【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質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を、セパレータを介して複数個積層した燃料電池スタックであって、
前記セパレータは、その平面が長方形状に設定されており、
前記平面には、前記アノード側電極に供給される燃料ガスまたは前記カソード側電極に供給される酸化剤ガスの少なくともいずれかを含む流体を流す流体用通路が設けられ、
前記流体用通路は、前記平面内において長辺方向に沿って延在しかつ短辺側で折り返す蛇行形状に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項２】
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記セパレータは、車載時に前記平面の短辺が重力方向に指向して配置されることを特徴とする燃料電池スタック。
【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、前記流体用通路は、前記平面内において流体入口から流体出口に連通する複数本の流路溝を有するとともに、
前記流路溝は、所定の本数ずつ前記長辺方向に複数に分割されてそれぞれの分割範囲内で重力方向に蛇行することを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記セパレータの短辺側両端縁部には、前記単位燃料電池セルを冷却するための冷却媒体、前記燃料ガスおよび前記酸化剤ガスのそれぞれの流体入口および流体出口が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記流体用通路は、前記流体入口から前記流体出口に向かって流路開口面積が狭くなるように設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項６】
請求項５記載の燃料電池スタックにおいて、前記流体用通路は、前記流体出口側で本数が減少されることを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項７】
電解質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を、セパレータを介して複数個積層した燃料電池スタックであって、
前記セパレータは、その平面が長方形状に設定されており、
前記平面には、前記アノード側電極に供給される燃料ガスまたは前記カソード側電極に供給される酸化剤ガスの少なくともいずれかを含む流体を流す流体用通路が設けられ、
前記流体用通路は、前記平面内において長辺方向に沿って延在しかつ短辺側で折り返す蛇行形状に設定されるとともに、流体入口から流体出口に連通する複数本の流路溝を有し、
前記流路溝は、所定の本数ずつ前記長辺方向に複数に分割されてそれぞれの分割範囲内で重力方向に蛇行することを特徴とする燃料電池スタック。
【請求項８】
電解質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を、セパレータを介して複数個積層した燃料電池スタックであって、
前記セパレータは、その平面が長方形状に設定されており、
前記平面には、前記アノード側電極に供給される燃料ガスまたは前記カソード側電極に供給される酸化剤ガスの少なくともいずれかを含む流体を流す流体用通路が設けられ、
前記流体用通路は、前記平面内において長辺方向に沿って延在しかつ短辺側で折り返す蛇行形状に設定されるとともに、
前記セパレータの短辺側両端縁部には、前記単位燃料電池セルを冷却するための冷却媒体、前記燃料ガスおよび前記酸化剤ガスのそれぞれの流体入口および流体出口が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。
[Claims]
[Claim 1]
A fuel cell stack in which a plurality of unit fuel cell cells formed by sandwiching an electrolyte between an anode side electrode and a cathode side electrode are laminated via a separator.
The plane of the separator is set to be rectangular.
The flat surface is provided with a fluid passage for flowing a fluid containing at least one of a fuel gas supplied to the anode side electrode and an oxidant gas supplied to the cathode side electrode.
The fuel cell stack is characterized in that the fluid passage extends in the plane along the long side direction and is set in a meandering shape that folds back on the short side.
2.
The fuel cell stack according to claim 1, wherein the separator is arranged so that the short side of the plane is oriented in the direction of gravity when mounted on a vehicle.
3.
In the fuel cell stack according to claim 1 or 2 , the fluid passage has a plurality of flow path grooves communicating from the fluid inlet to the fluid outlet in the plane, and also has a plurality of flow path grooves.
The fuel cell stack is characterized in that the flow path grooves are divided into a plurality of pieces in the long side direction by a predetermined number and meander in the direction of gravity within each division range.
4.
In the fuel cell stack according to any one of claims 1 to 3, a cooling medium for cooling the unit fuel cell, the fuel gas, and the oxidizing agent are provided at both ends on the short side of the separator. a fuel cell stack, wherein the respective fluid inlet and fluid outlet of gas is provided.
5.
In the fuel cell stack according to any one of claims 1 to 4 , the fluid passage is set so that the flow path opening area narrows from the fluid inlet to the fluid outlet. Fuel cell stack.
6.
The fuel cell stack according to claim 5 , wherein the number of the fluid passages is reduced on the fluid outlet side.
7.
A fuel cell stack in which a plurality of unit fuel cell cells formed by sandwiching an electrolyte between an anode side electrode and a cathode side electrode are laminated via a separator.
The plane of the separator is set to be rectangular.
The flat surface is provided with a fluid passage for flowing a fluid containing at least one of a fuel gas supplied to the anode side electrode and an oxidant gas supplied to the cathode side electrode.
The fluid passage is set in a meandering shape that extends along the long side direction and folds back on the short side in the plane, and has a plurality of flow path grooves that communicate from the fluid inlet to the fluid outlet. ,
The fuel cell stack is characterized in that the flow path grooves are divided into a plurality of pieces in the long side direction by a predetermined number and meander in the direction of gravity within each division range.
8.
A fuel cell stack in which a plurality of unit fuel cell cells formed by sandwiching an electrolyte between an anode side electrode and a cathode side electrode are laminated via a separator.
The plane of the separator is set to be rectangular.
The flat surface is provided with a fluid passage for flowing a fluid containing at least one of a fuel gas supplied to the anode side electrode and an oxidant gas supplied to the cathode side electrode.
The fluid passage is set in a meandering shape that extends along the long side direction and folds back on the short side in the plane.
A fuel characterized by being provided with a cooling medium for cooling the unit fuel cell, fluid inlets and fluid outlets of the fuel gas and the oxidant gas, respectively, at both end edges on the short side of the separator. Battery stack.
【００１１】
【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、セパレータの平面が長方形状に設定されており、前記平面の短辺が重力方向に指向して配置される。このため、燃料電池スタック全体の高さ方向を有効に低く抑えることができ、所望の発電性能を維持しつつレイアウトが容易に遂行可能になる。これにより、例えば、車載時に燃料電池スタックを車体の床下に配置する際、車高が高くなることを有効に阻止して居住空間を確保することができる。
0011
[Means for solving problems]
In a fuel cell stack according to the present onset Ming, the plane of the separator is set to a rectangular shape, the short sides of said plane are arranged directed in the direction of gravity. Therefore, the height direction of the entire fuel cell stack can be effectively suppressed to a low level, and the layout can be easily performed while maintaining the desired power generation performance. Thereby, for example, when the fuel cell stack is arranged under the floor of the vehicle body when the vehicle is mounted on the vehicle, it is possible to effectively prevent the vehicle height from increasing and secure a living space.
また、流体用通路が平面内において流体入口から流体出口に連通する複数本の流路溝を有するとともに、前記流路溝が所定の本数ずつ長辺方向に複数に分割されてそれぞれの分割範囲内で重力方向に蛇行している。これにより、スタック電極面積を大きくするためにセパレータの面積を拡大する際にも、流路長が長尺になることを阻止し、このセパレータの面内におけるガス濃度の均一化を図ることができる。従って、ガス濃度の不均一による出力密度の低下を阻止することが可能になる。
Also, with having a plurality of channel grooves which flow-body passage communicates with the fluid outlet from the fluid inlet in the plane, each of the divided range the flow passage is divided into a plurality of long side by a predetermined number It meanders in the direction of gravity inside. As a result, even when the area of the separator is increased in order to increase the area of the stack electrode, it is possible to prevent the flow path length from becoming long and to make the gas concentration in the plane of the separator uniform. .. Therefore, it is possible to prevent a decrease in output density due to non-uniform gas concentration.
また、セパレータの短辺側両端縁部に冷却媒体、燃料ガスおよび酸化剤ガスのそれぞれの流体入口および流体出口が設けられている。このため、セパレータの高さ方向を有効に短尺化することができ、燃料電池スタック全体の高さを一層低く設定することが可能になる。
The cooling medium, the respective fluid inlet and a fluid outlet of the fuel gas and oxidant gas are provided on the shorter-side end edges of the separators. Therefore, the height direction of the separator can be effectively shortened, and the height of the entire fuel cell stack can be set even lower.
また、流体用通路が流体入口から流体出口に向かって流路開口面積が狭くなるように設定されている。従って、流体用通路に供給された燃料ガスや酸化剤ガスがセパレータの面内で消費される際、流体出口に向かって流路開口面積が狭くなるために、この流体出口側の単位面積当たりの反応分子数が前記流体入口側に比べて減少することがなく、電極面内での反応の均一化を図ることができる。
Also, the flow-body passage is set such that the flow path opening area toward the fluid outlet from the fluid inlet becomes narrow. Therefore, when the fuel gas or oxidant gas supplied to the fluid passage is consumed in the plane of the separator, the flow path opening area becomes narrower toward the fluid outlet, and therefore, per unit area on the fluid outlet side. The number of reaction molecules does not decrease as compared with the fluid inlet side, and the reaction can be made uniform in the electrode plane.
さらにまた、流体用通路の本数が流体出口側で減少されることにより、例えば、前記セパレータに形成される溝の深さを調整して断面積を減らす構成に比べ、前記セパレータの厚さを可及的に肉薄に設定することが可能になる。
Furthermore, by the number of flow-body passage is reduced in the fluid outlet side, for example, compared to the configuration to reduce the cross-sectional area by adjusting the depth of the groove formed in the separator, the thickness of the separator It is possible to set it as thin as possible.
