CN102187508A - 燃料电池 - Google Patents

燃料电池 Download PDF

Info

Publication number
CN102187508A
CN102187508A CN2009801407099A CN200980140709A CN102187508A CN 102187508 A CN102187508 A CN 102187508A CN 2009801407099 A CN2009801407099 A CN 2009801407099A CN 200980140709 A CN200980140709 A CN 200980140709A CN 102187508 A CN102187508 A CN 102187508A
Authority
CN
China
Prior art keywords
producing medium
cold
manifold
fuel cell
drain passageway
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2009801407099A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102187508B (zh
Inventor
片野刚司
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN102187508A publication Critical patent/CN102187508A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102187508B publication Critical patent/CN102187508B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04067—Heat exchange or temperature measuring elements, thermal insulation, e.g. heat pipes, heat pumps, fins
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04029—Heat exchange using liquids
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
    • H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
    • H01M8/04044—Purification of heat exchange media
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/2484—Details of groupings of fuel cells characterised by external manifolds
    • H01M8/2485—Arrangements for sealing external manifolds; Arrangements for mounting external manifolds around a stack
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M8/00—Fuel cells; Manufacture thereof
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/249—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells comprising two or more groupings of fuel cells, e.g. modular assemblies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

一种燃料电池，包括：沿垂直上下方向或垂直斜上下方向层叠的多个单电池；在所述层叠的多个单电池的垂直上方侧的端部配置的绝缘板；对所述多个单电池分配、集合制冷剂的制冷剂供给歧管及制冷剂排出歧管；及用于排出积存于所述歧管的气体的空气排出通路，所述制冷剂供给排出歧管及所述制冷剂排出歧管在所述燃料电池的垂直下方侧的端部分别与制冷剂供给配管、制冷剂排出配管连接，所述空气排出通路形成为在所述绝缘板中包含沿与所述单电池的层叠方向相交的方向延伸的部分，在所述制冷剂排出歧管或所述制冷剂供给歧管的垂直方向上端侧与所述制冷剂排出歧管或所述制冷剂供给歧管连接。

Description

燃料电池
技术领域
本发明涉及排出在燃料电池中的冷却介质(制冷剂)用的歧管中产生的气体的技术。
背景技术
作为排出在燃料电池中的冷却介质产生的气体的装置，周知有在比制冷剂供给口高的位置设置与冷却介质供给连通孔连通的空气排出口的装置(例如专利文献1)。
专利文献1：日本特开2006-32054号公报
发明内容
但是，现有的构成中，对于冷却介质(制冷剂)的电传导产生的电流泄漏没有充分考虑。
本发明意在解决上述课题中的至少一个，其目的在于，使燃料电池的制冷剂中的气泡的排出易于进行，并且抑制经由制冷剂的电流的泄漏。
[应用例1]
一种燃料电池，包括：沿垂直上下方向或垂直斜上下方向层叠的多个单电池；在所述层叠的多个单电池的垂直上方侧的端部配置的绝缘板；向所述多个单电池分配制冷剂的制冷剂供给歧管及将从所述多个单电池排出的制冷剂集合的制冷剂排出歧管；及用于排出积存于所述制冷剂供给歧管或所述制冷剂排出歧管中的气体的空气排出通路，所述制冷剂供给排出歧管及所述制冷剂排出歧管在所述燃料电池的垂直下方侧的端部分别与制冷剂供给配管、制冷剂排出配管连接，所述空气排出通路形成为在所述绝缘板中包括沿与所述单电池的层叠方向相交的方向延伸的部分，在所述制冷剂排出歧管或所述制冷剂供给歧管的垂直方向上端侧与所述制冷剂排出歧管或所述制冷剂供给歧管连接。
根据该应用例，具备在单电池的垂直上侧的绝缘板中包括沿与单电池的层叠方向相交的方向延伸的部分的空气排出通路。因此，易于将气泡向上侧排出，并且能够增大空气排出通路中的制冷剂的电阻，因此能够减少经由空气排出通路的漏电流。
[应用例2]
一种燃料电池，在应用例1所述的燃料电池中，所述空气排出通路的一个端部与所述制冷剂排出歧管或所述制冷剂供给歧管连接，所述空气排出通路的另一个端部在所述绝缘板的外缘部的中央附近与用于将空气取出至外部的接头连接。
根据该应用例，可获得较长的空气排出通路的长度，因此能够增大空气排出通路的电阻。
[应用例3]
一种燃料电池，在应用例1或2所述的燃料电池中，还具备与所述绝缘板相邻的端板，所述接头以不从包含所述端板的外周的长方体露出的方式被收容。
根据该应用例，其他部件难以与接头接触，因此易于抑制电流泄漏。
[应用例4]
一种燃料电池，在应用例1～3中任一项所述的燃料电池中，所述多个单电池形成2列平行的层叠体，所述2列层叠体以相互反向产生电压的方式层叠，并且通过在所述燃料电池的垂直下方侧设置的共用集电板进行电连接，所述2个层叠体分别具备：在所述层叠的单电池的垂直上方侧的端部配置的绝缘板；向所述多个单电池分配制冷剂的制冷剂供给歧管及将从所述多个单电池排出的制冷剂集合的制冷剂排出歧管；及用于排出积存于所述制冷剂供给歧管或所述制冷剂排出歧管中的气体的空气排出通路。
根据该应用例，在存在2列层叠体的燃料电池中也能够应用。
[应用例5]
一种燃料电池，在应用例4所述的燃料电池中，在所述2个层叠体的垂直上方侧的端部配置的所述绝缘板构成跨越所述2个层叠体设置的1个共用绝缘板，所述空气排出通路在所述共用绝缘板内连通。
根据该应用例，能够使向燃料电池外的泄漏路径为1个。
本发明的方式不限于燃料电池，也能够应用于燃料电池搭载车辆、从燃料电池的冷却水的气体除去方法等其他方式。另外，本发明完全不限于上述的方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够以各种方式实施，这是不言而喻的。
附图说明
图1是示意地表示燃料电池系统的说明图。
图2是示意地表示燃料电池系统的等价电路的说明图。
图3是将空气排出通路200附近放大表示的说明图。
图4是从Z方向(单电池的层叠方向)观察的绝缘体140的俯视图。
图5是从Y方向(沿单电池的平面的方向)观察的绝缘体的侧视图。
图6是从Z方向观察的端板160的俯视图。
图7是从Y方向观察的端板160的侧视图。
图8是从变形例的Z方向观察的端板160的俯视图。
图9是从图8所示的变形例的Y方向观察的绝缘体140和端板160的侧视图。
图10是从其他变形例的X方向观察的燃料电池组的侧视图的局部。
图11是图10所示的变形例的集电板的俯视图。
图12是表示其他变形例的说明图。
图13是从第2实施例的X方向观察的燃料电池组的侧视图的局部。
图14是从第2实施例的Z方向观察的绝缘体的俯视图。
图15是示意地表示第2实施例的电路的说明图。
图16是表示第2实施例的变形例的说明图。
具体实施方式
第1实施例：
图1是示意地表示燃料电池系统的说明图。该燃料电池系统10例如搭载于车辆，但对其支撑结构省略了图示。燃料电池系统10具备燃料电池100和散热器300。燃料电池100具备电池组110、在所述电池组的两端依次设置的集电板120、130、绝缘体140、150(绝缘板)、端板160、170。电池组110具备沿垂直斜上方向层叠的多个单电池112，垂直上方侧的集电板120为正电极板，垂直下方侧的集电板130为负电极板。但是电极板的正负也可以相反。
2个端板160、170通过未图示的拉杆连结，由此将电池组110以一定的连结力连结。另外，下方侧的端板170也用于将燃料电池组安装于车辆的车体(未图示)。
燃料电池100在内部具备冷却水供给歧管180和冷却水排出歧管190。冷却水供给歧管180将下方侧的端板170、绝缘体150、集电板130、电池组110贯通。冷却水排出歧管190除了将下方侧的端板170、绝缘体150、集电板130、电池组110贯通以外，还贯通上方侧的集电板120。此外，在相邻的单电池112之间的隔板(未图示)上设有将冷却水供给歧管180和冷却水排出歧管190连接的冷却水流路，但在图1中省略图示。利用流经该冷却水流路的水，将燃料电池100的各个单电池112冷却。
散热器300和冷却水供给歧管180通过冷却水供给配管310连接。此处，冷却水供给配管310和冷却水供给歧管180通过燃料电池100的垂直下方侧的端板170连接。在冷却水供给配管310上配置有冷却水供给泵330。此外，散热器300和冷却水排出歧管190通过冷却水排出配管320连接。冷却水排出配管320和冷却水排出歧管190也同样，通过燃料电池100的垂直下方侧的端板170连接。燃料电池系统10还具有燃料气体供给配管、燃料气体排出配管、氧化气体供给配管(以上均未图示)、及氧化气体排出配管230，这些配管也通过燃料电池100的垂直下方侧的端板170连接。将这些配管集中在电池组110的层叠方向的一方的理由是，在将燃料电池100搭载于车辆时，将配管集中于一方容易进行车辆的燃料电池100的收纳部(例如发送机舱)内的配管布线。另外，将配管配置在燃料电池的垂直下方侧的理由是，将因燃料电池的电化学反应而产生的水从氧化气体排出配管230排出时，从下方容易排出。
散热器300具备散热器罩302、及与散热器罩302连接的副罐304。散热器罩302和副罐304用于调整散热器300内的压力。
绝缘体140具备用于将积存在冷却水排出歧管190的最上部的气泡400排出的空气排出通路200。在该位置具备空气排出通路200的理由是，在冷却水中产生气泡时，在本实施例中，气泡400在冷却水供给歧管180和冷却水排出歧管190的垂直方向最高位置即冷却水排出歧管190的最上部容易集中。空气排出通路200通过接头210与空气排出管220连接。对于所述空气排出通路200附近的构成，在后面详细说明。空气排出管220与冷却水排出配管320连接。另外，空气排出管220也可以与散热器300连接。
图2是示意地表示燃料电池系统的等价电路的说明图。图2中示意地描绘了车辆的车体500、燃料电池100、散热器300。散热器300和燃料电池100安装于车体500，散热器300和车体500之间、及燃料电池100的负极侧的端板170和车体500之间电导通。因此，散热器300和燃料电池100的端板170经由车体500电导通。一般而言，散热器300、车体500、端板170由金属材料构成，因此散热器300和端板170之间的经由车体500的电阻的大小极小。本实施例中，使车体500的电位为接地电位(GND)。
散热器300和燃料电池100通过冷却水连接，因此考虑该冷却水引起的电导通。水(纯水)的电阻率(理论值)在25℃下为18.24MΩ·cm，电阻值极大，水实质上为非导体。但是，在水中包含杂质、尤其是包含离子时，电阻率减小，水显示出导电性。对于该离子，例如金属从构成燃料电池100、散热器300的金属材料作为离子溶出而产生。这样，冷却水的电阻率比纯水的电阻率小，例如通过使用离子交换器，容易实现具有1MΩ·cm以上的电阻率的冷却水。
图2中，在散热器300和燃料电池100的负极侧之间设置的冷却水供给配管310及冷却水排出配管320作为电阻R310、R320描绘。但是，这些电阻R310、R320也可以基于以下的理由而忽略。这是因为，如上所述，散热器300和燃料电池100的端板170经由车体500导通。散热器300、车体500、端板170由金属材料构成，因此散热器300和端板170之间的经由车体的电阻的大小远小于冷却水供给配管310及冷却水排出配管320的电阻R310、R320。另外，冷却水供给配管310及冷却水排出配管320均连接于燃料电池100的负极侧，因此电位相同。因此，电流不从冷却水供给配管310流向冷却水排出配管320，电流也不从冷却水排出配管320流向冷却水供给配管310。优选使冷却水供给配管310及冷却水排出配管320较粗以减小流路阻力。若如此，则不需要使冷却水供给泵330的能力较大。
电池组110构成串联电池114。串联电池114的正极侧和负极侧的集电板120、130与外部负载510连接。集电板130和端板170之间通过绝缘体150绝缘。因此，对于负极侧的集电板130和端板170之间不产生经由金属的电导通。但是，在负极侧的集电板130和端板170之间存在冷却水供给歧管180和冷却水排出歧管190中的冷却水。如上所述在燃料电池中一般所使用的冷却水存在导电性，因此在负极侧的集电板130和端板170之间存在经由冷却水的电导通。
接着，考虑正极侧的集电板120和散热器300的电导通。绝缘体140具有与冷却水排出歧管190连通的空气排出通路200。空气排出通路200(详细的构成如后所述)经由接头210和空气排出管220与冷却水排出配管320连接。因此，利用空气排出通路200、接头210、空气排出管220、冷却水排出配管320中存在的冷却水，使正极侧的集电板120和散热器300电导通。
设燃料电池100的电动势为Va、空气排出通路200的电阻为R200、空气排出管220的电阻为R220时，从燃料电池100的正极侧的集电板120(电位＝Va)流向散热器300(电位＝GND)的漏电流Ia为Ia＝Va/(R200+R220)。对于该电导通的路径中的接头210和冷却水排出配管320的电阻，设其与空气排出通路200的电阻R200和空气排出管220的电阻R220相比充分小，而计算漏电流Ia。
对于减少漏电流Ia，可以考虑增大空气排出通路200的电阻R200、或空气排出管220的电阻R220，但优选增大空气排出通路200的电阻R220。空气排出通路200位于燃料电池100的内部，空气排出管220位于燃料电池100的外部。通过增大空气排出通路200中的水的电阻R200，能够增大该电导通的路径中的燃料电池100内的电压下降，因此也能够使用金属材料制的接头210。该情况下，接头210经由端板160及未图示的拉杆，与下方侧的端板170导通，并与车体500(＝GND，图2)导通，但若空气排出通路200中的电阻R200充分大，则能够减少该路线产生的漏电流Ib(＝Va/R200)。
图3是将空气排出通路200的附近放大表示的说明图。空气排出通路200在绝缘体140中形成，具有曲柄形状。空气排出通路200具备下端部200A、上端部200B和电阻形成部200C。下端部200A与冷却水排出歧管190连通。上端部200B与接头210连接。本实施例中，作为接头210使用中空L字型的部件。电阻形成部200C在与单电池112的层叠方向相交的方向形成，下端部200A与上端部200B连通。由此，能够使电阻形成部200C的长度较长，并增大电阻形成部200C的电阻。接头210的位置位于与空气排出通路200相比在垂直方向上较高的位置。其结果是，移动到冷却水排出歧管190的上部的气泡400通过空气排出通路200、接头210、空气排出管220向燃料电池100的外部排出。此时，冷却水也通过相同的路径排出，但由于不是冷却水的主要排出路径，因此不需要使空气排出通路200较粗。
如上所述，燃料电池100在相邻的单电池112之间具备连接冷却水供给歧管180和冷却水排出歧管190的冷却水流路185。该冷却水流路185在隔板(未图示)内部形成。
图4是从Z方向(单电池的层叠方向)观察的绝缘体140的俯视图。绝缘体140具备2个凹部141、142和管部143。凹部141、142在绝缘体140的彼此相反侧的面上形成，构成图3所示的下端部200A和上端部200B。管部143形成图3所示的电阻形成部200C。凹部141在绝缘体140的短边侧的大致中央的端部形成，具体地说，在与图1所示的冷却水排出歧管190重叠的位置形成，凹部142在绝缘体140的长边侧的大致中央的端部形成。由此，能够获得较长的管部143的长度L，能够增大电阻形成部200C的电阻(图2的电阻R200)。
图5是从Y方向(沿单电池的平面的方向)观察的绝缘体的侧视图。绝缘体140具备2个绝缘体构成部件140A、140B。在绝缘体构成部件140A上形成有凹部141A及槽143A。凹部141A贯通绝缘体构成部件140A。凹部141A形成图4的凹部141，构成图3所示的下端部200A。在绝缘体构成部件140B上形成有凹部142B。凹部142B贯通绝缘体构成部件140B。凹部142B形成图4的凹部142，构成图3所示的上端部200B。绝缘体构成部件140A的槽143A在将2个绝缘体构成部件140A、140B贴合时从与绝缘体构成部件140B的凹部142B重合的位置起一直通至凹部141A为止。通过以使槽143A位于内侧的方式使2个绝缘体构成部件140A、140B贴合，从而使槽143A的上侧被绝缘体构成部件140B覆盖，形成图4所示的管部143，作为电阻形成部200C起作用。另外，本实施例中，槽143A在绝缘体构成部件140A上形成，但在绝缘体构成部件140A、140B中的至少一方上形成即可。
图6是从Z方向观察的端板160的俯视图。图7是从Y方向观察的端板160的侧视图。端板160在与配置有绝缘体140的面160a相反一侧的面160b的长边的大致中央处具有缺口162。从缺口162的底部朝向配置有绝缘体140的面160a形成孔164。孔164在使端板160与绝缘体140重叠时与绝缘体140的凹部142(图4)连通。在缺口162上连接有接头210。在接头210的前端设有用于连接空气排出管220的管接头。另外，接头210优选被收容于缺口162内，即优选被收容于端板160的包含外周的长方体的内部。若接头210被收容于端板160的包含外周的长方体的内部，则其他部件难以与接头210接触，易于抑制电流泄漏。此外，即使在车辆碰撞而受到冲击时，也受到端板160保护，因此接头210难以损坏。
以上，根据本实施例，以在燃料电池100的上侧的绝缘体140中包含沿与单电池112的层叠方向相交的方向延伸的电阻形成部200C的方式形成空气排出通路200，因此能够获得较大的空气排出通路200的电阻。其结果是，能够减少经由空气排出通路200的漏电流。
此外，根据本实施例，接头210与绝缘体140中的中央附近的凹部142连接，因此能够获得较长的管部143的长度L，能够增大电阻形成部200C的电阻。
此外，本实施例中，接头210被收容于端板160的缺口162的内部，即以不从外缘露出的方式被收容。因此，其他部件难以与接头210接触，因此易于抑制电流泄漏。此外，即使在车辆碰撞而受到冲击时，也受到端板160保护，接头210难以损坏。
[第1的实施例的变形例]
图8是从变形例的Z方向观察时的端板160的俯视图。图9是从图8所示的变形例的Y方向观察的绝缘体140和端板160的侧视图。图6所示的例子中，在端板160的长边的大致中央处具备缺口162，但在该变形例中，在从长边的大致中央处起稍微偏离端板160的中央方向的位置上形成有凹部163。图6所示的例子中，使用弯曲成L字型的接头210，但该变形例中，使用笔直的接头211。此外，在绝缘体140形成的空气排出通路200的端部200B的位置与端板160的凹部163的位置一致地移动。这样，也可以构成为在从端板160的长边的大致中央处起稍微偏离端板160的中央方向的位置上具备接头211。根据该变形例，接头211的6方向中除去上方的5方向被覆盖，因此其他部件更难与接头211接触，易于抑制电流泄漏。此外，即使在车辆碰撞而受到冲击时，接头211也更难以损坏。
图10表示从其他变形例的X方向观察的燃料电池组的侧视图的一部分。图11是图10所示的变形例的集电板的俯视图。如图10所示，该变形例中，绝缘体140在集电板120侧具备带状的凸部145，在凸部145的内部具备空气排出管201。空气排出管201作为空气排出通路200起作用。具有空气排出管201的绝缘体140由绝缘性的树脂构成，能够在包含空气排出管201的状态下通过注塑成形而形成。另外，也可以如上所述，贴合多个绝缘体构成部件而形成绝缘体140。
集电板120具备用于收容绝缘体140的凸部145的带状的凹部121。集电板120能够收集单电池112产生的电即可，对于强度没有要求，因此也可以具备这种凹部121。由此，绝缘体140不是在内部而是在凸部145具有空气排出通路200，因此能够提高绝缘体140的强度。另外，空气排出通路200不需要全部都在凸部145内，至少一部分在凸部145内即可。
此外，如图11所示，集电板120在绝缘体140的相反侧的面上具备密封部件123。在集电板120的与绝缘体140相反侧配置有单电池112。在单电池112中，除了上述的冷却水供给歧管180、冷却水排出歧管190之外，贯通有反应气体(燃料气体、氧化气体)的供给、排出用的歧管(未图示)。密封部件123进行密封以不使冷却水、上述的反应气体从集电板120和单电池112的边界泄漏。
凹部121优选在没有设置密封部件123的部分形成。能够抑制密封部件123的表面压力变得不稳定。
图12是表示其他变形例的说明图。例如，不仅是下侧的端板170，上侧的端板160也存在用于向燃料电池100的车体500进行固定的情况。该情况下，端板160变成与车体500(图2)接地。集电板120经由空气排出通路200中的冷却水而与端板160电导通，也与车体500导通。即，变成漏电流从集电板120流向车体500的情况。但是，根据本实施例，通过获得较长的空气排出通路200的长度L而确保必要的电阻，能够将该漏电流的大小较小地抑制在一定以下。因此，上侧的端板160也可以与车体500接地。另外，该情况下，能够使用金属制的接头作为接头210。由于端板160与车体500接地，因此能够忽略从接头210经由空气排出管220中的水的电流泄漏。
[第2实施例]
图13是从第2实施例的X方向观察的燃料电池组的侧视图的一部分。图14是从第2实施例的Z方向观察的绝缘体的俯视图。第2实施例中，燃料电池系统具备层叠单电池112而形成的2个电池组110A、110B。该实施例中，如图14所示，2个电池组110A、110B在水平方向(附图的X方向)上排列。并且，该2个电池组110A、110B的电动势的方向相反。
本实施例中，各个电池组110A、110B分别具备空气排出通路202A、202B。与冷却水排出歧管(未图示)连接的空气排出通路202A的凹部141A配置在与电池组110B相反侧的外缘部。对于空气排出通路202B的凹部141B也同样。这样，能够构成为凹部141A和凹部141B的距离远离。空气排出通路202A、202B在绝缘体140的长边侧中央附近合流，形成1条空气排出通路202C，与凹部142连接。通过像这样使2个空气排出通路202A、202B合流，接头210和空气排出管220各有1个即可。此外，通过像这样构成为凹部141A和凹部141B的距离远离，能够获得较长的到合流为止的空气排出通路202A、202B的长度LA、LB。其结果是，能够增大空气排出通路202A、202B的电阻(R202A、R202B)。
图15是示意地表示第2实施例的电路的说明图。以下说明与图2不同的点。2个电池组110A、110B分别形成串联电池114A、114B。串联电池114A、114B的电动势的方向相反。在电池组110A的垂直上侧(正极侧)具备集电板120A。在电池组110B的垂直上侧(负极侧)具备集电板120B。2个集电板120A、120B彼此绝缘。集电板120A、120B与负载500连接。电池组110A、110B在集电板120A、120B的进一步的垂直上侧具备绝缘体140和端板160。绝缘体140和端板160不分割成电池组110A用、110B用，而是共用。电池组110A、110B在垂直下侧具备集电板130、绝缘体150、及端板170。集电板130不分割成电池组110A用、110B用，将串联电池114A的负极侧和串联电池114B的正极侧连接。绝缘体150和端板170不分割成电池组110A用、110B用，这是同样的。
在绝缘体140内部形成有2个空气排出通路202A、202B，由此形成电阻R202A、R202B。2个空气排出通路202A、202B合流而形成空气排出通路202C，经由接头210(未图示)与空气排出管220连接。
这样，在2个电池组110A、110B并列地设置的燃料电池系统10中，也能够应用提高了电阻的空气排出通路。另外，用于将2个电池组110A、110B电串联地连接的集电板130优选设置在冷却水供给配管310和冷却水排出配管320侧。向电池组110A供给冷却水的冷却水供给配管310A和向电池组110B供给冷却水的冷却水供给配管310B的电位相同，从电池组110A排出冷却水的冷却水排出配管320A、从电池组110B排出冷却水的冷却水排出配管310B的电位相同，因此能够抑制冷却水供给配管310A和冷却水供给配管310B之间的电流泄漏及冷却水排出配管320A和冷却水排出配管310B之间的电流泄漏。
本实施例中，具有1个在电池组110A、110B的上方共用的绝缘体140，在绝缘体140内使2个空气排出通路202A、202B合流(连通)。由此，向燃料电池系统10的外部的泄漏路径成为1个。此外，接头210和空气排出管220各有1个即可。另外，也可以为如下构成：对于电池组110A用、110B用独立设置绝缘体140，接头210和空气排出管220也分别独立设置。
图16是表示第2实施例的变形例的说明图。该变形例中，2个电池组110A、110B沿Y方向并列。即，电池组110A处于在垂直方向上稍高的位置。也可以为这种构成。该情况下，电池组110A用的空气排出通路的长度有可能比电池组110B用的空气排出通路的长度短。电阻与长度/面积成比例，因此也可以电池组110A用的空气排出通路的长度/面积和电池组110B用的空气排出通路的长度/面积大致相同地形成空气排出通路。
在上述各实施例所使用的附图(例如图4)中，空气排出通路200的电阻形成部200C(管部143)的形状为笔直的直线形状，但也可以为弯曲的形状、曲线形状。由于能够比笔直的直线形状加长电阻形成部200C的长度，因此能够增大电阻200R。
此外，上述各实施例中，在端板160上设置缺口162、凹部163，并在该处配置接头210，但也可以在绝缘体140设置缺口、凹部，并在该处配置接头210。
上述各实施例中，作为制冷剂以冷却水为例进行了说明，但也可以为其他制冷剂。
本实施例中，以将电池112沿垂直斜方向上层叠而成的电池组110为例进行了说明，但电池的层叠方向也可以为垂直方向。
本实施例中，空气排出通路200与冷却水排出歧管190连接，但空气排出通路200也可以与冷却水供给歧管180连接。
以上，基于几个实施例说明了本发明的实施方式，但上述的发明的实施方式是用于易于理解本发明的实施方式，并不限定本发明。本发明当然能够不脱离其主旨和权利要求的保护范围地进行变更、改良，并且本发明中包括其等价物。
标号说明
10…燃料电池系统
100、100A、100B…燃料电池
110、110A、110B…电池组
112…单电池
114、114A、114B…串联电池
120、120A、120B、130…集电板
121…凹部
123…密封部件
140…绝缘体(绝缘板)
140A、140B…绝缘体构成部件
141、142、141A、142B…凹部
143…管部
143A…槽
145…凸部
150…绝缘体
160…端板
163…凹部
164…孔
170…端板
180…冷却水供给歧管
185…冷却水流路
190…冷却水排出歧管
200、202A、202B、202C…空气排出通路
200A…下端部
200B…上端部
200C…电阻形成部
空气排出201…管
210、211…接头
220…空气排出管
230…氧化气体排出配管
300…散热器
302…散热器罩
304…副罐
310…冷却水供给配管
320…冷却水排出配管
330…冷却水供给泵
400…气泡
500…车体
510…外部负载
Ia…漏电流
Ib…漏电流
R200、R220、R310、R320、R202A、R202B…电阻
Va…电动势(电位)

Claims (5)

1.一种燃料电池，包括：
沿垂直上下方向或垂直斜上下方向层叠的多个单电池；
在所述层叠的多个单电池的垂直上方侧的端部配置的绝缘板；
向所述多个单电池分配制冷剂的制冷剂供给歧管及将从所述多个单电池排出的制冷剂集合的制冷剂排出歧管；及
用于排出积存于所述制冷剂供给歧管或所述制冷剂排出歧管中的气体的空气排出通路，
所述制冷剂供给排出歧管及所述制冷剂排出歧管在所述燃料电池的垂直下方侧的端部分别与制冷剂供给配管、制冷剂排出配管连接，
所述空气排出通路形成为在所述绝缘板中包括沿与所述单电池的层叠方向相交的方向延伸的部分，在所述制冷剂排出歧管或所述制冷剂供给歧管的垂直方向上端侧与所述制冷剂排出歧管或所述制冷剂供给歧管连接。
2.根据权利要求1所述的燃料电池，
所述空气排出通路的一个端部与所述制冷剂排出歧管或所述制冷剂供给歧管连接，
所述空气排出通路的另一个端部在所述绝缘板的外缘部的中央附近与用于将空气取出至外部的接头连接。
3.根据权利要求1或2所述的燃料电池，
还具备与所述绝缘板相邻的端板，
所述接头以不从包含所述端板的外周的长方体露出的方式被收容。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池，
所述多个单电池形成2列平行的层叠体，
所述2列层叠体以相互反向产生电压的方式层叠，并且通过在所述燃料电池的垂直下方侧设置的共用集电板进行电连接，
所述2个层叠体分别具备：
在所述层叠的单电池的垂直上方侧的端部配置的绝缘板；
向所述多个单电池分配制冷剂的制冷剂供给歧管及将从所述多个单电池排出的制冷剂集合的制冷剂排出歧管；及
用于排出积存于所述制冷剂供给歧管或所述制冷剂排出歧管中的气体的空气排出通路。
5.根据权利要求4所述的燃料电池，
在所述2个层叠体的垂直上方侧的端部配置的所述绝缘板构成跨越所述2个层叠体设置的1个共用绝缘板，
所述空气排出通路在所述共用绝缘板内连通。
CN2009801407099A 2009-12-16 2009-12-16 燃料电池 Expired - Fee Related CN102187508B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2009/006915 WO2011074032A1 (ja) 2009-12-16 2009-12-16 燃料電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102187508A true CN102187508A (zh) 2011-09-14
CN102187508B CN102187508B (zh) 2013-08-14

Family

ID=44143320

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2009801407099A Expired - Fee Related CN102187508B (zh) 2009-12-16 2009-12-16 燃料电池

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8563190B2 (zh)
JP (1) JP5218640B2 (zh)
CN (1) CN102187508B (zh)
DE (1) DE112009005443B8 (zh)
WO (1) WO2011074032A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104704667A (zh) * 2012-09-18 2015-06-10 智慧能量有限公司 供给燃料电池堆的过量冷却剂流体
CN110676483A (zh) * 2018-07-03 2020-01-10 丰田自动车株式会社 燃料电池的冷却系统

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6096740B2 (ja) * 2014-10-24 2017-03-15 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP6897590B2 (ja) * 2017-03-01 2021-06-30 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP6784246B2 (ja) * 2017-08-28 2020-11-11 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
CN110233278B (zh) * 2019-07-17 2024-06-11 新源动力股份有限公司 一种燃料电池电堆模块流体分配结构
CN113113636A (zh) * 2020-01-13 2021-07-13 上海神力科技有限公司 燃料电池用歧管装置及电堆
AU2021458800A1 (en) * 2021-08-04 2024-03-07 Hoeller Electrolyzer Gmbh Device for the electrolytic production of gas

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6936369B1 (en) * 1999-10-19 2005-08-30 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Fuel cell stack
US20020187382A1 (en) * 2001-06-06 2002-12-12 Hiroaki Nishiumi Mounting structure of fuel cell assembly on vehicle body
DE10245794A1 (de) * 2002-10-01 2004-04-15 Daimlerchrysler Ag Brennstoffzellensystem mit einem Kühlkreislauf
JP4815733B2 (ja) 2003-03-24 2011-11-16 日産自動車株式会社 燃料電池システム
US20050221149A1 (en) * 2004-03-30 2005-10-06 Sanyo Electric Co., Ltd. Fuel cell stack
JP2005285682A (ja) * 2004-03-30 2005-10-13 Sanyo Electric Co Ltd 燃料電池スタック
JP4684585B2 (ja) * 2004-07-14 2011-05-18 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP4826072B2 (ja) * 2004-07-29 2011-11-30 日産自動車株式会社 燃料電池自動車
JP4641241B2 (ja) 2005-09-30 2011-03-02 本田技研工業株式会社 燃料電池車両の冷却システム
TWI355454B (en) * 2005-09-30 2012-01-01 Honda Motor Co Ltd Vehicular cooling system
JP5104290B2 (ja) 2007-12-26 2012-12-19 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP2009199887A (ja) * 2008-02-21 2009-09-03 Aisin Seiki Co Ltd 燃料電池装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104704667A (zh) * 2012-09-18 2015-06-10 智慧能量有限公司 供给燃料电池堆的过量冷却剂流体
CN110676483A (zh) * 2018-07-03 2020-01-10 丰田自动车株式会社 燃料电池的冷却系统
CN110676483B (zh) * 2018-07-03 2022-06-10 丰田自动车株式会社 燃料电池的冷却系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP5218640B2 (ja) 2013-06-26
US20110143248A1 (en) 2011-06-16
DE112009005443B8 (de) 2014-10-30
WO2011074032A1 (ja) 2011-06-23
DE112009005443T5 (de) 2012-11-29
US8563190B2 (en) 2013-10-22
JPWO2011074032A1 (ja) 2013-04-25
CN102187508B (zh) 2013-08-14
DE112009005443B4 (de) 2014-09-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102187508B (zh) 燃料电池
US9539897B2 (en) Fuel cell vehicle
KR101314454B1 (ko) 전지 팩
CN100593878C (zh) 燃料电池组结构
US9711819B2 (en) Mount structure for fuel cell stack
WO2002101862A1 (en) Cell frame for redox-flow cell and redox-flow cell
CN103503199A (zh) 包括过电流防止装置的电池组
CN106104855B (zh) 包括具有容座结构的电压感测部件的电池模块
US9077020B2 (en) Battery module
CN106935759B (zh) 用于电动车辆电池的电池单元排气系统
CA2549668A1 (en) Fuel cell and separator for fuel cell
CA2705651A1 (en) Fuel cell
JPWO2013137215A1 (ja) 車両搭載用セルスタックシステム
JP3671864B2 (ja) 燃料電池の配管構造
JP5274818B2 (ja) 燃料電池システム
CA2608616A1 (en) Fuel cell with simplified separator structure
JP6020121B2 (ja) 燃料電池スタック
US20190296377A1 (en) Fuel cell vehicle
CN209344142U (zh) 用于电芯的盖板组件和具有其的电芯
US10396369B2 (en) Fuel cell stack
CN220963421U (zh) 电芯、电池组件和装置
JP7470005B2 (ja) 燃料電池およびその絶縁構造
CN107112571B (zh) 带有突出的双极板的燃料电池
WO2024087102A1 (zh) 电池及用电装置
CN219892351U (zh) 电池模组和电池

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130814