１に記載の発電セルにおいて、
前記第２セパレータは、前記第２ガスの流れ方向における前記第２流路リブの上流側または下流側に設けられた複数の外側流路リブを有し、
隣り合う一対の前記第２流路リブの間の空隙の幅は、隣り合う一対の前記外側流路リブの間の空隙の幅よりも狭いことを特徴とする発電セル。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の発電セルにおいて、
前記第１電極触媒層の端部は、前記第１ガス拡散層の前記端部よりも前記内側に位置し、
前記第２電極触媒層の端部は、前記第２ガス拡散層の前記端部よりも前記内側に位置することを特徴とする発電セル。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池の発電セルに関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、より多くの人が手ごろで信頼でき、持続可能かつ先進的なエネルギへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギの効率化に貢献する燃料電池に関する技術開発が行われている。この種の燃料電池に用いられる発電セルに関する技術として、一対のセパレータによって挟まれた、アノード電極のガス拡散層とカソード電極のガス拡散層との間に、樹脂製の枠部材を挟持するようにした技術が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１記載の発電セルでは、セパレータと枠部材との間の流路に、ガス拡散層の端部が配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６８４３７３０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、燃料電池が低温環境で使用されると、燃料電池の運転完了後にガス拡散層の端部に氷が付着することがある。この状態で燃料電池が起動されると、枠部材がガスの差圧によって撓み、膜電極接合体の一部が氷とともに剥離するおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様である発電セルは、膜電極接合体と、膜電極接合体によって覆われる開口が設けられ、膜電極接合体の周縁部を支持する枠部材と、を有する膜電極構造体と、膜電極構造体の第１面および第１面の反対側の第２面に対向してそれぞれ配置された第１セパレータおよび第２セパレータと、を備える。膜電極接合体は、電解質膜と、電解質膜の一方および他方の面にそれぞれ密着して配置された第１電極触媒層および第２電極触媒層と、第１電極触媒層と第１セパレータとの間および第２電極触媒層と第２セパレータとの間にそれぞれ配置された第１ガス拡散層および第２ガス拡散層と、を有し、第１セパレータは、膜電極接合体に向けて突設され、互いに略平行に延在する、第１ガスの複数の発電用流路の隔壁を形成する複数の第１流路リブを有し、第２セパレータは、膜電極接合体に向けて突設され、互いに略平行に延在する、第１ガスよりも低圧である第２ガスの複数の発電用流路の隔壁を形成する複数の第２流路リブを有する。第１ガスの流れ方向に沿った第１ガス拡散層の端部は、第２ガスの流れ方向に沿った第２ガス拡散層の端部よりも開口の中心側である内側に位置するとともに、第２流路リブの端部よりも内側に位置する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、ガス拡散層の端部に氷が付着した状態で燃料電池が起動された場合であっても、膜電極接合体の一部が氷とともに剥離することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の実施形態に係る発電セルを有する燃料電池スタックの全体構成を概略的に示す斜視図。
図１のII-II線に沿った断面図。
図１の燃料電池スタックに含まれる一体化電極アッセンブリの概略構成を示す斜視図。
図１の燃料電池スタックに含まれるセパレータの正面図。
図４のV部拡大図。
本発明の実施形態に係る発電セルの要部構成を示す断面図。
図６Ａの発電セルに差圧が作用した状態を示す図。
図６Ａの参考例を示す図。
図７Ａの発電セルに差圧が作用した状態を示す図。
図６Ａの変形例を示す図。
図６Ａの他の変形例を示す図。
図６Ａのさらなる他の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図１～図９Ｂを参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る発電セルは、燃料電池の本体である燃料電池スタックに含まれる。燃料電池は、例えば車両に搭載され、車両駆動用の電力を発生する。まず、燃料電池スタックの全体構成を概略的に説明する。なお、燃料電池スタックを、単に燃料電池と呼ぶことがある。
【０００９】
図１は、本発明の実施形態に係る燃料電池スタック１００の全体構成を概略的に示す斜視図である。以下では、便宜上、図示のように互いに直交する三軸方向を、前後方向、左右方向および上下方向と定義し、この定義に従い各部の構成を説明する。前後方向は、発電セルの積層方向に相当する。これらの方向は、車両の前後方向、左右方向および上下方向と同一であるとは限らない。
【００１０】
図１に示すように、燃料電池スタック１００は、複数の発電セル１を前後方向に積層して構成されたセル積層体１０１と、セル積層体１０１の前後方向の両端部に配置されたエンドユニット１０２とを有し、全体が略直方体形状を呈する。セル積層体１０１の左右方向の長さは、上下方向の長さよりも長い。図１には、便宜上、単一の発電セル１が示される。発電セル１は、電解質膜と電極とを含む膜電極接合体を有する一体化電極アッセンブリ２と、一体化電極アッセンブリ２の前後両側に配置され、一体化電極アッセンブリ２を挟持する前後一対のセパレータ３，３と、を有する。一体化電極アッセンブリ２とセパレータ３とは、前後方向に交互に配置される。図示は省略するが、セル積層体１０１の周囲には、前面および後面が開放された略ボックス状のケースが配置される。ケースの前端面と前側のエンドユニット１０２およびケースの後端面と後側のエンドユニット１０２は、それぞれボルトを介して締結される。
（【００１１】以降は省略されています）

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