CN111313062B - 燃料电池系统 - Google Patents

燃料电池系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111313062B
CN111313062B CN201911258139.5A CN201911258139A CN111313062B CN 111313062 B CN111313062 B CN 111313062B CN 201911258139 A CN201911258139 A CN 201911258139A CN 111313062 B CN111313062 B CN 111313062B
Authority
CN
China
Prior art keywords
case
opening
fuel cell
end plate
plate
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.)
Active
Application number
CN201911258139.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111313062A (zh
Inventor
内藤秀晴
佐藤正裕
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.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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 Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Publication of CN111313062A publication Critical patent/CN111313062A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111313062B publication Critical patent/CN111313062B/zh
Active 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
    • H01M8/24—Grouping of fuel cells, e.g. stacking of fuel cells
    • H01M8/2465—Details of groupings of fuel cells
    • H01M8/247—Arrangements for tightening a stack, for accommodation of a stack in a tank or for assembling different tanks
    • H01M8/2475—Enclosures, casings or containers of fuel cell stacks
    • 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
    • H01M8/10—Fuel cells with solid electrolytes
    • H01M8/1004—Fuel cells with solid electrolytes characterised by membrane-electrode assemblies [MEA]
    • H01M8/1006—Corrugated, curved or wave-shaped MEA
    • 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
    • H01M8/02—Details
    • H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
    • H01M8/0258—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant
    • H01M8/026—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the configuration of channels, e.g. by the flow field of the reactant or coolant characterised by grooves, e.g. their pitch or depth
    • 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
    • H01M8/2483—Details of groupings of fuel cells characterised by internal 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
    • 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
    • H01M2250/00—Fuel cells for particular applications; Specific features of fuel cell system
    • H01M2250/20—Fuel cells in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • 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
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using 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

本公开涉及燃料电池系统。在燃料电池系统(10)中，收纳层叠多个发电单电池(18)的层叠体(20)的堆壳体(60)是包括周壁壳体(68)和端板(70)而形成的。在端板(70)的厚度方向的一端侧设置与堆壳体(60)的内部面对的内侧主面(86)。将在端板(70)的外周端面(88)的上部开口的第一开口部(96)和在内侧主面(86)开口的第二开口部(98)连通的连通路(100)设置于端板(70)的内部。堆壳体(60)的内部与排气管(138)经由与第一开口部(96)连接的板连接构件(130)而连通。

Description

燃料电池系统
技术领域
本发明涉及在层叠多个发电单电池而得的层叠体的层叠方向的端部配设端板的燃料电池系统。
背景技术
例如，固体高分子型燃料电池具备电解质膜-电极结构体(MEA)，该电解质膜-电极结构体在由高分子离子交换膜形成的电解质膜的一方的面配设有阳极电极，在另一方的面配设有阴极电极。由隔板夹持电解质膜-电极结构体来构成发电单电池，将多个发电单电池层叠来构成层叠体。在该层叠体还层叠端板等，将发电单电池保持为层叠状态，由此来构成燃料电池系统。
该种燃料电池系统例如能够搭载于燃料电池车辆的搭载空间来使用。在该情况下，特别需要即使氢气即燃料气体从层叠体等漏出也抑制该漏出燃料气体存留在车辆内的搭载空间等的情形。因而，例如，在专利文献1中提出了将层叠体收容于堆壳体来构成燃料电池系统。在该燃料电池系统中，端板构成在层叠方向的两端侧的堆壳体的侧壁。连接构件从层叠方向的外侧连接于沿厚度方向(层叠方向)贯通该端板的贯通孔，堆壳体的内部与排气管能够经由该连接构件而连通。由此，能够将堆壳体内的漏出燃料气体经由排气管向车辆的外部等的规定的场所导出，能够抑制漏出燃料气体存留在搭载空间等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第6104864号公报
发明内容
发明所要解决的问题
本发明的主要目的在于，提供即使设为能够对端板连接板连接构件的结构也能够抑制层叠方向大型化的燃料电池系统，该板连接构件用于使堆壳体的内部与向规定的场所导出漏出燃料气体的排气管连通。
用于解决问题的方案
根据本发明的一实施方式，提供一种燃料电池系统，具备层叠多个发电单电池的层叠体和收纳所述层叠体的堆壳体，在所述层叠体的层叠方向的端部配设端板，该燃料电池系统中，所述堆壳体是包括周壁壳体和所述端板而形成的，该周壁壳体覆盖所述层叠体的外周面，在所述端板的厚度方向的一端侧设置与所述堆壳体的内部面对的内侧主面，在所述端板设置有在所述端板的外周端面的上部开口的第一开口部和在所述端板的上部在所述内侧主面开口的第二开口部，在所述端板的内部设置将所述第一开口部与所述第二开口部连通的连通路，所述堆壳体的内部与排气管经由与所述第一开口部连接的板连接构件而连通。
发明的效果
在本发明的燃料电池系统中，能够将用于使堆壳体的内部与排气管连通的板连接构件连接于在端板的外周端面开口的第一开口部。因此，例如，与在端板的内侧主面的背面设置第一开口部的情况不同，即使将板连接构件连接于端板也能够抑制与堆壳体相比板连接构件突出到层叠方向的外侧的情形。其结果是，即使设为能够对端板连接板连接构件的结构也能够特别地抑制在层叠方向的燃料电池系统大型化，该板连接构件用于使堆壳体的内部与向规定的场所导出漏出燃料气体的排气管连通。
参照附图来说明以下实施方式，从而能够容易地理解上述的目的、特征以及优点。
附图说明
图1是具备本发明的实施方式涉及的燃料电池系统的燃料电池车辆的概略立体图。
图2是发电单电池的分解立体图。
图3是堆壳体的分解立体图。
图4是端板与板连接构件的主要部分分解立体图。
图5是与端板的第一开口部连接的板连接构件的主要部分俯视图。
图6是变形例涉及的端板与板连接构件的主要部分分解立体图。
图7是变形例涉及的设置了第二开口部的端板、第二绝缘板、周壁壳体的主要部分分解立体图。
具体实施方式
举出较佳的实施方式，参照附图详细说明本发明涉及的燃料电池系统。此外，在以下的图中，存在如下情况，对相同或者发挥同样的功能和效果的结构要素附加相同的附图标记，并省略重复的说明。
如图1所示，本实施方式中，举例说明燃料电池系统10搭载于作为燃料电池电动汽车的燃料电池车辆12的情况，但不特别限定于此，能够将燃料电池系统10搭载于各种的搭载体(未图示)来使用。以下，只要没有特别地说明，就以从就座于燃料电池车辆12的驾驶座的乘员(未图示)观察的方向为基准，说明前后方向(箭头符号A方向)、左右方向(箭头符号B方向)、上下方向(箭头符号C方向)。
燃料电池系统10配设于在燃料电池车辆12的仪表板14的前方(箭头符号AF侧)形成的前室(电机室)16内。另外，燃料电池系统10具备多个发电单电池18(参照图2)沿左右方向(箭头符号B方向)层叠而形成的层叠体20。在层叠体20的层叠方向的一端(左端、箭头符号BL侧端)，朝向外方依次层叠第一端子板22以及第一绝缘板24。在层叠体20的层叠方向的另一端(右端、箭头符号BR侧端)，朝向外方依次层叠第二端子板26以及第二绝缘板28(绝缘板)。
如图2所示，发电单电池18具有电解质膜-电极结构体30、从两侧夹持电解质膜-电极结构体30的第一隔板32以及第二隔板34。电解质膜-电极结构体30具备电解质膜36、夹持电解质膜36的阴极电极38以及阳极电极40。在电解质膜-电极结构体30的外周部遍及整周地设置有膜状的树脂框构件42。第一隔板32以及第二隔板34由金属隔板或者碳隔板构成。
在矩形形状的发电单电池18的长方向(箭头符号A方向)的一端缘部(箭头符号AR侧端部)，以在层叠方向(箭头符号B方向)相同的连通孔相互连通的方式，沿铅垂方向(箭头符号C方向)排列设置氧化剂气体入口连通孔44a、冷却介质入口连通孔46a以及燃料气体出口连通孔48b。向氧化剂气体入口连通孔44a供给作为氧化剂气体的例如含氧气体。冷却介质入口连通孔46a被供给冷却介质。从燃料气体出口连通孔48b排出作为燃料气体的例如含氢气体。
在发电单电池18的长方向的另一端缘部(箭头符号AF侧端部)，以在层叠方向相同的连通孔相互连通的方式，沿铅垂方向排列设置供给燃料气体的燃料气体入口连通孔48a、排出冷却介质的冷却介质出口连通孔46b以及排出氧化剂气体的氧化剂气体出口连通孔44b。
在第一隔板32的朝向电解质膜-电极结构体30的面，设置与氧化剂气体入口连通孔44a和氧化剂气体出口连通孔44b连通的氧化剂气体流路50。在第二隔板34的朝向电解质膜-电极结构体30的面，设置与燃料气体入口连通孔48a和燃料气体出口连通孔48b连通的燃料气体流路52。
在构成相互邻接的发电单电池18的第一隔板32与第二隔板34之间，设置将冷却介质入口连通孔46a与冷却介质出口连通孔46b连通的冷却介质流路54。在第一隔板32和第二隔板34一体地或者个别地设置分别与树脂框构件42抵接的密封构件56。也可以是，在第一隔板32和第二隔板34，代替密封构件56，通过冲压成型设置朝向树脂框构件42突出的凸起密封件(未图示)。
如图1所示，燃料电池系统10具备由收纳层叠体20的堆壳体60、收纳燃料电池用辅助设备62的辅助设备壳体64构成的壳体单元66。壳体单元66在俯视观察时为矩形形状，其长边沿着车辆宽度方向(层叠体20的层叠方向、箭头符号B方向)延伸。
如图3所示，堆壳体60是包括周壁壳体68和端板70而形成的，周壁壳体68覆盖层叠体20(参照图1)的外周面，端板70配设在层叠体20的层叠方向的右端(箭头符号BR侧端)。周壁壳体68在俯视观察时具有矩形形状的壳主体72和后方板74。壳主体72为具有在左侧(箭头符号BL侧)形成的矩形形状的左开口部76、在右侧(箭头符号BR侧)形成的矩形形状的右开口部78、以及在后侧(箭头符号AR侧)形成的矩形形状的后方开口部80的箱型。
后方板74以封闭后方开口部80的方式被螺栓82接合于壳主体72。在壳主体72与后方板74之间，沿着后方开口部80的外周夹装由弹性材料形成的密封构件84。此外，也可以是，后方板74不是与壳主体72独立的部件，而是与壳主体72一体地构成。
端板70以封闭右开口部78的方式被螺栓82接合于壳主体72，由此与在壳主体72的内部配设的层叠体20(参照图1)的层叠方向的一端部(右端部、箭头符号BR侧端部)面对。在壳主体72与端板70之间，沿着右开口部78的外周夹装由弹性材料形成的密封构件84。端板70为将前后方向(箭头符号A方向)设为长方向的矩形板状。
如图4所示，在端板70的厚度方向(箭头符号B方向)的一端(左端、箭头符号BL侧端)设置有与堆壳体60(壳主体72，参照图3)的内部面对的内侧主面86。在层叠体20(参照图1)的右端配设的第二绝缘板28经由壳主体72(参照图3)的右开口部78来与在内侧主面86的、图4中用双点划线示出的区域X内面对。即，区域X的外缘与第二绝缘板28的外周端对应。
另外，如图3所示，端板70的外周端面88具有底面90、上表面92、以及侧面94a、94b。如图3以及图4所示，在端板70的长方向的一端侧(后端侧、箭头符号AR侧)设置有在上表面92开口的第一开口部96、在内侧主面86的上部开口的第二开口部98、在该端板70的内部延伸并且将第一开口部96与第二开口部98连通的连通路100。如图4所示，第二开口部98沿着端板70的长方向(箭头符号A方向)设置于内侧主面86的区域X的外侧。另外，连通路100具有弯曲部100a，在箭头符号A方向观察时连通路100为L字形状。
在第一开口部96，第一开口部96的沿着端板70的周方向的长度Lb大于第一开口部96的沿着端板70的厚度方向(箭头符号B方向)的长度La。另外，第一开口部96的沿着端板70的周方向的两端为圆弧形状。
如图1所示，辅助设备壳体64为用于保护燃料电池用辅助设备62的保护壳体。在辅助设备壳体64内，作为燃料电池用辅助设备62，收纳有氢系辅助设备(燃料气体供给设备)102。氢系辅助设备102具有喷射器102a、102b、燃料气体泵102c、阀类(未图示)等。
具体来讲，如图3所示，辅助设备壳体64具有一端开口且在其开口周缘部分别设置凸缘104a、106a的箱型的第一壳体构件104以及第二壳体构件106。第一壳体构件104与第二壳体构件106相互的凸缘104a、106a彼此被螺栓固定而一体化。在这样一体化的第一壳体构件104与第二壳体构件106之间形成收纳氢系辅助设备102(参照图1)的辅助设备收纳空间110。
在第一壳体构件104的右端(箭头符号BR侧端)设置封闭左开口部76的分区壁112，该分区壁112被螺栓82接合于壳主体72的左端(箭头符号BL侧端)。在分区壁112与壳主体72之间，沿着左开口部76的外周，夹装由弹性材料形成的密封构件84。辅助设备壳体64的分区壁112也兼具备堆壳体60的端板的功能，由此在壳体单元66，在比分区壁112靠右侧形成收纳层叠体20(参照图1)的层叠体收纳空间114，在比分区壁112靠左侧形成辅助设备收纳空间110。即，由与层叠体20的左端侧面对的分区壁112、与层叠体20的外周面面对的周壁壳体68、以及与层叠体20的右端侧面对的端板70来形成堆壳体60，在其内部形成层叠体收纳空间114。
在分区壁112的上部设置使层叠体收纳空间114与辅助设备收纳空间110连通的多个连通孔116，在比该连通孔116靠外侧配置密封构件84。另外，在分区壁112形成有例如两个配管用开口部118，两个配管用开口部118用于与设置于层叠体20的氧化剂气体入口连通孔44a、氧化剂气体出口连通孔44b、燃料气体入口连通孔48a、燃料气体出口连通孔48b、冷却介质入口连通孔46a以及冷却介质出口连通孔46b(参照图2)分别连接的连接配管(未图示)通过。
在壳体单元66中，在周壁壳体68的上壁120，在端板70的长方向，与第一开口部96相反即接近另一端侧的部分，换言之，在该上壁120的前端侧(箭头符号AF侧)的右端侧(箭头符号BR侧)，贯通形成有将层叠体收纳空间114的内部与外部连通的周壁贯通孔122。在辅助设备壳体64的第二壳体构件106的上壁124，在前后方向(箭头符号A方向)的两端侧，分别贯通形成将辅助设备收纳空间110的内部与外部连通的辅助设备壳体贯通孔126。
另外，在壳体单元66，经由分别贯通形成于端板70的下部、后方板74的下部、辅助设备壳体64的侧壁的下部的换气孔128，能够使空气流入到该壳体单元66的内部(层叠体收纳空间114以及辅助设备收纳空间110)。而且，在图1中，省略了换气孔128的图示。
如图4所示，在设置于端板70的上表面92的第一开口部96连接有板连接构件130。板连接构件130例如为由金属等形成的中空状，具有：与第一开口部96连接一侧的端部即开口侧端部132(下端部)；从该开口侧端部132向上方延伸的第一延伸部134；以及与第一延伸部134的上侧(箭头符号CU侧)的左端(箭头符号BL侧端)连通并且向前方(箭头符号AF侧)延伸的第二延伸部136。即，第二延伸部136配设在比第一延伸部134靠层叠方向的内方(箭头符号BL侧)。第二延伸部136的前端与第一连接管140(连接管)的后端连结。
另外，如图4以及图5所示，在覆盖第一开口部96的开口侧端部132设置凸缘142，凸缘142与端板70在第一开口部96的长方向的两端附近借助螺栓等紧固构件144被固定。而且，在凸缘142与外周端面88(上表面92)之间夹装未图示的板状弹性密封。
由此，板连接构件130与第一开口部96连接。这时，板连接构件130的至少开口侧端部132、凸缘142以及第一延伸部134的沿着层叠方向(箭头符号B方向)的两端设置于端板70的厚度的范围内。即，在本实施方式中，板连接构件130的开口侧端部132、凸缘142以及第一延伸部134以前后方向(外周端面88的周方向、箭头符号A方向)的长度大于左右方向(层叠方向、箭头符号B方向)的长度的方式成为偏平的形状。
如图1所示，在周壁壳体68的上壁120设置的周壁贯通孔122与圆环状的周壁连接构件146的下端侧连接。在周壁连接构件146的上端侧与第一连接管140的前端侧连接。在第二壳体构件106的上壁124设置的辅助设备壳体贯通孔126分别连接圆环状的辅助设备壳体连接构件148a、148b的下端侧。在第二壳体构件106的前端侧配设的辅助设备壳体连接构件148a的上端侧与第二连接管150的前端侧连接。在第二壳体构件106的后端侧配设的辅助设备壳体连接构件148b的上端侧连接第二连接管150的后端侧。
第一连接管140与第二连接管150经由合流管152而相互连通，合流管152与排气管138连通。即，堆壳体60的内部以及辅助设备壳体64的内部经由第一连接管140、第二连接管150、合流管152来与在车宽方向(箭头符号B方向)延伸的排气管138连通。
第一连接管140通过比堆壳体60的右端(箭头符号BR侧端)靠左侧(层叠方向的内侧)来在周壁连接构件146与板连接构件130之间延伸。第二连接管150通过比辅助设备壳体64的左端(箭头符号BL侧端)靠右侧(层叠方向的内侧)来在辅助设备壳体连接构件148a、148b彼此之间延伸。第一连接管140以及第二连接管150的前端侧与合流管152连接。
合流管152的延伸方向的一端侧(右端侧)经由第一连接管140来与排气管138连结，合流管152的延伸方向的另一端侧(左端侧)经由第二连接管150来与排气管138连结。在比合流管152靠右侧延伸的排气管138与在燃料电池车辆12的右侧挡泥板部154设置的右侧排气口156连接。另外，在比合流管152靠左侧延伸的排气管138与在燃料电池车辆12的左侧挡泥板部158设置的左侧排气口160连接。也就是说，排气管138经由右侧排气口156以及左侧排气口160来与燃料电池车辆12的外部连通。
下面对具备这样构成的燃料电池系统10的燃料电池车辆12的动作进行说明。
在燃料电池车辆12(图1)的运转时，向燃料电池系统10的燃料气体入口连通孔48a(图2)供给燃料气体，向氧化剂气体入口连通孔44a(图2)供给氧化剂气体，向冷却介质入口连通孔46a(图2)供给冷却介质。如图2所示，向燃料气体入口连通孔48a供给的燃料气体被导入第二隔板34的燃料气体流路52，沿着阳极电极40流通。向氧化剂气体入口连通孔44a供给的氧化剂气体被导入第一隔板32的氧化剂气体流路50，沿着阴极电极38流通。
因而，在电解质膜-电极结构体30中，向阳极电极40供给的燃料气体和向阴极电极38供给的氧化剂气体在电极催化剂层内因电化学反应被消耗来进行发电。在电化学反应中没有被消耗的残余的燃料气体从燃料气体出口连通孔48b被排出，残余的氧化剂气体从氧化剂气体出口连通孔44b被排出。
另一方面，向冷却介质入口连通孔46a供给的冷却介质在冷却介质流路54中流通，由此将电解质膜-电极结构体30冷却后，从冷却介质出口连通孔46b被排出。
如图1所示，在燃料气体从层叠体20向堆壳体60内(层叠体收纳空间114)漏出的情况下，如图4所示，该漏出燃料气体能够经由第二开口部98、连通路100、第一开口部96以及板连接构件130而流入第一连接管140。另外，如图1所示，堆壳体60内的漏出燃料气体也能够经由周壁贯通孔122以及周壁连接构件146而流入第一连接管140。
还有，从层叠体收纳空间114向辅助设备收纳空间110流入的漏出燃料气体、从氢系辅助设备102向辅助设备收纳空间110漏出的漏出燃料气体能够经由辅助设备壳体贯通孔126以及辅助设备壳体连接构件148a、148b而流入第二连接管150。流入到第一连接管140以及第二连接管150的漏出燃料气体经由合流管152以及排气管138而被引导至右侧排气口156以及左侧排气口160中的至少任一方，向车外排气。
根据以上，在本实施方式涉及的燃料电池系统10中，在端板70的上表面92设置的第一开口部96能够与用于使堆壳体60的内部(层叠体收纳空间114)连通于排气管138的板连接构件130连接。因此，例如，与第一开口部96设置于端板70的内侧主面86的背面的那样的情况不同，即使在端板70连接板连接构件130，也能够抑制与堆壳体60相比板连接构件130突出到层叠方向(箭头符号B方向)的外侧的情形。
另外，只要板连接构件130为至少与第一开口部96连接的开口侧端部132能够覆盖该第一开口部96的大小即可。也就是说，容易使在层叠方向(箭头符号B方向)的开口侧端部132的宽度减薄至端板70的厚度程度。由此，能够容易地避免与堆壳体60相比板连接构件130突出到层叠方向的外侧的情形。
其结果是，即使设为能够对端板70连接板连接构件130的结构，也能够特别地抑制燃料电池系统10在层叠方向的大型化，该板连接构件130用于使堆壳体60的内部与向燃料电池车辆12的外部等规定的场所导出漏出燃料气体的排气管138连通。
在上述的实施方式涉及的燃料电池系统10中，设为板连接构件130的与第一开口部96连接一侧的端部(开口侧端部132)的沿着层叠方向(左右方向、箭头符号B方向)的两端设置于端板70的厚度的范围内。如上所述，将层叠方向的开口侧端部132的宽度设为端板70的厚度的范围内，实现板连接构件130的薄宽度化，由此能够进一步有效地抑制燃料电池系统10的层叠方向的大型化。而且，也可以是，开口侧端部132的层叠方向的宽度以不会向燃料电池系统10的层叠方向的外侧显著突出的程度来超出端板70的厚度。关于第一延伸部134以及凸缘142也是同样的。
在上述的实施方式涉及的燃料电池系统10中，设为第一开口部96设置于端板70的上表面92。作为燃料气体的氢，由于质量小，因此容易流向铅垂方向的上侧(箭头符号CU侧)。因此，将第一开口部96设置于端板70的上表面92，由此能够有效地将堆壳体60内的漏出氢向排气管138(第一连接管140)引导。
而且，第一开口部96也可以设置于侧面94a、94b中的任一方或者双方的上部来代替设置于端板70的上表面92。如图6所示，在端板70的后端侧(箭头符号AR侧)的侧面94b设置第一开口部96的情况下，第二开口部98例如沿着上下方向(箭头符号C方向)配置于内侧主面86的区域X的外侧。另外，连通路100具有弯曲部100a，由此在箭头符号C方向观察时连通路100呈L字形状。还有，能够代替板连接构件130，而将板连接构件170连接于第一开口部96。
板连接构件170例如为由金属等形成的中空状，具有：覆盖第一开口部96的开口侧端部132；从该开口侧端部132向后方(箭头符号AR侧)延伸规定距离再向上方(箭头符号CU侧)延伸的折曲部172；以及从折曲部172的上侧(箭头符号CU侧)的左端(箭头符号BL侧端)向前方(箭头符号AF侧)延伸的第二延伸部136。即，第二延伸部136配设于比折曲部172靠层叠方向的内方(箭头符号BL侧)。第二延伸部136的前端与第一连接管140的后端连接。
板连接构件170的开口侧端部132、凸缘142以及折曲部172以上下方向(外周端面88的周方向、箭头符号C方向)的长度大于左右方向(层叠方向、箭头符号B方向)的长度的方式而成偏平的形状。优选的是，板连接构件170的至少开口侧端部132、凸缘142以及折曲部172的沿着层叠方向(箭头符号B方向)的两端设置于端板70的厚度的范围内。
即使在如图6所示的情况下，也能够经由第二开口部98、连通路100、第一开口部96以及板连接构件170等，向排气管138导出堆壳体60内的漏出氢，向燃料电池车辆12(图1)的外部进行排气。这时，与第一开口部96设置于端板70的内侧主面86的背面那样的情况相比，能够抑制与堆壳体60相比板连接构件130突出到层叠方向的外侧的情形。
另外，能够容易地使板连接构件170的开口侧端部132的宽度薄至端板70的厚度程度，由此也能够容易地避免与堆壳体60相比板连接构件170突出到层叠方向的外侧的情形。由此，即使设为能够对端板70连接板连接构件170的结构，也能够抑制燃料电池系统10在层叠方向大型化。
而且，第一开口部96也可以是分别设置于端板70的上表面92以及侧面94a、94b全部，也可以选择性地设置于上表面92以及侧面94a、94b中的任一个或者多个。从容易排出质量小的燃料气体的观点出发，优选的是，对于外周端面88，在其铅垂方向的上部设置第一开口部96。
如图4所示，在上述的实施方式涉及的燃料电池系统10中，设为第一开口部96的沿着端板70的周方向的长度Lb大于第一开口部96的沿着端板70的厚度方向的长度La，在板连接构件130设置凸缘142，凸缘142与端板70在第一开口部96的长方向的两端附近借助紧固构件144被固定。
将第一开口部96设为上述的形状，由此能够有效地利用端板70的上表面92，设置为了使漏出氢通过而充分大的第一开口部96。另外，在第一开口部96的长方向的两端附近借助紧固构件144将凸缘142与端板70固定，由此能够在使板连接构件130的宽度不增大的情况下将板连接构件130良好地连接于第一开口部96。进而，能够有效地抑制燃料电池系统10的层叠方向的大型化。关于板连接构件170也是同样的。
在上述的实施方式涉及的燃料电池系统10中，设为端板70为矩形形状，第一开口部96设置于端板70的长方向的一端侧。但是，第一开口部96如果在端板70的外周端面88的上部，则可以在任一部位，设置任意个数。
在上述的实施方式涉及的燃料电池系统10中，设为在周壁壳体68，在端板70的长方向，在与第一开口部96相反即接近于另一端侧的部分，设置有将周壁壳体68的内部与外部连通的周壁贯通孔122，排气管138经由第一连接管140(连接管)来与所述堆壳体60的内部连通，第一连接管140的一端侧与连接于周壁贯通孔122的周壁连接构件146连结，第一连接管140的另一端侧与板连接构件130连结，第一连接管140在周壁连接构件146与板连接构件130之间通过比堆壳体60的层叠方向的端部靠内侧而延伸。
在该情况下，堆壳体60内的漏出氢不仅能够从第一开口部96导出，而且还能够从周壁贯通孔122向排气管138导出。因此，即使在燃料电池车辆12倾斜的情况下，也能够良好地排出堆壳体60内的漏出氢。另外，能够使从堆壳体60的多个部位导出的漏出氢在第一连接管140以及合流管152合流后，经由排气管138来排气到燃料电池车辆12的外部。也就是说，不需要将朝向燃料电池车辆12的外部延伸的排气管138与第一开口部96和周壁贯通孔122各自个别地连接，由此也能够抑制燃料电池系统10的大型化。还有，第一连接管140配设于比堆壳体60的层叠方向的端部靠内侧，因此能够有效地抑制燃料电池系统10的层叠方向的尺寸增大。
而且，在上述的实施方式中，设为在周壁壳体68的上壁120设置周壁贯通孔122，但也可以是，设为在周壁壳体68的侧壁180(图1)、后方板74(图3)设置周壁贯通孔122。另外，也可以是，在周壁壳体68不设置周壁贯通孔122。在该情况下，也可以是，例如，不设置周壁贯通孔122，而相应地增加第一开口部96的个数。
如图4以及图6所示，在上述的实施方式涉及的燃料电池系统10中，设为第二开口部98为沿着端板70的长方向(前后方向、箭头符号A方向)或者上下方向(箭头符号C方向)在内侧主面86的区域X的外侧延伸的大致直线状。这样在区域X的外侧设置第二开口部98，由此第二开口部98不会被第二绝缘板28等封闭，能够有效地将堆壳体60内的漏出氢向排气管138引导。另外，将第二开口部98设为大致直线状，由此能够使该第二开口部98、连通路100等的构造简单化。
但是，没有特别地限定第二开口部98的形状。例如，如图7所示，也可以是，代替直线状的第二开口部98，而将弯曲形状的第二开口部200设置于端板70。
第二开口部200在区域X的外侧沿着端板70的上端侧(箭头符号CU侧)且后端侧(箭头符号AR侧)的角部202弯曲。即，第二开口部200在上表面92与区域X的上边X1之间以及在后方的侧面94b与区域X的边X2之间一边弯曲一边延伸，该边X2在区域X的后端侧(箭头符号AR侧)沿上下方向(箭头符号C方向)延伸。这样将第二开口部200设为弯曲的形状，由此能够有效率地利用端板70的角部202来增大第二开口部200的面积。进而，能够有效地将堆壳体60内的漏出氢向排气管138引导。
而且，在上述的实施方式中，设为第二开口部98、200全部配设于区域X的外侧。但是，如果是在不会显著妨碍经由第二开口部98、200而排出堆壳体60内的漏出氢的范围内，则第二开口部98、200的一部分也可以配设于区域X的内侧。
在上述的实施方式涉及的燃料电池系统10中，设为在堆壳体60的下方，设置能够使空气流入堆壳体60的内部的换气孔128。在该情况下，促进堆壳体60内的换气，能够更有效地将堆壳体60内的漏出氢向排气管138导出。
在上述的实施方式涉及的燃料电池系统10中，端板70配设于层叠方向的一端侧，在层叠方向的另一端侧配设收纳燃料电池用辅助设备62的辅助设备壳体64，辅助设备壳体64的内部与堆壳体60的内部连通，在辅助设备壳体64的上壁或者侧壁中的至少一方设置将辅助设备壳体64的内部与外部连通的辅助设备壳体贯通孔126，排气管138与辅助设备壳体64的内部经由与辅助设备壳体贯通孔126连接的辅助设备壳体连接构件148a、148b而连通。
在该情况下，即使是具有辅助设备壳体64的燃料电池系统10，也能够抑制燃料电池系统10的层叠方向的大型化，并能够良好地将辅助设备壳体64以及堆壳体60内的漏出氢向排气管138引导。
而且，在上述的实施方式中，设为堆壳体60的左端的侧壁由辅助设备壳体64的分区壁112构成。这样，将辅助设备壳体64的一部分与堆壳体60的一部分设为共通的构成要素，由此能够实现壳体单元66的小型化。但是，燃料电池系统10也可以不具备辅助设备壳体64，例如，也可以是，在层叠体20的层叠方向(左右方向)的两端设置端板70，由此由端板70构成堆壳体60的左端的侧壁。在该情况下，也可以是，设为在配设于堆壳体60的左右两端的各端板70的上表面92、侧面94a、94b设置第一开口部96。
本发明不限定于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，可以进行各种改变。
例如，在上述的实施方式中，设为层叠体20的层叠方向以沿着燃料电池车辆12的左右方向的方式将燃料电池系统10搭载于燃料电池车辆12，但不特别限定于此。层叠体20的层叠方向也可以是沿着燃料电池车辆12的前后方向、上下方向等任一方向。另外，在上述的实施方式中，在堆壳体60的左端配设辅助设备壳体64，但也可以在堆壳体60的右端配设辅助设备壳体64。

Claims (10)

1.一种燃料电池系统(10)，具备层叠多个发电单电池(18)的层叠体(20)和收纳所述层叠体的堆壳体(60)，在所述层叠体的层叠方向的端部配设端板(70)，该燃料电池系统(10)中，
所述堆壳体是包括覆盖所述层叠体的外周面的周壁壳体(68)和所述端板而形成的，
在所述端板的厚度方向的一端侧设置与所述堆壳体的内部面对的内侧主面(86)，
在所述端板设置有在所述端板的外周端面(88)的上部开口的第一开口部(96)和在所述端板的上部在所述内侧主面开口的第二开口部(98、200)，在所述端板的内部设置将所述第一开口部与所述第二开口部连通的连通路(100)，
所述堆壳体的内部与排气管(138)经由与所述第一开口部连接的板连接构件(130、170)而连通。
2.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述板连接构件与所述第一开口部连接一侧的端部沿着所述层叠方向设置在所述端板的厚度的范围内。
3.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述第一开口部设置于所述端板的上表面(92)。
4.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述第一开口部的沿着所述端板的周方向的长度(Lb)大于所述第一开口部的沿着所述端板的厚度方向的长度(La)，
在所述板连接构件设置凸缘(142)，
所述凸缘与所述端板在所述第一开口部的长方向的两端附近借助紧固构件(144)被固定。
5.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述端板为矩形形状，
所述第一开口部设置于所述端板的长方向的一端侧。
6.根据权利要求5所述的燃料电池系统，其特征在于，
在所述周壁壳体，在所述端板的长方向，在与所述第一开口部相反即接近另一端侧的部分，设置将所述周壁壳体的内部与外部连通的周壁贯通孔(122)，
所述排气管经由连接管(140)来与所述堆壳体的内部连通，
所述连接管的一端侧与连接于所述周壁贯通孔的周壁连接构件(146)连结，所述连接管的另一端侧与所述板连接构件连结，
所述连接管在所述周壁连接构件与所述板连接构件之间通过比所述堆壳体的所述层叠方向的端部靠内侧而延伸。
7.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
在所述层叠体的层叠方向的端部配设与所述内侧主面面对的绝缘板(28)，
所述第二开口部设置于所述内侧主面的与所述绝缘板面对的区域(X)的外侧。
8.根据权利要求7所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述第二开口部(200)为在所述区域的外侧沿着所述端板的角部(202)而弯曲的形状。
9.根据权利要求1所述的燃料电池系统，其特征在于，
在所述堆壳体的下方设置能够使空气向所述堆壳体的内部流入的换气孔(128)。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的燃料电池系统，其特征在于，
所述端板配设于所述层叠方向的一端侧，
在所述层叠方向的另一端侧配设收纳燃料电池用辅助设备(62)的辅助设备壳体(64)，
所述辅助设备壳体的内部与所述堆壳体的内部连通，
在所述辅助设备壳体的上壁(124)或者侧壁的至少一方设置将所述辅助设备壳体的内部与外部连通的辅助设备壳体贯通孔(126)，所述排气管与所述辅助设备壳体的内部经由与所述辅助设备壳体贯通孔连接的辅助设备壳体连接构件(148a、148b)而连通。
CN201911258139.5A 2018-12-11 2019-12-10 燃料电池系统 Active CN111313062B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018231553A JP6979006B2 (ja) 2018-12-11 2018-12-11 燃料電池システム
JP2018-231553 2018-12-11

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111313062A CN111313062A (zh) 2020-06-19
CN111313062B true CN111313062B (zh) 2023-04-18

Family

ID=70970280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911258139.5A Active CN111313062B (zh) 2018-12-11 2019-12-10 燃料电池系统

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11309570B2 (zh)
JP (1) JP6979006B2 (zh)
CN (1) CN111313062B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6986000B2 (ja) * 2018-09-25 2021-12-22 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック及びエンドプレート
JP7163442B2 (ja) * 2021-03-25 2022-10-31 本田技研工業株式会社 燃料電池システム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006139944A (ja) * 2004-11-10 2006-06-01 Mitsubishi Electric Corp 固体高分子型燃料電池
CN101292383A (zh) * 2005-10-18 2008-10-22 米其林研究和技术股份公司 具有集成流体管理的燃料电池
JP2013152878A (ja) * 2012-01-26 2013-08-08 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2017098066A (ja) * 2015-11-24 2017-06-01 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58122977A (ja) 1982-01-18 1983-07-21 Takeda Chem Ind Ltd ポリウレタン接着剤用組成物
JP2004040950A (ja) * 2002-07-05 2004-02-05 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池自動車
JP4310735B2 (ja) * 2003-10-20 2009-08-12 スズキ株式会社 燃料電池システムを搭載する車両
JP5070727B2 (ja) * 2005-10-25 2012-11-14 日産自動車株式会社 燃料電池搭載型電気自動車
JP5363754B2 (ja) * 2008-04-11 2013-12-11 本田技研工業株式会社 燃料電池システム
CN103996868B (zh) * 2013-02-18 2016-06-15 本田技研工业株式会社 燃料电池堆
JP6553371B2 (ja) * 2014-03-20 2019-07-31 本田技研工業株式会社 燃料電池車両
JP6104864B2 (ja) 2014-09-02 2017-03-29 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック及び燃料電池車両
JP6601607B2 (ja) * 2015-02-25 2019-11-06 Ｔｏｔｏ株式会社 固体酸化物形燃料電池装置
JP6144303B2 (ja) * 2015-08-27 2017-06-07 本田技研工業株式会社 燃料電池車両
JP6648518B2 (ja) * 2015-12-22 2020-02-14 スズキ株式会社 燃料電池車両の水素希釈装置
JP6365947B2 (ja) * 2016-08-24 2018-08-01 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック
JP6834504B2 (ja) * 2017-01-13 2021-02-24 株式会社大林組 水素ステーション
JP6674489B2 (ja) * 2018-02-21 2020-04-01 本田技研工業株式会社 燃料電池システム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006139944A (ja) * 2004-11-10 2006-06-01 Mitsubishi Electric Corp 固体高分子型燃料電池
CN101292383A (zh) * 2005-10-18 2008-10-22 米其林研究和技术股份公司 具有集成流体管理的燃料电池
JP2013127978A (ja) * 2005-10-18 2013-06-27 Michelin Recherche & Technique Sa 燃料電池
JP2013152878A (ja) * 2012-01-26 2013-08-08 Honda Motor Co Ltd 燃料電池システム
JP2017098066A (ja) * 2015-11-24 2017-06-01 本田技研工業株式会社 燃料電池スタック

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020095818A (ja) 2020-06-18
JP6979006B2 (ja) 2021-12-08
CN111313062A (zh) 2020-06-19
US20200185752A1 (en) 2020-06-11
US11309570B2 (en) 2022-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6553371B2 (ja) 燃料電池車両
US9539897B2 (en) Fuel cell vehicle
JP5794382B2 (ja) 車両搭載用セルスタックシステム
US9905878B2 (en) Fuel cell stack and fuel cell vehicle
US9701192B2 (en) Fuel cell vehicle
CN111710885B (zh) 燃料电池堆
CN111313062B (zh) 燃料电池系统
CN111799493B (zh) 燃料电池系统
US10686206B2 (en) Exhaust apparatus
CN110783590B (zh) 燃料电池堆
US10944117B2 (en) Fuel cell vehicle
CN112133943A (zh) 燃料电池系统
US10396390B2 (en) Fuel cell stack for vehicle
US20190252714A1 (en) Fuel cell system
CN111799494B (zh) 燃料电池系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant