JP2000021434A - 燃料電池スタックおよびその車載システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構成で、単位燃料電池セルを有効に冷却
することを可能にする。 【解決手段】複数の単位燃料電池セル１２とセパレータ
１４とを交互に積層するとともに、前記セパレータ１４
の端面が、前記各単位燃料電池セル１２の端面よりも積
層方向に直交する方向に突出するように構成される。こ
のセパレータ１４の突出部分が冷却フィンとして機能
し、燃料電池スタック１０全体の放熱を有効に促進させ
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固体高分子電解質
膜をアノード側電極とカソード側電極で挟んで構成され
る単位燃料電池セルとセパレータとを、交互に積層した
燃料電池スタックおよびその車載システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】固体高分子電解質膜型燃料電池は、高分
子イオン交換膜からなる電解質とこの電解質の両側にそ
れぞれ配置される触媒電極および多孔質カーボン電極と
からなる単位燃料電池セルを、セパレータと交互に複数
個ずつ積層することにより、燃料電池スタックとして構
成されている。

【０００３】この種の燃料電池において、アノード側電
極に供給された水素は、触媒電極上で水素イオン化さ
れ、適度に加湿された電解質、あるいは、強酸をしみ込
ませた電解質を介してカソード側電極側へと移動する。
その間に生じた電子が外部回路に取り出され、直流の電
気エネルギとして利用される。カソード側電極には、酸
化剤ガス、例えば、酸素ガスあるいは空気が供給されて
いるために、このカソード側電極において、前記水素イ
オン、前記電子および酸素が反応して水が生成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の燃
料電池においては、有効な発電機能を確保するために、
単位燃料電池セルの発電機能部（電極面）を所定の温度
範囲に維持する必要がある。このため、通常、セパレー
タには、冷却水を供給するための溝が形成されており、
このセパレータの厚さが大きくなって燃料電池スタック
全体が大型化するという問題が指摘されている。

【０００５】本発明は、この種の問題を解決するもので
あり、簡単な構成で、単位燃料電池セルを有効に冷却す
ることが可能な燃料電池スタックおよびその車載システ
ムを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る燃料電池ス
タックでは、複数の単位燃料電池セルとセパレータとを
交互に積層するとともに、少なくとも一つの前記セパレ
ータの端面が、該セパレータの両側に隣接する各単位燃
料電池セルの端面よりも積層方向に直交する方向に突出
している。このため、外部に突出するセパレータの端部
が冷却フィンとしての機能を有することになり、燃料電
池スタック全体の冷却効率を有効に向上させることがで
きる。

【０００７】ここで、互いに隣り合うセパレータ同士
は、一方のセパレータの外径寸法が他方のセパレータの
外径寸法よりも面方向に大きく設定されている。これに
より、セパレータは、一枚おきに冷却フィンとして構成
され、放熱が一層促進されて冷却効率をより高めること
が可能になる。

【０００８】また、セパレータには、単位燃料電池セル
の電極面の周囲に循環液を供給する循環流路が設けられ
るとともに、この循環流路が、燃料を燃料ガスとして各
単位燃料電池セルに供給する燃料ガス供給装置に設けら
れた加熱用流路に接続されている。そして、加熱用流路
に導入された循環液は、少なくとも燃料を蒸発させるた
めの熱源として活用される。

【０００９】また、本発明に係る燃料電池スタックの車
載システムでは、燃料電池スタックを構成する単位燃料
電池セルとセパレータとの積層方向が車両の進行方向に
交差する方向に設定されている。従って、車両の走行時
に発生する空気の流れによって、各単位燃料電池セルを
有効に冷却することができ、前記単位燃料電池セルを冷
却するための専用の冷却構造が不要になる。

【００１０】ここで、複数の燃料電池スタックを備える
とともに、各燃料電池スタックが車両の進行方向前部に
対し上下に配置されている。このため、車両の走行に伴
って、各燃料電池スタックを容易かつ確実に冷却するこ
とが可能になる。

【００１１】また、複数の燃料電池スタックが車両の床
下に前記車両の進行方向に沿って配置される。その際、
車体下部、前部または側面部から外気を導入することに
より、各燃料電池スタックの冷却効率を高めることが可
能になる。

【００１２】さらに、セパレータに設けられた循環流路
に供給される循環液は、単位燃料電池セルによって昇温
される。これにより、高温の循環液を、車室内の暖房
（空調）や燃料ガス供給装置への燃料の蒸発用熱源とし
て利用することが可能になる。

【００１３】さらにまた、燃料電池スタックをボックス
内に収容するとともに、このボックスの前方にファンが
配置される。そして、燃料電池スタックを冷却して昇温
されたエアが、ボックスの後方に配置されたフィルタを
介して車室内に暖房用エアとして供給される。これによ
り、廃熱の有効利用が図られる。

【００１４】また、単位燃料電池セルは、作動温度が１
００℃以上であるため、加湿水や冷却水が不要になり、
タンクや配管等を不要にして燃料電池スタック全体の構
造が有効に簡素化される。しかも、単位燃料電池セルの
電極面の周囲に供給される循環液が、例えば、１００℃
〜２００℃と高温になる。このため、車室内の暖房に有
効に利用することができるとともに、燃料、例えば、水
とメタノールの混合液を蒸発させて改質器に送る際、こ
の混合液を蒸発させるための熱源として利用することが
可能になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１の実施形態
に係る燃料電池スタック１０の概略斜視説明図であり、
図２は、前記燃料電池スタック１０の一部省略分解斜視
図であり、図３は、前記燃料電池スタック１０を水平方
向に切断した断面説明図である。

【００１６】燃料電池スタック１０は、単位燃料電池セ
ル１２と、セパレータ１４とを水平方向に交互に積層し
た多層構造を有している。単位燃料電池セル１２は、固
体高分子電解質膜１６を挟んでアノード側電極１８とカ
ソード側電極２０とから構成される。単位燃料電池セル
１２は、作動温度が１００℃以上であり、固体高分子電
解質膜１６として強酸をしみ込ませたポリベンゾイミダ
ゾール膜が使用されている。固体高分子電解質膜１６、
アノード側電極１８およびカソード側電極２０は同一の
外径寸法を有しており、これらから一体的に構成される
単位燃料電池セル１２がガスケット２２に設けられた開
口部２４内に収容される。

【００１７】ガスケット２２の上部には、燃料ガスを通
過させるための孔部２６ａと、酸化剤ガスを通過させる
ための孔部２８ａとが設けられるとともに、このガスケ
ット２２の下部側には、燃料ガスを通過させるための孔
部２６ｂと、酸化剤ガスを通過させるための孔部２８ｂ
とが形成される。ガスケット２２の両側部側には、循環
液を供給するための孔部３０ａ〜３０ｄ、３０ｅ〜３０
ｈが形成されている。

【００１８】セパレータ１４は、上部側に燃料ガス供給
用孔部３２ａと酸化剤ガス供給用孔部３４ａとを備える
とともに、下部側に燃料ガス排出用孔部３２ｂと酸化剤
ガス排出用孔部３４ｂとが設けられる。このセパレータ
１４の両側部側には、循環液を通すための孔部３６ａ〜
３６ｄ、３６ｅ〜３６ｈが形成される。

【００１９】セパレータ１４のアノード側電極１８に対
向する一方の面部には、燃料ガス供給用孔部３２ａと燃
料ガス排出用孔部３２ｂとを連通して鉛直方向に延在す
る複数本の燃料ガス流路３８が形成される。セパレータ
１４のカソード側電極２０に対向する他方の面部には、
酸化剤ガス供給用孔部３４ａと酸化剤ガス排出用孔部３
４ｂとを連通して鉛直方向に延在する複数本の酸化剤ガ
ス流路４０が設けられる。

【００２０】図２および図３に示すように、燃料電池ス
タック１０は、単位燃料電池セル１２とセパレータ１４
との積層方向（矢印Ａ方向）に直交する方向に対し、前
記セパレータ１４の端面が前記単位燃料電池セル１２の
端面よりも面方向外方に突出するように設定されてい
る。セパレータ１４は、さらに単位燃料電池セル１２を
収容するガスケット２２の外径寸法よりも面方向に大き
な寸法に設定されており、このガスケット２２の端面か
ら面方向外方に突出する前記セパレータ１４の突出部分
が冷却フィンを構成している。

【００２１】図３に示すように、互いに隣り合うセパレ
ータ１４同士が、一方のセパレータ１４（ａ）の外径寸
法が他方のセパレータ１４（ｂ）の外径寸法よりも面方
向に大きく設定されており、前記セパレータ１４（ａ）
の突出部分が冷却フィンを構成している。

【００２２】単位燃料電池セル１２とセパレータ１４と
は、図２中、矢印Ａ方向に沿って多数積層され、一方の
積層端部が第１エンドプレート４２に接するとともに、
他方の積層端部が第２エンドプレート４４に接触し、前
記第１および第２エンドプレート４２、４４がボルト４
６を介して一体的に固定される（図１および図３参
照）。

【００２３】第１エンドプレート４２は、セパレータ１
４の燃料ガス供給用孔部３２ａに連通して燃料ガスを供
給するための貫通孔４６ａと、前記セパレータ１４の燃
料ガス排出用孔部３２ｂに連通して残余の燃料ガスを排
出するための貫通孔４６ｂとが上下に設けられている。
第１エンドプレート４２には、セパレータ１４の孔部３
６ａ、３６ｅにそれぞれ独立して循環液を供給するため
の貫通孔４８ａ、４８ｂと、前記セパレータ１４の孔部
３６ｄ、３６ｈから循環液を排出するための貫通孔５０
ａ、５０ｂとが設けられる。第１エンドプレート４２の
内側の面には、セパレータ１４の孔部３６ｂ、３６ｃお
よび３６ｆ、３６ｇ同士に連通する長円状溝部５２ａ、
５２ｂが形成される。

【００２４】第２エンドプレート４４には、セパレータ
１４の酸化剤ガス供給用孔部３４ａに酸化剤ガスを供給
するための貫通孔５４ａと、前記セパレータ１４の酸化
剤燃料ガス排出用孔部３４ｂに連通して残余の酸化剤ガ
スを排出するための貫通孔５４ｂとが形成される。第２
エンドプレート４４の内側面には、セパレータ１４の孔
部３６ａと３６ｂ、３６ｃと３６ｄ、３６ｅと３６ｆお
よび３６ｇと３６ｈとをそれぞれ連通するための溝部５
６ａ、５６ｂ、５６ｃおよび５６ｄが形成される。

【００２５】図４に示すように、燃料電池スタック１０
には、燃料ガス供給装置６０が接続されている。この燃
料ガス供給装置６０は、燃料、例えば、メタノールと水
の混合液を蒸発させる蒸発器６２と、この蒸発器６２を
通ってガス化した燃料（燃料ガス）を改質して水素ガス
を含む改質ガスを得るための改質器（リフォーマ）６４
と、前記改質器６４から導出される改質ガスの温度を調
整する熱交換器６６とを備え、この熱交換器６６から燃
料電池スタック１０に前記改質ガスが供給される。

【００２６】燃料電池スタック１０内に導入される循環
液は、ポンプ６８を備えた循環路７０に沿って循環され
る。この循環路７０は、蒸発器６２に接続される第１供
給路７２と、この第１供給路７２から分岐する第２供給
路７４と、前記第１および第２供給路７２、７４が合流
した後に熱交換器６６に分岐する第３供給路７６とを有
している。循環路７０には、循環液をそれぞれ所定の流
路に沿って流すための、複数の切換弁７８ａ〜７８ｆを
備えている。

【００２７】このように構成される第１の実施形態に係
る燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明す
る。

【００２８】先ず、複数の単位燃料電池セル１２が、複
数のセパレータ１４と交互に積層された状態で、第１お
よび第２エンドプレート４２、４４を介して一体的に固
定される。そこで、図４に示すように、燃料ガス供給装
置６０を構成する蒸発器６２にメタノールと水の混合液
が供給されると、この蒸発器６２内でガス化して改質器
６４に送られる。改質器６４では、水素ガスを含む改質
ガスが得られ、この改質ガスが熱交換器６６で所定の温
度に冷却された後、燃料電池スタック１０に送られる。

【００２９】燃料電池スタック１０では、改質ガス（水
素ガス）がセパレータ１４の孔部３２ａから燃料ガス流
路３８を介して上下方向に移動する際、この燃料ガス流
路３８に対向するアノード側電極１８に水素ガスが供給
される。一方、燃料電池スタック１０に供給される酸化
剤ガス（空気）は、セパレータ１４の孔部３４ａから酸
化剤ガス流路４０を介して上下方向に移動する際、カソ
ード側電極２０に供給される。これにより、単位燃料電
池セル１２で発電が行われる。

【００３０】その際、循環路７０を介して燃料電池スタ
ック１０に循環液が供給されており、この循環液は、第
１エンドプレート４２の貫通孔４８ａ、４８ｂからセパ
レータ１４の孔部３０ａ、３０ｅに導入される。そし
て、循環液がセパレータ１４の孔部３６ａ〜３６ｄおよ
び３６ｅ〜３６ｈを介して流動することにより、単位燃
料電池セル１２で発生する熱を吸収して比較的高温とな
った後、この高温の循環液が第１エンドプレート４２の
貫通孔５０ａ、５０ｂから循環路７０に導出される。

【００３１】この循環路７０では、例えば、切換弁７８
ａ、７８ｃおよび７８ｅが開放されるとともに、切換弁
７８ｂ、７８ｄおよび７８ｆが閉塞されている（図４参
照）。このため、比較的高温の循環液が第１供給路７２
から蒸発器６２に送り込まれ、この蒸発器６２では、循
環液の廃熱を利用して水とメタノールの混合液がガス化
される。なお、この高温の循環液は、熱交換器６６に導
入されて改質ガスを冷却する冷媒としての機能を営むこ
とができる。

【００３２】この場合、第１の実施形態では、セパレー
タ１４の外径寸法が単位燃料電池セル１２の外径寸法、
さらにこの単位燃料電池セル１２を収容するガスケット
２２の外径寸法よりも面方向に大きく設定されており、
このセパレータ１４の外周部分が冷却フィンとしての機
能を有している。このため、各単位燃料電池セル１２で
発生する熱を有効に放熱することができ、専用の冷却構
造が不要になるという利点がある。

【００３３】しかも、互いに隣り合うセパレータ１４
は、一方のセパレータ１４（ａ）の外径寸法が、他方の
セパレータ１４（ｂ）の外径寸法よりも面方向に大きく
設定されている。すなわち、セパレータ１４（ａ）は、
セパレータ１４（ｂ）の端面から外方に突出する部分が
冷却フィンを構成している。従って、簡単な構成で、燃
料電池スタック１０全体の放熱を一層促進することが可
能になるという効果が得られる。

【００３４】さらにまた、単位燃料電池セル１２は、１
００℃以上、より具体的には、１００℃〜３００℃の作
動温度を有する燃料電池を構成している。これにより、
燃料電池スタック１０内で循環される循環液の温度が相
当に高くなり、蒸発器６２における燃料のガス化の熱源
として有効に利用し得るとともに、加湿構造や冷却構造
が不要になって前記燃料電池スタック１０全体の構成が
一挙に簡素化するという利点がある。

【００３５】図５は、本発明の第２の実施形態に係る燃
料電池スタック９０の一部省略分解斜視説明図である。
なお、第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０と同
一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な
説明は省略する。

【００３６】この燃料電池スタック９０は、第１および
第２エンドプレート４２、４４に接するターミナルプレ
ート９２を備えている。このターミナルプレート９２
は、第１および第２エンドプレート４２、４４に対向す
る面側に上下方向に向かって蛇行する循環液流路９４を
設けるとともに、この循環液流路９４の上下両端側に
は、循環液供給用孔部９６ａおよび循環液排出用孔部９
６ｂが形成される。ターミナルプレート９２には、循環
液供給用孔部９６ａの両側に位置して燃料ガス供給用孔
部９８ａと酸化剤ガス供給用孔部１００ａとが形成され
るとともに、循環液排出用孔部９６ｂの両側に位置して
燃料ガス排出用孔部９８ｂと酸化剤ガス排出用孔部１０
０ｂとが形成される。

【００３７】セパレータ１４には、燃料用ガス供給用孔
部３２ａと酸化剤ガス供給用孔部３４ａとの間、および
燃料ガス排出用孔部３２ｂと酸化剤ガス排出用孔部３４
ｂとの間に、それぞれ循環液供給用孔部１０２ａと循環
液排出用孔部１０２ｂとが設けられる。第２エンドプレ
ート４４には、ターミナルプレート９２の循環液供給用
孔部９６ａに連通する貫通孔１０４ａと、循環液排出用
孔部９６ｂに連通する貫通孔１０４ｂとが設けられてい
る。

【００３８】このように構成される第２の実施形態に係
る燃料電池スタック９０では、セパレータ１４に形成さ
れた循環液供給用孔部１０２ａおよび循環液排出用孔部
１０２ｂに循環液が供給される。これにより、単位燃料
電池セル１２で発生する熱が循環液に伝わり、この高温
となった循環液を燃料のガス化等に利用することができ
る。従って、燃料電池スタック９０の廃熱を有効利用で
きる等、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

【００３９】図６は、本発明の第３の実施形態に係る燃
料電池スタック１１０の一部省略分解斜視説明図であ
る。なお、第２の実施形態に係る燃料電池スタック９０
と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳
細な説明は省略する。

【００４０】この燃料電池スタック１１０は、各単位燃
料電池セル１２が一対のセパレータ１４ａ、１４ｂで挟
持され、これらが複数組積層されることにより構成され
ている。セパレータ１４ａは、セパレータ１４ｂよりも
面方向に大きな寸法に設定されるとともに、このセパレ
ータ１４ａ、１４ｂの互いに接する面側には、循環液流
路１１２が一体的に形成されている。循環液流路１１２
は、セパレータ１４ａ、１４ｂに設けられている循環液
供給用孔部１０２ａと循環液排出用孔部１０２ｂとに連
通している。

【００４１】このように構成される燃料電池スタック１
１０では、セパレータ１４ａ、１４ｂの面内に循環液流
路１１２が形成されている。このため、循環液流路１１
２を循環液が流れることによって、各単位燃料電池セル
１２の電極面で発生する熱を一層有効に活用することが
できるという効果が得られる。なお、第３の実施形態で
は、各単位燃料電池セル１２毎に循環液流路１１２を形
成しているが、前記単位燃料電池セル１２を所定の数毎
に挟むようにして前記循環液流路１１２を形成してもよ
い。

【００４２】図７は、本発明の第４の実施形態に係る燃
料電池スタックの車載システム１３０の概略斜視説明図
である。

【００４３】この車載システム１３０では、自動車車体
（車両）１３２の前部１３２ａに二組の燃料電池スタッ
ク１０が上下に配置されている。各燃料電池スタック１
０は、単位燃料電池セル１２とセパレータ１４との積層
方向（矢印Ａ方向）が自動車車体１３２の進行方向（矢
印Ｂ方向）に交差する方向に設定されている。燃料電池
スタック１０の前方にラジエータ１３４が配置され、こ
のラジエータ１３４の前方にファン１３６が配置されて
いる。

【００４４】燃料電池スタック１０は、図示しないが、
自動車車体１３２に搭載されている走行用電気モータを
駆動する駆動源として機能する。

【００４５】車載システム１３０に組み込まれている循
環路１３８は、図８に示す構造を有している。なお、図
４に示す循環路７０と同一の構成要素には同一の参照符
号を付して、その詳細な説明は省略する。循環路１３８
には、車室内温調用熱交換器１４０が設けられており、
この熱交換器１４０を介して車室内の暖房（空調）を行
うことが可能である。循環路１３８には、流路を選択的
に切り換えるための切換弁７８ａ〜７８ｉが配置されて
いる。

【００４６】このように構成される車載システム１３０
では、燃料電池スタック１０が、自動車車体１３２の前
部１３２ａに配置されるとともに、単位燃料電池セル１
２とセパレータ１４との積層方向が前記自動車車体１３
２の進行方向に交差する方向に設定されている。このた
め、自動車車体１３２の走行中に、外気を介して燃料電
池スタック１０を構成する各単位燃料電池セル１２を容
易かつ確実に放熱させることができるという効果が得ら
れる。

【００４７】さらに、二組の燃料電池スタック１０が上
下方向に配置されるため、いずれの燃料電池スタック１
０においても放熱不良が発生することはない。また、燃
料電池スタック１０内に循環液が供給され、この循環液
が燃料ガス供給装置６０における蒸発器６２への燃料の
ガス化を行う熱源として利用される等、第１の実施形態
と同様の効果が得られる。

【００４８】さらにまた、第４の実施形態では、図９に
示すように、燃料電池スタック１０から導出された高温
の循環液が、熱交換器１４０に送られて車室内の暖房用
熱源として利用される。このため、燃料電池スタック１
０の廃熱を種々の用途に有効活用することができるとい
う利点がある。特に、従来の固体高分子型燃料電池より
も作動温度が高い単位燃料電池セル１２を用いることに
より、車室内暖房や液体燃料のガス化が効果的に遂行可
能になる。なお、第４の実施形態では、燃料電池スタッ
ク１０を自動車車体１３２に組み込んでいるが、これに
代替して、燃料電池スタック９０または１１０を使用し
てもよい。

【００４９】図１０は、本発明の第５の実施形態に係る
燃料電池スタックの車載システム１５０の概略斜視説明
図である。なお、第４の実施形態に係る車載システム１
３０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、そ
の詳細な説明は省略する。

【００５０】この車載システム１５０では、二組の燃料
電池スタック１０が自動車車体１３２の床下１５２に対
して前後に配置されるとともに、各燃料電池スタック１
０の直前には、前記床下１５２を下方に突出させて空気
導入部１５４ａ、１５４ｂが形成されている。従って、
車載システム１５０では、自動車車体１３２が走行する
際に、この自動車車体１３２の前部１３２ａおよび床下
１５２に設けられた各空気導入部１５４ａ、１５４ｂか
らそれぞれの燃料電池スタック１０に外気が供給され、
前記燃料電池スタック１０を有効に放熱することができ
るという効果が得られる。

【００５１】図１１は、本発明の第６の実施形態に係る
燃料電池スタックの車載システム１７０の概略斜視説明
図である。なお、第４の実施形態に係る車載システム１
３０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、そ
の詳細な説明は省略する。

【００５２】この車載システム１７０では、二組の燃料
電池スタック１０が床下１５２に際して前後に配置され
るとともに、各燃料電池スタック１０に対して外気を導
入するためのインテーク１７２ａ〜１７２ｄが、自動車
車体１３２の両側部に設けられている。これにより、自
動車車体１３２が走行する際に、各インテーク１７２ａ
〜１７２ｄを介してそれぞれの燃料電池スタック１０に
外気が供給され、各燃料電池スタック１０の放熱を有効
に行うことが可能になる。

【００５３】図１２は、本発明の第７の実施形態に係る
燃料電池スタックの車載システム１９０の概略斜視説明
図である。

【００５４】この車載システム１９０は、二組の燃料電
池スタック１０を上下に配置して収容するボックス１９
２と、このボックス１９２の前方に配置されるファン１
９４と、前記ボックス１９２の後方に配置され、前記燃
料電池スタック１０を冷却して昇温されたエアを通して
車室内に導入するためのフィルタ１９６とを備える。

【００５５】このように構成される車載システム１９０
では、ファン１９４を介して燃料電池スタック１０を冷
却することにより、相当に高温となったエアをボックス
１９２からフイルタ１９６に導入する。この高温のエア
は、フイルタ１９６によって塵埃等が除去された後、車
室内に暖房用熱源として導入される。これにより、燃料
電池スタック１０の廃熱を空調用熱源として有効に活用
することができるという効果が得られる。

【００５６】

【発明の効果】本発明に係る燃料電池スタックでは、単
位燃料電池セルとセパレータとが交互に積層されるとと
もに、前記セパレータの端面が、前記単位燃料電池セル
の端面よりも積層方向に直交する方向に突出している。
このため、セパレータの突出端部が冷却フィンとして機
能し、単位燃料電池セルに発生する熱を極めて簡単な構
成で確実に放熱させることができる。

【００５７】また、本発明に係る燃料電池スタックの車
載システムでは、燃料電池スタックを構成する単位燃料
電池セルとセパレータとの積層方向が、車両の進行方向
に交差する方向に設定されている。これにより、車両の
走行に伴って、単位燃料電池セルに外気を確実に導入す
ることができ、簡単な構成で、有効な放熱を促進させる
ことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタッ
クの概略斜視説明図である。

【図２】前記燃料電池スタックの一部省略分解斜視図で
ある。

【図３】前記燃料電池スタックを水平方向に切断した状
態を示す断面説明図である。

【図４】前記燃料電池スタックに供給される循環液用循
環路の説明図である。

【図５】本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタッ
クの一部省略分解斜視図である。

【図６】本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタッ
クの一部省略分解斜視図である。

【図７】本発明の第４の実施形態に係る燃料電池スタッ
クの車載システムの概略斜視説明図である。

【図８】前記車載システムの循環路の説明図である。

【図９】前記循環路の動作説明図である。

【図１０】本発明の第５の実施形態に係る燃料電池スタ
ックの車載システムの概略斜視説明図である。

【図１１】本発明の第６の実施形態に係る燃料電池スタ
ックの車載システムの概略斜視説明図である。

【図１２】本発明の第７の実施形態に係る燃料電池スタ
ックの車載システムの概略斜視説明図である。

【符号の説明】

１０、９０、１１０…燃料電池スタック １２…単位燃料電池セル １４…セパレータ １６…固体高分子電解質膜 １８…アノード側電
極 ２０…カソード側電極 ２２…ガスケット ３０ａ〜３０ｈ、３６ａ〜３６ｈ、９６ａ、９６ｂ…孔
部 ４２、４４…エンドプレート ４６ａ、４６ｂ、４８ａ、４８ｂ、５０ａ、５０ｂ…貫
通孔 ５６ａ〜５６ｄ…溝部 ６０…燃料ガス供給
装置 ６２…蒸発器 ６４…改質器 ６６…熱交換器 ７０…循環路 ９２…ターミナルプレート ９４…循環液流路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡本 隆文 埼玉県和光市中央１−４−１ 株式会社本 田技術研究所内 (72)発明者 田中 学 埼玉県和光市中央１−４−１ 株式会社本 田技術研究所内 (72)発明者 山本 晃生 埼玉県和光市中央１−４−１ 株式会社本 田技術研究所内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 CC08 HH03 HH08 5H027 AA06 BA01 CC06 DD00

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固体高分子電解質膜をアノード側電極およ
   びカソード側電極で挟んで構成される単位燃料電池セル
   とセパレータとを、交互に積層した燃料電池スタックで
   あって、 少なくとも１つの前記セパレータの端面が、該セパレー
   タの両側に隣接する各単位燃料電池セルの端面よりも積
   層方向に直交する方向に突出するように構成されること
   を特徴とする燃料電池スタック。
2. 【請求項２】請求項１記載の燃料電池スタックにおい
   て、互いに隣り合う前記セパレータ同士は、一方の前記
   セパレータの外形寸法が他方の前記セパレータの外形寸
   法よりも面方向に大きく設定されることを特徴とする燃
   料電池スタック。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の燃料電池スタック
   において、前記セパレータには、前記単位燃料電池セル
   の電極面の周囲に循環液を供給する循環流路が設けられ
   るとともに、 前記循環流路は、燃料を燃料ガスとして前記各単位燃料
   電池セルに供給する燃料ガス供給装置に設けられた加熱
   用流路に接続され、前記加熱用流路に導入される前記循
   環液を、少なくとも前記燃料を蒸発させる熱源とするこ
   とを特徴とする燃料電池スタック。
4. 【請求項４】請求項１記載の燃料電池スタックにおい
   て、前記単位燃料電池セルは、作動温度が１００℃以上
   であることを特徴とする燃料電池スタック。
5. 【請求項５】固体高分子電解質膜をアノード側電極およ
   びカソード側電極で挟んで構成される単位燃料電池セル
   とセパレータとを交互に積層した燃料電池スタックを、
   電気モータ用駆動源として車両に搭載する燃料電池スタ
   ックの車載システムであって、 前記燃料電池スタックは、前記単位燃料電池セルと前記
   セパレータとの積層方向が前記車両の進行方向に交差す
   る方向に設定されることを特徴とする燃料電池スタック
   の車載システム。
6. 【請求項６】請求項５記載の車載システムにおいて、複
   数の前記燃料電池スタックを備えるとともに、 各燃料電池スタックは、前記車両の進行方向前部に対し
   上下に配置されることを特徴とする燃料電池スタックの
   車載システム。
7. 【請求項７】請求項５記載の車載システムにおいて、複
   数の前記燃料電池スタックを備えるとともに、 各燃料電池スタックは、前記車両の床下に該車両の進行
   方向に沿って配置されることを特徴とする燃料電池スタ
   ックの車載システム。
8. 【請求項８】請求項５記載の車載システムにおいて、前
   記セパレータに設けられ、前記単位燃料電池セルの電極
   面の周囲に循環液を供給する循環流路と、 前記循環流路を流れる前記循環液を介して熱交換を行う
   ことにより、車室内の空調を行うための熱交換器と、 を備えることを特徴とする燃料電池スタックの車載シス
   テム。
9. 【請求項９】請求項８記載の車載システムにおいて、前
   記循環流路は、燃料を燃料ガスとして前記各単位燃料電
   池セルに供給する燃料ガス供給装置に設けられた加熱用
   流路に選択的に接続され、前記加熱用流路に導入される
   前記循環液を、少なくとも前記燃料を蒸発させる熱源と
   することを特徴とする燃料電池スタックの車載システ
   ム。
10. 【請求項１０】請求項５記載の車載システムにおいて、
    前記燃料電池スタックを収容するボックスと、 前記ボックスの前方に配置されるファンと、 前記ボックスの後方に配置され、前記燃料電池スタック
    を冷却して昇温されたエアを通して車室内に導入するた
    めのフィルタと、 を備えることを特徴とする燃料電池スタックの車載シス
    テム。