CN101779321A - 燃料电池堆和使用了该燃料电池堆的燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料电池堆，其中将膜电极接合体与隔板层叠，用一对端板从层叠方向的两端进行夹持而构成单电池堆，用第1板簧在层叠方向上将该单电池堆夹紧而紧固。第1板簧具有挤压端板的两个臂部和连接所述两个臂部的连结部，第1板簧的截面为C字型形状。并且，将第1板簧的连结部与膜电极接合体、端板之间的空间作为第1冷却用送风道。

Description

燃料电池堆和使用了该燃料电池堆的燃料电池
技术领域
本发明涉及燃料电池堆和使用了该燃料电池堆的燃料电池，尤其涉及将燃料电池堆进行紧固的结构和用于温度控制的结构。
背景技术
近年来，电子设备的轻便化、无绳化急速发展，作为它们的驱动用电源，对小型、重量轻且具有高能量密度的二次电池的需求越来越强。此外，不仅对小型民用，也对电力储存用或电动汽车用等要求在长时间内具有耐久性和安全性的大型二次电池的技术开发也在加速。而且，相比于需要充电的二次电池，通过燃料供给而能够长时间连续使用的燃料电池正在得到重视。
燃料电池具有包含单电池堆的燃料电池堆、向该单电池堆供给燃料的燃料供给部和供给氧化剂的氧化剂供给部。单电池堆是将膜电极接合体和隔板层叠，并将端板配置在层叠方向两端来构成的，上述膜电极接合体由阳极、阴极以及存在于这两电极之间的电解质膜构成。在单电池堆中，需要将阳极、阴极以及电解质膜相互紧密地层叠。这不仅是为了均匀地进行电化学反应。在端板或隔板上，设置有用于燃料和作为氧化剂的氧(空气)流通的槽。因此，需要以燃料或氧不从端板或隔板与阳极、阴极之间泄漏的方式紧密地层叠。一般来说，单电池堆以如下方式紧固。将与单电池堆的接触面比单电池堆大的衬板重叠在单电池堆的层叠两端。而且，将两衬板的超出部分的整个周面用多个螺栓和螺母的组合夹紧。
此外，为了使燃料电池小型化，提出了下述结构：在一面开放的长方体的筐体中插入有单电池堆，并且设置了从相对向的内壁面的一侧向另一侧挤压单电池堆的挤压部件(例如，专利文献1)。
但是，在如上所述在一面开放的长方体的筐体中插入单电池堆的情况下，挤压部件会使单电池堆的层叠方向的尺寸增大，因此不适用于在笔记本电脑等小型电子设备中使用的可搬动型燃料电池。此外，与发电相伴随而产生的热充满于筐体内。其结果是，难以控制单电池堆的温度。
专利文献：日本特开2006-294366号公报
发明内容
本发明涉及能使占有体积减小且能将膜电极接合体、或将膜电极接合体与隔板或端板均等地紧固、能充分地进行冷却的燃料电池堆和使用了该燃料电池堆的燃料电池。
本发明的燃料电池堆具有膜电极接合体、一对端板、以及第1板簧。膜电极接合体和端板构成燃料电池单电池。膜电极接合体由阳极、阴极、介于阳极与阴极之间的电解质膜层叠而成。端板按从膜电极接合体的层叠方向两侧夹持膜电极接合体的方式进行配置。第1板簧在层叠方向上将电极接合体和端板夹紧。第1板簧具有挤压端板的两个臂部和连接所述两个臂部的连结部，且截面为C字型形状。并且将第1板簧的连结部与膜电极接合体、端板之间的空间作为第1冷却用送风道。这样，通过用截面为C字型形状的第1板簧将燃料电池单电池紧固，与用螺栓和螺母进行紧固的情况相比，能减小燃料电池堆。此外，能够将燃料电池单电池在膜电极接合体的面方向上包括中央部在内均等地进行紧固。而且，能够将第1板簧的连结部与膜电极接合体、端板之间的空间作为第1冷却用送风道，因此能将燃料电池单电池进行冷却。
通过该构成，能使燃料电池堆整体的占有体积减小，并且能将燃料电池单电池均等地紧固。此外，容易控制燃料电池单电池的温度。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式中的燃料电池的结构的框图。
图2是本发明的实施方式中的燃料电池堆的立体图。
图3是图2所示的燃料电池堆的剖视图。
图4是表示图2所示的燃料电池堆的要部的概略结构的放大剖视图。
图5是在图2所示的燃料电池堆中使用的第1板簧的侧视图。
图6是本发明的实施方式的其它燃料电池堆的剖视图。
图7是在图6所示的燃料电池堆中使用的第1板簧的侧视图。
符号说明
1、101燃料电池堆
2正极端子
3负极端子
4燃料箱
5燃料泵
6空气泵
7控制部
8蓄电部
9DC/DC转换器
10A第1送风部
10B第2送风部
11、111第1板簧
11A前端
11B臂部
11C、111C连结部
11D凸部
12、112第2板簧
14、15衬板
14A、15A突起
14B、15B切口部
14C壁部
16单电池堆
17、18端板
17A、18A、34A凸片
20A、20B空间
31阳极
31A、32A扩散层
31B、32B微多孔层(MPL)
31C、32C催化剂层
32阴极
33电解质膜
34隔板
35膜电极接合体(MEA)
51密封部
具体实施方式
下面，以直接甲醇型燃料电池(DMFC)为例，参照附图对本发明的实施方式进行说明。另外，本发明只要基于本说明书中记载的基本特征就行，并不限于以下记载的内容。
图1是表示本发明的实施方式中的燃料电池的结构的框图。图2、3是分别是本发明的实施方式中的燃料电池堆的立体图和剖视图，图4是表示图2所示的燃料电池堆的要部的概略结构的放大剖视图。
该燃料电池具有燃料电池堆1、燃料箱4、燃料泵5、空气泵6、控制部7、蓄电部8、DC/DC转换器9、第1送风部10A、第2送风部10B。燃料电池堆1具有起电部，产生的电力从正极端子2和负极端子3输出。输出的电力输入到DC/DC转换器9中。燃料泵5将燃料箱4中的燃料供给到燃料电池堆1的阳极31中。空气泵6将作为氧化剂的空气供给到燃料电池堆1的阴极32中。控制部7对燃料泵5和空气泵6的驱动进行控制，并对DC/DC转换器9进行控制，从而控制向外部的输出和向蓄电部8的充放电。燃料箱4、燃料泵5和控制部7构成向燃料电池堆1内的阳极31供给燃料的燃料供给部。另一方面，空气泵6和控制部7构成向燃料电池堆1内的阴极32供给氧化剂的氧化剂供给部。
控制部7对第1送风部10A和第2送风部10B的运转进行控制。另外，虽然没有图示出来，但是DC/DC转换器9向燃料泵5、空气泵6、第1送风部10A以及第2送风部10B供给电力。该电力为由燃料电池堆1产生的电力或来自蓄电部8的电力。
如图4所示，向阳极31供给作为燃料的甲醇水溶液，向阴极32供给空气。另外，燃料供给部、氧化剂供给部不限于上述结构。
如图2、图3所示，燃料电池堆1具有单电池堆16、衬板14、15、第1板簧11和第2板簧12。单电池堆16具有作为起电部的膜电极接合体(MEA)35、以夹持MEA35的方式配置的隔板34、一对端板17、18。端板17、18从MEA35的层叠方向两端即MEA35和隔板34的层叠方向两端对MEA35和隔板34进行夹持。如图4所示，MEA35是将阳极31、阴极32、介于阳极31和阴极32之间的电解质膜33层叠而构成的。
阳极31是从隔板34的一侧开始依次将扩散层31A、微多孔层(MPL)31B、催化剂层31C层叠而构成的。阴极32也是从隔板34的一侧开始依次将扩散层32A、微多孔层(MPL)32B、催化剂层32C层叠而构成的。正极端子2与阴极32电连接，负极端子3与阳极31电连接。扩散层31A、32A例如由碳纸、碳毡、以及碳布等构成。MPL31B、32B例如由聚四氟乙烯或四氟乙烯-六氟丙烯共聚物和碳构成。催化剂层31C、32C通过以下方式形成，即，使铂或钌等适用于各电极反应的催化剂在碳表面高度分散，用粘合剂使该催化剂体粘结。电解质膜33由透过氢离子的离子交换膜例如全氟磺酸-四氟乙烯共聚物构成。端板17、18、隔板34由碳材料或不锈钢构成，并且设置有用于将燃料或空气供给到阳极31、阴极32的槽。
衬板14配置在单电池堆16的阳极31侧，衬板15配置在阴极32侧。衬板14、15由绝缘性的树脂或陶瓷、或者包含玻璃纤维的树脂、覆盖了绝缘膜的金属板等构成。
第1板簧11、第2板簧12隔着衬板14、15并通过其弹簧弹力夹紧单电池堆16。第2板簧12以与第1板簧11相对向的方式配置。第1板簧11、第2板簧12由弹簧钢材等构成。
图5是在燃料电池堆1中使用的第1板簧11的侧视图。第1板簧11具有将单电池堆16进行挤压的2个臂部11B和将这2个臂部连接的连结部11C，其截面为C字型形状。另外，第2板簧12具有与第1板簧11相同的形状，因此省略对其的说明。
接下来，对燃料电池堆1的动作进行简单说明。如图1、图4所示，含有甲醇的水溶液通过燃料泵5供给到阳极31。另一方面，通过空气泵6加压的空气被供给到阴极32。作为供给到阳极31的燃料的甲醇水溶液和由其产生的甲醇和水蒸气通过扩散层31A扩散到MPL31B的整个面上。它们进一步通过MPL31B到达催化剂层31C。
另一方面，供给到阴极32的空气中所含有的氧通过扩散层32A扩散到MPL32B的整个面上。氧进一步通过MPL32B到达催化剂层32C。到达催化剂层31C的甲醇按照(1)式所示进行反应，到达催化剂层32C的氧按照(2)式所示进行反应。
CH3OH+H2O→CO2+6H++6e-        (1)
3/2O2+6H++6e-→3H2O           (2)
其结果是，产生电力，并且分别在阳极31侧产生二氧化碳、在阴极32侧产生水作为反应生成物。二氧化碳排出到燃料电池外。此外，在阴极32不反应的氮等气体和未反应的氧也被排出到燃料电池外。另外，由于水溶液中的甲醇不会在阳极31侧完全反应，因此，一般如图1所示那样将排出的水溶液送回到燃料泵5。此外，由于在阳极31的反应中水被消耗，因此如图1所示，也可以将在阴极32产生的水送回到阳极31侧。
在本实施方式中，使用第1板簧11和第2板簧12，隔着衬板14、15来紧固单电池堆16。第1板簧11、第2板簧12如图3所示，沿着单电池堆16的外形极其紧凑地紧固单电池堆16。即，在单电池堆16的侧面，无用空间(dead space)极小，与以往的通过螺栓和螺母进行紧固的情况相比，能够使燃料电池堆1变小。
此外，在以往的通过螺栓和螺母进行紧固的情况下，在单电池堆的外侧存在挤压点，但是，第1板簧11、第2板簧12将单电池堆16的比较靠近中央的位置作为挤压点。因此，在衬板14、15的面方向上，挤压力均匀地作用在单电池堆16上。通过这样的挤压力，能够均匀地紧固单电池堆16整体，如(1)式、(2)式所示的电化学反应在MEA35的面方向上均匀地进行。其结果是，燃料电池堆1的电流电压特性提高。
另外，如图5所示，优选第1板簧11在臂部11B上分别具有向截面为C字形的内侧突出的凸部11D。通过凸部11D从单电池堆16的层叠方向两侧挤压单电池堆16，与通过臂部11B的整体的面进行挤压的情况相比，挤压点确定。因此，能够稳定地对单电池堆16进行紧固。此外，与用臂部11B的前端进行挤压的情况相比，能够减小挤压力的不均匀。另外，凸部11D的形状如图5所示，优选为圆筒面。由此，嵌入第1板簧11时的操作性提高。
具体而言，当单电池堆16的层叠方向的长度为19.1mm、衬板14、15的厚度为1.5mm时，以厚度为0.5mm的弹簧钢材构成第1板簧11和第2板簧12。而且，如果它们的弯曲弹性模量为206,000MPa，则能够使平均为0.21MPa的挤压力作用于MEA35上。此外，MEA35的面方向的压力不均(压力偏差)为4％以下。对于该结构的单电池堆16来说，通过实验可知，如果MEA35的挤压力为0.15MPa以上，则发电特性不会降低。因此，通过使用这样的第1板簧11、第2板簧12，能够确保必要的挤压力。
如图5所示，优选第1板簧11的连结部11C在将第1板簧11从衬板14、15取下的状态下具有平面形状。即，在使第1板簧11变形的初期状态下，优选连结部11C具有平面形状。一般来说，由于截面为C字型形状的板簧的连结部在嵌入时容易弯曲，因此，在卸下的放松状态下呈曲面。相对于此，在本实施方式中，连结部11C在从单电池堆16、衬板14、15取下的状态下具有平面形状。这样形状的第1板簧11容易制造。此外，嵌入到衬板14、15时向连结部11C的内侧的突出变小。其结果是，连结部11C和臂部11B之间的弯曲部分向外侧突出的尺寸变小。因此，能够进一步减小燃料电池堆1的占用体积。
此外，如图2、图3所示，优选衬板14、15分别具有突起14A、15A，该突起14A、15A向单电池堆16的MEA35与端板17、18的层叠方向外侧突出。而且，优选第1板簧11的前端11A抵接于突起14A、15A。当对单电池堆16嵌入第1板簧11时，使第1板簧11的前端11A抵接于设置在衬板14、15上的突起14A、15A。由此，能够使第1板簧11对于单电池堆16的嵌入位置稳定。特别是，在臂部11B上设置凸部11D的情况下，优选对设置在衬板14、15上的突起14A、15A的尺寸和从前端11A开始到凸部11D为止的尺寸进行适当地设计。由此，能够将凸部11D可靠地设置在最合适的挤压位置。
此外，如图2、图3所示，优选在设置于衬板14、15的突起14A、15A上分别设置有切口部14B、15B。切口部14B、15B在与第1板簧11和第2板簧12相对向的第1方向垂直的第2方向上延伸，并与第2方向平行地设置在突起14A、15A上。通过在突起14A、15A上设置切口部14B、15B，从而能够将用于对臂部11B间进行扩展的夹具的保持部收容在切口部14B、15B中。因此，将第1板簧11、第2板簧12嵌入单电池堆16时的操作性提高。
在第1板簧11的连结部11C与包含MEA35、端板17、18的单电池堆16之间设置空间20A、20B。空间20A、20B可以用作将单电池堆16进行冷却的风道。即，空间20A为在第1板簧11的连结部11C与MEA35、端板17、18之间设置的第1冷却用送风道。同样，空间20B是在第2板簧12的连结部与MEA35、端板17、18之间设置的第2冷却用送风道。并且使用图1所示的第1送风部10A、第2送风部10B，从图2所示的方向送风。通过该结构，第1送风部10A能够向空间20A送入冷却风，第2送风部10B能够向空间20B送入冷却风。因此，能将单电池堆16冷却。
另外，如图3所示，优选在端板17、18的与第1板簧11、第2板簧12相对向的侧面上分别设置凸片17A、18B。此外，优选在隔板34的与第1板簧11、第2板簧12相对向的侧面上也分别设置凸片34A。由此，能更有效地将单电池堆16冷却。
此外，如图2所示，优选以将多个第1板簧11彼此之间、多个第2板簧12彼此之间分别进行连结的方式设置密封部51。由此，能够防止从第1板簧11彼此之间、第2板簧12彼此之间漏出冷却风。因此，能够使冷却风流动到位于冷却风的下游侧的第1板簧11、第2板簧12的内侧为止。
此外，优选在作为第1冷却用送风道的空间20A的入口侧，将壁部14C设置在衬板14、15上，所述壁部14C在单电池堆16的层叠方向上相比于第1板簧11的臂部11B位于上下方向的更外侧。同样，优选在作为第2冷却用送风道的空间20B的入口侧，将臂部14C设置在衬板14、15上，所述壁部14C在单电池堆16的层叠方向上相比于第2板簧12的臂部位于上下方向的更外侧。由此，能向端板17、18或隔板34露出的面优先输送冷却风。
另外，在以上的说明中，使用了多个MEA35，并在MEA35彼此之间配置隔板34，并在层叠方向两端配置端板17、18来构成单电池堆16，而且在其外侧配置衬板14、15。但是，本发明并不限于该结构。也可以用端板17、18将单一的MEA35从MEA35的层叠方向两侧进行夹持，将MEA35和端板17、18在层叠方向上仅用第1板簧11进行紧固。此时，第1板簧11优选以对端板17、18的中央附近进行挤压的方式构成。当然，对于该结构，也可以使用第2板簧12。此外，在图2中分别使用了多个第1板簧11、第2板簧12，但是根据单电池堆16的大小，也可以各使用1个。如此进行挤压的对象可以是单电池，也可以是单电池堆。板簧可以使用一个，也可以使用多个，并且可以使用一组，也可以使用多组。
但是，通过除了使用第1板簧11之外，还使用第2板簧12，能在不使燃料电池堆1显著增大的情况下可靠地在MEA35的面方向上将燃料电池单电池或单电池堆进行均匀地紧固。而且，通过将第2板簧12的连结部与MEA35、端板17、18之间的空间设置为第2冷却用送风道，能从燃料电池单电池的相对向的两个面进行冷却。
接着，对使用了不同形状的第1板簧、第2板簧的结构进行说明。图6是本发明的实施方式的其它燃料电池堆的剖视图。图7是在图6所示的燃料电池堆中使用的第1板簧的侧视图。在该结构中，使用图7的第1板簧111和与其具有相同的形状的第2板簧112来取代图5中所示的第1板簧11和与其具有相同的形状的第2板簧12。除此之外的结构与图3相同。
如图7所示，第1板簧111的连结部111C在从燃料电池堆101卸下的状态下具有截面不是直线状(平面状)而是向臂部11B的相反侧突出的形状。并且，在安装在燃料电池堆101中的状态下变成平面状。即，通过预先将连结部111C从臂部11B向外侧弯曲，在安装在燃料电池堆101上时，连结部111C形成为与燃料电池堆101的侧面平行的平面形状。
通过该结构，在将第1板簧111或第2板簧112安装到电池堆101上时，能扩大空间20A、20B的截面积。此时，第1板簧111与第2板簧112的距离不会变成图3中的第1板簧11与第2板簧12的距离。根据该结构，能降低作为冷却用送风道的空间20A、20B的风道阻力。其结果是，冷却效率提高。
另外，在以上结构中，优选的是设置衬板14、15，并用与端板17、18不同的材料来形成衬板14、15。由此，能使直接受到第1板簧11的挤压力的衬板14、15以及兼作燃料和氧化剂的流路的端板17、18最适化。例如，用比端板17、18硬的材料来形成衬板14、15，从而能够抑制由第1板簧11的挤压力引起的衬板14、15的变形。其结果是，能在MEA35的面方向上将燃料电池单电池或单电池堆更为均匀地紧固。此外，通过用绝缘材料来构成衬板14、15，则不必担心由第1板簧11的臂部11B引起的短路。
此外，在不使用衬板14、15的情况下，在第1板簧11(以及第2板簧12)的截面为C字型的内侧形成绝缘膜，从而使得不会由第1板簧11引起短路。即，衬板14、15不是必需的。在不使用衬板14、15的情况下，优选在端板17、18上设置与突起14A、15A相当的突起、和与切口部14B、15B相当的切口部。此外，优选第1板簧11(以及第2板簧12)的臂部11B的前端11A从端板17、18离开。
此外，优选在作为第1冷却用送风道的空间20A的入口侧，在端板17、18上设置壁部(与壁部14C相当)，所述壁部在单电池堆16的层叠方向上相比于第1板簧11的臂部11B位于上下方向的更外侧。同样，优选在作为第2冷却用送风道的空间20B的入口侧，在端板17、18上设置壁部(与壁部14C相当)，所述壁部在单电池堆16的层叠方向上相比于第2板簧12的臂部位于上下方向的更外侧。由此，能向端板17、18或隔板34露出的面优先输送冷却风。
在本实施方式中，以DMFC为例进行了说明，但是，只要是使用与单电池堆16同样的发电元件的燃料电池，本发明的结构均可适用。例如，也可以适用于以氢为燃料的所谓的高分子固体电解质燃料电池或甲醇转化型的燃料电池等。
在本发明的燃料电池堆以及使用了该燃料电池堆的燃料电池中，用板簧对燃料电池单电池或单电池堆进行紧固。通过这样的简单结构，能紧凑地构成燃料电池堆，并且能将膜电极接合体或膜电极接合体与隔板和端板均匀地紧固。这样的燃料电池堆以及使用了该燃料电池堆的燃料电池尤其适用于小型电子设备的电源。

Claims (18)

1.一种燃料电池堆，其具备：
膜电极接合体，该膜电极接合体由阳极、阴极、介于所述阳极与所述阴极之间的电解质膜层叠而成，
一对端板，该一对端板从所述膜电极接合体的层叠方向两侧夹持所述膜电极接合体，
第1板簧，该第1板簧在所述层叠方向上将所述膜电极接合体和所述端板夹紧；
所述第1板簧具有挤压所述端板的两个臂部和连接所述两个臂部的连结部，所述第1板簧的截面为C字型形状，
将所述第1板簧的所述连结部与所述膜电极接合体、所述端板之间的空间作为第1冷却用送风道。
2.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其中，在所述端板的与所述第1板簧相对向的侧面上设置有凸片。
3.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其中，具有多个所述膜电极接合体，并且在多个所述膜电极接合体彼此之间设置隔板而构成单电池堆。
4.根据权利要求3所述的燃料电池堆，其中，在所述隔板的与所述第1板簧相对向的侧面上设置有凸片。
5.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其中，具备多个所述第1板簧，还具备将所述多个所述第1板簧彼此之间进行连结的密封部。
6.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其中，在所述端板的所述第1冷却用送风道的入口侧设置有壁部，所述壁部在所述层叠方向上相比于所述第1板簧的所述两个臂部位于上下方向的更外侧。
7.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其中，所述第1板簧的所述连结部在从所述燃料电池堆卸下的状态下具有向所述臂部的相反侧突出的形状。
8.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其中，在与所述膜电极接合体和所述端板的层叠方向垂直的方向上，还具备以与所述第1板簧相对向的方式配置的第2板簧，所述第2板簧具有挤压所述端板的两个臂部和连接所述两个臂部的连结部，所述第2板簧的截面为C字型形状，
将所述第2板簧的所述连结部与所述膜电极接合体、所述端板之间的空间作为第2冷却用送风道。
9.根据权利要求8所述的燃料电池堆，其中，所述第2板簧的所述连结部在从所述燃料电池堆卸下的状态下具有向所述臂部的相反侧突出的形状。
10.根据权利要求1所述的燃料电池堆，其中，在所述膜电极接合体和所述端板的层叠方向的所述端板的外侧还具备一对衬板，所述第1板簧经由所述衬板对所述端板进行挤压。
11.根据权利要求10所述的燃料电池堆，其中，在所述衬板的所述第1冷却用送风道的入口侧设置有壁部，所述壁部在所述层叠方向上相比于所述第1板簧的所述两个臂部位于上下方向的更外侧。
12.根据权利要求10所述的燃料电池堆，其中，在与所述膜电极接合体和所述端板的层叠方向垂直的方向上，还具备以与所述第1板簧相对向的方式配置的第2板簧，所述第2板簧具有挤压所述衬板的两个臂部和连接所述两个臂部的连结部，所述第2板簧的截面为C字型形状，
将所述第2板簧的所述连结部与所述膜电极接合体、所述端板之间的空间作为第2冷却用送风道。
13.根据权利要求12所述的燃料电池堆，其中，所述第2板簧的所述连结部在从所述燃料电池堆卸下的状态下具有向所述臂部的相反侧突出的形状。
14.一种燃料电池，其具备：权利要求1所述的燃料电池堆；向所述阳极供给燃料的燃料供给部；和向所述阴极供给氧化剂的氧化剂供给部。
15.根据权利要求14所述的燃料电池，其中，所述第1板簧的所述连结部在从所述燃料电池堆卸下的状态下具有向所述臂部的相反侧突出的形状。
16.根据权利要求14所述的燃料电池，其中，还具备向所述第1冷却用送风道送风的第1送风部。
17.根据权利要求16所述的燃料电池，其中，所述燃料电池堆在与所述膜电极接合体和所述端板的层叠方向垂直的方向上，还具备以与所述第1板簧相对向的方式配置的第2板簧，所述第2板簧具有挤压所述端板的两个臂部和连接所述两个臂部的连结部，所述第2板簧的截面为C字型形状，将所述第2板簧的所述连结部与所述膜电极接合体、所述端板之间的空间作为第2冷却用送风道，
该燃料电池还具备向所述第2冷却用送风道送风的第2送风部。
18.根据权利要求17所述的燃料电池，其中，所述第2板簧的所述连结部在从所述燃料电池堆卸下的状态下具有向所述臂部的相反侧突出的形状。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106558723A (zh) * 2015-09-23 2017-04-05 现代自动车株式会社 燃料电池堆
CN110534786A (zh) * 2019-09-27 2019-12-03 北京中氢绿能科技有限公司 燃料电池装配构件、燃料电池堆栈和燃料电池装配方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2501700A (en) * 2012-05-01 2013-11-06 Intelligent Energy Ltd Fuel cell stack assembly
GB2502521A (en) * 2012-05-28 2013-12-04 Intelligent Energy Ltd A fuel cell stack and a method of assembling a fuel cell stack
JP6164524B2 (ja) * 2013-07-10 2017-07-19 日産自動車株式会社 燃料電池スタック構造
GB2516264A (en) * 2013-07-17 2015-01-21 Intelligent Energy Ltd Fuel cell stack assembly and method of assembly
GB2516268A (en) * 2013-07-17 2015-01-21 Intelligent Energy Ltd Fuel cell stack assembly
GB2516270A (en) * 2013-07-17 2015-01-21 Intelligent Energy Ltd Fuel cell stack assembly

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2994914B2 (ja) * 1993-07-16 1999-12-27 三洋電機株式会社 燃料電池
JPH0992324A (ja) * 1995-07-20 1997-04-04 Toyota Motor Corp 電池モジュールおよび燃料電池
JP3957294B2 (ja) * 2003-02-04 2007-08-15 本田技研工業株式会社 燃料電池
US7862958B2 (en) * 2004-05-06 2011-01-04 Bathium Canada Inc. Retaining apparatus for electrochemical generator
US20060093890A1 (en) * 2004-10-29 2006-05-04 Steinbroner Matthew P Fuel cell stack compression systems, and fuel cell stacks and fuel cell systems incorporating the same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106558723A (zh) * 2015-09-23 2017-04-05 现代自动车株式会社 燃料电池堆
CN106558723B (zh) * 2015-09-23 2021-05-28 现代自动车株式会社 燃料电池堆
CN110534786A (zh) * 2019-09-27 2019-12-03 北京中氢绿能科技有限公司 燃料电池装配构件、燃料电池堆栈和燃料电池装配方法

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