(57)【要約】      （修正有）【課題】燃料電池の陰極チャネル板の提供。【解決手段】板体１０は、少なくとも１本のメインチャネル１２及び少なくとも１本のサブチャネル１４を包含する。該メインチャネルは該板体に配列され設置される。該サブチャネルは該板体に配列され設置され、及びこれらサブチャネルは該メインチャネルに交叉するように接続される。該サブチャネルのサイズはメインチャネルのサイズより小さい。また、サブチャネルの構造は溝構造とされるか、或いは該板体の小部分面積を切削してなる中空領域とされるか或いは槽体構造とされる。【選択図】図１
0003140248.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の陰極チャネル板において、
板体と、
該板体に配列設置される少なくとも一本のメインチャネルと、
該板体に配列設置されて、これらメインチャネルと交叉するように接続され、該メインチャネルのサイズよりもサイズが小さい少なくとも一本のメインチャネルと、
を包含したことを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該サブチャネルは溝構造とされることを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項３】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該サブチャネルは該板体の小部分の面積を切削してなる中空領域とされることを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項４】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該サブチャネルは溝体構造とされ、該溝体構造はこれらメインチャネルに設置されることを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項５】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該サブチャネルは溝構造とされ、該溝構造はこれらメインチャネルの表面に設置されることを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項６】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該板体に設置されてこれらサブチャネルに接続された集水溝体を更に包含したことを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項７】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該板体に設置されてこれらメインチャネルに接続された流入チャネル構造であって、該流入チャネル構造の入口領域が凹溝構造とされ、且つ該流入チャネル構造のこれらメインチャネルと接続する領域が中空構造とされたことを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項８】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、これらメインチャネルが該板体において平行に且つ離間設置されたことを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項９】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、これらサブチャネルが該板体において平行に且つ離間設置されたことを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項１０】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、これらサブチャネルがこれらメインチャネルに垂直に交叉することを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項１１】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、これらメインチャネルが該板体の一側を貫通することを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項１２】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該板体の基材が抗化学性非導体エンジニアリングプラスチック基板、グラファイト基板、金属基板、カーボンプラスチック基板、ＦＲ４基板、ＦＲ５基板、エポキシ樹脂基板、ガラス基板、セラミック基板、高分子プラスチック基板、及び複合式材料基板のいずれかとされることを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項１３】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該陰極チャネル板が片面陰極チャネル板とされたことを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項１４】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該陰極チャネル板が両面陰極チャネル板とされたことを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は一種の燃料電池のチャネル板に係り、特に、一種の陰極チャネル板であって、陰極反応物と陰極生成物に順調な流場環境を提供する、燃料電池の陰極チャネル板に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池は燃料と酸化剤中に保存された化学エネルギーを電極反応を通して直接電気エネルギーに転化する発電装置である。現在燃料電池の種類は相当に多く、電解質の性質の違いにより区分され、即ち、アルカリ性燃料電池、りん酸燃料電池、プロトン交換膜燃料電池、溶融炭酸塩燃料電池、固体酸化物燃料電池等の５種類の異なる電解質の燃料電池がある。近年、燃料電池技術は発展したが、商品化方面では多くの問題に直面している。即ち、パワー密度が低く、水管理、熱管理、微小化、製造コストが高い等の問題である。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
ほとんどの燃料電池は電気化学反応後に水生成物を生成し、水生成物の処理は、燃料電池システムの設計中、重要な課題である。燃料電池の生成する液体水をどのように処理するか、或いはいかに再利用するかは、完全に解決することが必要で、それによって燃料電池の商品化が可能となる。
【０００４】
特に、フラッド（ｆｌｏｏｄｉｎｇ）現象は燃料電池の電気化学反応の過程で常々発生し、極めて処理が必要とされる問題である。フラッド現象を引き起こす原因は非常に多く、当時の周辺環境条件（例えば温度、或いは自然対流、強制対流等流場状況）と関係がある可能性があるほか、燃料電池の電気化学反応により生成された液体水による可能性もある。液体水は陰極チャネル板のガスチャネル内に溜まってガスチャネルを塞いで燃料電池の陰極端の反応物（即ち空気或いは酸素ガス）が進入不能となり、且つ陰極生成物（即ち水或いは水蒸気）もまた有効に排出不能となり、このため燃料電池の性能が劣悪となる恐れがある。さらに液体水が伝統的な燃料電池システムの管理不全により電子製品の線路上に漏洩すると、電子製品の故障或いは短絡をもたらす恐れがある。
【０００５】
本考案の主要な目的は、一種の燃料電池の陰極チャネル板を提供し、フラッド現象を解決すると共に、陰極反応物と陰極生成物の順調な流場環境を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を解決するため、本考案は一種の燃料電池の陰極チャネル板を提供し、それは、板体、少なくとも１本のメインチャネル及び少なくとも１本のサブチャネルを包含する。該メインチャネルは該板体に配列され設置される。該サブチャネルは該板体に配列され設置され、及びこれらサブチャネルは該メインチャネルに交叉するように接続される。該サブチャネルのサイズはメインチャネルのサイズより小さい。また、サブチャネルの構造は溝構造とされるか、或いは該板体の小部分面積を切削してなる中空領域とされるか或いは槽体構造とされる。そのうち、該槽体構造はこれらメインチャネルに設置される。
【考案の効果】
【０００７】
本考案は、一種の燃料電池の陰極チャネル板を提供し、フラッド現象を解決すると共に、陰極反応物と陰極生成物の順調な流場環境を提供している。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は本考案の燃料電池の陰極チャネル板の第１実施例の立体図、図２は図１の陰極チャネル板の平面図である。本考案の陰極チャネル板１は、燃料電池中に応用され、該燃料電池は少なくとも一つの膜電極アセンブリを包含し、該陰極チャネル板１は膜電極アセンブリの陰極端の空気或いは酸素ガスを供給して電気化学反応を進行させるのに用いられる。図１に示されるように、本考案の陰極チャネル板１は、板体１０、少なくとも一本のメインチャネル１２、及び少なくとも一本のサブチャネル１４を包含する。以下にこれら構成要件について詳細に説明する。
【０００９】
板体１０の基材は抗化学性非導体エンジニアリングプラスチック基板、グラファイト基板、金属基板、カーボンプラスチック基板、ＦＲ４基板、ＦＲ５基板、エポキシ樹脂基板、ガラス基板、セラミック基板、高分子プラスチック基板、及び複合式材料基板のいずれかとされる。上述のメインチャネル１２、サブチャネル１４等は板体１０の上表面に設置され、片面陰極チャネル板１が形成されている。また、上述のメインチャネル１２、サブチャネル１４が板体１０の上表面と下表面に共に設置されるならば、両面陰極チャネル板１が形成される。
【００１０】
メインチャネル１２は板体１０に配列設置され、空気或いは酸素ガスの流動チャネルとされる。図１及び図２に示されるように、これらメインチャネル１２は板体１０に平行且つ離間設置される。このほか、メインチャネル１２は板体１０の一側を貫通し、こうして、メインチャネル１２を流通する空気或いは酸素ガスはこのような配列により大気中に排出されるか或いは冷却装置（図示せず）中に導入される。
【００１１】
サブチャネル１４は板体１０に配列設置され、これらサブチャネル１４はこれらメインチャネル１２に交叉するよう接続され、そのうち、サブチャネル１４のサイズ（特にチャネルの幅）は、メインチャネル１２のサイズより小さい。図１及び図２に示されるように、これらサブチャネル１４は板体１０に平行且つ離間配列され、且つこれらサブチャネル１４はこれらメインチャネル１２に垂直に交叉する。ただし本考案の陰極チャネル板１はこの実施態様に限定されるものではなく、当然その他の変化が可能であり、例えばサブチャネル１４が傾斜の方式でメインチャネル１２に交叉する形態も可能である。このほか、これらサブチャネル１４を実現する具体的手段の一つは、板体１０表面に下向きに複数の且つ平行な溝を切削することで、別の具体的手段の一つは、板体１０の小部分（ストリップ状）面積を切削することで中空領域を形成することで、最後に溝或いは中空領域の形状は図２に示されるサブチャネル１４に現出される態様とされる。
【００１２】
さらに、本考案は更に集水溝体１６及び流入チャネル構造１８を包含する。集水溝体１６は板体１０に設置され、且つこれらサブチャネル１４に接続されて、サブチャネル１４に沿って流れる液体水を収集する。集水溝体１６を実現する具体的手段は、板体１０表面に下向きに長方形溝体を切削することであるが、ただし貫通させない。集水溝体１６を実現する別の具体的手段は、燃料電池パイルの構造中に適用し、この時、集水溝体１６は同様に板体１０表面より下向きに長方形溝体が切削されるが、しかし貫通させる。燃料電池パイル中、集水溝体１６の一辺は端板或いは隔板に被覆され、これにより液体水を収容できる溝体構造を形成する。また、図１に示されるように、集水溝体１６は同様に板体１０の一側に貫通し、これにより集水溝体１６が収集した液体水を抜き取り、その後、回収利用される。
【００１３】
流入チャネル構造１８は板体１０に設置され、且つこれらメインチャネル１２に接続される。流入チャネル構造１８の入口エリアに板体１０の表面を切削してなる凹溝構造が採用され、また、流入チャネル構造１８のこれらメインチャネル１２と接続されたエリアに、中空構造が採用され、即ち、相互に接続された領域が専用する板体１０表面部分が貫通するよう切削される。
【００１４】
図３は本考案の燃料電池の陰極チャネル板の第２実施例の立体図である。図４は図３の陰極チャネル板の平面図である。図３及び図１を対照すると分かるように、二つの実施例の主要な差異点は、サブチャネル２４の構造がサブチャネル１４の構造と異なることである。図３及び図４に示されるように、これらのサブチャネル２４は円形の溝体構造を採用し、該溝体構造はこれらメインチャネル２２に設置されている。また図から分かるように、サブチャネル２４のサイズは明らかにメインチャネル２２のサイズより小さい。このほか、サブチャネル２４は板体２０の小部分（円形）面積を切削してなる中空領域とされ得る。
【００１５】
図５は本考案の燃料電池の陰極チャネル板の第３実施例の部分断面図である。図５に示されるように、本考案の陰極チャネル板は板体３０、メインチャネル３２、サブチャネル３４を包含する。図５に示されるように、サブチャネル３４は溝構造とされ、該溝構造はこれらメインチャネル３２の表面に設置され、これらサブチャネル３４はメインチャネル３２の表面で鋸歯構造に形成されている。
【００１６】
本考案の陰極チャネル板は各種の燃料電池に応用可能で、例えば、メタノール燃料を使用する燃料電池、或いは液体燃料を使用する燃料電池、ガス燃料を使用する燃料電池、固体燃料を使用する燃料電池に使用され得る。
【００１７】
本考案の陰極チャネル板の特徴はサブチャネルの設置にある。サブチャネルの設置により、且つメインチャネルとの交叉接続により、図１中のサブチャネルのメインチャネルとの垂直交叉の実施方式、或いは図３及び図５のサブチャネルのメインチャネル内に設置される実施方式のいずれも燃料電池の生成する液体水を部分的にサブチャネルに流入させられる。その目的は、液体水が分散して集中せず、水蒸気に転化してメインチャネルの空気と共に流出し、且つ液体水自身もメインチャネルの空気の動きにより、徐々に乾燥するのを防止することにある。このため本考案の陰極チャネル板は燃料電池の陰極端のフラッドの問題を有効に解決し、また陰極反応物と陰極生成物に順調な流場環境を提供し、ここに本考案の効果と顕著な機能の向上がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本考案の第１実施例の立体図である。
【図２】図１の陰極チャネル板の平面図である。
【図３】本考案の第２実施例の立体図である。
【図４】図３の平面図である。
【図５】本考案の第３実施例の部分断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  陰極チャネル板
１０  板体
１２  メインチャネル
１４  サブチャネル
１６  集水溝体
１８  流入チャネル構造
２  陰極チャネル板
２０  板体
２２  メインチャネル
２４  サブチャネル
２６  流入チャネル構造
３０  板体
３２  メインチャネル
３４  サブチャネル
【図１】
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【図２】
0003140248.tif 000004
【図３】
0003140248.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年1月7日(2008.1.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池の陰極チャネル板において、
板体と、
該板体に配列設置される少なくとも一本のメインチャネルと、
該板体に配列設置されて、これらメインチャネルと交叉するように接続され、該メインチャネルのサイズよりもサイズが小さい少なくとも一本のサブチャネルと、
を包含したことを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該サブチャネルは溝構造とされることを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項３】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該サブチャネルは該板体の小部分の面積を切削してなる中空領域とされることを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項４】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該サブチャネルは溝体構造とされ、該溝体構造はこれらメインチャネルに設置されることを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項５】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該サブチャネルは溝構造とされ、該溝構造はこれらメインチャネルの表面に設置されることを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項６】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該板体に設置されてこれらサブチャネルに接続された集水溝体を更に包含したことを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項７】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該板体に設置されてこれらメインチャネルに接続された流入チャネル構造であって、該流入チャネル構造の入口領域が凹溝構造とされ、且つ該流入チャネル構造のこれらメインチャネルと接続する領域が中空構造とされたことを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項８】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、これらメインチャネルが該板体において平行に且つ離間設置されたことを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項９】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、これらサブチャネルが該板体において平行に且つ離間設置されたことを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項１０】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、これらサブチャネルがこれらメインチャネルに垂直に交叉することを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項１１】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、これらメインチャネルが該板体の一側を貫通することを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項１２】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該板体の基材が抗化学性非導体エンジニアリングプラスチック基板、グラファイト基板、金属基板、カーボンプラスチック基板、ＦＲ４基板、ＦＲ５基板、エポキシ樹脂基板、ガラス基板、セラミック基板、高分子プラスチック基板、及び複合式材料基板のいずれかとされることを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項１３】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該陰極チャネル板が片面陰極チャネル板とされたことを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。
【請求項１４】
請求項１記載の燃料電池の陰極チャネル板において、該陰極チャネル板が両面陰極チャネル板とされたことを特徴とする、燃料電池の陰極チャネル板。