(57)【要約】      （修正有）【課題】端部セルに溜まった液水を簡単な構成で排出する燃料電池の提供。【解決手段】燃料電池１０であって、水素供給、排出用のマニホールド４２０、４３０を形成するための開口部を有する積層された複数の発電セル１００と、前記発電セル１００の間に配置される導電性の遮蔽ユニット２００と、を備え、前記遮蔽ユニット２００は、水素供給、排出用のマニホールド４２０、４３０を形成するための開口部と、前記開口部を閉じるための遮蔽板２１０と、を備え、前記遮蔽ユニット２００と、前記燃料電池の水素供給排出側端部３００との間に配置される前記発電セル１００Ｌの数が、前記遮蔽ユニット２００と、前記水素供給排出側端部とは反対側の端部３１０との間に配置される前記発電セル１００Ｒの数より少ない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池であって、
水素供給、排出用のマニホールドを形成するための開口部を有する積層された複数の発電セルと、
前記発電セルの間に配置される導電性の遮蔽ユニットと、
を備え、
前記遮蔽ユニットは、
水素供給、排出用のマニホールドを形成するための開口部と、
前記開口部を閉じるための遮蔽板と、
を備え、
前記遮蔽ユニットと、前記燃料電池の水素供給排出側端部との間に配置される前記発電セルの数が、前記遮蔽ユニットと、前記水素供給排出側端部とは反対側の端部との間に配置される前記発電セルの数より少ない、燃料電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池においては、端部セルは、他のセルに比べて温度が下がりやすい。これは、端部セルでは、エンドプレートなどからの放熱の影響を受けやすいからである。特に低電位側の端部セルでは、アノード側の温度がカソード側に温度が低くなりやすい。このため、燃料ガス供給流路に液水が発生し易く、液水が燃料ガスの流れを抑制して、燃料電池の発電効率が低下する場合があった。これに対し、端部セル近傍に発熱体を備え、セル温度の分布の均一化を図ることにより液水の発生を抑制し、燃料電池の発電効率を向上させようとするものが知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１０８６１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、燃料電池の運転停止中は、温度制御が出来ないので、端部のセルに液水が溜まり易い。その結果、フラッディングが発生してセル電圧が低下し易くなる恐れがあった。
【０００５】
本発明は上記課題の少なくとも１つを解決し、端部のセルに溜まった液水を簡単な構成で排出することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
燃料電池であって、水素供給、排出用のマニホールドを形成するための開口部を有する積層された複数の発電セルと、前記発電セルの間に配置される導電性の遮蔽ユニットと、を備え、前記遮蔽ユニットは、水素供給、排出用のマニホールドを形成するための開口部と、前記開口部を閉じるための遮蔽板と、を備え、前記遮蔽ユニットと、前記燃料電池の水素供給排出側端部との間に配置される前記発電セルの数が、前記遮蔽ユニットと、前記水素供給排出側端部とは反対側の端部との間に配置される前記発電セルの数より少ない、燃料電池。
この適用例によれば、燃料電池の水素供給排出側端部の発電セルに溜まった液水を簡単な構成で排出することが可能となる。
【０００８】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、燃料電池の他、燃料電池のフラッディング抑制方法等、様々な形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係る燃料電池の構成を示す説明図である。
【図２】発電セルの平面図である。
【図３】遮蔽ユニットの平面図である。
【図４】遮蔽ユニットの遮蔽板を閉じたときの状態を示す平面図である。
【図５】遮蔽ユニットの遮蔽板を開いたときの水素の流れを示す説明図である。
【図６】遮蔽ユニットの遮蔽板を閉じたときの水素の流れを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施例に係る燃料電池の構成を示す説明図である。燃料電池１０は、複数の発電セル１００と、遮蔽ユニット２００と、エンドプレート３００、３１０とを備える。遮蔽ユニット２００は、発電セル１００と発電セル１００との間に配置されている。発電セル１００の内、遮蔽ユニット２００より左側に配置されている発電セル１００を「左側発電セル１００Ｌ」と呼び、右側に配置されている発電セル１００を「右側発電セル１００Ｒ」と呼ぶ。本実施例では、燃料電池１０は、発電セル１００を３００個有しており、その内、左側発電セル１００Ｌの数は５から１０個であり、残りの２９５から２９０個は、右側発電セル１００Ｒである。左側発電セル１００Ｌに左側には、エンドプレート３００が配置され、右側発電セル１００Ｒに右側には、エンドプレート３１０が配置されている。本実施例では、エンドプレート３００側が低電位側であり、エンドプレート３１０側が高電位側となっている。エンドプレート３００には、燃料ガス供給配管４００及び燃料ガス排出配管４１０が接続されている。本実施例では、遮蔽ユニット２００より燃料ガス供給排出側にある左側発電セル１００Ｌの数が、遮蔽ユニット２００より燃料ガス供給排出側と反対側にある右側発電セル１００Ｒの数よりも少なくなっている。発電セル１００、遮蔽ユニット２００、エンドプレート３００には、燃料ガス供給マニホールド４２０、燃料ガス排出マニホールド４３０が貫通しているが、エンドプレート３１０には、燃料ガス供給マニホールド４２０、燃料ガス排出マニホールド４３０は貫通していない。
【００１１】
図２は、発電セルの平面図である。発電セル１００は、略長方形形状を有している。発電セル１００は、外縁部に開口部１０１〜１０６を備える。これらの開口部１０１〜１０６は、燃料ガス、酸化ガス、冷媒を供給排出するためのマニホールドを形成するために用いられる。例えば、開口部１０１、１０２からは、それぞれ、燃料ガス供給マニホールド４２０、燃料ガス排出マニホールド４３０が形成されている。発電セル１００は、中央部に膜電極接合体１５０を備える。この膜電極接合体１５０に燃料ガスや酸化ガスが供給されることにより燃料電池１０の電気化学反応が実行される。
【００１２】
図３は、遮蔽ユニットの平面図である。遮蔽ユニット２００は、略長方形形状を有しおり、導電性の部材で形成されている。遮蔽ユニット２００は、外縁部に開口部２０１〜２０６を備える。これらの開口部２０１〜２０６は、燃料ガス、酸化ガス、冷媒を供給排出するためのマニホールドを形成するために用いられる。例えば、開口部２０１、２０２からは、それぞれ、燃料ガス供給マニホールド４２０、燃料ガス排出マニホールド４３０が形成されている。遮蔽ユニット２００は、開口部２０１、２０２に隣接して、遮蔽板２１０と、モータ２２０とを備える。遮蔽板２１０は、開口部２０１、２０２を閉じるために用いられる。モータ２２０は、遮蔽板２１０を移動させて、開口部２０１、２０２を開閉するために用いられる。
【００１３】
図４は、遮蔽ユニットの遮蔽板を閉じたときの状態を示す平面図である。この状態では、遮蔽板２１０は、モータ２２０により、移動させられ、開口部２０１、２０２を閉じている。これにより、右側発電セル１００Ｒへの燃料ガスの供給や、右側発電セル１００Ｒからの燃料ガスの排出が抑制される。
【００１４】
図５は、遮蔽ユニットの遮蔽板を開いたときの水素の流れを示す説明図である。遮蔽ユニット２００の遮蔽板２１０を開いたとき、燃料ガス供給マニホールドを流れる水素は、右側発電セル１００Ｒまで分配される。そのため、水素の流速は遅い。
【００１５】
図６は、遮蔽ユニットの遮蔽板を閉じたときの水素の流れを示す説明図である。遮蔽ユニット２００の遮蔽板２１０を閉じたとき、燃料ガス供給マニホールドを流れる水素は、左側発電セル１００Ｌのみに分配される。そのため、水素は、端部の数発電セル１００のみを流れるため、水素の流速は速い。そのため、燃料ガス排出マニホールド４３０に下流端部に溜まっていた液水を吹き飛ばすことが可能である。
【００１６】
燃料電池１０の動作について説明する。燃料電池１０の停止時には、遮蔽板２１０により、開口部２０１、２０２が閉じられている。起動時には、燃料電池１０に対して水素の供給を開始する。ここで、開口部２０１、２０２が閉じられているので、水素は、左側発電セル１００Ｌのみを流れる。このとき、水素の流速は速く、燃料ガス排出マニホールド４３０に下流端部に溜まっていた液水を吹き飛ばすことが可能である。この状態で数秒間水素を流して液水を吹き飛ばした後、燃料電池１０は、モータ２２０を用いて、遮蔽板２１０を移動させて、開口部２０１、２０２を開ける。これにより、水素は、左側発電セル１００Ｌだけでなく、右側発電セル１００Ｒにも供給される。この状態で通常運転時の発電を行う。燃料電池１０の運転停止時には、燃料電池１０は、モータ２２０を用いて、遮蔽板２１０を移動させん、開口部２０１、２０２を閉じる。
【００１７】
以上、本実施例によれば、燃料電池は、遮蔽ユニット２００を備えており、起動時に、遮蔽板２１０を閉じる。これにより、水素は左側発電セル１００Ｌのみを流れるので、その流速を大きくすることが可能となる。その結果、その流速を用いて、燃料ガス排出マニホールドに溜まった液水を吹き飛ばすことが可能となる。
【００１８】
変形例：
本実施例では、遮蔽板２１０を、発電セル１００とは異なる遮蔽ユニット２００に備えているが、発電セル１００が遮蔽板を有するように構成してもよい。
【００１９】
また、本実施例では、燃料電池１０の停止中は、開口部２０１、２０２を閉じるようにしているが、例えば、燃料電池１０の起動スイッチ（図示せず）がオンになったときに開口部２０１、２０２を閉じ、燃料ガス排出マニホールドに溜まった液水を吹き飛ばした後、開口部２０１、２０２を開けるように構成してもよい。
【００２０】
本実施例では、遮蔽板２１０を移動させるときに、モータ２２０を用いたが、例えば、アクチュエータやエアオペバルブを用いて遮蔽板２１０を移動させるように構成してもよい。
【００２１】
本実施例では、燃料電池１０は、左側発電セル１００Ｌの数を５〜１０個、右側発電セル１００Ｒの数を２９０〜２９５個、発電セル１００を合計３００個備えているが、これらの数は一例である。左側発電セル１００Ｌの数、右側発電セル１００Ｒの数、発電セル１００全体の数は、本実施例に示した値に限定されず、様々な値を採用することが可能である。なお、発電セル１００の数が数百個の場合、左側発電セル１００Ｌの数は数個から１０個程度が好ましい。
【００２２】
本実施例では、アノード側を例にとって説明したが、カソード側についても同様の構成を採用してもよい。
【００２３】
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。
【符号の説明】
【００２４】
１０…燃料電池
１００…発電セル
１００Ｌ…左側発電セル
１００Ｒ…右側発電セル
１０１…開口部
１５０…膜電極接合体
２００…遮蔽ユニット
２０１…開口部
２１０…遮蔽板
２２０…モータ
３００、３１０…エンドプレート
４００…燃料ガス供給配管
４１０…燃料ガス排出配管
４２０…燃料ガス供給マニホールド
４３０…燃料ガス排出マニホールド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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