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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Brennstoffzellenstapel.
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Stand der Technik
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Herkömmliche Beispiele von Techniken auf diesem Gebiet schließen das ein, was in Patentliteratur 1 beschrieben ist. Der in Patentliteratur 1 beschriebene Brennstoffzellenstapel weist eine Vielzahl von gestapelten Brennstoffzellen auf, wobei jede Brennstoffzelle eine Membran-Elektroden-Einheit und ein Paar Separatoren hat, die die Membran-Elektroden-Einheit in die Mitte nehmen, und wobei eine Seite von jedem Separator darauf Reaktionsmittelgaskanäle ausgebildet hat, durch die ein Reaktionsmittelgas strömt, und die andere Seite von jedem Separator darauf Kühlmittelkanäle ausgebildet hat, durch die ein Kühlmittel strömt.
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Entgegenhaltungsliste
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1:
JP 2009 - 16 070 A -
Kurzdarstellung der Erfindung
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Technisches Problem
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Falls allerdings in einem solchen Brennstoffzellenstapel in ein Kühlmittel Luftblasen eingemischt sind, dringen die Luftblasen zusammen mit dem Kühlmittelstrom in die Kühlmittelkanäle ein. Dies kann zu einer verschlechterten Kühlleistung führen.
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Die vorliegende Erfindung ist erfolgt, um dieses technische Problem zu beheben, und sie sieht einen Brennstoffzellenstapel vor, der eine solche verschlechterte Kühlleistung aufgrund des Vorhandenseins von Luftblasen unterdrücken kann.
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Lösung des Problems
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Der erfindungsgemäße Brennstoffzellenstapel umfasst Folgendes: eine Vielzahl von gestapelten Brennstoffzellen, wobei jede Brennstoffzelle einen Stromerzeugungsabschnitt und ein Paar Separatoren hat, die den Stromerzeugungsabschnitt in die Mitte nehmen; einen Kühlmitteleinlassverteiler und einen Kühlmittelauslassverteiler, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind; eine Vielzahl von Kühlmittelkanälen innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts, die in einem Bereich vorgesehen sind, der dem Stromerzeugungsabschnitt entspricht und die eine Kommunikation zwischen dem Kühlmitteleinlassverteiler und dem Kühlmittelauslassverteiler ermöglichen; und einen Kühlmittelkanal außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts, der in der Schwerkraftrichtung in einem Bereich oberhalb des Stromerzeugungsabschnitts vorgesehen ist und der die Kommunikation zwischen dem Kühlmitteleinlassverteiler und dem Kühlmittelauslassverteiler ermöglicht, wobei die Kühlmittelkanäle innerhalb und außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts miteinander kommunizieren.
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Da in dem erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapel die Kühlmittelkanäle innerhalb und außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts miteinander kommunizieren, können sich, falls in ein Kühlmittel, das durch die Kühlmittelkanäle innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts strömt, Luftblasen eingemischt sind, die eingemischten Luftblasen nach oben zu dem Kühlmittelkanal außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts bewegen, der in der Schwerkraftrichtung oberhalb der Kühlmittelkanäle innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts positioniert ist. Somit werden die Luftblasen reduziert, die in dem Kühlmittel eingemischt sind, das durch die Kühlmittelkanäle innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts strömt, wodurch die verschlechterte Kühlleistung aufgrund des Vorhandenseins von Luftblasen unterdrückt werden kann.
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In einigen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels sind der Kühlmitteleinlassverteiler und der Kühlmittelauslassverteiler in einer Richtung senkrecht zur Schwerkraftrichtung angeordnet.
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In einigen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels hat jeder Separator darauf abwechselnd eine Vielzahl von Vertiefungen, die die Kühlmittelkanäle innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts ausbilden, und Vorsprüngen, die Reaktionsmittelgaskanäle ausbilden, ausgebildet und die Kühlmittelkanäle innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts, die nebeneinander liegen, und der Kühlmittelkanal außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts und sein benachbarter Kühlmittelkanal innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts kommunizieren jeweils über verengte Abschnitte miteinander, wobei die verengten Abschnitte auf den Vorsprüngen ausgebildet sind und weniger als die Vorsprünge vorspringen. Eine solche Konfiguration erleichtert mit einem einfachen Aufbau die Kommunikation zwischen den nebeneinander liegenden Kühlmittelkanälen innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts sowie zwischen dem Kühlmittelkanal außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts und seinem benachbarten Kühlmittelkanal innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts.
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In einigen Ausführungsbeispielen des erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels ist der Querschnitt in der Schwerkraftrichtung des Kühlmittelkanals außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts größer als der von jedem Kühlmittelkanal innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts. Eine solche Konfiguration ermöglicht dem Kühlmittel, schneller durch den Kühlmittelkanal außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts zu strömen, sodass Luftblasen, die sich in dem Kühlmittelkanal außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts gesammelt haben, rasch zur Außenseite abgegeben werden können. Selbst wenn eine große Menge Luftblasen vorhanden ist, kann daher die Diffusion der Luftblasen zu den Kühlmittelkanälen innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts vermieden werden, sodass eine unzureichende Wärmefreisetzungsleistung des Stromerzeugungsabschnitts aufgrund des Vorhandenseins von Luftblasen weiter unterdrückt werden kann.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Erfindungsgemäß kann die verschlechterte Kühlleistung aufgrund des Vorhandenseins von Luftblasen unterdrückt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Seitenansicht eines Brennstoffzellenstapels gemäß einem Ausfü h ru ngsbeispiel;
- 2 ist eine Vorderansicht des Brennstoffzellenstapels gemäß dem Ausführungsbeispiel;
- 3 ist eine Teilschnittansicht des Brennstoffzellenstapels entlang der Linie A-A von 2;
- 4 ist eine Vorderansicht zur Darstellung des Aufbaus eines verengten Abschnitts; und
- 5 ist eine Teilschnittansicht des verengten Abschnitts entlang der Linie B-B von 4.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nun ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffzellenstapels beschrieben. Der erfindungsgemäße Brennstoffzellenstapel kann auf Fahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen, Zügen und dergleichen montiert und als Antriebsquelle verwendet werden oder als eine Stromerzeugungsanlage von Gebäuden verwendet werden.
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1 ist eine Seitenansicht eines Brennstoffzellenstapels gemäß einem Ausführungsbeispiel; 2 ist eine Vorderansicht des Brennstoffzellenstapels gemäß dem Ausführungsbeispiel; und 3 ist eine Teilschnittansicht des Brennstoffzellenstapels entlang der Linie A-A von 2. Die Symbole X, Z und Y stellen in den Zeichnungen jeweils die Brennstoffzellenstapelrichtung, die Schwerkraftrichtung und die horizontale Richtung dar, die zu der Stapelrichtung X und der Schwerkraftrichtung Z jeweils senkrecht ist. Außerdem stellt 2 zum leichteren Verständnis des Innenaufbaus jeder Brennstoffzelle keine Endplatte, Isolierplatte oder Stromsammelplatte dar.
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Wie in 1 dargestellt ist, hat der Brennstoffzellenstapel 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels einen Aufbau, bei dem in folgender Reihenfolge eine Endplatte 3A, eine Isolierplatte 4A, eine Stromsammelplatte 5A, eine Vielzahl von Brennstoffzellen 2, eine Stromsammelplatte 5B, eine Isolierplatte 4B und eine Endplatte 3B gestapelt sind. Die Brennstoffzellen 2 sind in der Stapelrichtung X durch die Endplatten 3A und 3B auf den entgegengesetzten Seiten des Brennstoffzellenstapels 1 mit einer vorbestimmten Drucklast sicher befestigt.
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Die Brennstoffzellen 2, die jeweils in einer dünnen Plattenform vorliegen, sind Einheitszellen einer Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle. Jede Brennstoffzelle 2 hat eine Membranelektroden- und Gasdiffusionsschichteinheit (MEGA) 21, die in der Mitte von ihr angeordnet ist, einen rahmenförmigen Dichtungsabschnitt 22, der derart am äußeren Umfang der MEGA 21 angeordnet ist, dass er die MEGA 21 umgibt, und ein Paar Separatoren (d. h. Anoden- und Kathodenseparatoren) 23, die die MEGA 21 und Dichtungsabschnitt 22 in die Mitte nehmen. Die Polymerelektrolyt-Brennstoffzelle wird ausgebildet, indem die Brennstoffzellen 2 mit dem oben genannten Aufbau in der Stapelrichtung X derart gestapelt werden, dass jede Brennstoffzelle 2 der Länge nach in der Schwerkraftrichtung Z positioniert ist.
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Die MEGA 21, die von der Stapelrichtung X aus gesehen eine Rechteckform hat, hat einen integralen Aufbau aus einer Membran-Elektroden-Einheit (MEA) 211 und Gasdiffusionsschichten 212, die in der Stapelrichtung X auf den entgegengesetzten Seiten der MEA 211 angeordnet sind. Die MEA 211 weist eine Elektrolytmembran 211a und ein Paar Elektrodenkatalysatorschichten 221b auf, die so verbunden sind, dass sie die Elektrolytmembran 211a in die Mitte nehmen. Die Elektrolytmembran 211a ist eine protonenleitende Ionenaustauschmembran, die aus einem Festpolymermaterial besteht. Die Elektrodenkatalysatorschichten 211b bestehen aus zum Beispiel einem porösen Kohlenstoffmaterial, das einen Katalysator wie Platin trägt. Die Elektrodenkatalysatorschicht 211b auf einer Seite des Elektrolytmembran 211a ist eine Anodenelektrodenkatalysatorschicht und die Elektrodenkatalysatorschicht 211b auf der anderen Seite der Elektrolytmembran 211a ist eine Kathodenelektrodenkatalysatorschicht. Die Gasdiffusionsschichten 212 bestehen aus zum Beispiel einem gasdurchlässigen leitenden Element, etwa einem porösen Kohlenstoffkörper wie Kohlenstoffpapier oder Kohlenstofftuch, oder einem porösen Metallkörper wie einem Metallgewebe oder Schaummetall. Außerdem ist ein Bereich, in dem die Anoden- und Kathodenelektrodenkatalysatorschichten 211b einander zugewandt sind, ein Stromerzeugungsabschnitt 2A jeder Brennstoffzelle 2.
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Jeder Separator 23 ist in Kontakt mit den Gasdiffusionsschichten 212 der MEGAs 21 angeordnet. Der Separator 23 besteht aus zum Beispiel einem gasundurchlässigen, hochdichten Kohlenstoffelement verdichteter Kohlenstoffteilchen oder einem Metallelement, etwa pressgeformtem Edelstahl oder Titan.
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Außerdem weist der Brennstoffzellenstapel 1 des vorliegenden Ausführungsbeispiels eine Vielzahl von Brennstoffgaskanälen 24, die dazu ausgelegt sind, den Brennstoffzellen 2 ein Brennstoffgas zuzuführen, eine Vielzahl von Oxidationsmittelgaskanälen 25, die dazu ausgelegt sind, den Brennstoffzellen 2 ein Oxidationsmittelgas zuzuführen, und eine Vielzahl von Kühlmittelkanälen 26 innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts auf, die dazu ausgelegt sind, den Brennstoffzellen 2 ein Kühlmittel zuzuführen.
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Wie im Einzelnen in 3 dargestellt ist, liegt ein Abschnitt jedes Separators 23, der dem Stromerzeugungsabschnitt 2A entspricht, in einer wellenartigen Form mit darauf abwechselnd ausgebildeten Vertiefungen 23a und Vorsprüngen 23b vor. Der Bodenabschnitt jeder Vertiefung 23a ist flach und befindet sich mit der Gasdiffusionsschicht 212 der MEGA 21 in Oberflächenkontakt, während der obere Abschnitt jedes Vorsprungs 23b ebenfalls flach ist und sich mit dem oberen Abschnitt des benachbarten Vorsprungs 23b des benachbarten Separators 23 in Oberflächenkontakt befindet.
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Eine der beiden Gasdiffusionsschichten 212 bildet zusammen mit einem Vorsprung 23b eines benachbarten Separators 23 einen Brennstoffgaskanal 24, durch den ein Brennstoffgas strömt. Indessen bildet die andere der beiden Gasdiffusionsschichten 212 zusammen mit einem Vorsprung 23b eines anderen benachbarten Separators 23 einen Oxidationsmittelgaskanal 25, durch den ein Oxidationsmittelgas strömt. Es ist zu beachten, dass das Oxidationsmittelgas und das Brennstoffgas dem in den Ansprüchen genannten „Reaktionsmittelgas“ in den „Reaktionsmittelgaskanälen“ entsprechen und dass die „Reaktionsmittelgaskanäle“ dem Brennstoffgaskanal 24 und dem Oxidationsmittelgaskanal 25 entsprechen, die entlang der horizontalen Richtung Y gerade oder leicht gekrümmt verlaufen.
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Außerdem sind benachbarte Brennstoffzellen 2 derart gestapelt, dass die Elektrodenkatalysatorschicht (zum Beispiel die Anodenelektrodenkatalysatorschicht) 211b einer Brennstoffzelle 2 und die Elektrodenkatalysatorschicht (zum Beispiel die Kathodenelektrodenkatalysatorschicht) 211b der anderen Brennstoffzelle 2 einander zugewandt sind. Mit einer solchen Anordnung wird zwischen den benachbarten Vertiefungen 23a der benachbarten Separatoren 23 ein Raum für den Strom eines Kühlmittels, d. h. ein Kühlmittelkanal 26 innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts, ausgebildet. Der Kühlmittelkanal 26 innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts ist in einem Bereich, der dem Stromerzeugungsabschnitt 2A entspricht, derart vorgesehen, dass er sich in der horizontalen Richtung Y erstreckt und die Kommunikation zwischen einem Kühlmitteleinlassverteiler 27e und einem Kühlmittelauslassverteiler 27b ermöglicht (wobei der Kühlmitteleinlassverteiler 27e und Kühlmittelauslassverteiler 27b später beschrieben werden). Es ist zu beachten, dass das zu verwendende Kühlmittel Wasser und eine Frostschutzmittellösung wie Ethylenglykol einschließt.
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Wie in 2 dargestellt ist, hat eine Seite jeder Brennstoffzelle 2 (die rechte Seite in der horizontalen Richtung Y in 2) darin in der Schwerkraftrichtung Z von oben aus über den Stromerzeugungsabschnitt 2A in folgender Reihenfolge einen Brennstoffgaseinlassverteiler 27a, einen Kühlmittelauslassverteiler 27b und einen Oxidationsmittelgasauslassverteiler 27c angeordnet, während die andere Seite jeder Brennstoffzelle 2 (die linke Seite in der horizontalen Richtung Y in 2) darin in der Schwerkraftrichtung Z von oben aus über den Stromerzeugungsabschnitt 2A in folgender Reihenfolge einen Oxidationsmittelgaseinlassverteiler 27d, einen Kühlmitteleinlassverteiler 27e und einen Brennstoffgasauslassverteiler 27f angeordnet hat. Außerdem sind der Kühlmitteleinlassverteiler 27e und Kühlmittelauslassverteiler 27b in der horizontalen Richtung Y in einem Abstand angeordnet.
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Der Dichtungsabschnitt 22 hat indessen eine Kernschicht 221 an einer Zwischenposition des Dichtungsabschnitts 22 und der beiden Separatoren 23, die die Kernschicht 221 in die Mitte nehmen, angeordnet (siehe 3). Die Kernschicht 221 besteht aus zum Beispiel einem thermoplastischen Harz und sie ist sicher über (nicht gezeigte) Harzklebstoffschichten mit den Separatoren 23 verbunden. Der untere Endabschnitt der Kernschicht 221 ist über eine Klebstoffschicht 222 sicher mit dem oberen Endabschnitt der MEA 211 verbunden.
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Die Abschnitte der Separatoren 23, die den Dichtungsabschnitt 22 in die Mitte nehmen, sind die oberen Endabschnitte der die MEGA 21 in die Mitte nehmenden Separatoren 23, die sich zum Dichtungsabschnitt 22 erstrecken. Wie in 3 dargestellt ist, bilden benachbarte Separatoren 23 von zwei benachbarten Brennstoffzellen 2 und eine Dichtung 28 (die später beschrieben wird) außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts zwischen den zwei benachbarten Brennstoffzellen 2 in einem Bereich oberhalb des Stromerzeugungsabschnitts 2A in der Schwerkraftrichtung Z einen Raum für einen Kühlmittelkanal 29 aus. Es ist zu beachten, dass sich der Ausdruck „außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts“ auf den Bereich bezieht, der den Dichtungsabschnitt 22 einschließt und der den Stromerzeugungsabschnitt 2A jeder Brennstoffzelle 2 ausschließt.
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Der Kühlmittelkanal 29 außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts, der sich in der horizontalen Richtung Y erstreckt, ermöglicht die Kommunikation zwischen dem Kühlmitteleinlassverteiler 27e und dem Kühlmittelauslassverteiler 27b. Außerdem weitet sich der Kühlmittelkanal 29 außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts an seinem Ende auf der Seite des Kühlmittelauslassverteilers 27b, sodass er den Brennstoffgaseinlassverteiler 27a umgibt, der oberhalb des Kühlmittelauslassverteilers 27b angeordnet ist (siehe 2).
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Der Brennstoffzellenstapel 1 weist außerdem die Dichtung 28 als ein Dichtungselement auf, das zwischen benachbarten Brennstoffzellen 2 angeordnet ist. Die Dichtung 28 besteht aus Gummi, thermoplastischem Elastomer oder dergleichen und sie ist zwischen die benachbarten Separatoren 23 der zwei benachbarten Brennstoffzellen 2 pressgepasst, um so den Raum zwischen den benachbarten Separatoren 23 abzudichten. Wie in 2 dargestellt ist, ist die Dichtung 28 derart in einer Ringform ausgebildet, dass sie den Stromerzeugungsabschnitt 2A und die Verteiler 27a bis 27f umgibt, um so eine Leckage des Kühlmittels zur Außenseite zu verhindern. Obwohl dies nicht gezeigt ist, sind auch der Brennstoffgaseinlassverteiler 27a, der Brennstoffgasauslassverteiler 27f, der Oxidationsmittelgaseinlassverteiler 27d und der Oxidationsgasauslassverteiler 27c jeweils von einer Dichtung umgeben, die von der Dichtung 28 verschieden ist, um so eine Leckage des Reaktionsmittelgases zu verhindern.
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In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kommunizieren benachbarte Kühlmittelkanäle 26 innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts über verengte Abschnitte 23c miteinander, die auf den Vorsprüngen 23b des Separators 23 ausgebildet sind und von denen jeder weniger als jeder Vorsprung 23b vorspringt. Wie im Einzelnen in 4 und 5 dargestellt ist, ist auf jedem Vorsprung 23b zum Beispiel entlang der horizontalen Richtung Y eine Vielzahl von verengten Abschnitten 23c ausgebildet. Außerdem ist in der Stapelrichtung X die vorspringende Höhe h2 jedes verengten Abschnitts 23c von der Gasdiffusionsschicht 212 aus geringer als die vorspringende Höhe h1 jedes Vorsprungs 23b von der Gasdiffusionsschicht 212 aus (siehe 5). Diese verengten Abschnitte 23c sind entlang der horizontalen Richtung Y in einem vorbestimmten Abstand angeordnet.
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Mit den verengten Abschnitten 23c, die wie oben beschrieben ausgebildet sind, wird der Strom eines durch den Brennstoffgaskanal 24 oder Oxidationsmittelgaskanal 25 strömenden Reaktionsmittelgases verengt, während benachbarte Kühlmittelkanäle 26 innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts in der Schwerkraftrichtung Z über die verengten Abschnitte 23c leicht miteinander kommunizieren. Es ist zu beachten, dass die verengten Abschnitte 23c auf entweder einen oder beiden der benachbarten Vorsprünge 23b der benachbarten Separatoren 23 ausgebildet sein können. Außerdem können die verengten Abschnitte 23c in den Vorsprüngen 23b ohne bestimmte Einschränkungen passend an jeder Stelle oder in jeder Anordnung ausgebildet sein, solange sie den Strom des Reaktionsmittelgases nicht deutlich beeinträchtigen.
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Außerdem kommunizieren der Kühlmittelkanal 29 außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts und der benachbarte Kühlmittelkanal 26 innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts über einen verengten Abschnitt miteinander, der den gleichen Aufbau wie der oben genannte verengte Abschnitt 23c hat. Eine Wiederholung der Beschreibung wird hier weggelassen.
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Wie oben beschrieben wurde, ermöglichen der Kühlmittelkanal 26 innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts und der Kühlmittelkanal 29 außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts beide die Kommunikation zwischen dem Kühlmitteleinlassverteiler 27e und dem Kühlmittelauslassverteiler 27b. Wie durch die Pfeile in 2 angegeben ist, strömt somit ein Kühlmittel, das vom Kühlmitteleinlassverteiler 27e in die Brennstoffzelle 2 eintritt, durch die Kühlmittelkanäle 26 innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts, die in dem Bereich vorgesehen sind, die dem Stromerzeugungsabschnitt 2A entsprechen, in Richtung des Kühlmittelauslassverteilers 27b, um so den Stromerzeugungsabschnitt 2A zu kühlen. Außerdem strömt ein Teil des Kühlmittels, das vom Kühlmitteleinlassverteiler 27e in die Brennstoffzelle 2 eintritt, durch den Kühlmittelkanal 29 außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts, der in der Schwerkraftrichtung Z in einem Bereich oberhalb des Stromerzeugungsabschnitts 2A vorgesehen ist, in Richtung des Kühlmittelauslassverteilers 27b.
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Falls in das Kühlmittel, das durch die Kühlmittelkanäle 26 innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts strömt, Luftblasen eingemischt sind, können sich die eingemischten Luftblasen außerdem in der Schwerkraftrichtung Z der Reihe nach von den Kühlmittelkanälen 26 auf dem unteren Niveau über die verengten Abschnitte 23c zu denen auf dem oberen Niveau nach oben bewegen und schließlich den Kühlmittelkanal 29 außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts erreichen, der in der Schwerkraftrichtung Z auf dem obersten Niveau liegt. Daher werden die Luftblasen in dem Kühlmittel, das durch die Kühlmittelkanäle 26 innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts strömt, reduziert, wodurch es möglich ist, die verschlechterte Kühlleistung aufgrund des Vorhandenseins der Luftblasen zu unterdrücken. Dadurch kann eine unzureichende Wärmefreisetzungsleistung des Stromerzeugungsabschnitts 2A aufgrund des Vorhandenseins der Luftblasen verhindert werden, wodurch eine Verschlechterung der Elektrodenkatalysatorschichten 211b aufgrund eines raschen Temperaturanstiegs unterdrückt wird.
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Der Kühlmittelkanal 29 außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts ist indessen in der Schwerkraftrichtung Z in dem Bereich oberhalb des Stromerzeugungsabschnitts 2A, d. h. in dem anderen Bereich als der Stromerzeugungsabschnitt 2A der Brennstoffzelle 2, vorgesehen und er ist nicht dazu ausgelegt, den Stromerzeugungsabschnitt 2A zu kühlen. Selbst wenn sich Luftblasen im Kühlmittel sammeln, das durch den Kühlmittelkanal 29 außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts strömt, wird die Kühlleistung daher nicht aufgrund des Vorhandenseins der Luftblasen verschlechtert. Außerdem werden die Luftblasen, die sich in dem Kühlmittel gesammelt haben, das durch den Kühlmittelkanal 29 außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts strömt, zusammen mit dem Strom des Kühlmittels zum Kühlmittelauslassverteiler 27b getragen und dann zur Außenseite abgegeben.
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Dabei kann der Querschnitt in der Schwerkraftrichtung des Kühlkanals 29 außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts größer als der von jedem Kühlmittelkanal 26 innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts sein. Eine solche Konfiguration ermöglicht es dem Kühlmittel, schneller durch den Kühlmittelkanal 29 außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts zu strömen, sodass die Luftblasen, die sich in dem Kühlmittelkanal 29 außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts gesammelt haben, zusammen mit dem schnellen Strom des Kühlmittels rasch zur Außenseite abgegeben werden können. Selbst wenn eine große Menge Luftblasen vorhanden ist, kann daher die Diffusion der Luftblasen zu den Kühlmittelkanälen 26 innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts vermieden werden, sodass die unzureichende Wärmefreisetzungsleistung des Stromerzeugungsabschnitts 2A aufgrund des Vorhandenseins von Luftblasen weiter unterdrückt werden kann.
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Das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist zwar ausführlich beschrieben worden, doch ist die spezifische Konfiguration nicht darauf beschränkt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennstoffzellenstapel
- 2
- Brennstoffzelle
- 2A
- Stromerzeugungsabschnitt
- 21
- MEGA
- 22
- Dichtungsabschnitt
- 23
- Separator
- 23a
- Vertiefung
- 23b
- Vorsprung
- 23c
- Verengter Abschnitt
- 24
- Brennstoffgaskanal
- 25
- Oxidationsmittelgaskanal
- 26
- Kühlmittelkanal innerhalb des Stromerzeugungsabschnitts
- 27a
- Brennstoffgaseinlassverteiler
- 27b
- Kühlmittelauslassverteiler
- 27c
- Oxidationsmittelgasauslassverteiler
- 27d
- Oxidationsmittelgaseinlassverteiler
- 27e
- Kühlmitteleinlassverteiler
- 27f
- Brennstoffgasauslassverteiler
- 28
- Dichtung
- 29
- Kühlmittelkanal außerhalb des Stromerzeugungsabschnitts
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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