CN105609695B - 燃料电池用的端子板和燃料电池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及燃料电池用的端子板和燃料电池。端子板具备板层叠体，该板层叠体具备具有集电用的集电端子的导电性的第一金属板和具有比该第一金属板高的耐腐蚀性且夹持所述第一金属板的第二及第三金属板，在第二金属板上设置在所述第二金属板侧包围用于气体供给的气体通过孔的第一衬垫和在第二金属板侧包围与用于冷却水供给的冷却水通过孔相连的冷却水流通区域的第二衬垫，使集电端子沿着从气体通过孔和冷却水通过孔中任意一方的通过孔朝向第一金属板的板外周缘的方向，从所述板外周缘突出地设置。由此，能够从第二金属板经由第一金属板对集电端子进行冷却。

Description

燃料电池用的端子板和燃料电池
本申请主张在2014年11月14日提出申请的日本专利申请2014-231211号的优先权，并将其全部通过参照而援引于本申请。
技术领域
本发明涉及燃料电池用的端子板和燃料电池。
背景技术
燃料电池为将作为发电单位的燃料电池单电池层叠多个而成的堆叠结构，具备用于将发电电力向外部取出的端子板。端子板分别装配在燃料电池单电池组的两端，具备从板外周缘突出的集电用的集电端子(例如，参照日本特开2004-158341号公报)。
发明内容
端子板的集电端子为了将在层叠的多个燃料电池单电池中得到的发电电力向外部输出而使用，成为电流的通过路径。虽说是集电端子，但也存在电阻，因此伴随于电流的流动而产生焦耳热，集电端子发热。这样的集电端子的发热在流动的电流越大时越高。由于集电端子的热量向周围传热，因此可能会带来在集电端子的周边配置的衬垫等密封件的热劣化。上述的专利文献的端子板对于这样的集电端子的发热并未采取任何应对。此外，若集电端子成为高温，则考虑集电端子及其周边的构件的劣化、反复进行热膨胀引起的耐久性的下降等不良情况的发生。
为了实现上述的课题的至少一部分，本发明可以作为以下的方式实施。
(1)根据本发明的一方式，提供一种燃料电池用的端子板。该燃料电池用的端子板可以具备：板层叠体，具备具有集电用的集电端子的导电性的第一金属板和具有比该第一金属板高的耐腐蚀性且夹持所述第一金属板的第二及第三金属板；气体通过孔，在层叠体外周缘的内侧贯通该板层叠体；冷却水通过孔，以与该气体通过孔不干涉的方式在层叠体外周缘的内侧贯通所述板层叠体；第一衬垫，是装配于所述第二金属板的衬垫，在所述第二金属板侧至少包围所述气体通过孔；及第二衬垫，是装配于所述第二金属板的衬垫，在所述第二金属板侧包围与所述冷却水通过孔相连的冷却水流通区域。并且，可以的是，所述集电端子沿着从用于气体供给的所述气体通过孔和用于冷却水供给的所述冷却水通过孔中任意一方的通过孔朝向所述第一金属板的板外周缘的方向，从所述板外周缘突出地设置。
若采用上述方式，则燃料电池用的端子板通过装配于第二金属板的第一衬垫，在第二金属板侧包围用于气体供给的气体通过孔。通过用于气体供给的气体通过孔的气体在由第一衬垫包围的气体通过孔的区域与第二金属板直接接触。这样与第二金属板直接接触的气体是气体供给侧的气体，因此是气体温度低的状态，对第二金属板进行直接冷却，并经由第二金属板对由第二金属板夹持的第一金属板进行冷却。而且，采用了上述方式的燃料电池用的端子板通过装配于第二金属板的第二衬垫在第二金属板侧包围与用于冷却水供给的冷却水通过孔相连的冷却水流通区域。通过冷却水通过孔的冷却水在由第二衬垫包围的冷却水流通区域和冷却水通过孔的区域与第二金属板直接接触。这样与第二金属板直接接触的冷却水是冷却水供给侧的冷却水，因此是冷却水温度低的状态，对第二金属板进行直接冷却，并经由第二金属板对由第二金属板夹持的第一金属板进行冷却。在上述方式的燃料电池用的端子板中，若使第一金属板的集电端子沿着从经由第二金属板对第一金属板进行冷却的气体通过孔和冷却水通过孔中的任一方的通过孔朝向第一金属板的板外周缘的方向从板外周缘突出，则即使是从第一金属板的板外周缘突出的集电端子，也能够由低温的气体或低温的冷却水冷却，因此能够抑制集电端子的温度上升。
(2)在上述方式的燃料电池用的端子板中，可以的是，至少所述冷却水通过孔的孔周壁面由密封件密封。这样的话，使冷却水不与第一至第三金属板这样的异种金属的板层叠的板端面(孔周壁面)接触。由此，根据上述方式的燃料电池用的端子板，能够抑制由第二和第三金属板夹持第一金属板而成的板层叠体的电蚀。
(3)在上述方式的燃料电池用的端子板中，可以的是，所述第一金属板突出地设有所述集电端子的所述一方的通过孔被分割成多个通过孔，在通过孔之间存在的架桥的架桥壁处也由密封件密封，所述集电端子沿着从所述架桥朝向所述第一金属板的板外周缘的方向，从所述板外周缘突出地设置。这样的话，通过用于气体供给的气体通过孔的低温的气体、或者通过用于冷却水供给的冷却水通过孔的低温的冷却水即使在架桥中也经由第二金属板对第一金属板进行冷却，因此能够进一步抑制集电端子的温度上升。
(4)根据本发明的另一方式，提供一种燃料电池。该燃料电池可以具备：将作为发电单位的燃料电池单电池层叠多个而成的单电池组；及在该单电池组的层叠方向一端侧和另一端侧配置的上述的方式的燃料电池用的端子板。若采用上述方式，则燃料电池具有能够抑制集电端子的温度上升的端子板，因此能够实现作为燃料电池的耐久性的提高或电池寿命的长寿命化。而且，根据上述方式的燃料电池，只要在现有的燃料电池中置换端子板即可，能抑制设计变更等工时的增加，进而能够抑制其制造成本的增加。
需要说明的是，本发明能够以各种方式实现，例如，能够以作为燃料电池用的端子板的制造方法或燃料电池的制造方法的方式实现。
附图说明
图1是表示作为本发明的实施方式的燃料电池的结构的概略立体图。
图2是概略性地表示端子板、单元单电池、端子板的配置的情况的说明图。
图3是将构成端子板的各部分以立体表示的说明图。
图4是利用图2的4-4线将端子板进行剖视的剖视图。
图5是利用图2的5-5线将端子板沿着集电端子的延伸方向剖视的剖视图。
图6是利用图2的6-6线将端子板剖视的剖视图。
图7是表示燃料电池的运转状况下的冷却水供给孔的周边的冷却水的情况的说明图。
图8是第二实施方式的端子板的概略立体图。
图9是沿着图8的9-9线进行剖视而表示冷却水供给孔的周边的冷却水的情况的说明图。
图10是利用图8的10-10线进行剖视而表示冷却水供给孔的周边的冷却水的情况的说明图。
图11是第三实施方式的端子板的概略立体图。
图12是第四实施方式的端子板的概略立体图。
图13是第五实施方式的端子板的概略立体图。
图14是第六实施方式的端子板的概略立体图。
具体实施方式
以下，关于本发明的实施方式，基于附图进行说明。图1是表示作为本发明的实施方式的端子板160E、160F及使用了端子板160E、160F的燃料电池10的结构的概略立体图。燃料电池10具有将作为燃料电池单电池的单元单电池100以彼此面接合的方式层叠多个，并利用一对端板170F、170E进行夹持的堆叠结构。将其层叠方向按图示也称为z方向。而且将单元单电池100的长度方向也称为x方向(水平方向)，将与z及x方向垂直的方向也称为y方向(垂直方向)。燃料电池10在其一端侧的端板170F与单元单电池100之间，使绝缘板165F夹设于端板170F侧而具有端子板160F。
燃料电池10在与端板170F相反的一侧也具备同样的结构。即，在端板170E与单元单电池100之间，使绝缘板165E夹设于端板170E侧而具有端子板160E。单元单电池100、端子板160F、160E、绝缘板165F、165E及端板170F、170E分别具有大致矩形形状的外形的板结构，以长边沿着x方向(水平方向)且短边沿着y方向(垂直方向、铅垂方向)的方式配置。以下，为了简便起见，将配置有端板170F的燃料电池10的一端侧称为前端侧，将配置有端板170E的一侧称为后端侧。各构件的标号中的“F”表示前端侧的构件，标号“E”表示后端侧的构件。
前端侧的端板170F、绝缘板165F、端子板160F具有燃料气体供给孔172IN及燃料气体排出孔172OT、氧化剂气体供给孔174IN及氧化剂气体排出孔174OT、冷却水供给孔176IN及冷却水排出孔176OT。这些供给孔及排出孔(以下，在汇总称呼的情况下称为“供排孔”)与在各单元单电池100的对应的位置设置的各个孔(未图示)连通，构成分别对应的气体或冷却水的供给歧管及排出歧管。另一方面，在后端侧的端板170E、绝缘板165E、端子板160E未设置这些供排孔。这是由于如下类型的燃料电池的缘故，该类型的燃料电池将反应气体(燃料气体、氧化剂气体)及冷却水从前端侧的端板170F经由层叠的单元单电池内的供给歧管分别向单元单电池100供给，并将来自各个单元单电池100的排出气体及排出水经由层叠的单元单电池内的排出歧管从前端侧的端板170F向外部排出。但是，燃料电池的类型没有限定于此，例如，也可以为从前端侧的端板170F供给反应气体及冷却水，从后端侧的端板170E将排出气体及排出水向外部排出的类型等各种类型。
氧化剂气体供给孔174IN在前端侧的端板170F的下端的外缘部沿着x方向(水平方向)配置，氧化剂气体排出孔174OT在上端的外缘部沿着x方向配置。燃料气体供给孔172IN配置在前端侧的端板170F的右端的外缘部的y方向(垂直方向)的上端部，燃料气体排出孔172OT配置在左端的外缘部的y方向的下端部。冷却水供给孔176IN在燃料气体供给孔172IN的下侧沿着y方向配置，冷却水排出孔176OT在燃料气体排出孔172OT的上侧沿着y方向配置。需要说明的是，上述的各供排孔在单元单电池100中分成多个供排孔。
前端侧的端子板160F及后端侧的端子板160E是各单元单电池100的发电电力的集电板，将从集电端子161收集的电力向外部输出。关于两端子板，在后文叙述。
图2是概略性地表示端子板160F、单元单电池100、端子板160E的配置的情况的说明图。如图2所示，单元单电池100具备阳极侧分隔件120、阴极侧分隔件130、粘结密封件140。粘结密封件140是具有密封功能和粘结功能的框形状的构件，在图示的分隔件中央区域101保持膜电极气体扩散层接合体(MEGA：Membrane Electrode&Gas Diffusion LayerAssembly)110，并对MEGA110的外周缘进行密封。并且，单元单电池100利用阳极侧分隔件120和阴极侧分隔件130对保持有MEGA110的状态的粘结密封件140进行夹持，结果是，在分隔件中央区域101，利用两分隔件夹持MEGA110，在分隔件中央区域101的周围的外缘部103，利用粘结密封件140将两分隔件之间密封。
MEGA110是包括在电解质膜的两面形成有一对催化剂电极层的膜电极接合体(MEA：Membrane Electrode Assembly)，并利用实现气体扩散透过的气体扩散层(GasDiffusion Layer/GDL)夹持该MEA而构成的发电体。
阳极侧分隔件120及阴极侧分隔件130由具有气体隔断性及电子传导性的构件构成，例如，由对碳粒子进行压缩而形成为气体不透过的致密质碳等碳制构件、冲压成型的不锈钢或钛等金属构件形成。在本实施方式中，关于阳极侧分隔件120，对不锈钢进行冲压成型来制作。
阳极侧分隔件120在与MEGA110相对的面上具备多个筋的槽状的燃料气体流路，在相反侧的面上具备多个筋的槽状的冷却水流路，将燃料气体·冷却水的两流路在分隔件表背面交替排列。单元单电池100具备贯通阳极侧分隔件120、粘结密封件140及阴极侧分隔件130的燃料气体供给孔102IN及燃料气体排出孔102OT、多个氧化剂气体供给孔104IN及氧化剂气体排出孔104OT、多个冷却水供给孔106IN及冷却水排出孔106OT。这些供排孔与端板170F的燃料气体供给孔172IN等相连，在单电池内作为上述的歧管起作用。需要说明的是，阳极侧分隔件120的流路与本发明的主旨不直接相关，因此省略其详细的说明。
粘结密封件140由具有密封性和绝缘性的树脂或橡胶等形成，在其中央具有与MEGA110的矩形形状相适合的未图示的发电区域窗。向该发电区域窗装入并装配MEGA110。粘结密封件140在将MEGA110装入发电区域窗的状态下，由阳极侧分隔件120和阴极侧分隔件130夹住，将阳极侧及分隔件侧的两分隔件120、130包括各自的供排孔周围地进行密封。两分隔件120、130中的任一个为了通过分隔件彼此的接合面确保层叠有单元单电池100时的燃料气体、氧化剂气体、冷却水各自的供排孔的密封性，而在与粘结密封件140相反的一侧的面上具备燃料气体用密封件300、氧化剂用密封件301、冷却水用密封件302。密封件也可以称为衬垫。在本实施方式中，这些密封件300、301、302设于阴极侧分隔件130侧，但是为了便于图示，在图2中，在阳极侧分隔件120上示出。
接下来，对端子板160F、160E进行说明。燃料电池10的前端侧的端子板160F和后端侧的端子板160E在供排孔的有无上不同，关于其他的结构，大致相同。图3是将构成端子板160F的各部分以立体表示的说明图，图4是利用图2的4-4线将端子板160F进行剖视的剖视图，图5是利用图2的5-5线将端子板160F进行剖视的剖视图，图6是利用图2的6-6线将端子板160E进行剖视的剖视图。
如图所示，端子板160F具有由形成有集电端子161的芯板181、单电池侧板182、端板侧板183构成的三层结构。在各板181、182、183上设置所需的供排孔，端子板160F具备贯通上述的各板的燃料气体供给孔162IN及燃料气体排出孔162OT、氧化剂气体供给孔164IN及氧化剂气体排出孔164OT、冷却水供给孔166IN及冷却水排出孔166OT。这些供排孔与端板170F中的燃料气体供给孔172IN等或单元单电池100的燃料气体供给孔102IN等相连，作为向单元单电池的气体·冷却水歧管起作用。
芯板181是具备导电性的金属制的板，例如金、银、铜、铝等金属制的板。在本实施方式中，从低成本化和轻量化的观点出发，使芯板181为1.0～5.0mm程度的厚度的铝板。单电池侧板182和端板侧板183这两板是耐腐蚀性比芯板181高的性状的钛等金属板(厚度0.1～1.0mm)，形成为比芯板181稍大的外形形状。由此，单电池侧板182和端板侧板183这两板在其板外周缘位于比芯板181的外周缘靠外侧处的状态下，与芯板181的两板面进行面接触而夹持该板。而且，芯板181具备比通过后述的板粘结密封件184配置于内侧而形成的冷却水供给孔166IN大的直径的板贯通孔181h，单电池侧板182和端板侧板183这两板分别具备直径比冷却水供给孔166IN大且直径比芯板181的板贯通孔181h小的板贯通孔182h、183h。
板粘结密封件184由具有密封性和弹性的橡胶、例如乙烯—丙烯—环戊二烯三元共聚物橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、氟橡胶(FKM)等形成，在芯板181由单电池侧板182和端板侧板183这两板夹持的状态下，如图4所示，包覆各自的各板的外周缘，维持前述的三层状态。此外，板粘结密封件184沿着板贯通孔181h的内壁配置而在内侧形成冷却水供给孔166IN。板粘结密封件184包覆芯板181、其外侧的单电池侧板182、端板侧板183这两板的上述的各板贯通孔181h～183h的孔周壁面。芯板181的板贯通孔181h的直径比两侧的板贯通孔182h、183h大，因此如图4及图5所示，板粘结密封件184也包覆板贯通孔182h、183h的周围的单电池侧板182和端板侧板183的芯板181侧的面。换言之，在比板外周缘靠内侧处贯通端子板160F形成的上述各板的板贯通孔181h～183h的孔周壁面由板粘结密封件184密封的状态下，该冷却水供给孔166IN作为冷却水的通过孔起作用。该冷却水供给孔166IN的周围的板粘结密封件184的包覆对于作为其他的供排孔的燃料气体供给孔162IN、燃料气体排出孔162OT、氧化剂气体供给孔164IN、氧化剂气体排出孔164OT及冷却水排出孔166OT的周围也一样。
端子板160F与单元单电池100同样地具备燃料气体用密封件300、氧化剂用密封件301、冷却水用密封件302。端子板160F中的燃料气体用密封件300和氧化剂用密封件301的至少一方相当于本发明中的第一衬垫的下位概念。而且冷却水用密封件302相当于本发明中的第二衬垫的下位概念。如图2和图3所示，燃料气体用密封件300以单独地包围燃料气体供给孔162IN和燃料气体排出孔162OT的方式形成。同样，氧化剂用密封件301以单独地包围氧化剂气体供给孔164IN和氧化剂气体排出孔164OT的方式形成。冷却水用密封件302以包围冷却水供给孔166IN及冷却水排出孔166OT、单元单电池100的阳极侧分隔件120形成的多个筋的槽状的冷却水流路(参照图2)的方式形成。本实施方式的端子板160F在与单元单电池100接合的单电池侧板182侧具备上述的各密封件，实现与单元单电池100之间的密封。需要说明的是，为了便于图示，在图3中，各密封件300、301、302描绘在端板侧板183上。并且，端子板160F中的端板侧板183与绝缘板165F之间的密封由设置在绝缘板165F的端子板160F侧的面上的上述的各密封件(未图示)确保。需要说明的是，如图3所示，也可以将上述的各密封件设置在端子板160F的端板侧板183上，实现与绝缘板165F之间的密封。无论在哪种情况下，配置在端子板160F和绝缘板165F之间的冷却水用密封件302都与配置在端子板160F和单元单电池100之间的冷却水用密封件302不同，以包围形成冷却水供给孔166IN的板贯通孔183h的方式设置。
设于芯板181的集电端子161如图3所示在冷却水供给侧的冷却水供给孔166IN的外侧形成为从板外周缘向外侧突出的形状。由此，该集电端子161如图5所示，与由单电池侧板182和端板侧板183夹持的芯板181的板外周缘区域相连。
在端子板160F，在端板侧板183侧的大致中心具备板间销185。如图5所示，该板间销185为带突缘的销形状，从端板侧板183的一侧被打入。该板间销185利用小径销部将芯板181与端板侧板183卡合，避免两板的错动。需要说明的是，绝缘板165F或端板170F与板间销185不干涉而与端子板160F重叠。在端板170E侧的端子板160E中，如图6所示，也同样设有板间销185。绝缘板165E或端板170E与板间销185不干涉而与端子板160E重叠。
接下来，将端子板160F的板粘结密封件184的板包覆的情况包含端子板160F的制造顺序地进行说明。首先，关于芯板181，在其两板面和外周缘端面及板贯通孔181h的孔周壁面实施镀金。通过对板面实施的镀金，层叠有芯板181、单电池侧板182、端板侧板183这3张板的端子板160F在板面整个区域发挥耐腐蚀性和良导电性。
接下来，将镀金完的芯板181载置于端板侧板183。此时，上述两板使芯板181的板贯通孔181h和端板侧板183的板贯通孔183h大致成为同心。在此状态下，装配板粘结密封件184。板粘结密封件184分成将芯板181在其外周缘处包围的框状密封部和将形成完燃料气体供给孔162IN、冷却水供给孔166IN等的供排孔包围的框状密封部，因此这些密封部成为嵌入芯板181的外周缘和板贯通孔的方式。然后，将单电池侧板182以其板贯通孔182h与芯板181的板贯通孔181h成为同心的方式与芯板181重叠。在重叠的状态下，按压各板，在燃料气体供给孔162IN、冷却水供给孔166IN等供排孔的周围，从单电池侧板182和端板侧板183侧将板粘结密封件184加热规定时间，然后，进行冷却并保养。然后，利用板间销185将芯板181与端板侧板183结合。
由此，在通过单电池侧板182和端板侧板183夹持了芯板181的状态下，板粘结密封件184将各板的外周缘和贯通各板的板贯通孔181h～183h的内周缘包覆。在板贯通孔181h～183h中，其内周缘由板粘结密封件184包覆，由此其内侧成为冷却水供给孔166IN。当以配置有板粘结密封件184的状态进行加热时，板粘结密封件184发生热熔融，在图4和图5中由点表示的区域，即，在板贯通孔182h～183h的周围的单电池侧板182与端板侧板183接触的部位，与这些板粘结。另一方面，芯板181已完成镀金处理，因此在与板粘结密封件184的界面即板外周缘的端面上，通过镀敷的金而成为低活性，与板粘结密封件184处于非粘结状态。除此之外，芯板181在镀金完的板贯通孔181h的孔周壁面181hs处，通过在该壁面镀敷完的金也成为低活性，与板粘结密封件184的粘结不易产生，板粘结密封件184与芯板181成为未粘结的状态。
在端子板160E中，不具有燃料气体供给孔162IN等，因此如图6所示，在芯板181由单电池侧板182和端板侧板183这两板夹持的状态下，板粘结密封件184包覆各自的各板的外周缘，维持各板重合的状态。并且，芯板181已完成镀金处理，因此在与板粘结密封件184的界面即板外周缘的端面处，未与板粘结密封件184粘结。
接下来，说明在具备上述的端子板160F的燃料电池10运转的状况下的冷却水的行迹。图7是表示燃料电池10的运转状况下的冷却水供给孔166IN的周边的冷却水的状况的说明图。
在装入有端子板160F等各构件的燃料电池10中，如图7所示，端子板160F位于绝缘板165F与单元单电池100之间。冷却水供给孔166IN的周边的板间的密封通过冷却水用密封件302来确保。在端子板160F与单元单电池100之间，通过设于单电池侧板182的冷却水用密封件302，形成冷却水的流通区域182r。而且，在端子板160F与端板侧板183之间，通过设于绝缘板165F的冷却水用密封件302，形成冷却水的流通区域183r。该流通区域182r与流通区域183r由端子板160F的冷却水供给孔166IN相连。并且，从端板170F(参照图1)的冷却水供给孔176IN供给的冷却水在从冷却水供给孔167IN遍及于流通区域183r的基础上，通过冷却水供给孔166IN，然后，遍及流通区域182r，通过单元单电池100的冷却水流路(参照图2)及冷却水供给孔106IN。这样供给的冷却水由板粘结密封件184密封，不会发生与芯板181的板贯通孔181h的孔周壁面181hs或单电池侧板182的板贯通孔182h、及端板侧板183的板贯通孔183h接触的情况。另一方面，遍及了流通区域182r及流通区域183r的冷却水至少在冷却水供给孔166IN的周边，与单电池侧板182和端板侧板183直接接触。
如以上说明那样，本实施方式的燃料电池10具有的端子板160F和端子板160E利用耐腐蚀性高的钛制的单电池侧板182和端板侧板183来夹持具有集电端子161的导电性的作为铝板的芯板181。单电池侧板182和端板侧板183这两板将其板外周缘向比芯板181的外周缘靠外侧延长，板粘结密封件184将包含芯板181的各板的外周缘包覆，维持上述板的夹持状态。在该状态下，单电池侧板182和端板侧板183在向比芯板181的外周缘靠外侧延伸的板面及其外周缘的端面处，与板粘结密封件184粘结。另一方面，芯板181通过镀金对其外周缘的端面完成处理，因此是与板粘结密封件184未粘结的状态。
目前，在装入有上述的端子板160F和端子板160E的单元单电池100中，伴随于燃料电池10的发电运转及/或伴随于环境温度的高低推移，假定为单电池温度发生了高低推移。这样的话，在端子板160F和端子板160E中，芯板181、其上下的单电池侧板182、端板侧板183(以下，将单电池侧·端板侧这两板称为外侧板)由于其线膨胀系数的差异而以不同的程度反复进行膨胀和收缩。线膨胀系数大的芯板181的膨胀和收缩的程度大，与外侧板相对地错动。然而，芯板181通过其外周缘端面的镀金处理而未与板粘结密封件184粘结，因此即使芯板181相对于外侧板发生错动，相对于板粘结密封件184也能自由地移动一定程度。由此，根据本实施方式的燃料电池用的端子板160F和端子板160E，能抑制维持板夹持状态的板粘结密封件184的劣化，能够提高端子板、以及装入了端子板的燃料电池10的耐久性。
本实施方式的燃料电池10具有的端子板160F在比板外周缘靠内侧处具备与单元单电池100的燃料气体、氧化剂气体、冷却水的供排分别相关的燃料气体供给孔162IN、燃料气体排出孔162OT等的供排贯通孔。并且，在这些供排贯通孔的周围，在本实施方式的燃料电池10具有的端子板160F中，芯板181具备直径比燃料气体供给孔162IN、燃料气体排出孔162OT等供排贯通孔大的板贯通孔181h，外侧板具备直径比燃料气体供给孔162IN、燃料气体排出孔162OT等供排贯通孔大且直径比板贯通孔181h小的板贯通孔182h～183h。并且，在本实施方式的端子板160F中，板粘结密封件184在形成了燃料气体供给孔162IN、燃料气体排出孔162OT等供排贯通孔的基础上夹设于外侧板之间，将各板的板贯通孔181h～183h的孔周壁面包覆。此时，芯板181通过镀金对板贯通孔181h的孔周壁面181hs完成处理，因此与板粘结密封件184处于非粘结状态，单电池侧板182和端板侧板183的外侧板在从板贯通孔181h的孔周壁面到板贯通孔181h～183h的板面、板贯通孔181h～183h的孔周壁面及已述的板外周缘的端面处，与板粘结密封件184粘结。这样的话，如已述那样即使单电池温度发生了高低推移，在端子板160F中，在芯板181的尤其是收缩时，也难以通过板外周缘端面施加将板粘结密封件184拉近的力。而且，在燃料气体供给孔162IN、燃料气体排出孔162OT等供排贯通孔的周围，也同样地，即使产生芯板181的收缩，也难以作用将板粘结密封件184拉近的力。其结果是，根据本实施方式的燃料电池用的端子板160F，能够高实效性地抑制板粘结密封件184的劣化，也能够有助于燃料电池10的耐久性的提高。
本实施方式的燃料电池10具有的端子板160F和端子板160E利用板间销185来抑制芯板181与端板侧板183的错动。由此，在将燃料电池10搭载于例如车辆等的情况下，即使万一碰撞产生的冲击作用于燃料电池10的各部，也能够避免芯板181与端板侧板183意外地错动。
在本实施方式的燃料电池10中，在将作为发电单位的燃料电池单电池即单元单电池100层叠了多个的基础上，在层叠方向一端侧和另一端侧配置端子板160F和端子板160E。根据本实施方式的燃料电池10，装入通过板粘结密封件184的劣化抑制而提高了耐久性的端子板160F和端子板160E，由此能够实现作为燃料电池10的耐久性的提高、电池寿命的长寿命化。而且，根据本实施方式的燃料电池10，只要将现有的燃料电池中的端子板置换成端子板160F和端子板160E即可，因此能够减少其制造成本。
本实施方式的燃料电池10具有的端子板160F如图7所示，在单电池侧板182侧形成由冷却水用密封件302包围的冷却水的流通区域182r，在端板侧板183侧也形成由冷却水用密封件302包围的冷却水的流通区域183r，两流通区域182r、183r通过冷却水供给孔166IN相连。从端板170F(参照图1)的冷却水供给孔176IN供给的冷却水遍及流通区域182r和流通区域183r，在从各个流通区域除去了冷却水供给孔166IN的区域后的范围内，与单电池侧板182和端板侧板183直接接触。这样与单电池侧板182和端板侧板183直接接触的冷却水是从作为冷却水供给侧的端板170F刚供给的冷却水，因此是冷却水温度低的状态。由此，本实施方式的燃料电池10具有的端子板160F通过低温度的冷却水而对单电池侧板182和端板侧板183进行直接冷却，并且关于由单电池侧板182和端板侧板183夹持的芯板181，也经由单电池侧板182及端板侧板183可靠地对其进行冷却。并且，本实施方式的燃料电池10具有的端子板160F使芯板181的集电端子161从经由单电池侧板182和端板侧板183对芯板181进行冷却的冷却水供给侧的冷却水供给孔166IN如图7所示朝向板外周缘侧突出。其结果是，根据本实施方式的燃料电池10具有的端子板160F，关于从芯板181的板外周缘突出的集电端子161，也能够由低温度的冷却水可靠地冷却，因此能够抑制集电端子161成为高温的情况。
本实施方式的燃料电池10具有的端子板160F在冷却水供给孔166IN中，通过板粘结密封件184将芯板181和夹持芯板181的单电池侧板182及端板侧板183这两板的上述的各板贯通孔181h～183h的孔周壁面密封。通过这样的密封，不使冷却水与铝制的芯板181、钛制的单电池侧板182、端板侧板183这样的异种金属的板层叠的板端面(板贯通孔181h～183h的孔周壁面)接触。由此，根据本实施方式的燃料电池10，能够以高实效性抑制由单电池侧板182和端板侧板183夹持芯板181的端子板160F中的电蚀的发生。
本实施方式的燃料电池10在将作为发电单位的燃料电池单电池即单元单电池100层叠了多个的基础上，在层叠方向一端侧和另一端侧配置端子板160F和端子板160E。根据本实施方式的燃料电池10，装入能够进行集电端子161的温度上升的抑制和电蚀抑制的端子板160F，由此能够实现作为燃料电池10的耐久性的提高或电池寿命的长寿命化。而且，根据本实施方式的燃料电池10，只要在现有的燃料电池中将端子板置换成端子板160F即可，因此能够降低其制造成本。
接下来，说明另一实施方式。图8是第二实施方式的端子板160Fa的概略立体图，图9是利用图8的9-9线进行剖视的剖视图，图10是利用图8的10-10线进行剖视的剖视图。
如图所示，在该端子板160Fa中，也使集电端子161以从冷却水供给侧的冷却水供给孔166IN侧朝向板外周缘侧的方式，从板外周缘突出。另一方面，端子板160Fa通过架桥166v将冷却水供给孔166IN分割成两部分，在该架桥166v的架桥周壁中，如图10所示，也通过密封件184进行密封。并且，集电端子161以从架桥166v朝向板外周缘侧的方式，从板外周缘突出。即，由架桥166v划分的冷却水供给孔166IN分别在孔周壁处由密封件184密封。
该实施形方式的端子板160Fa如图9和图10所示，经由冷却水供给孔167IN遍及流通区域182r和流通区域183r的冷却水由于是供给侧的冷却水，因此为低温，与单电池侧板182的架桥166v和端板侧板183的架桥166v直接接触而对上述架桥进行冷却。其结果是，在由两架桥夹持的区域，经由架桥166v对芯板181以及集电端子161进行冷却。由此，根据该实施方式的端子板160Fa，能够以高实效性抑制集电端子161成为高温的情况。
图11是第三实施方式的端子板160Fb的概略立体图，图12是第四实施方式的端子板160Fc的概略立体图。在这些实施方式中，使集电端子161以从作为燃料气体的供给侧的燃料气体供给孔162IN侧朝向板外周缘侧的方式，或者以从作为氧化剂气体的供给侧的氧化剂气体供给孔164IN朝向板外周缘侧的方式，从板外周缘突出。各图的沿着5-5线的截面与前述的图5表示的情况相同。在这些实施方式中，燃料气体或氧化剂气体也是供给侧的气体，通常为低温，因此通过这些低温的气体，能够高效率地对集电端子161进行冷却，能够抑制集电端子161成为高温的情况。
图13是第五实施方式的端子板160Fd的概略立体图，图14是第六实施方式的端子板160Fe的概略立体图。图13的沿5-5线的截面与前述的图5同样地表示。而且，图14的沿9-9线的截面及沿10-10线的截面与前述的图9、图10一样。在这些实施方式中，在矩形的轮廓形状的长边的一端侧，从上端侧依次排列燃料气体供给孔162IN、冷却水供给孔166IN、氧化剂气体供给孔164IN，在长度方向(图1 x方向)的另一端侧，从上端侧依次排列氧化剂气体排出孔164OT、冷却水排出孔166OT、燃料气体排出孔162OT。这样供给孔·排出孔的位置虽然不同，但是第五实施方式的端子板160Fd与端子板160F一样，使集电端子161以从作为冷却水的供给侧的冷却水供给孔166IN朝向板外周缘侧的方式，从板外周缘突出。而且，在第六实施方式的端子板160Fe中，也与端子板160Fa一样，在利用架桥166v划分了冷却水供给孔166IN的基础上，使集电端子161以从架桥166v朝向板外周缘侧的方式，从板外周缘突出。由此，根据这些实施方式，也能够通过供给侧的低温的冷却水的冷却，高效地对集电端子161进行冷却，能够抑制集电端子成为高温的情况。
本发明并不局限于上述的实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够以各种结构实现。例如，发明内容一栏记载的各方式中的技术特征所对应的实施方式的技术特征为了解决上述的课题的一部分或全部，或者为了实现上述的效果的一部分或全部，可以适当进行更换、组合。而且，该技术特征在本说明书中只要不是作为必须的特征进行说明，就可以适当删除。
在上述的实施方式的端子板160F和端子板160E中，通过一个板间销185机械地抑制了芯板181与端板侧板183的错动，但也可以利用两个以上的板间销185将芯板181与端板侧板183卡合。这样的话，通过两个以上的板间销185，除了能够抑制两板的机械性的错动之外，还能够抑制两板的旋转错动这样的错动。
在上述的实施方式的端子板160F中，由于与层叠的单元单电池100之间的关系而需要在该单元侧形成冷却水流路的情况下，只要将该流路形成用的金属板设于单电池侧板182即可。在上述实施方式中，将冷却水用供给孔166IN包围的冷却水用密封件302在相同的面内存在有供冷却水在板面内流动的冷却水路(槽)，因此将其与冷却水用供给孔一起包围，但在同一面内若没有冷却水路，则可以在冷却水用供给孔161IN的周围保留规定的距离地进行包围。规定的距离是冷却水与相当于第二金属板的单电池侧板182或端板侧板183接触的距离。而且，关于燃料气体供给孔162IN或氧化剂气体供给孔164IN，若未内设板粘结密封件184，则其密封件300、301可以设置在包围各供给孔的位置。这种情况下，气体在供给孔内部直接与相当于第二金属板的单电池侧板182或端板侧板183接触。
在上述的实施方式的端子板160F和端子板160E中，对芯板181实施镀金，由此在外周缘端面和孔周壁面181hs处与板粘结密封件184为非粘结，但并不局限于镀金，也可以采用带来低活性化的铬等的镀敷处理、氧化皮膜形成处理。而且，若使板粘结密封件184具有充分的厚度或强度，或者减小各板181、182、183的膨胀系数之差，则不用实施镀金等，芯板181与密封件184粘结也没关系。芯板181和单电池侧板182及端板侧板183可以分别设为其他的金属。例如芯板可以取代铝而使用铜或镍或它们的合金等。而且，单电池侧板182或端板侧板183可以取代钛而使用不锈钢或高张力钢板等。
标号说明
10…燃料电池
100…单元单电池
101…分隔件中央区域
102IN…燃料气体供给孔
102OT…燃料气体排出孔
103…外缘部
104IN…氧化剂气体供给孔
104OT…氧化剂气体排出孔
106IN…冷却水供给孔
106OT…冷却水排出孔
110…MEGA
120…阳极侧分隔件
130…阴极侧分隔件
140…粘结密封件
160E…端子板
160F…端子板
160Fa～160Fe…端子板
161…集电端子
162IN…燃料气体供给孔
162OT…燃料气体排出孔
164IN…氧化剂气体供给孔
164OT…氧化剂气体排出孔
165E…绝缘板
165F…绝缘板
166v…架桥
166IN…冷却水供给孔
166OT…冷却水排出孔
167IN…冷却水供给孔
170E…端板
170F…端板
172IN…燃料气体供给孔
172OT…燃料气体排出孔
174IN…氧化剂气体供给孔
174OT…氧化剂气体排出孔
176IN…冷却水供给孔
176OT…冷却水排出孔
181…芯板
181h…板贯通孔
181hs…孔周壁面
182…单电池侧板
182h…板贯通孔
182r…流通区域
183…端板侧板
183h…板贯通孔
183r…流通区域
184…板粘结密封件(密封件)
185…板间销
300…燃料气体用密封件
301…氧化剂用密封件
302…冷却水用密封件

Claims (4)

1.一种燃料电池用的端子板，具备：
板层叠体，具备具有集电用的集电端子的导电性的第一金属板和具有比该第一金属板高的耐腐蚀性且夹持所述第一金属板的第二及第三金属板；
气体通过孔，在层叠体外周缘的内侧贯通该板层叠体；
冷却水通过孔，以与该气体通过孔不干涉的方式在层叠体外周缘的内侧贯通所述板层叠体；
第一衬垫，是装配于所述第二金属板的衬垫，在所述第二金属板侧至少包围所述气体通过孔，并设于气体能够与所述第二金属板的一部分接触的位置；及
第二衬垫，是装配于所述第二金属板的衬垫，在所述第二金属板侧包围与所述冷却水通过孔相连的冷却水流通区域，并设于冷却水能够与所述第二金属板的一部分接触的位置，
所述集电端子沿着从用于气体供给的所述气体通过孔和用于冷却水供给的所述冷却水通过孔中任意一方的通过孔朝向所述第一金属板的板外周缘的方向，从所述板外周缘突出地设置。
2.根据权利要求1所述的燃料电池用的端子板，其中，
至少所述冷却水通过孔的孔周壁面由密封件密封。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的燃料电池用的端子板，其中，
所述第一金属板突出地设有所述集电端子的所述一方的通过孔被分割成多个通过孔，在通过孔之间存在的架桥的架桥壁处也由密封件密封，
所述集电端子沿着从所述架桥朝向所述第一金属板的板外周缘的方向，从所述板外周缘突出地设置。
4.一种燃料电池，具备：
将作为发电单位的燃料电池单电池层叠多个而成的单电池组；及
在该单电池组的层叠方向一端侧和另一端侧配置的权利要求1～权利要求3中任一项所述的燃料电池用的端子板。
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