CN105609855B - 燃料电池及燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃料电池及燃料电池系统，在燃料电池中抑制反应气体或废气的流通妨碍。一种燃料电池，具备：层叠体，至少具备将多个单位电池层叠而成的发电体；及端板，配置在层叠体的层叠方向的至少一端，其中，层叠体具备歧管，该歧管沿层叠方向至少贯通发电体，使燃料电池用的反应气体或废气流通，端板具备：贯通孔，与歧管连通；及板部，配置在贯通孔的内部且与歧管的开口部的外周对应的位置，歧管的开口部形成在层叠体的一端的端面，板部与层叠体的端面空开间隙而配置。

Description

燃料电池及燃料电池系统

本申请主张基于在2014年11月14日提出申请的申请编号2014-231668号的日本专利申请的优先权，并将其公开的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。

背景技术

已知有在将单位电池层叠多个而成的层叠体的两端具备端板的燃料电池。在端板上设有用于向层叠体供给反应气体或冷却水的供给孔、用于将从层叠体排出的反应气体或冷却水向燃料电池外排出的排出孔(以下，也将供给孔和排出孔一并称为供排孔)。在端板上形成的供排孔的开口形状在与层叠体接触的接触面侧和与接触面相反的一侧的面(以下，称为端面)侧有时会不同(WO2013/008315)。

发明内容

在WO2013/008315中，在设于端板的接触面上的阴极气体排出口设有沿阴极气体排出口的宽度方向进行分割的肋(以下，称为第一肋)和沿阴极废气排出口的长度方向进行分割的肋(以下，称为第二肋)。通过上述的肋，对于在层叠体具备的阴极气体排出歧管中流通的阴极气体，调整流量后进行分配，经由设置在端板的端面上的阴极气体排出口向燃料电池外排出。

在WO2013/008315中，第一肋配置在与贯通层叠体的歧管的外周接触的位置(歧管的周缘附近)。由于沿层叠方向向燃料电池施加压缩载荷，因此在压缩载荷的作用下，第一肋可能侵入歧管而妨碍阴极废气的流动。

而且，在燃料电池中，伴随于发电而在阴极侧生成水，生成的水(也称为生成水)包含于阴极废气中。阴极废气中的生成水有时作为液态水存在，因此例如在燃料电池系统搭载于车辆的情况下，由于与车辆的行驶相伴的燃料电池系统的倾斜，有时液态水向层叠体逆流而流入单位电池内，使得单位电池内的阴极气体流路发生闭塞。如WO2013/008315那样在阴极废气排出口设置肋的情况下，为了便于制造而对肋设定脱模斜度，因此液态水的逆流容易发生。

而且，在WO2013/008315中，第一肋与端板(terminal plate)接触。第一肋由树脂成形，难以形成第一肋的前端(端板的接触部)的平面精度。因此，在第一肋与端板接触的部分，可能会产生单位电池的面压的不均。

本发明为了解决上述的课题的至少一部分而作出，能够作为以下的方式实现。

(1)根据本发明的一方式，提供一种燃料电池，具备：层叠体，至少具备将多个单位电池层叠而成的发电体；及端板，配置在所述层叠体的层叠方向的至少一端。在该燃料电池中，所述层叠体具备歧管，该歧管沿所述层叠方向至少贯通所述发电体，使反应气体或废气流通，所述端板具备：贯通孔，与所述歧管连通，且在所述端板的与所述层叠体接触的接触面上的该贯通孔自身的开口面积比在所述层叠体的所述一端的端面上形成的所述歧管的开口部的开口面积大；及板部，配置在所述贯通孔的内部，所述板部的表面沿着所述层叠方向并且所述板部的所述层叠体侧的侧面与所述歧管的开口部的外周的一部分相对，所述板部与所述层叠体的所述端面空开间隙而配置。

根据该方式的燃料电池，板部与层叠体的端面空出间隙而配置，因此板部即使配置在层叠体的歧管的开口部的附近，也能够抑制由沿燃料电池的层叠方向施加的压缩载荷造成的板部向歧管的侵入。其结果是，能够抑制反应气体的流通妨碍。而且，在层叠体具备的歧管或端板具备的贯通孔中流通的反应气体或废气含有液态水的情况下，能够经由形成在板部与层叠体之间的间隙而排出液态水。

(2)在上述方案的燃料电池中，可以的是，所述端板具备至少一个接触部，该接触部从所述板部延伸设置，具备与所述层叠体的所述端面接触的接触侧面，所述接触侧面的长度比所述板部的所述侧面的长度短。这样的话，能够利用接触部按压层叠体，因此与在端板不具备接触部的结构相比，能够抑制单位电池的面压的下降。而且，由于接触部侧面的长度比板部的侧面的长度短，因此相比于具有与板部的侧面相同的长度的接触侧面的接触部，能够提高制造精度。而且，由于板部与层叠体之间的间隙被保留，因此能够从间隙排出液态水。

(3)在上述方案的燃料电池中，可以的是，所述端板具备多个所述接触部，所述多个接触部分别具有同一长度的所述接触侧面，且相互以均等的间隔配置。这样的话，与层叠体的端面接触的接触部以均等的间隔配置，因此能够通过多个接触部对单位电池施加均匀的面压。

(4)在上述方案的燃料电池中，可以的是，所述板部以处于重力方向下侧的方式配置在所述歧管的所述开口部的所述外周。这样的话，板部配置在歧管的开口部的重力方向下侧，因此在歧管或贯通孔中流通的反应气体或废气含有液态水的情况下，通过重力使液态水从板部与层叠体的间隙落下，能够容易排出液态水。其结果是，能够抑制由液态水向歧管逆流引起的单位电池内的反应气体流路的闭塞。

(5)在上述方案的燃料电池中，可以的是，在所述歧管流通的废气是阴极废气。阴极废气中有时含有与燃料电池的发电相伴的生成水作为液态水。因此，在与供阴极废气流通的歧管连通的贯通孔中，通过具备上述结构的板部，能够排出阴极废气中的液态水，能够抑制单位电池内的氧化剂气体(阴极气体)流路的闭塞。

需要说明的是，本发明能够以各种方式实现。例如，能够以燃料电池系统、搭载有燃料电池系统的移动体等方式实现。

附图说明

图1是用于说明作为本发明的一实施方式的燃料电池系统的概略结构的说明图。

图2是表示燃料电池系统的一部分的概略结构的分解立体图。

图3是表示第一实施方式的前端侧端板的概略结构的俯视图(泵面)。

图4是表示前端侧端板的概略结构的俯视图(接触面)。

图5是表示泵面的各供排口与接触面的各供排口之间的位置关系的说明图。

图6是表示前端侧端板的接触面的供排口与层叠体的歧管之间的位置关系的图。

图7是概略性地表示燃料电池的图3及图4中的A-A剖切面的局部剖视图。

图8是概略性地表示燃料电池的图7的C-C剖切面的局部剖视图。

图9是将图7的B部放大表示的放大图。

图10是将第二实施方式的燃料电池的一部分剖视而概略性地表示的局部剖视图。

具体实施方式

A.第一实施方式：

A1.燃料电池系统的结构：

图1是用于说明作为本发明的一实施方式的燃料电池系统的概略结构的说明图。本实施方式的燃料电池系统10主要具备燃料电池200、对作为燃料气体的氢进行供排的氢供排系统30、对作为氧化剂气体的空气进行供排的空气供排系统40、对燃料电池200进行冷却的冷却系统50、对燃料电池系统10进行控制的控制部60。

燃料电池200是比较小型且发电效率优异的固体高分子型燃料电池，通过作为燃料气体的纯氢、作为氧化剂气体的空气中的氧在各电极中发生电化学反应而得到电动势。燃料电池200形成为将单位电池(未图示)层叠多个而构成的堆叠结构，其层叠数可以根据对燃料电池200要求的输出而任意设定。

在氢供排系统30中，从贮藏高压氢的氢罐31放出氢，通过喷射器32来控制流量，经由配管33，向燃料电池200的阳极供给氢。阳极废气被导入配管34，在气液分离器(未图示)中被分离了水分之后，经由配管37向配管33返回。通过气液分离器分离出的阳极废气中的水分经由配管35向大气中排出。在配管35上设有截流阀39，阳极废气中的水分在截流阀39开阀时被排出。在配管37上设有氢泵140，调整上述的阳极废气中的氢的循环流量。

在空气供排系统40中，由空气压缩机44压缩后的压缩空气经由配管41向燃料电池200的阴极供给。阴极废气经由配管42向大气中放出。在配管41上，在空气压缩机44的上游侧设有空气流量计43，计测空气压缩机44取入的外部空气的量。基于空气压缩机44的空气的供给量根据空气流量计43的计测值来控制。在配管42上设有压力计(未图示)和调压阀46，根据压力计的阴极废气的压力计测值来调整调压阀46的开度。

冷却系统50主要具备配管51、冷却水泵53、散热器54。冷却水通过冷却水泵53，在配管51中流动，在燃料电池200内循环而对燃料电池200进行了冷却之后，由散热器54冷却而再次向燃料电池200供给。

控制部60由具备中央处理装置和主存储装置的微型计算机构成。控制部60接受来自外部负载84的输出电力的要求，根据该要求来对上述的燃料电池系统10的各结构部及PCU(Power Control Unit：动力控制单元)82进行控制，使燃料电池200发电。除了上述结构以外，还可以具备压力计、温度计、电流计、电压计等。

图2是表示燃料电池系统的一部分的概略结构的分解立体图。如图所示，本实施方式的燃料电池系统10具备燃料电池200、氢泵140、三根张力轴131、132、133(也将三根张力轴一并称为张力轴130)、燃料电池壳体120。在以下的说明中，将图2中的z轴正方向表现为前、将z轴负方向表现为后、将y轴正方向表现为上、将y轴负方向表现为下。

燃料电池200形成为如下的层叠结构：在将单位电池100沿z轴方向(以下，也称为“层叠方向”)层叠而成的发电体110的前侧依次层叠集电板160F、前端侧端板170F，在发电体110的后侧依次层叠集电板160E、绝缘板165E、后端侧端板170E。在以下的说明中，将在发电体110的前侧层叠有集电板160F且在后侧层叠有集电板160E而成的部分称为层叠体116。而且，将在层叠体116的后侧依次层叠有绝缘板165E、后端侧端板170E而成的部分称为燃料电池主体117。而且，在不需要区别集电板160F、160E的情况下，称为集电板160。本实施方式的前端侧端板170F相当于权利要求中的端板。

单位电池100具备阳极侧隔板(未图示)、阴极侧隔板(未图示)、密封构件一体型MEA(Membrane Electrode Assembly：膜电极接合体)(未图示)。单位电池100在其周缘具备燃料气体供给孔、阳极废气排出孔、6个氧化剂气体供给孔、7个阴极废气排出孔、3个冷却水供给孔及3个冷却水排出孔。以下，将这些供给孔及排出孔也一并称为“供排孔”。这些供排孔与集电板160F及前端侧端板170F中的各供排孔(后述)相连。当层叠多个单位电池100而构成燃料电池200时，通过这些供排孔，形成向各单位电池100供给作为燃料气体的氢、作为氧化剂气体的空气、及冷却水的歧管和从各单位电池100排出阳极废气、阴极废气及冷却水的歧管。需要说明的是，在上述的供排孔的周围形成有未图示的密封部，通过密封部，确保层叠了单位电池100时的隔板间及隔板与集电板160间的歧管的密封性。

前端侧的集电板160F及后端侧的集电板160E对各单位电池100的发电电力进行集电，经由集电端子161向外部输出。前端侧的集电板160F在其周缘具备与单位电池100同样的供排孔。后端侧的集电板160E不具备这些供排孔。绝缘板165E是绝缘性的树脂板，后端侧端板170E是铝制的金属板。绝缘板165E和后端侧端板170E与集电板160E一样不具备与上述的单位电池100具备的供排孔相当的供排孔。这是因为是将反应气体(氢、空气)及冷却水从前端侧的前端侧端板170F经由供给歧管向各个单位电池100供给并将来自各个单位电池100的废气及排出水从前端侧的前端侧端板170F经由排出歧管向外部排出的类型的燃料电池。但是，没有限定于此，也可以为例如从前端侧的前端侧端板170F供给反应气体及冷却水并从后端侧的后端侧端板170E将废气及排出水向外部排出的类型等各种类型。

燃料电池壳体120如图所示前侧开口且后侧由壳体端面(未图示)闭塞。燃料电池主体117收容在燃料电池壳体120内，前端侧端板170F在闭塞燃料电池壳体120的前侧的开口的状态下，通过螺栓而固定。在此状态下，构成前端侧端板170F、层叠体116、绝缘板165E、后端侧端板170E依次层叠的燃料电池200。

在燃料电池主体117的下侧(图2中的y轴负方向)配置有张力轴130。张力轴130的前侧与前端侧端板170F连接，后侧与壳体端面连接。燃料电池壳体120的下侧开口，在内部收容有燃料电池主体117的状态下，由壳体盖部(未图示)闭塞。

在燃料电池壳体120的后侧的壳体端面形成有冲压用贯通孔(未图示)。从燃料电池壳体120外，经由上述的冲压用贯通孔，通过冲压轴(未图示)，将燃料电池200的层叠方向的按压力向后端侧端板170E施加，利用载荷调整螺纹(未图示)，以后端侧端板170E被按压的状态固定，由此对燃料电池200施加层叠方向的压缩载荷。通过前端侧端板170F及张力轴130，维持向发电体110施加的压缩载荷。即，通过前端侧端板170F及张力轴130，维持燃料电池200的各结构构件的层叠状态，并且良好地维持各结构构件间的接触状态。

氢泵140如上所述，对从燃料电池200排出的阳极废气中的氢的循环流量进行调整而向燃料电池200供给。在本实施方式中，氢泵140装配于前端侧端板170F。

A2.前端侧端板的结构：

前端侧端板170F具备使用铝通过高压铸造而制造的铸铝部和将绝缘性的树脂向铸铝部涂敷而形成的树脂部。前端侧端板170F具备供氢泵140装配的泵面和该泵面的背侧的面即与层叠体116的集电板160F接触的接触面。泵面是铸铝部的面，接触面是树脂部的面。在本实施方式中，作为绝缘性的树脂，使用了聚丙烯(PP)。当使前端侧端板170F的接触面与集电板160F接触而配置时，前端侧端板170F与燃料电池主体117电绝缘。需要说明的是，也可以取代铝而使用钛、不锈钢、它们的合金、铝与它们的合金等。而且，也可以取代聚丙烯(PP)而使用聚乙烯(PE)、聚苯乙烯(PS)等。

首先，关于泵面，基于图3进行说明。图3是表示第一实施方式的前端侧端板170F的概略结构的俯视图(泵面17)。如上所述，前端侧端板170F配置在层叠体116的前端侧。在图3中，为了表示前端侧端板170F与层叠体116之间的位置关系，而利用单点划线将供层叠体116配置的位置表示为配置框W。而且，利用虚线将供氢泵140配置的区域表示为区域175。

前端侧端板170F呈与燃料电池壳体120的前侧的开口(图2)大致相同的外周形状。如图3所示，前端侧端板170F在泵面17的配置框W内具备燃料气体供给口172IN、阳极废气排出口172OT、氧化剂气体供给口174IN、阴极废气排出口174OT、冷却水供给口176IN、冷却水排出口176OT。前端侧端板170F在氧化剂气体供给口174IN的内侧具备将氧化剂气体供给口174IN沿上下方向(y轴方向)分割的第一板部574IN、将氧化剂气体供给口174IN沿x轴方向分割的第二板部674IN。而且，在阴极废气排出口174OT的内侧具备将阴极废气排出口174OT沿上下方向(y轴方向)分割的第三板部574OT、将阴极废气排出口174OT沿x轴方向分割的第四板部674OT。氧化剂气体供给口174IN具备由第一板部574IN及第二板部674IN分割出的第一供给口274IN、第二供给口374IN、及第三供给口474IN。同样，阴极废气排出口174OT具备由第三板部574OT及第四板部674OT分割出的第一排出口274OT、第二排出口374OT、及第三排出口474OT。而且，前端侧端板170F在泵面17的区域175的上侧(y轴正方向)和下侧(y轴负方向)分别具备肋部171、173。肋部171、173是对从氢泵140向前端侧端板170F传递的热量进行散热的散热构件。

如上所述，前端侧端板170F的泵面17具备供氢泵140装配的区域175，且在其上侧及下侧具备肋部171、173，因此无法将氧化剂气体供给口174IN沿着配置框W的下边形成为在x轴方向上长的形状(即，与贯通发电体110的歧管相当的形状)。因此，氧化剂气体供给口174IN使第一供给口274IN、第二供给口374IN、及第三供给口474IN偏向图3中的x轴正侧而构成。同样，阴极废气排出口174OT也使第一排出口274OT、第二排出口374OT、及第三排出口474OT偏向图3中的x轴正侧而构成。

前端侧端板170F在周缘附近形成有供螺栓178插通的贯通孔(未图示)，如上所述，在闭塞了燃料电池壳体120的开口的状态下，通过螺栓178固定于燃料电池壳体120。在图3中，利用虚线来图示螺栓178。在本实施方式的燃料电池200中，利用螺栓178将前端侧端板170F紧固于燃料电池壳体120，由此维持向燃料电池200施加的压缩载荷。

接下来，关于前端侧端板170F的接触面，基于图4进行说明。图4是表示前端侧端板170F的概略结构的俯视图(接触面18)。在图4中，为了表示前端侧端板170F与层叠体116之间的位置关系，也通过单点划线将供层叠体116配置的位置表示为配置框W。

如图4所示，前端侧端板170F在接触面18的配置框W内具备燃料气体供给口182IN、阳极废气排出口182OT、氧化剂气体供给口184IN、阴极废气排出口184OT、冷却水供给口186IN、冷却水排出口186OT。前端侧端板170F在氧化剂气体供给口184IN的内侧具备将氧化剂气体供给口184IN沿上下方向(y轴方向)进行分割的第一板部574IN、将氧化剂气体供给口184IN沿x轴方向进行分割的第二板部674IN。在阴极废气排出口184OT的内侧具备将阴极废气排出口184OT沿上下方向(y轴方向)进行分割的第三板部574OT、将阴极废气排出口184OT沿x轴方向进行分割的第四板部674OT、第五板部784OT。氧化剂气体供给口184IN具备由第一板部574IN及第二板部674IN分割出的第一供给口284IN、第二供给口384IN、及第三供给口484IN。同样，阴极废气排出口184OT具备由第三板部574OT、第四板部674OT及第五板部784OT分割出的第一排出口284OT、第二排出口384OT、及第三排出口484OT。在图4中，利用虚线表示第一供给口284IN、第二供给口384IN、第三供给口484IN、第一排出口284OT、第二排出口384OT、及第三排出口484OT。需要说明的是，为了明确表示各供排口，向表示氧化剂气体供给口184IN及阴极废气排出口184OT的实线的稍内侧错开地图示。

关于前端侧端板170F具备的各供排孔，基于图3～5进行说明。图5是表示泵面17的各供排口与接触面18的各供排口之间的位置关系的说明图。在图5中，示出了从泵面17侧观察的俯视图，利用虚线来表示接触面18侧的各供排口。如图所示，在接触面18侧形成的燃料气体供给口182IN、阳极废气排出口182OT、冷却水供给口186IN、冷却水排出口186OT分别是与在泵面17侧形成的燃料气体供给口172IN、阳极废气排出口172OT、冷却水供给口176IN、冷却水排出口176OT大致相同的形状，配置在对应的位置，形成与z轴平行地贯通前端侧端板170F的贯通孔。另一方面，如图5所示，接触面18侧的氧化剂气体供给口184IN比泵面17侧的氧化剂气体供给口174IN大，氧化剂气体供给口184IN与氧化剂气体供给口174IN相连，形成有从接触面18向泵面17贯通前端侧端板170F的氧化剂气体供给孔179IN。并且，第一板部574IN配置在氧化剂气体供给孔179IN的内部。在氧化剂气体供给口184IN的内侧与氧化剂气体供给口174IN不重叠的部分(在图4中标注斜线地图示)形成槽部784IN。同样，接触面18侧的阴极废气排出口184OT比泵面17侧的阴极废气排出口174OT大，阴极废气排出口184OT与阴极废气排出口174OT相连，形成有从接触面18向泵面17贯通前端侧端板170F的阴极废气排出孔179OT。并且，第三板部574OT配置在阴极废气排出孔179OT的内部。在阴极废气排出口184OT内与阴极废气排出口174OT不重叠的部分(在图4中标注斜线表示)形成槽部884OT。本实施方式中的氧化剂气体供给孔179IN及阴极废气排出孔179OT分别相当于权利要求的贯通孔。

从配管41(图1)向燃料电池200供给的空气经由氧化剂气体供给口174IN，由第一板部574IN、第二板部674IN进行整流、分配而在槽部784IN中流通(图5中的虚线箭头)。从层叠体116排出的阴极废气经由阴极废气排出口184OT而在槽部884OT中流通，由第五板部784OT进行整流、合流，并经由阴极废气排出口174OT向配管42(图1)排出(图5中的虚线箭头)。

图6是表示前端侧端板170F的接触面18的供排口与层叠体的歧管之间的位置关系的图。各歧管与z轴平行地贯通发电体110及集电板160F，因此在层叠体116的端面(集电板160F的与前端侧端板170F接触的面)上形成的歧管开口部(歧管的开口端)与歧管的xy平面的平面形状一致。因此，在图6中，作为歧管的配置，利用虚线图示了歧管开口部。燃料气体供给口182IN、阳极废气排出口182OT、冷却水供给口186IN、及冷却水排出口186OT的位置关系与层叠体116的分别对应的歧管一致，因此在图6中，省略这些歧管开口部的图示。在图6中，图示了层叠体116的氧化剂气体供给歧管111IN(在后述的图7中图示)的氧化剂气体供给歧管开口部110IN和阴极废气排出歧管111OT(在后述的图7中图示)的阴极废气排出歧管开口部110OT。需要说明的是，层叠体116的配置与图3、4一样由单点划线图示。本实施方式的氧化剂气体供给歧管开口部110IN及阴极废气排出歧管开口部110OT分别相当于权利要求的歧管的开口部。

层叠体116的氧化剂气体供给歧管111IN(图7)由隔壁分割成多个，氧化剂气体供给歧管开口部110IN具备第一歧管开口部101、第二歧管开口部102、第三歧管开口部103、第四歧管开口部104、第五歧管开口部105、及第六歧管开口部106。基于图3、4、及6，说明从前端侧端板170F的泵面17侧的各氧化剂气体供给口到层叠体116的各歧管开口部为止的空气的流动。第一歧管开口部101的位置及形状与第一供给口274IN及第一供给口284IN大体一致。因此，经由第一供给口274IN供给的空气经由第一供给口284IN向第一歧管开口部101供给。第二歧管开口部102的位置及形状与第二供给口374IN大体一致。而且，当使第二歧管开口部102与第三歧管开口部103对合时，位置及形状与第二供给口384IN大体一致。因此，经由第二供给口374IN(图3)而供给的空气经由第二供给口384IN(图4)向第二歧管开口部102和第三歧管开口部103分配、供给。而且，经由第三供给口474IN(图3)供给的空气在槽部784IN(图4)流通，并经由第三供给口484IN向第四歧管开口部104、第五歧管开口部105及第六歧管开口部106分配、供给。这样，向前端侧端板170F供给的空气由第一板部574IN及第二板部674IN进行整流及分配而向第一～六歧管供给。

层叠体116的阴极废气排出歧管111OT由隔壁分割成多个，阴极废气排出歧管开口部110OT具备第七歧管开口部107、第八歧管开口部108、第九歧管开口部109、第十一歧管开口部111、第十二歧管开口部112、第十三歧管开口部113、及第十四歧管开口部114。基于图3、4、及6来说明从层叠体116的各歧管到前端侧端板170F的泵面17侧的各阴极废气排出口为止的阴极废气的流动。第七歧管开口部107的位置及形状与第一排出口274OT(图3)及第一排出口284OT(图4)大体一致。因此，从第七歧管开口部107排出的阴极废气经由第一排出口284OT及第一排出口274OT向配管42(图1)排出。第八歧管开口部108的位置及形状与第二排出口374OT(图3)大体一致。而且，当使第八歧管开口部108与第九歧管开口部109与第十一歧管开口部111对合时，位置及形状与第二排出口384OT(图4)大体一致。因此，从第八歧管开口部108、第九歧管开口部109、第十一歧管开口部111排出的阴极废气经由第二排出口384OT(图4)而合流，并经由第二排出口374OT(图3)向配管42(图1)排出。而且，从第十二歧管开口部112、第十三歧管开口部113及第十四歧管开口部114排出的阴极废气向槽部884OT(图4)流入并合流，经由第三排出口474OT(图3)向配管42(图1)排出。这样，从第七～九、十一～十四歧管开口部107～109、111～114排出的阴极废气由前端侧端板170F的第三板部574OT及第五板部784OT整流及合流而向配管42排出。

关于第一板部574IN的结构，基于图7、8进行说明。图7是概略性地表示燃料电池200的图3及图4的A-A剖切面的局部剖视图。图8是概略性地表示燃料电池200的图7的C-C剖切面的局部剖视图。如图7所示，第一板部574IN配置成与集电板160F呈大致直角且与集电板160F接触。而且，第一板部574IN在与第二歧管开口部102的外周对应的位置，从第二歧管开口部102的周缘向上方(y轴正方向)偏移距离H1地配置。如图8所示，第一板部574IN具备第六板部57和在第六板部57的侧面设置的多个接触部58。第六板部57与接触部58一体成形，没有缝隙，但是在图8中，为了说明，利用虚线来图示第六板部57的端部。多个接触部58相互以均等的间隔配置。由此，第一板部574IN的与集电板160F接触的侧面形成为规则的凹凸形状。第一板部574IN通过第一侧面M1与集电板160F接触。在第一板部574IN中，第二侧面M2与集电板160F空出间隙而配置。换言之，第六板部57与集电板160F空出间隙而配置。本实施方式的第六板部57相当于权利要求的板部，第一侧面M1相当于权利要求的接触侧面。而且，第六板部57相当于权利要求的阴极气体板部。

如上所述，在第一板部574IN中，多个接触部58以均等的间隔配置。因此，在第一板部574IN的侧面中，能够以均匀的面压对集电板160F进行按压。而且，接触部58由于第一侧面M1的长度(x轴方向的长度)比第六板部57的板部侧面57S的长度(x轴方向的全长)短，因此与第一板部574IN不具备接触部58的情况相比，能够高精度地成形。而且，制造中的管理变得容易。本实施方式的第一侧面M1的x轴方向的长度相当于权利要求的接触侧面的长度，第六板部57的板部侧面57S的x轴方向的长度(全长)相当于权利要求的板部的侧面的长度。

关于第三板部574OT的结构，基于图7、9进行说明。图9是将图7的B部放大表示的放大图。如上所述，前端侧端板170F具备铸铝部17M(图7)和树脂部18M(图7)，如图7所示，第三板部574OT仅由树脂形成。第三板部574OT是平面形状(从y轴方向观察的情况下)为大致长方形状的平板，是集电板160F侧的侧面与第一板部574IN不同的没有凹凸的平面。如上所述，第三板部574OT仅由树脂形成，为了便于制造而设定脱模斜度。

如图7、9所示，第三板部574OT相对于集电板160F呈直角地配置在阴极废气排出歧管开口部110OT的外周的重力方向下侧(y轴负方向)所对应的位置。而且，第三板部574OT的上表面(y轴正侧的面)大体一致(距离H2微小)地配置在阴极废气排出歧管开口部110OT的周缘(下端)。而且，如图9所示，第三板部574OT与集电板160F空出间隙S1而配置。因此，即使第三板部574OT配置在阴极废气排出歧管开口部110OT的附近(即，即使距离H2微小)，也能够降低由于层叠方向的压缩载荷而第三板部574OT向阴极废气排出歧管内侵入的可能性。本实施方式的第三板部574OT相当于权利要求的板部及阴极废气板部。

A3.实施方式的效果：

在本实施方式的燃料电池200中，前端侧端板170F的第一板部574IN具备以均等的间隔配置的多个接触部58，因此能够在第一板部574IN的侧面以均匀的面压对集电板160F进行按压。而且，接触部58由于第一侧面M1的长度(x轴方向的长度)比第六板部57的板部侧面57S的长度(x轴方向的长度)短，因此与不具备第一侧面M1的情况相比，能够高精度地成形。而且，制造中的管理变得容易。而且，应显出精度的面限定为第一侧面M1，因此能够提高模具的精度。

在本实施方式的燃料电池200中，前端侧端板170F的第三板部574OT与集电板160F空出间隙S1而配置，因此即使通过沿燃料电池200的层叠方向施加的压缩载荷而将第三板部574OT向z轴负方向按压，也能够降低第三板部574OT向阴极废气排出歧管内侵入的可能性。其结果是，能够抑制从阴极废气排出歧管向阴极废气排出口174OT的阴极废气的流动的妨碍。

而且，在本实施方式的燃料电池200中，前端侧端板170F的第三板部574OT与集电板160F空出间隙S1而配置在阴极废气排出歧管开口部110OT的外周且与重力方向下侧(y轴方向负侧)对应的位置，因此在将阴极废气从层叠体116排出时，阴极废气中的液态水经由间隙S1向第三排出口484OT侧落下。因此，能够抑制由第三板部574OT的脱模斜度引起的液态水向阴极废气排出歧管内的逆流。而且，例如，在燃料电池200搭载于车辆，伴随于车辆的行驶而燃料电池200倾斜的情况下，也能够同样地抑制液态水向阴极废气排出歧管内的逆流。

在本实施方式中，在前端侧端板170F的氧化剂气体供给口184IN的内部配置的第一板部574IN和在阴极废气排出口184OT的内部配置的第三板部574OT中的与层叠体116的歧管的周缘的距离短的(H2(图9)<H1(图7))第三板部574OT与集电板160F空出间隙而配置。这是因为，第一板部574IN与层叠体116的歧管的周缘空出距离H1而配置，由于沿层叠方向施加的压缩载荷而第一板部574IN向第二歧管102侵入的可能性低。在第三板部574OT中，通过与集电板160F空出间隙而配置，能抑制阴极废气的排出妨碍，并且第一板部574IN与集电板160F接触而维持向集电板160F施加的面压。

在本实施方式的燃料电池200中，在前端侧端板170F的泵面17中，通过使氧化剂气体供给口174IN及阴极废气排出口174OT偏置，能够确保将氢泵140装配于泵面17的空间。

前端侧端板170F在泵面17中，使氧化剂气体供给口174IN偏置，并且在接触面18中，形成能够将氧化剂气体供给歧管110IN包含在内的氧化剂气体供给口184IN，因此能适当地将前端侧端板170F的氧化剂气体供给孔与氧化剂气体供给歧管110IN连通。而且，前端侧端板170F具备第一板部574IN及第二板部674IN，因此通过第一板部574IN及第二板部674IN，能够适当地对从配管41(图1)供给的空气进行流量调节及整流而向氧化剂气体供给歧管110IN分配。同样，前端侧端板170F在泵面17处，使阴极废气排出口174OT偏置，并且在接触面18中，形成能够将阴极废气排出歧管开口部110OT包含在内的阴极废气排出口184OT，因此能适当地将前端侧端板170F的阴极废气排出孔与阴极废气排出歧管连通。而且，前端侧端板170F具备第三板部574OT、第四板部674OT及第五板部784OT，因此能够使从阴极废气排出歧管开口部110OT排出的阴极废气合流，适当地调节流量而经由阴极废气排出口174OT向配管42(图1)排出。

B.第二实施方式：

图10是将第二实施方式的燃料电池的一部分剖视而概略地表示的局部剖视图。第二实施方式的燃料电池系统在燃料电池200A的前端侧端板170FA中，虽然在阴极废气排出孔179OT的内部配置的第三板部574OTA与第一实施方式的第三板部574OTA不同，但是其他的结构相同，因此以下对第三板部574OTA进行说明，对于其他的结构标注同一标号而省略其说明。

如图10所示，第二实施方式的第三板部574OTA配置成与集电板160F呈大致直角且与集电板160F接触。而且，第三板部574OTA配置在与阴极废气排出歧管开口部110OT的外周对应且从阴极废气排出歧管开口部110OT的周缘向下方(y轴负方向)偏移了距离H3(H3＝H1)的位置。在本实施方式中，第三板部574OTA呈与第一板部574IN同样的形状。即，第三板部574OTA的与集电板160F接触的侧面形成为规则的凹凸形状。因此，在本实施方式的燃料电池200A中，能够在第一板部574IN及第三板部574OTA的侧面以均匀的面压对集电板160F进行按压。而且，第三板部574OTA的侧面形成为凹凸形状，因此在第三板部574OTA与集电板160F之间局部形成间隙。经由该间隙，阴极废气中的液态水向第三排出口484OT侧落下，因此能够抑制液态水向阴极废气排出歧管的逆流。而且，在本实施方式中，第三板部574OTA配置在与从阴极废气排出歧管开口部110OT的周缘向下方偏移了距离H3的位置相对应的位置，因此即使通过压缩载荷将第三板部574OTA向z轴负方向按压，也能够降低第三板部574OTA向阴极废气排出歧管内侵入的可能性。即，根据第二实施方式的燃料电池200A，能够通过第三板部574OTA以均匀的面压对集电板160F进行按压，并且能够抑制阴极废气中的液态水向阴极废气排出歧管的逆流。

C.变形例：

需要说明的是，本发明并不局限于上述的实施方式或实施方式，在不脱离其主旨的范围内能够以各种方式实施。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，能够适当进行更换、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。例如可以进行如下的变形。

(1)在上述第一实施方式中，可以形成为第一板部574IN不具备接触部58的结构。即，可以形成为第一板部574IN及第三板部574OT这两者与集电板160F空出间隙而配置的结构。这样的话，即使将第一板部574IN配置在氧化剂气体供给歧管110IN的周缘的附近，也能够抑制由向燃料电池200施加的压缩载荷引起的第一板部574IN向氧化剂气体供给歧管110IN的侵入，能够抑制空气的流通妨碍。

(2)在上述实施方式中，示出了第一板部574IN以处于重力方向上侧的方式配置在与氧化剂气体供给歧管110IN的外周对应的位置的例子，但也可以配置在重力方向下侧。例如，在对作为氧化剂气体的空气进行加湿而供给的结构的情况下，若以空气中含有液态水的状态向单位电池供给，则单位电池的氧化剂气体流路可能会闭塞。当第一板部574IN配置于氧化剂气体供给歧管110IN的重力方向下侧时，经由形成于第一板部574IN与集电板160F之间的间隙，能够使空气中的液态水落下，因此能够抑制单位电池的氧化剂气体流路的闭塞。

(3)在上述实施方式中，示出了在氧化剂气体供给口及阴极废气排出口分别具备第一板部574IN及第三板部574OT的例子，但没有限定于此。例如，可以形成为燃料气体供给口、阳极废气排出口具备同样的板部的结构。这样的话，能够抑制燃料气体及阳极废气的流通妨碍，并抑制燃料气体或阳极废气中含有的液态水向歧管的流入，能够抑制单位电池中的燃料气体流路的闭塞。这是因为，例如，阳极废气存在含有阴极的生成水经由电解质膜向阳极移动的反向扩散水作为液态水的可能性，在再利用阳极废气的结构中，存在燃料气体中含有反向扩散水作为液态水的可能性。

(4)作为前端侧端板170F，例示了通过绝缘性的树脂对铸铝制品的一方的面进行涂敷后的结构，但没有限定为上述结构。例如，可以是未通过绝缘性的树脂进行涂敷(不具备树脂部18M)的结构。在不具备树脂部18M的情况下，优选形成为在前端侧端板170F与集电板160F之间具备绝缘板的结构。这种情况下，前端侧端板170F的接触面与绝缘板接触。

(5)在上述实施方式中，示出了第三板部574OT配置在阴极废气排出歧管开口部110OT的重力方向下侧的例子，但没有限定于此。第三板部574OT也可以在阴极废气排出歧管开口部110OT的重力方向上侧、旁边。例如，在第三板部574OT配置于阴极废气排出歧管开口部110OT的重力方向上侧的情况下，可以从形成于第三板部574OT与集电板160F之间的间隙汲取阴极废气中的液态水，经由第一排出口284OT向配管42排出。但是，当将第三板部574OT配置在阴极废气排出歧管开口部110OT的重力方向下侧时，能够通过重力使液态水落下而排出，因此优选。

(6)在上述实施方式中，例示了经由后端侧端板170E进行向层叠体116的反应气体的供给及从层叠体116的废气的排出的结构，但没有限定为该结构。例如，也可以为从前端侧的前端侧端板170F供给反应气体并从后端侧的后端侧端板170E将废气向外部排出的结构。这种情况下，可以形成为在后端侧端板170E具备的废气排出孔中，在后端侧端板170E的与绝缘板165E接触的接触面侧的废气排出口内具备板部，该板部与绝缘板165E空出间隙而配置的结构。这种情况下，后端侧端板170E也相当于权利要求的端板。

(7)在上述实施方式中，第一板部574IN及第三板部574OT相对于集电板160F呈大致直角地配置，但没有限定于此。例如，第一板部574IN及第三板部574OT可以相对于集电板160F，以45度、60度等角度配置。第一板部574IN及第三板部574OT只要以使其板面不与集电板160F相对而其侧面与集电板160F相对的方式配置在氧化剂气体供给孔179IN内即可。

(8)在上述实施方式中，例示了第一板部574IN具备多个接触部58的结构，但也可以具备至少一个58。只要具备哪怕是1个接触部58，也能够利用接触部58按压层叠体116，因此与不具备接触部58的结构相比，能够抑制单位电池100的面压的下降。

(9)而且，示出了第一板部574IN的多个接触部58以均等的间隔配置的例子，但也可以不均等地配置。但是，当将多个接触部58均等配置时，能够利用第一板部574IN对层叠体116施加均匀的按压力，因此优选。

标号说明

10…燃料电池系统

17…泵面

17M…铸铝部

18…接触面

18M…树脂部

30…氢供排系统

31…氢罐

32…喷射器

33、34、35、37…配管

39…截流阀

40…空气供排系统

41、42…配管

43…空气流量计

44…空气压缩机

46…调压阀

50…冷却系统

51…配管

53…冷却水泵

54…散热器

57…第六板部

58…接触部

60…控制部

84…外部负载

100…单位电池

110…发电体

110IN…氧化剂气体供给歧管开口部

110OT…阴极废气排出歧管开口部

116…层叠体

117…燃料电池主体

120…燃料电池壳体

131、132、133…张力轴

140…氢泵

160E、160F…集电板

161…集电端子

165E…绝缘板

170E…后端侧端板

170F、170FA…前端侧端板

171…肋部

172IN…燃料气体供给口

172OT…阳极废气排出口

174IN…氧化剂气体供给口

174OT…阴极废气排出口

175…区域

176IN…冷却水供给口

176OT…冷却水排出口

178…螺栓

179IN…氧化剂气体供给孔

179OT…阴极废气排出孔

182IN…燃料气体供给口

182OT…阳极废气排出口

184IN…氧化剂气体供给口

184OT…阴极废气排出口

186IN…冷却水供给口

186OT…冷却水排出口

200、200A…燃料电池

274IN…第一供给口

274OT…第一排出口

284IN…第一供给口

284OT…第一排出口

374IN…第二供给口

374OT…第二排出口

384IN…第二供给口

384OT…第二排出口

474IN…第三供给口

474OT…第三排出口

484IN…第三供给口

484OT…第三排出口

574OT、574OTA…第三板部

574IN…第一板部

674IN…第二板部

674OT…第四板部

784IN…槽部

784OT…第五板部

884OT…槽部

W…配置框

Claims (12)

1.一种燃料电池，具备：

层叠体，至少具备将多个单位电池层叠而成的发电体；及

端板，配置在所述层叠体的层叠方向的至少一端，

其中，

所述层叠体具备歧管，该歧管沿所述层叠方向至少贯通所述发电体，使反应气体或废气流通，

所述端板具备：

贯通孔，与所述歧管连通，且在所述端板的与所述层叠体接触的接触面上的该贯通孔自身的开口面积比在所述层叠体的所述一端的端面上形成的所述歧管的开口部的开口面积大；及

板部，配置在所述贯通孔的内部，所述板部的表面沿着所述层叠方向并且所述板部的所述层叠体侧的侧面与所述歧管的开口部的外周的一部分相对，所述板部与所述层叠体的所述端面空开间隙而配置。

2.根据权利要求1所述的燃料电池，其中，

所述端板具备至少一个接触部，该接触部设于所述板部的侧面，具备与所述层叠体的所述端面接触的接触侧面，所述接触侧面的长度比所述板部的所述侧面的长度短。

3.根据权利要求2所述的燃料电池，其中，

所述端板具备多个所述接触部，

所述多个接触部分别具有同一长度的所述接触侧面，且相互以均等的间隔配置。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池，其中，

在设置好了所述燃料电池时，所述板部以处于重力方向下侧的方式配置在与所述歧管的所述开口部的所述外周对应的位置。

5.根据权利要求1～3中任一项所述的燃料电池，其中，

所述板部配置在与供阴极废气流通的所述歧管的所述开口部的外周对应的位置。

6.根据权利要求4所述的燃料电池，其中，

所述板部配置在与供阴极废气流通的所述歧管的所述开口部的外周对应的位置。

7.根据权利要求2或3所述的燃料电池，其中，

所述端板具备阴极气体板部和阴极废气板部作为所述板部，

所述阴极气体板部配置在与供阴极气体流通的所述歧管的所述开口部的外周对应的位置，

所述阴极废气板部配置在与供阴极废气流通的所述歧管的所述开口部的外周对应的位置，

所述接触部设于所述阴极气体板部的侧面。

8.根据权利要求1～3、6中任一项所述的燃料电池，其中，

所述端板具备金属制的金属部和树脂制的树脂部，

所述板部为树脂制。

9.根据权利要求4所述的燃料电池，其中，

所述端板具备金属制的金属部和树脂制的树脂部，

所述板部为树脂制。

10.根据权利要求5所述的燃料电池，其中，

所述端板具备金属制的金属部和树脂制的树脂部，

所述板部为树脂制。

11.根据权利要求7所述的燃料电池，其中，

所述端板具备金属制的金属部和树脂制的树脂部，

所述板部为树脂制。

12.一种燃料电池系统，具备权利要求1～11中任一项所述的燃料电池。