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FCX CLARITY
FCX CLARITY 2008.11.23
Core Technology V Flow FCスタック
V Flow
Honda独創。水素や空気を縦に流す「V Flow(バーチカル・ガス・フロー)セル構造」と、「Wave流路セパレーター」により、飛躍的な軽量・コンパクト化を実現。
従来のHonda FCスタックは、水素や空気を横方向へ流すセル構造を採用していました。これに対してこのFCスタックは、まず、水素・空気を縦に流す新しいセル構造としました。重力を利用することによって生成水の発電面からの排出性を高め、発電安定性を向上。流路の薄型化も実現しています。そのうえで、水素・空気と冷媒を発電面に均等かつ合理的に供給するために、画期的な発想による独創の「Wave流路セパレーター」を採用。これらの革新的な構造によって、高い発電性能と大幅な軽量・コンパクト化、そして理想的な冷却をも高次元で実現した、V Flow FCスタックを完成させました。さらに、従来は2BOXだったスタックを、コンパクト化によって1BOXに集約でき、部品点数も大幅に削減。生産性も向上させています。

■V Flow FCスタック カットモデル

V Flow FCスタック カットモデル
■FCスタック比較
FCスタック比較
電圧安定化とセルの薄型化を両立させた、「V Flowセル構造」
水素や空気を縦に流す構造としたことで、生成水を重力を利用してよりスムーズに排出。これにより、生成水が発電面にとどまるのを防ぎ、つねに安定した発電を持続させます。さらに、流れをよくしたことで流路の深さを17%浅くすることができ、セルの薄型化やスタックのコンパクト化に大きく貢献しています。

■V Flowセル構造イメージ

V Flowセル構造イメージ V Flowセル構造イメージ

■排水性の向上

排水性の向上

■セル構造比較イメージ

セル構造比較イメージ
V Flowセル構造を最もコンパクトに成立させた、「Wave流路セパレーター」
燃料電池のセルは、電解質膜を水素極、酸素極それぞれの電極層と拡散層で挟んだMEA(膜電極接合体)を中心に、さらにこれらを水素極と酸素極の流路や、冷却に必要な冷媒の通路を設けたセパレーターで挟み形成しています。水素・空気の流路を縦に設けたV Flow FCスタックは、この流路をWave型(波型形状)にしたうえで、冷媒を横方向から水素・空気の流路を立体的に縫うように流す構造としました。Wave流路は直線流路に比べて1本あたりの流路が長く、しかも流路内の流れに変化をつけられるため、水素や空気の拡散性が向上。これにより電極層の全面に水素や空気が行き渡り、コンパクトな発電面を有効に利用することで直線流路よりも約10%高い発電性能を実現しています。しかも、冷媒を横方向から流すことで発電面を均等に冷却することが可能となり、従来は各セルごとに必要だった冷却層を1/2に削減。その結果、スタックの積層長を約20%短縮し、重量を約30%低減することができ、飛躍的な軽量・コンパクト化を達成しました。
■Wave流路セパレーター構成図
Wave流路セパレーター構成図
Wave流路の採用により、水素・空気は縦に、発電面を冷却する冷媒は横に流すことで、水素・空気や冷媒を発電面に均等に供給できる最も合理的でコンパクトな構造を実現。
Wave流路セパレーター構成図
断面A-A(冷媒流路部) 断面B-B(通電部)

■水素・空気分配性の向上

水素・空気分配性の向上
Wave形状および流路長のアップにより水素・空気の拡散性が向上。冷媒出入り口を横にしたことで連通口を拡大し、分配性も向上。これらにより、発電性能が約10%向上。

■冷媒分配性の向上

冷媒分配性の向上
冷媒を横から流すことで分配性が向上し、面内の均等な冷却が可能。冷却層を1/2に削減したことで、スタックの積層長を20%短縮し、重量を30%低減。
熱容量を低減させ、-30℃での始動を可能
V Flowセル構造によって生成水の排出性を高めたことで、始動直後の出力性能を向上。さらに、Wave流路セパレーターの採用による冷媒量の削減と1BOX化によって、熱容量を従来比40%低減。優れた暖機特性を獲得しました。これにより、-20℃始動後の50%出力到達時間を従来比1/4に短縮し、-30℃での始動も可能にしました。

■低温性能、熱容量

低温性能、熱容量

■低温性能、到達時間

低温性能、到達時間

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