JP2001135343A - 高分子電解質型燃料電池スタック - Google Patents
高分子電解質型燃料電池スタックInfo
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/50—Fuel cells
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高分子電解質型燃料電池の締結方法は、従
来、締結板を用いて同径の締結ボルト４点の支持によっ
て締結されていた。この方法では、電極に与える面圧の
不均一性によって安定した性能を得ることが困難であっ
た。また、このような電池スタックを電気自動車の電力
源として用いたときは、電池スタックが自動車の走行に
より、強い振動を受ける。そのときは、上記の加圧の面
内バラツキが、更に助長され、電池の特性劣化を生む原
因になる。 【解決手段】 面を規定する３点の異径締結ボルトで燃
料電池を締結する。
来、締結板を用いて同径の締結ボルト４点の支持によっ
て締結されていた。この方法では、電極に与える面圧の
不均一性によって安定した性能を得ることが困難であっ
た。また、このような電池スタックを電気自動車の電力
源として用いたときは、電池スタックが自動車の走行に
より、強い振動を受ける。そのときは、上記の加圧の面
内バラツキが、更に助長され、電池の特性劣化を生む原
因になる。 【解決手段】 面を規定する３点の異径締結ボルトで燃
料電池を締結する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポータブル電源、
電気自動車用電源、家庭内コージェネシステム等に使用
する高分子電解質を用いた燃料電池スタックに関し、特
にその締結方法に関する。
電気自動車用電源、家庭内コージェネシステム等に使用
する高分子電解質を用いた燃料電池スタックに関し、特
にその締結方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】高分子電解質を用いた燃料電池は、水素
を含有する燃料ガスと、空気などの酸素を含有する燃料
ガスとを、電気化学的に反応させることで、電力と熱と
を同時に発生させるものである。その構造は、まず、水
素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜の両面に、
白金系の金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とす
る触媒反応層を形成する。次に、この触媒反応層の外面
に、燃料ガスの通気性と、電子導電性を併せ持つ拡散層
を形成し、この拡散層と触媒反応層とを合わせて電極と
する。
を含有する燃料ガスと、空気などの酸素を含有する燃料
ガスとを、電気化学的に反応させることで、電力と熱と
を同時に発生させるものである。その構造は、まず、水
素イオンを選択的に輸送する高分子電解質膜の両面に、
白金系の金属触媒を担持したカーボン粉末を主成分とす
る触媒反応層を形成する。次に、この触媒反応層の外面
に、燃料ガスの通気性と、電子導電性を併せ持つ拡散層
を形成し、この拡散層と触媒反応層とを合わせて電極と
する。
【０００３】次に、供給する燃料ガスが外にリークした
り、二種類の燃料ガスが互いに混合しないように、電極
の周囲には高分子電解質膜を挟んでガスシール材やガス
ケットを配置する。このシール材やガスケットは、電極
及び高分子電解質膜と一体化してあらかじめ組み立て、
これを、ＭＥＡ（電極電解質膜接合体）と呼ぶ。ＭＥＡ
の外側には、これを機械的に固定するとともに、隣接し
たＭＥＡを互いに電気的に直列に接続するための導電性
のセパレータ板を配置する。セパレータ板のＭＥＡと接
触する部分には、電極面に反応ガスを供給し、生成ガス
や余剰ガスを運び去るためのガス流路を形成する。ガス
流路はセパレータ板と別に設けることもできるが、セパ
レータの表面に溝を設けてガス流路とする方式が一般的
である。
り、二種類の燃料ガスが互いに混合しないように、電極
の周囲には高分子電解質膜を挟んでガスシール材やガス
ケットを配置する。このシール材やガスケットは、電極
及び高分子電解質膜と一体化してあらかじめ組み立て、
これを、ＭＥＡ（電極電解質膜接合体）と呼ぶ。ＭＥＡ
の外側には、これを機械的に固定するとともに、隣接し
たＭＥＡを互いに電気的に直列に接続するための導電性
のセパレータ板を配置する。セパレータ板のＭＥＡと接
触する部分には、電極面に反応ガスを供給し、生成ガス
や余剰ガスを運び去るためのガス流路を形成する。ガス
流路はセパレータ板と別に設けることもできるが、セパ
レータの表面に溝を設けてガス流路とする方式が一般的
である。
【０００４】この溝に燃料ガスを供給するためには、燃
料ガスを供給する配管を、使用するセパレータの枚数に
分岐し、その分岐先を直接セパレータ状の溝につなぎ込
む配管治具が必要となる。この治具をマニホールドと呼
び、上記のような燃料ガスの供給配管から直接つなぎ込
むタイプを外部マニホールドと呼ぶ。このマニホールド
には、構造をより簡単にした内部マニホールドと呼ぶ形
式のものがある。内部マニホールドとは、ガス流路を形
成したセパレータ板に、貫通した孔を設け、ガス流露の
出入り口をこの孔まで通し、この孔から直接燃料ガスを
供給するものである。
料ガスを供給する配管を、使用するセパレータの枚数に
分岐し、その分岐先を直接セパレータ状の溝につなぎ込
む配管治具が必要となる。この治具をマニホールドと呼
び、上記のような燃料ガスの供給配管から直接つなぎ込
むタイプを外部マニホールドと呼ぶ。このマニホールド
には、構造をより簡単にした内部マニホールドと呼ぶ形
式のものがある。内部マニホールドとは、ガス流路を形
成したセパレータ板に、貫通した孔を設け、ガス流露の
出入り口をこの孔まで通し、この孔から直接燃料ガスを
供給するものである。
【０００５】燃料電池は運転中に発熱するので、電池を
良好な温度状態に維持するために、冷却水等で冷却する
必要がある。通常、１〜３セル毎に冷却水を流す冷却部
をセパレータとセパレータとの間に挿入するが、セパレ
ータの背面に冷却水流路を設けて冷却部とする場合が多
い。これらのＭＥＡとセパレータおよび冷却部を交互に
重ねていき、１０〜２００セル積層した後、集電板と絶
縁板を介し、端板でこれを挟み、締結ボルトで両端から
固定するのが一般的な積層電池の構造である。
良好な温度状態に維持するために、冷却水等で冷却する
必要がある。通常、１〜３セル毎に冷却水を流す冷却部
をセパレータとセパレータとの間に挿入するが、セパレ
ータの背面に冷却水流路を設けて冷却部とする場合が多
い。これらのＭＥＡとセパレータおよび冷却部を交互に
重ねていき、１０〜２００セル積層した後、集電板と絶
縁板を介し、端板でこれを挟み、締結ボルトで両端から
固定するのが一般的な積層電池の構造である。
【０００６】高分子電解質型の燃料電池では、単電池を
積層する際に高分子電解質膜と電極に一定の面圧を与え
ることで、電池のインピーダンスを減らし、スムーズに
水素／酸素の酸化還元反応を促進させる必要がある。こ
の時、ＭＥＡの表面に均一な面圧を与えることが重要で
ある。ＭＥＡの加圧にバラツキがあると、強い加圧部分
で集中的に反応が起こり、その部分に電流が集中する。
このとき、電池の分極がその部分に集中するため、局所
的に温度が大きく上昇し、電極が劣化したり、高分子電
解質膜に破損が生じる可能性がある。
積層する際に高分子電解質膜と電極に一定の面圧を与え
ることで、電池のインピーダンスを減らし、スムーズに
水素／酸素の酸化還元反応を促進させる必要がある。こ
の時、ＭＥＡの表面に均一な面圧を与えることが重要で
ある。ＭＥＡの加圧にバラツキがあると、強い加圧部分
で集中的に反応が起こり、その部分に電流が集中する。
このとき、電池の分極がその部分に集中するため、局所
的に温度が大きく上昇し、電極が劣化したり、高分子電
解質膜に破損が生じる可能性がある。
【０００７】このような状況で、高分子電解質型燃料電
池の従来の締結方法は、電池スタックの積層方向の両端
にエンドプレートを配置し、同じ直径の４個以上のボル
トを配置した締結板でこのエンドプレートを加圧してい
た。また、締結でのひずみを均一化するため、締結板を
２分割した方法も提案されている。
池の従来の締結方法は、電池スタックの積層方向の両端
にエンドプレートを配置し、同じ直径の４個以上のボル
トを配置した締結板でこのエンドプレートを加圧してい
た。また、締結でのひずみを均一化するため、締結板を
２分割した方法も提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】同じ直径の４個以上の
ボルトを配置した締結板で、エンドプレートを加圧する
と、エンドプレートの加圧状態が、面方向でバラツク。
この理由は、平面は３つの点で一意的に限定されるが、
点が４個だと、２つの平面が発生する。４本脚の机がガ
タガタするのは、このためである。４個のボルトを完全
に同じ圧力で絞めたときは、当然バラツキは起こらない
が、数十個の電池を積層した高分子型燃料電池スタック
の締結で、完全に同じ圧力で締め上げることは難しい。
ボルトを配置した締結板で、エンドプレートを加圧する
と、エンドプレートの加圧状態が、面方向でバラツク。
この理由は、平面は３つの点で一意的に限定されるが、
点が４個だと、２つの平面が発生する。４本脚の机がガ
タガタするのは、このためである。４個のボルトを完全
に同じ圧力で絞めたときは、当然バラツキは起こらない
が、数十個の電池を積層した高分子型燃料電池スタック
の締結で、完全に同じ圧力で締め上げることは難しい。
【０００９】また、このような電池スタックを電気自動
車の電力源として用いたときは、電池スタックが自動車
の走行により、強い振動を受ける。そのときは、上記の
加圧の面内バラツキが、更に助長され、電池の特性劣化
を生む原因になる。
車の電力源として用いたときは、電池スタックが自動車
の走行により、強い振動を受ける。そのときは、上記の
加圧の面内バラツキが、更に助長され、電池の特性劣化
を生む原因になる。
【００１０】また、従来の締結方法では、締結のための
部品点数が多くなると共に、燃料電池の組み立てにおけ
る作業工程が増えることになり、また、電池に対しての
ひずみが大きくなってしまい、毎回の組み立てでの電極
に与える面圧の不均一性のために、これらが実用化の為
の障害となる。
部品点数が多くなると共に、燃料電池の組み立てにおけ
る作業工程が増えることになり、また、電池に対しての
ひずみが大きくなってしまい、毎回の組み立てでの電極
に与える面圧の不均一性のために、これらが実用化の為
の障害となる。
【００１１】また、締結部品が極端に過剰な力を受けた
状態で電池を長期間運転すると、前記部品の劣化が予想
され、燃料ガスの漏れ発生などの安全面において疑問視
されるという課題がある。
状態で電池を長期間運転すると、前記部品の劣化が予想
され、燃料ガスの漏れ発生などの安全面において疑問視
されるという課題がある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め本発明の高分子電解質型燃料電池スタックは、水素イ
オン伝導性高分子電解質膜と、前記水素イオン伝導性高
分子電解質膜の両面に配置した一対の電極と、前記電極
の一方に燃料ガスを供給排出し、他方に酸化剤ガスを供
給排出するガス流路を有する一対の導電性セパレータと
を具備した単電池を、複数個積層した高分子電解質型燃
料電池スタックであって、前記電池スタックの積層方向
の両端に配置した一対のエンドプレートと、前記エンド
プレートを前記電池スタックの積層方向に加圧する３本
のボルトを配置した帯状締結枠とを具備したことを特徴
とする。
め本発明の高分子電解質型燃料電池スタックは、水素イ
オン伝導性高分子電解質膜と、前記水素イオン伝導性高
分子電解質膜の両面に配置した一対の電極と、前記電極
の一方に燃料ガスを供給排出し、他方に酸化剤ガスを供
給排出するガス流路を有する一対の導電性セパレータと
を具備した単電池を、複数個積層した高分子電解質型燃
料電池スタックであって、前記電池スタックの積層方向
の両端に配置した一対のエンドプレートと、前記エンド
プレートを前記電池スタックの積層方向に加圧する３本
のボルトを配置した帯状締結枠とを具備したことを特徴
とする。
【００１３】このとき、帯状締結枠に配置した３本のボ
ルトの径を、エンドプレート表面の中心部に近いものほ
ど大きくしたことが望ましい。
ルトの径を、エンドプレート表面の中心部に近いものほ
ど大きくしたことが望ましい。
【００１４】また、帯状締結枠を複数個具備したことが
有効である。
有効である。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。
を参照しながら説明する。
【００１６】本発明のポイントは、面を規定する３点の
異径締結ボルトで燃料電池を締結することで電池全面に
対しひずみを取りながら、締結に必要とする部品点数と
作業工程の削減を可能にし、均一な面圧を常に維持させ
る方法を見出したことである。
異径締結ボルトで燃料電池を締結することで電池全面に
対しひずみを取りながら、締結に必要とする部品点数と
作業工程の削減を可能にし、均一な面圧を常に維持させ
る方法を見出したことである。
【００１７】
【実施例】本発明に適する実施例を図面に従って、具体
的に説明する。
的に説明する。
【００１８】（実施例１）まず、本発明のポイントであ
る燃料電池の締め付け構造を、図１、図２及び図３を用
いて説明する。図１は締め付け構造を示した外面図であ
り、図２はその断面図である。図１において、１１は単
位電池の積層部分である。単位電池の積層部分１１の上
下にはエンドプレート１２を配置する。１３は集電板で
あり出力端子１４と電気的につながっている。単位電池
の積層部分１１とエンドプレート１２とは、特に図示し
ていないが、絶縁手段によって電気的に絶縁する。エン
ドプレート１２及び単位電池の積層部分１１は、締結板
１４と締結部材１５により締め付けられている。即ち、
図２に於いて、エンドプレート及び単位電池の積層部分
に対して、その左右の周囲を締結部材１５で覆い、上部
から締結ボルト１６および１７、下部から皿バネ２２で
エンドプレート１２に圧力を加え、これで単位電池の積
層部分１１を締め付ける。ただし、締結ボルト１７の位
置は、締結ボルト１６の位置に較べて、電池の平面方向
で中央部にあるため、電池を平面方向に均一に加圧する
ためには、より大きな力で締め付けなければならない。
そこで、締結ボルト１６は直径１０ｍｍのものを用い、
締結ボルト１７は直径１６ｍｍのものを用いた。締結板
１４におけるボルト１６とボルト１７の取り付け位置の
概略を図３（ａ）に示した。
る燃料電池の締め付け構造を、図１、図２及び図３を用
いて説明する。図１は締め付け構造を示した外面図であ
り、図２はその断面図である。図１において、１１は単
位電池の積層部分である。単位電池の積層部分１１の上
下にはエンドプレート１２を配置する。１３は集電板で
あり出力端子１４と電気的につながっている。単位電池
の積層部分１１とエンドプレート１２とは、特に図示し
ていないが、絶縁手段によって電気的に絶縁する。エン
ドプレート１２及び単位電池の積層部分１１は、締結板
１４と締結部材１５により締め付けられている。即ち、
図２に於いて、エンドプレート及び単位電池の積層部分
に対して、その左右の周囲を締結部材１５で覆い、上部
から締結ボルト１６および１７、下部から皿バネ２２で
エンドプレート１２に圧力を加え、これで単位電池の積
層部分１１を締め付ける。ただし、締結ボルト１７の位
置は、締結ボルト１６の位置に較べて、電池の平面方向
で中央部にあるため、電池を平面方向に均一に加圧する
ためには、より大きな力で締め付けなければならない。
そこで、締結ボルト１６は直径１０ｍｍのものを用い、
締結ボルト１７は直径１６ｍｍのものを用いた。締結板
１４におけるボルト１６とボルト１７の取り付け位置の
概略を図３（ａ）に示した。
【００１９】以下、燃料電池の製造方法を説明する。
【００２０】炭素微粉末（米国キャボット社製ＶＸＣ７
２、一次粒子径：３０ｎｍ、比表面積：２５４ｍ2／
ｇ）に、平均粒径約３０Åの白金粒子を２５重量％担持
したものを電極の触媒とした。この触媒粉末をイソプロ
パノ−ルに分散させた溶液に、水素イオン伝導性高分子
電解質であるパーフルオロカーボンスルホン酸の粉末を
エチルアルコールに分散したディスパージョン溶液を混
合し、触媒ペーストを作成した。
２、一次粒子径：３０ｎｍ、比表面積：２５４ｍ2／
ｇ）に、平均粒径約３０Åの白金粒子を２５重量％担持
したものを電極の触媒とした。この触媒粉末をイソプロ
パノ−ルに分散させた溶液に、水素イオン伝導性高分子
電解質であるパーフルオロカーボンスルホン酸の粉末を
エチルアルコールに分散したディスパージョン溶液を混
合し、触媒ペーストを作成した。
【００２１】一方、電極の多孔性基材となるカーボンペ
ーパーを撥水処理した。厚み３６０μｍのカ−ボン不織
布（東レ製、ＴＧＰ−Ｈ−１２０）を、ポリテトラフル
オロエチレン含有の水性ディスパージョン（ダイキン工
業製、ネオフロンＮＤ１）に含浸した後、これを乾燥
し、４００℃で３０分加熱することで、撥水性を与え
た。
ーパーを撥水処理した。厚み３６０μｍのカ−ボン不織
布（東レ製、ＴＧＰ−Ｈ−１２０）を、ポリテトラフル
オロエチレン含有の水性ディスパージョン（ダイキン工
業製、ネオフロンＮＤ１）に含浸した後、これを乾燥
し、４００℃で３０分加熱することで、撥水性を与え
た。
【００２２】このカ−ボン不織布の上に、前述の触媒ペ
ーストをクリ−ン印刷法をもちいて塗布することで触媒
層を形成した。このようにして作成した触媒層とカ−ボ
ン不織布とを合わせて電極とした。電極中に含まれる白
金量は０．５ｍｇ／ｃｍ2、パーフルオロカーボンスル
ホン酸の量は１．２ｍｇ／ｃｍ2となるよう調整した。
ーストをクリ−ン印刷法をもちいて塗布することで触媒
層を形成した。このようにして作成した触媒層とカ−ボ
ン不織布とを合わせて電極とした。電極中に含まれる白
金量は０．５ｍｇ／ｃｍ2、パーフルオロカーボンスル
ホン酸の量は１．２ｍｇ／ｃｍ2となるよう調整した。
【００２３】次に、外寸の大きさを前述の電極より５ｍ
ｍ大きくした、プロトン伝導性高分子電解質膜（米国デ
ュポン社製ナフィオン１１２）の裏表両面に、一対の電
極を触媒層が電解質膜の側に接するようにホットプレス
で接合し、これを電極電解質膜接合体（ＭＥＡ）とし
た。
ｍ大きくした、プロトン伝導性高分子電解質膜（米国デ
ュポン社製ナフィオン１１２）の裏表両面に、一対の電
極を触媒層が電解質膜の側に接するようにホットプレス
で接合し、これを電極電解質膜接合体（ＭＥＡ）とし
た。
【００２４】このＭＥＡをセパレータ板で挟み込んで単
電池の構成とした。セパレータ板の作成は、カーボン粉
末材料を冷間プレス成形したカーボン板に、フェノール
樹脂を含浸・硬化させガスシール性を改善した樹脂含浸
したものを用い、これに切削加工でガス流路を形成し
た。セパレータの大きさは１０ｃｍ×２０ｃｍ、厚さは
４ｍｍであり、溝部は幅２ｍｍで深さ１．５ｍｍの凹部
であり、この部分をガスが流通する。また、ガス流路間
のリブ部は幅１ｍｍの凸部である。また、酸化剤ガスの
マニホルド孔と、燃料ガスのマニホルド孔と、冷却水の
マニホルド孔を、セパレータに形成した。また、ガス流
通路と、マニホールド孔の周りに、ポリイソブチレンに
導電性カーボンを分散させた導電性のガスシール剤で、
ガスシール部を形成した。
電池の構成とした。セパレータ板の作成は、カーボン粉
末材料を冷間プレス成形したカーボン板に、フェノール
樹脂を含浸・硬化させガスシール性を改善した樹脂含浸
したものを用い、これに切削加工でガス流路を形成し
た。セパレータの大きさは１０ｃｍ×２０ｃｍ、厚さは
４ｍｍであり、溝部は幅２ｍｍで深さ１．５ｍｍの凹部
であり、この部分をガスが流通する。また、ガス流路間
のリブ部は幅１ｍｍの凸部である。また、酸化剤ガスの
マニホルド孔と、燃料ガスのマニホルド孔と、冷却水の
マニホルド孔を、セパレータに形成した。また、ガス流
通路と、マニホールド孔の周りに、ポリイソブチレンに
導電性カーボンを分散させた導電性のガスシール剤で、
ガスシール部を形成した。
【００２５】以上のように作成したＭＥＡの両面に、導
電性セパレータの表面の燃料ガス流通側と、導電性セパ
レータの裏面の酸化剤ガス流通側とを接合し、単電池Ａ
とした。また、ＭＥＡの両面に、導電性セパレータの表
面の燃料ガス流通側と、導電性セパレータの裏面の冷却
水流通側とを接合し、単電池Ｂとした。
電性セパレータの表面の燃料ガス流通側と、導電性セパ
レータの裏面の酸化剤ガス流通側とを接合し、単電池Ａ
とした。また、ＭＥＡの両面に、導電性セパレータの表
面の燃料ガス流通側と、導電性セパレータの裏面の冷却
水流通側とを接合し、単電池Ｂとした。
【００２６】次に、単電池Ａと単電池Ｂとを１セルずつ
交互に積層し、合計で５０セル積層することで、単位電
池の積層部分とした。
交互に積層し、合計で５０セル積層することで、単位電
池の積層部分とした。
【００２７】この積層体の上下にエンドプレートを配
し、図１、２で説明した締結構造とした。即ち、締結部
材１２を介して締結ボルト１６、１７と皿バネ２２で締
結力を与える構造とし、組立時の締結圧力を１３ｋｇｆ
／ｃｍ2とした。感圧紙によりセパレータ板の圧力分布
を調べたところ、全面にわたって均一な圧力分布となっ
ていることが確認された。
し、図１、２で説明した締結構造とした。即ち、締結部
材１２を介して締結ボルト１６、１７と皿バネ２２で締
結力を与える構造とし、組立時の締結圧力を１３ｋｇｆ
／ｃｍ2とした。感圧紙によりセパレータ板の圧力分布
を調べたところ、全面にわたって均一な圧力分布となっ
ていることが確認された。
【００２８】（比較例１）実施例１では、積層電池部分
を３個のボルトで締め付けたが、この部分を４個のボル
トで締め付けたものを比較例とした。締結板におけるボ
ルトの取り付け位置の概略を、図３（ｂ）に示した。比
較例では直径１６ｍｍのボルトを用いた。これ以外は、
実施例１で作成した電池と全て同一とした。
を３個のボルトで締め付けたが、この部分を４個のボル
トで締め付けたものを比較例とした。締結板におけるボ
ルトの取り付け位置の概略を、図３（ｂ）に示した。比
較例では直径１６ｍｍのボルトを用いた。これ以外は、
実施例１で作成した電池と全て同一とした。
【００２９】（特性評価）以上の実施例１と比較例１で
作成した電池に対して、以下の条件で特性を評価した。
燃料極に純水素ガスを、空気極に空気をそれぞれ供給し
た。燃料ガス利用率（Ｕｆ）を７０％、空気利用率（Ｕ
ｏ）を２０％とした。ガスの加湿は、燃料ガスを８５
℃、空気を６５〜７０℃の加湿バブラーに通すことで行
った。電池温度は冷却水の温度と流量を調節することで
７５℃に維持した。駆動電流はＭＥＡの面積あたり０．
５Ａ／ｃｍ2 とした。
作成した電池に対して、以下の条件で特性を評価した。
燃料極に純水素ガスを、空気極に空気をそれぞれ供給し
た。燃料ガス利用率（Ｕｆ）を７０％、空気利用率（Ｕ
ｏ）を２０％とした。ガスの加湿は、燃料ガスを８５
℃、空気を６５〜７０℃の加湿バブラーに通すことで行
った。電池温度は冷却水の温度と流量を調節することで
７５℃に維持した。駆動電流はＭＥＡの面積あたり０．
５Ａ／ｃｍ2 とした。
【００３０】図４に、本発明の実施例の電池と比較例の
電池の特性を示した。図４では、縦軸は燃料電池の出力
電圧を単位電池の積層数で割ったものを示し、横軸は運
転時間を示した。図４に示した結果から、本発明の電池
は比較例の電池と較べて、長期信頼性に優れたものであ
ることを確認した。
電池の特性を示した。図４では、縦軸は燃料電池の出力
電圧を単位電池の積層数で割ったものを示し、横軸は運
転時間を示した。図４に示した結果から、本発明の電池
は比較例の電池と較べて、長期信頼性に優れたものであ
ることを確認した。
【００３１】
【発明の効果】本発明によると、燃料電池スタックの締
結方法として、従来の４点支持に替わり、ＭＥＡに余計
なひずみを与えず、かつ均一に面圧を与えることができ
るため、燃料電池の安定した運転への実現に寄与する。
この効果は、この電池スタックを電気自動車に応用した
とき更に顕著になる。また、部品点数と作業工程の削減
により量産時におけるコスト低減が図れる。
結方法として、従来の４点支持に替わり、ＭＥＡに余計
なひずみを与えず、かつ均一に面圧を与えることができ
るため、燃料電池の安定した運転への実現に寄与する。
この効果は、この電池スタックを電気自動車に応用した
とき更に顕著になる。また、部品点数と作業工程の削減
により量産時におけるコスト低減が図れる。
【図１】本発明の実施例である高分子電解質型燃料電池
スタックの外観を示した構成概略図
スタックの外観を示した構成概略図
【図２】本発明の実施例である高分子電解質型燃料電池
スタックの断面を示した構成概略図
スタックの断面を示した構成概略図
【図３】本発明の実施例である高分子電解質型燃料電池
スタックのボルト取り付け位置の概略図
スタックのボルト取り付け位置の概略図
【図４】本発明の実施例の電池と比較例の電池の特性を
示したグラフ
示したグラフ
１１ 単位電池の積層部分 １２ エンドプレート １３ 集電板 １４ 締結板 １５ 締結部材 １６，１７ 締結ボルト １８ 出力端子 ２２ 皿バネ
フロントページの続き (72)発明者 羽藤 一仁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山崎 達人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 松本 敏宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H026 AA06 BB02 CC03 CC08 CX04 EE18 HH01 HH03
Claims (3)
- 【請求項１】 水素イオン伝導性高分子電解質膜と、前
記水素イオン伝導性高分子電解質膜の両面に配置した一
対の電極と、前記電極の一方に燃料ガスを供給排出し、
他方に酸化剤ガスを供給排出するガス流路を有する一対
の導電性セパレータとを具備した単電池を、複数個積層
した高分子電解質型燃料電池スタックであって、前記電
池スタックの積層方向の両端に配置した一対のエンドプ
レートと、前記エンドプレートを前記電池スタックの積
層方向に加圧する３本のボルトを配置した帯状締結枠と
を具備したことを特徴とする高分子電解質型燃料電池ス
タック。 - 【請求項２】 帯状締結枠に配置した３本のボルトの径
を、エンドプレート表面の中心部に近いものほど大きく
したことを特徴とする請求項１記載の高分子電解質型燃
料電池スタック。 - 【請求項３】 帯状締結枠を複数個具備したことを特徴
とする請求項１または２記載の高分子電解質型燃料電池
スタック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31672299A JP4314696B2 (ja) | 1999-11-08 | 1999-11-08 | 高分子電解質型燃料電池スタック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31672299A JP4314696B2 (ja) | 1999-11-08 | 1999-11-08 | 高分子電解質型燃料電池スタック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001135343A true JP2001135343A (ja) | 2001-05-18 |
| JP4314696B2 JP4314696B2 (ja) | 2009-08-19 |
Family
ID=18080185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31672299A Expired - Fee Related JP4314696B2 (ja) | 1999-11-08 | 1999-11-08 | 高分子電解質型燃料電池スタック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4314696B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100488875B1 (ko) * | 2002-11-18 | 2005-05-11 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 스택의 체결 구조 |
| CN101994833A (zh) * | 2009-08-25 | 2011-03-30 | 哈米尔顿森德斯特兰德公司 | 叠片组件密封方法及装置 |
| EP2469637A1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-06-27 | Hamilton Sundstrand Corporation | Laminate assembly sealing method and arrangement |
| JP2016095920A (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池、および燃料電池システム |
-
1999
- 1999-11-08 JP JP31672299A patent/JP4314696B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100488875B1 (ko) * | 2002-11-18 | 2005-05-11 | 현대자동차주식회사 | 연료전지 스택의 체결 구조 |
| CN101994833A (zh) * | 2009-08-25 | 2011-03-30 | 哈米尔顿森德斯特兰德公司 | 叠片组件密封方法及装置 |
| US8524028B2 (en) | 2009-08-25 | 2013-09-03 | Hamilton Sundstrnad Space Systems International, Inc. | Laminate assembly sealing method and arrangement |
| US9318767B2 (en) | 2009-08-25 | 2016-04-19 | Hamilton Sundstrand Space Systems International, Inc. | Laminate assembly sealing method and arrangement |
| EP2469637A1 (en) * | 2010-12-24 | 2012-06-27 | Hamilton Sundstrand Corporation | Laminate assembly sealing method and arrangement |
| JP2016095920A (ja) * | 2014-11-12 | 2016-05-26 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池、および燃料電池システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4314696B2 (ja) | 2009-08-19 |
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