JP2002367665A - 燃料電池スタックおよびその加圧保持方法 - Google Patents
燃料電池スタックおよびその加圧保持方法Info
- Publication number
- JP2002367665A JP2002367665A JP2001174733A JP2001174733A JP2002367665A JP 2002367665 A JP2002367665 A JP 2002367665A JP 2001174733 A JP2001174733 A JP 2001174733A JP 2001174733 A JP2001174733 A JP 2001174733A JP 2002367665 A JP2002367665 A JP 2002367665A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fuel cell
- cell stack
- metal plate
- oxygen
- leaf spring
- 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.)
- Granted
Links
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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0206—Metals or alloys
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
- B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
- B60L58/33—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by cooling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
- B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
- B60L58/32—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load
- B60L58/34—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells for controlling the temperature of fuel cells, e.g. by controlling the electric load by heating
-
- 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
- H01M8/0204—Non-porous and characterised by the material
- H01M8/0223—Composites
- H01M8/0228—Composites in the form of layered or coated products
-
- 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
- H01M8/0247—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form
- H01M8/0254—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors characterised by the form corrugated or undulated
-
- 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
-
- 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
- H01M8/02—Details
- H01M8/0202—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors
- H01M8/0267—Collectors; Separators, e.g. bipolar separators; Interconnectors having heating or cooling means, e.g. heaters or coolant flow channels
-
- 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
- H01M8/0297—Arrangements for joining electrodes, reservoir layers, heat exchange units or bipolar separators to each other
-
- 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
- H01M8/04—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids
- H01M8/04007—Auxiliary arrangements, e.g. for control of pressure or for circulation of fluids related to heat exchange
- H01M8/04014—Heat exchange using gaseous fluids; Heat exchange by combustion of reactants
-
- 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
-
- 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
-
- 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
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/12—All metal or with adjacent metals
- Y10T428/12493—Composite; i.e., plural, adjacent, spatially distinct metal components [e.g., layers, joint, etc.]
- Y10T428/12986—Adjacent functionally defined components
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Arrangement Or Mounting Of Propulsion Units For Vehicles (AREA)
Abstract
に、該燃料電池スタックが体積変化した場合であっても
単位セルの電気的な接触を確保する。 【解決手段】燃料電池スタック100を構成する第1単
位セル102では、第1セパレータ140と第2セパレ
ータ142とで第1接合体20aが挟持されている。第
2セパレータ142は、凹部152と凸部154が互い
に連続する部位を有する第1金属板148と、凸部15
8と凹部156が互いに連続する部位を有する第2金属
板150とからなり、これら第1金属板148と第2金
属板150との間には、板ばね160が介装されてい
る。この板ばね160には、両金属板148、150の
各凸部154、158の頂部が当接している。そして、
第1金属板148の凹部152は、板ばね160を介し
て第2金属板150の凸部158に対向するように配置
されており、かつ第1金属板148の凸部154は、板
ばね160を介して第2金属板150の凹部156に対
向するように配置されている。
Description
およびその加圧保持方法に関し、一層詳細には、温度変
化に伴って単位セルが熱膨張または収縮による寸法変化
を起こした場合であっても単位セル同士の電気的な接触
が確実に維持される燃料電池スタックおよびその加圧保
持方法に関する。
された一般的な燃料電池スタック10の要部拡大断面図
を示す。この燃料電池スタック10は、複数個の単位セ
ル12が互いに電気的に直列接続されるとともに図9に
おける左右方向に積層されてなる積層体13を備える。
ソード側電極16との間に電解質層18が介装されるこ
とにより構成された接合体20と、該接合体20を挟持
する1組のセパレータ22a、22bとを備える。両セ
パレータ22a、22bには、アノード側電極14に対
向する面に該アノード側電極14に燃料ガス(例えば、
水素を主成分とする水素含有ガス)を供給・排出するた
めの第1ガス流路24が設けられる一方、カソード側電
極16に対向する面に該カソード側電極16に酸素含有
ガス(例えば、空気)を供給・排出するための第2ガス
流路26が設けられている。
ル12、12には、集電用電極34a、34bがそれぞ
れ電気的に接続される。さらに、該集電用電極34a、
34bの外側に漏電防止用の絶縁プレート36a、36
bを介してエンドプレート38a、38bがそれぞれ配
置され、各エンドプレート38a、38bの外側にバッ
クアッププレート40a、40bがそれぞれ配置される
ことにより、燃料電池スタック10が構成される。な
お、エンドプレート38aとバックアッププレート40
aとの間には、単位セル12同士の電気的な接触を維持
するための複数個のばね部材、例えば、皿ばね42が介
装されている。
0の周縁部には、一方のバックアッププレート40aか
ら他方のバックアッププレート40bに至るまで延在す
る複数個の貫通孔44が形成されている。これら貫通孔
44には各々タイロッド46が通されており、該タイロ
ッド46にナット48が螺合されることにより両バック
アッププレート40a、40bが緊締されることに伴っ
て、積層体13、集電用電極34a、34b、エンドプ
レート38a、38bが加圧保持される。この際、皿ば
ね42が圧縮される。
プレート38a、バックアッププレート40bにそれぞ
れ連結されたマウント用ブラケット50、52を介して
車体1に搭載されている。このうち、マウント用ブラケ
ット52はボルト54で車体1に連結されることによっ
て位置決め固定されており、一方、マウント用ブラケッ
ト50は、車体1に対して摺動自在である。すなわち、
図10に示すように、このマウント用ブラケット50の
下端部に突出形成されたアーム部56には、段部58を
有する長円状溝60が設けられている。該長円状溝60
を通ったボルト62がその頭部で段部58の底面を適切
な力で押圧することによって、マウント用ブラケット5
0が車体1に摺動自在に連結される。
ガス供給・排出機構、酸素含有ガス供給・排出機構およ
び冷却水供給・排出機構(いずれも図示せず)がそれぞ
れ連結される。そして、燃料電池スタック10に冷却水
を流通させる一方、該燃料電池スタック10の温度を上
昇させた状態でアノード側電極14に燃料ガスが供給さ
れ、かつカソード側電極16に空気等の酸素含有ガスが
供給される。燃料ガス中の水素は、アノード側電極14
において、以下の反応式(A)に示されるように電離
し、その結果、水素イオンおよび電子が生成する。
ド側電極16へ移動する。一方、電子は、アノード側電
極14およびカソード側電極16に電気的に接続された
外部回路に取り出され、該外部回路を付勢するための直
流の電気エネルギとして利用される。
り、該カソード側電極16に移動した水素イオンおよび
該カソード側電極16に供給された酸素含有ガス中の酸
素とともに以下の反応式(B)に示される反応を起こ
し、水を生成する。
り寸法変化を起こすと、その熱膨張量に応じて皿ばね4
2が縮小する。また、運転が停止されて燃料電池スタッ
ク10の温度が下降すると、積層体13が収縮するとと
もに皿ばね42が伸張する。このように、積層体13が
熱膨張または収縮することに追従して皿ばね42が縮小
または伸張することにより、積層体13に対する締め付
け力が略均等に維持される。すなわち、積層体13の加
圧保持が良好に維持され、これにより単位セル12同士
の電気的な接触が維持される。
化学変化で生成した水分の吸収・放出や供給する燃料ガ
スおよび酸素含有ガスの湿度によって積層体13の積層
方向に沿って膨潤・収縮する。加えて、電解質層18
は、燃料電池スタック10の運転・停止に伴う度重なる
温度変化によって寸法が若干縮小する、いわゆるへたり
を生じる。このへたりは、接合体20を保持するシール
部材や、セパレータ22a、22b等においても同様に
発生する。燃料電池スタック10は、電解質層18、シ
ール部材、セパレータ22a、22b等にこのような寸
法変化が生じた際にも積層方向に沿って寸法変化を起こ
す。
起こして皿ばね42が縮小または伸張する際には、マウ
ント用ブラケット50が車体1に対して摺動する。
うに、皿ばね42は、積層体13が熱膨張または収縮し
た際に、自身が縮小または伸張することによって単位セ
ル12同士の電気的な接触を維持するという役割を果た
す。換言すれば、皿ばね42は、積層体13が積層方向
に寸法変化を起こした場合であっても、該積層体13に
対する加圧保持力を略一定に保つ加圧保持力維持機構で
ある。
ック10に組み込む場合、該皿ばね42を保持するため
に、エンドプレート38aおよびバックアッププレート
40aが必要となる。このため、皿ばね42自身および
バックアッププレート40aによって燃料電池スタック
10の積層方向に沿う寸法が大きくなり、しかも、重量
も大きくなるという不具合がある。
ッド46にてバックアッププレート40a、40b同士
を緊締する場合、各タイロッド46の締め付け力を略均
等にしなければならない。他の箇所に比して緩やかに締
め付けられた箇所は、積層体13が収縮した際に締め付
け力が低下することがあり、その結果、積層体13を構
成する単位セル12同士の間に接触不良が発生し、内部
抵抗が増加して燃料電池スタック10の発電特性が低下
してしまうことがあるからである。
タイロッド46による締め付け力を大きくする必要があ
る。そして、このような状況下においても撓みが生じな
いように、エンドプレート38a、38bとしては、厚
肉なものが採用される。しかしながら、このことによっ
て、積層体13の積層方向に沿う燃料電池スタック10
の寸法が大きくなってしまうという不具合が惹起され
る。また、必然的に燃料電池スタック10の重量も大き
くなり、したがって、該燃料電池スタック10を搭載す
る車体1を走行させる際に大きな駆動力が必要になる。
この不具合は、タイロッド46に代替してバンド等の他
の緊締部材を使用した場合においても同様に生じる。
0では、一方のマウント用ブラケット50が車体1に摺
動自在に連結されているが、これを堅牢に位置決め固定
することはできない。すなわち、マウント用ブラケット
50、52の両方を堅牢に位置決め固定した場合には、
例えば、積層体13が熱膨張することが著しく抑制さ
れ、その結果、燃料電池スタック10に大きな熱応力が
作用してしまうことになるからである。
用ブラケット50では、車体1を走行させた際に生じた
振動や衝撃によって燃料電池スタック10に加わる荷重
を充分に受けることができない。そこで、車体1に位置
決め固定されるマウント用ブラケット52としては、振
動や衝撃による荷重を加圧することができるように大型
のものが使用される。
ック10を搭載するスペースが広大なものとなる。しか
も、マウント用ブラケット52の重量が大きくなるので
必然的に燃料電池スタック10の重量も大きくなり、し
たがって、該燃料電池スタック10を搭載する車体1を
走行させる際に大きな駆動力が必要となってしまう。
されたもので、両マウント用ブラケットを堅牢に位置決
め固定した状態であっても燃料電池スタックに作用する
熱応力を抑制することが可能であるとともに、積層体が
その積層方向に沿って膨張または収縮した場合において
も単位セル同士の電気的な接触を維持することが可能で
あり、しかも、バックアッププレートを使用する必要性
もない燃料電池スタックおよびその加圧保持方法を提供
することを目的とする。
めに、本発明は、アノード側電極とカソード側電極との
間に電解質が介装されてなる接合体と前記接合体を挟持
する1組のセパレータとを有する単位セルが複数個積層
された積層体を備える燃料電池スタックにおいて、前記
1組のセパレータのうちの少なくとも1つは、凹部と凸
部が交互に連続する部位をそれぞれ有する1組の金属板
を有し、前記1組の金属板の間には板ばねが介装されて
おり、かつ前記板ばねには前記1組の金属板の各凸部の
頂部が当接するとともに、一方の前記金属板の凹部と他
方の前記金属板の凸部とが前記板ばねを介して対向して
いることを特徴とする。
て寸法変化を起こした際や、電解質層が電気化学変化で
生成した水分を吸収・放出することに追従して膨潤・収
縮した際、さらには、燃料電池スタックを構成する電解
質層、シール部材、セパレータ等にへたりによる寸法変
化が生じた際に燃料電池スタックが単位セルの積層方向
に沿って寸法変化を起こしたとき、板ばねが弾性変形す
る。この弾性変形に伴って単位セルが弾発付勢されるこ
とにより、積層体に対する加圧保持力、ひいては互いに
隣接する単位セル同士の電気的な接触を良好に維持する
ことができる。
圧保持力が維持されるので、従来技術に係る燃料電池ス
タックのように皿ばねを組み込む必要がなくなる。ま
た、このためにバックアッププレートも不要となるの
で、燃料電池スタックにおける単位セルの積層方向に沿
う寸法を小さくすることができ、かつ軽量化することが
できる。
タックでは、板ばねが弾性変形することによって積層体
に対する加圧保持力が維持される。したがって、マウン
ト用ブラケットはほとんど変位することがない。このた
め、本発明に係る燃料電池スタックにおいては、前記積
層体を該積層体の両端から保持する1組のエンドプレー
トにそれぞれ連結されたマウント用ブラケットの一方を
従来のように所定の部材に摺動自在に連結する必要はな
く、堅牢に位置決め固定することができる。なお、上記
したように、燃料電池スタックの運転に際して単位セル
が熱膨張した際には板ばねが弾性変形して熱応力を緩和
するので、このような構成としたことに伴って単位セル
が熱膨張することが抑制されることはない。
をともに堅牢に位置決め固定することができるので、従
来技術に係る燃料電池スタックのように一方のマウント
用ブラケットのみを位置決め固定する場合に比して、両
マウント用ブラケットに加わる荷重が著しく低減する。
このため、該マウント用ブラケットとしては、小型かつ
軽量なものを採用することができる。したがって、燃料
電池スタックの搭載スペースを狭小化することができる
とともに、車輌としての総重量を小さくすることもでき
る。
輌の車体を挙げることができる。すなわち、本発明に係
る燃料電池スタックは、車載用として好適に使用するこ
とができる。ここで、車輌は、燃料電池スタックの起電
力を駆動源として走行するものであればよく、一般自家
用車に特に限定されるものではない。
ード側電極との間に電解質が介装されてなる接合体と前
記接合体を挟持する1組のセパレータとを有する単位セ
ルが複数個積層された積層体を備える燃料電池スタック
を加圧保持する燃料電池スタックの加圧保持方法におい
て、前記1組のセパレータの少なくとも1つを、凹部と
凸部が交互に連続する部位をそれぞれ有する1組の金属
板で構成するとともに、前記1組の金属板の間に板ばね
を介装し、前記板ばねを介して一方の前記金属板の凹部
と他方の前記金属板の凸部とを対向配置した状態で前記
積層体を積層方向に加圧することを特徴とする。
って、燃料電池スタックが熱膨張または収縮を起こした
場合であっても、積層体に対する加圧保持力、ひいては
互いに隣接する単位セル同士の電気的な接触を良好に維
持することができる。上記したように、板ばねが弾性変
形して単位セルを弾発付勢し、これにより積層体に対す
る加圧保持力が維持されるからである。このため、皿ば
ねおよびバックアッププレートが不要となるので、燃料
電池スタックにおける単位セルの積層方向に沿う寸法を
小さくすることができ、該燃料電池スタックを軽量化す
ることもできる。
が不要となるので、積層体を1組のエンドプレートで挟
持し、かつ1組のエンドプレート同士を緊締部材で緊締
することができる。この場合、バックアッププレートが
存在しない分だけ燃料電池スタックの積層方向寸法を小
さくすることができるとともに、かつ軽量化することが
できる。
ックにつきその加圧保持方法との関係で好適な実施の形
態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。な
お、図9および図10に示される構成要素と同一の構成
要素には同一の参照符号を用い、説明の便宜上必要な場
合には参照符号にa、b等の添字を付し、その詳細な説
明を省略する。
略全体斜視図を図1に示す。この燃料電池スタック10
0は、図2に示す第1単位セル102と第2単位セル1
04とが積層されたセルアセンブリ106が矢印A方向
に積層されかつ互いに電気的に直列接続されてなる積層
体108を備える。
の一端縁部には、その積層方向(矢印A方向)に互いに
連通して、酸素を主に含有する酸素含有ガスを供給・排
出するための酸素含有ガス供給連通孔110および酸素
含有ガス排出連通孔112と、燃料ガス中間連通孔11
4とが設けられている。また、他端縁部には、酸素含有
ガス供給連通孔110および酸素含有ガス排出連通孔1
12に連通する酸素含有ガス中間連通孔116と、燃料
ガス中間連通孔114にそれぞれ連通する燃料ガス供給
連通孔118および燃料ガス排出連通孔120と、冷却
媒体を供給・排出するための冷却媒体入口孔122およ
び冷却媒体出口孔124とが設けられている。このう
ち、酸素含有ガス供給連通孔110、酸素含有ガス排出
連通孔112、燃料ガス供給連通孔118、燃料ガス排
出連通孔120、冷却媒体入口孔122および冷却媒体
出口孔124は、それぞれ、燃料電池スタック100を
構成するエンドプレート126(図1参照)に設けられ
た酸素含有ガス供給口128、酸素含有ガス排出口13
0、燃料ガス供給口132、燃料ガス排出口134、冷
却媒体供給口136および冷却媒体排出口138に連通
している。
に、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸
されてなる固体高分子電解質膜18aと、該固体高分子
電解質膜18aを挟持するアノード側電極14aおよび
カソード側電極16aを有する第1接合体20aを備え
る。アノード側電極14aおよびカソード側電極16a
は、カーボンクロスまたはカーボンペーパー等からなる
ガス拡散層(図示せず)と、白金合金が表面に担持され
た多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に
塗布されてなる電極触媒層(図示せず)とをそれぞれ有
し、電極触媒層同士が固体高分子電解質膜18aを介し
て対向するように該固体高分子電解質膜18aに接合さ
れている。
が、第1セパレータ140と第2セパレータ142とで
挟持されることによって第1単位セル102が構成され
る。
20aと同様に構成された第2接合体20bを有する。
したがって、第2接合体20bにおいて、第1接合体2
0aと同一の構成要素には同一の参照符号を用い、添字
aに代えてbを付して表すものとする。
体20bは、第2セパレータ142と第1セパレータ1
40とで挟持されている。すなわち、第2セパレータ1
42は、第1単位セル102の図2および図3における
下方に積層された下流側の第2単位セル104の構成部
材を兼ね、第1セパレータ140は、第2単位セル10
4の図2および図3におけるさらに下方に積層された下
流側の第1単位セル102の構成部材を兼ねる。
40において、第1接合体20aのアノード側電極14
aに対向する一端面には、図2および図3に示すよう
に、図2における矢印C方向に沿って延在する凹部14
4が形成されており、一方、他端面には、凸部146が
形成されている。このうち、凹部144とその直上に積
層される第2接合体20bのカソード側電極16bとの
間には、酸素含有ガスが流通される(図3参照)。すな
わち、第1セパレータ140において、第1接合体20
aのアノード側電極14aに頂部が当接する凹部144
は、酸素含有ガス流路として機能する。勿論、この凹部
144は、酸素含有ガス供給連通孔110と酸素含有ガ
ス中間連通孔116(図1参照)とに連通している。
ノード側電極14aとの間には、燃料ガスが流通される
(図3参照)。すなわち、第1セパレータ140におい
て、第2接合体20bのカソード側電極16bに頂部が
当接する凸部146は、燃料ガス流路として機能する。
勿論、この凸部146は、燃料ガス供給連通孔118と
燃料ガス中間連通孔114(図1参照)とに連通してい
る。
レータ140と略同様に構成された第1金属板148と
第2金属板150とからなる(図2および図3参照)。
すなわち、第1金属板148には凹部152、凸部15
4が設けられており、かつ第2金属板150には、凹部
156、凸部158が設けられている。そして、両金属
板148、150の間には板ばね160が介装されてお
り、図3から諒解されるように、両凸部154、158
の各頂部はこの板ばね160に当接している。また、該
板ばね160を介して、第1金属板148の凹部152
は第2金属板150の凸部158に対向するように配置
され、かつ第1金属板148の凸部154は第2金属板
150の凹部156に対向するように配置されている。
部152と板ばね160との間、および板ばね160と
第2金属板150の凹部156との間には、冷却水等の
冷却媒体がそれぞれ流通される。その一方で、第1金属
板148の凸部154と第1接合体20aのカソード側
電極16aとの間には酸素含有ガスが流通され、かつ第
2金属板150の凸部158と第2接合体20bのアノ
ード側電極14bとの間には燃料ガスが流通される。
沿う板ばね160の寸法は、第1金属板148および第
2金属板150における凸部158および凹部156が
設けられた部位に比してやや小さく設定されている。こ
のため、図4に示すように、第1金属板148の凹部1
52と板ばね160との間に流通された冷却媒体は、板
ばね160の一端部を折り返して該板ばね160と第2
金属板150の凹部156との間に導入される。
金属板からなり、荷重が加えられた際に弾性変形し、か
つ前記荷重が除去されて元の形状に復帰する際に弾発力
を付与する。すなわち、板ばね160は、第1金属板1
48および第2金属板150を介して第1接合体20a
および第2接合体20bをそれぞれ弾発付勢する作用を
営む。後述するように、この弾発付勢により積層体10
8の電気的な接触が確保される。
センブリ106が熱膨張または収縮した場合であって
も、熱膨張または収縮前と略同等の荷重で第2金属板1
50および第1金属板148を介して第1接合体20a
および第2接合体20bを押圧できるものが選定され
る。換言すれば、板ばね160のばね定数は、セルアセ
ンブリ106の膨張量または収縮量に応じて、肉厚や支
点のスパン、材質により設定すればよく、一義的に決定
されるものではない。
2、162を有する集電用電極34a、34bと、漏電
防止用の絶縁プレート(図示せず)とを介してエンドプ
レート126、164が配置される(図1参照)。上記
したように、エンドプレート126には、酸素含有ガス
供給口128、酸素含有ガス排出口130、燃料ガス供
給口132、燃料ガス排出口134、冷却媒体供給口1
36および冷却媒体排出口138が設けられている。
8には、一方のエンドプレート126から他方のエンド
プレート164に至る貫通孔(図示せず)が複数個形成
されており、各貫通孔には緊締部材としてのタイロッド
46が通されている。各タイロッド46にナット48
(図5参照)が螺合されることにより両エンドプレート
126、164が締め付けられることに伴って、積層体
108、集電用電極34a、34bおよびエンドプレー
ト126、164が一体的に加圧保持される。
は、ボルト165、165を介してマウント用ブラケッ
ト166a、166bがそれぞれ連結されており、両マ
ウント用ブラケット166a、166bは、ボルト16
8、168を介して車体1に強固に連結されている。す
なわち、本実施の形態においては、両マウント用ブラケ
ット166a、166bは、いずれも車体1に対して摺
動することのないように堅牢に位置決め固定されてい
る。
供給口・排出口132、134に燃料ガス供給源、回収
機構が連結されるとともに、酸素含有ガス供給口・排出
口128、130に酸素含有ガス供給源、回収機構が連
結され、さらに、冷却媒体供給口・排出口136、13
8に冷却水供給源、回収機構が連結される(いずれも図
示せず)。
0は、基本的には以上のように構成されるものであり、
次にその作用効果について説明する。
際しては、該燃料電池スタック100が所定の温度まで
昇温された後、燃料ガス供給口132から水素含有ガス
等の燃料ガスが供給されるとともに、酸素含有ガス供給
口128から空気等の酸素含有ガスが供給される。さら
に、冷却媒体供給口136から純水やエチレングリコー
ル、オイル等の冷却媒体が供給される。このため、燃料
電池スタック100では、矢印A方向に重ね合わされた
複数組のセルアセンブリ106に対し、燃料ガス、酸素
含有ガスおよび冷却媒体が順次直列的に供給される。
在する燃料ガス供給連通孔118に供給された燃料ガス
は、第1セパレータ140の凸部146と第1接合体2
0aのアノード側電極14aとの間に流通された後、燃
料ガス中間連通孔114に沿って矢印A方向に移動し、
下流側の第2セパレータ142を構成する第2金属板1
50の凸部158と第2接合体20bのアノード側電極
14bとの間に流通される。一方、酸素含有ガス供給連
通孔110に供給された酸素含有ガスは、第2セパレー
タ142を構成する第1金属板148の凸部154と第
1接合体20aのカソード側電極16aとの間に流通さ
れた後、酸素含有ガス中間連通孔116に沿って矢印A
方向に移動し、下流側の第1セパレータ140の凹部1
44と第2接合体20bのカソード側電極16bとの間
に流通される。
流通されることにより、第1接合体20aおよび第2接
合体20bのアノード側電極14a、14bおよびカソ
ード側電極16a、16bにおいて上記式(A)、式
(B)に示される反応が生じて起電力が発生し、その結
果、集電用電極34a、34bのタブ部162、162
に電気的に接続されたモータ(図示せず)が付勢され
る。なお、使用済みの燃料ガスおよび酸素含有ガスは、
燃料ガス排出連通孔120および酸素含有ガス排出連通
孔112をそれぞれ経て、エンドプレート126の燃料
ガス排出口134および酸素含有ガス排出口130を介
して前記回収機構へと送気される。
冷却媒体は、第2セパレータ142を構成する第1金属
板148の凹部152と板ばね160の間に導入された
後、矢印C方向に沿って流通する。この冷却媒体は、さ
らに、板ばね160の一端部で折り返した後、該板ばね
160と第2金属板150の凹部156との間に導入さ
れて矢印C方向に沿って流通する。最終的に、冷却媒体
は、第2金属板150の冷却媒体出口孔124を経た
後、エンドプレート126の冷却媒体排出口138を介
して前記回収機構に回収される。
aのアノード側電極14aに供給されて反応に関与した
後、下流側の第2接合体20bのアノード側電極14b
に供給される。同様に、酸素含有ガスは、第1接合体2
0aのカソード側電極16aに供給されて反応に関与し
た後、下流側の第2接合体20bのカソード側電極16
bに供給される。すなわち、酸素含有ガスおよび燃料ガ
スは、セルアセンブリ106内で、上流側の第1単位セ
ル102に導入されて反応に供与された後、酸素含有ガ
ス中間連通孔116および燃料ガス中間連通孔114か
ら下流側の第2単位セル104に導入されて反応に供与
される。すなわち、酸素含有ガスおよび燃料ガスは、上
流側の第1単位セル102から下流側の第2単位セル1
04に向けて直列に流通される。
2および第2単位セル104には、上記従来技術に係る
燃料電池スタック10を構成する単位セル12に比して
2倍の流量で酸素含有ガスおよび燃料ガスが流通され
る。換言すれば、所定の起電力を得るために必要な量の
酸素含有ガスおよび燃料ガスが、第1接合体20aおよ
び第2接合体20bに確実に供給される。
る第1セパレータ140の凹部144と第2接合体20
bのカソード側電極16bとの間、第2セパレータ14
2を構成する第1金属板148の凹部152と第1接合
体20aのカソード側電極16aとの間に多量の酸素含
有ガスが流通されるので、上記式(B)に従ってカソー
ド側電極16a、16b上で生成した水分の排水性が向
上する。このため、第1セパレータ140の凹部144
と第2接合体20bのカソード側電極16bとの間、お
よび第2セパレータ142を構成する第1金属板148
の凹部152と第1接合体20aのカソード側電極16
aとの間の湿度の均一化を図ることができる。その結
果、第1単位セル102および第2単位セル104の電
流密度分布を均一にして、濃度過電圧を低減することが
可能になるという効果が得られる。
位セル104に亘って酸素含有ガスおよび燃料ガスが直
列に流通されるため、該第1単位セル102および第2
単位セル104に供給される酸素含有ガスおよび燃料ガ
スの流速が、従来の単位セル12に比して増加する。し
たがって、第1単位セル102および第2単位セル10
4内で発生する生成水を有効に排出することができるの
で、このことによってもセルアセンブリ106全体の排
水性が大幅に向上する。
酸素含有ガス供給連通孔110と酸素含有ガス排出連通
孔112とが連通し、かつ燃料ガス供給連通孔118と
燃料ガス排出連通孔120とが連通することによって、
第1単位セル102および第2単位セル104を繋ぐ長
尺なガス流路が構成されている。このため、第1単位セ
ル102および第2単位セル104内で圧力損失が増加
する。これにより、該第1単位セル102および第2単
位セル104内での酸素含有ガスおよび燃料ガスの排水
性が有効に向上するとともに、燃料電池スタック100
内の各セルアセンブリ106への酸素含有ガスおよび燃
料ガスの分配が均一化されるという利点がある。
レータ142(第1金属板148および第2金属板15
0)とは、金属薄板を用いて凹凸形状に構成されてい
る。このため、従来技術に係る燃料電池スタック10に
おけるセパレータ22a、22bに比して第1セパレー
タ140および第2セパレータ142の厚みを著しく小
さくすることができるので、セルアセンブリ106全
体、ひいては燃料電池スタック100の積層方向(図1
における矢印A方向)寸法を小さくすることができる。
ク100は、積層方向(図1における矢印A方向)に沿
って熱膨張を起こす。これに応じて、板ばね160は、
第1金属板148の凹部152の頂部に当接した箇所
と、第2金属板150の凸部158の頂部に当接した箇
所とを支点として撓む。すなわち、弾性変形することに
より、該第1金属板148および第2金属板150を弾
発付勢するようになる。このため、第1単位セル102
と第2単位セル104とが板ばね160により押圧され
るので、その結果、セルアセンブリ106、ひいては積
層体108に対する加圧保持力が維持され、したがっ
て、該積層体108の電気的な接触を良好に維持させる
ことができる。これにより、燃料電池スタック100全
体の発電特性を良好に維持することができる。
こすので、積層体108を加圧保持するエンドプレート
126、164に連結された両マウント用ブラケット1
66a、166bをともに車体1に堅牢に位置決め固定
した場合であっても、燃料電池スタック100が熱膨張
することが妨げられることはない。このため、燃料電池
スタック100に熱応力が作用することを回避すること
ができる。
a、166bとしては、上記燃料電池スタック10を車
体1に連結するマウント用ブラケット50、52に比し
て小型のものを使用することができる。この場合、2個
のマウント用ブラケット166a、166bがともに堅
牢に位置決め固定されるので、振動や衝撃によって個々
のマウント用ブラケット166a、166bに加わる荷
重は、一方のマウント用ブラケット52を位置決め固定
しかつ他方のマウント用ブラケット50を車体1に対し
て摺動自在に連結する場合に比して著しく小さくなるか
らである。これにより、燃料電池スタック100を搭載
するスペースの狭小化およびマウント用ブラケット16
6a、166bの軽量化を図ることができる。
て温度が下降し、該燃料電池スタック100が積層方向
(図1における矢印A方向)に沿って収縮した際には、
板ばね160が元の形状に復帰する。この際、板ばね1
60が第1金属板148および第2金属板150を弾発
付勢する。すなわち、第1金属板148および第2金属
板150は板ばね160によって押圧され、これにより
積層体108に対する加圧保持力が維持される。
る第1接合体20a、第2接合体20b、第1セパレー
タ140、第2セパレータ142(第1金属板148お
よび第2金属板150)等にへたりが生じた場合にも同
様に、板ばね160が第1金属板148および第2金属
板150を弾発付勢することによって積層体108に対
する加圧保持力が維持される。
によって、燃料電池スタック100の発電特性を低下さ
せることなく小型化、軽量化、搭載スペースの狭小化を
図ることができ、結局、車輌としての総重量を小さくす
ることもできる。
パレータ142のみを2枚の金属板148、150で構
成し、かつ両金属板148、150の間に板ばね160
を介装したが、図6に示すように、第2セパレータ14
2同様、第1セパレータ200も2枚の金属板202、
204で構成し、これら金属板202、204の間に板
ばね160を介装するようにしてもよい。この場合、金
属板202の凸部206と第2接合体20bのカソード
側電極16bとの間に酸素含有ガスを流通させるととも
に凹部208と板ばね160との間に冷却媒体を流通さ
せる一方で、金属板204の凹部210と板ばね160
との間に冷却媒体を流通させるとともに凸部212と第
1接合体20aのアノード側電極14aとの間に燃料ガ
スを流通させるようにすればよい。また、板ばね160
を介して、金属板202の凸部206と金属板204の
凹部210を対向させ、かつ金属板202の凹部208
と金属板204の凸部212を対向させればよい。
板148の凸部154のピッチと第2金属板150の凹
部156のピッチを1:1で対応させているが、必ずし
もこれに限定されるものではなく、例えば、図7に示す
ように、第1金属板148の凸部154のピッチと第2
金属板150の凹部156のピッチを1:2で対応させ
るようにしてもよい。この場合、板ばね160として
は、ばね定数を小さくして使用することができる。
却媒体を第1単位セル102から第2単位セル104へ
と直列に流通させる場合を例示して説明したが、本発明
は、図8に示すような、燃料ガス、酸素含有ガスおよび
冷却媒体を各単位セル300に個別に流通させる一般的
な燃料電池スタック(図示せず)に対しても適用するこ
とができる。
20cと、該接合体20cを挟持する第1セパレータ3
02および第2セパレータ304とを有し、第2セパレ
ータ304は、第1金属板306と第2金属板308と
からなる。そして、第1金属板306と第2金属板30
8との間には、板ばね160が介装されている。第1セ
パレータ302は上記第1セパレータ140と同様に構
成されており、かつ第1金属板306、第2金属板30
8は上記第1金属板148、第2金属板150と同様に
構成されている。
から導入された燃料ガスの一部は、主流から分岐して接
合体20cのアノード側電極14cに供給された後、第
1ガス出口通路312から排出される。同様に、第2ガ
ス入口通路314から導入された酸素含有ガスの一部
は、主流から分岐して接合体20cのカソード側電極1
6cに供給された後、第2ガス出口通路316から排出
される。また、冷却媒体往路318から導入された冷却
媒体の分流は、板ばね160の図8における上下にそれ
ぞれ流通した後、冷却媒体復路320から排出される。
れた積層体(図示せず)を備える燃料電池スタックにお
いても、燃料電池スタックの運転・停止に伴って該積層
体が積層方向に沿って熱膨張・収縮することにより寸法
変化を起こした際や、燃料電池スタックを構成する接合
体20c、第1セパレータ302、第2セパレータ30
4(第1金属板306および第2金属板308)等にへ
たりが生じた際に、板ばね160が第1金属板306お
よび第2金属板308を弾発付勢する。これにより、前
記積層体に対する加圧保持力が維持される。
燃料電池スタックが熱膨張または収縮を起こした際に、
板ばねで接合体を弾発付勢することによって互いに隣接
する単位セルの電気的な接触を確保するようにしてい
る。このため、皿ばねやバックアッププレートを使用す
る必要がなくなるので、燃料電池スタックにおける積層
方向寸法を小さくすることができるとともに軽量化する
ことができるという効果が達成される。
成する1組のエンドプレートを両方とも車輌の車体等の
所定の部材に堅牢に位置決め固定することができるの
で、マウント用ブラケットとして小型かつ軽量なものを
使用することができる。このため、燃料電池スタックの
搭載スペースを狭小化することもできる。
体斜視図である。
ルおよび第2単位セルの概略斜視図である。
ガスおよび冷却媒体の流通方向を示すフロー説明図であ
る。
側面図である。
面図である。
略断面図である。
る燃料ガス、酸素含有ガスおよび冷却媒体の流通方向を
示すフロー説明図である。
沿う要部拡大概略断面図である。
全体斜視図である。
分子電解質膜 20、20a、20b、20c…接合体 22a、22b、140、142、200、302、3
04…セパレータ 24…第1ガス流路 26…第2ガス
流路 38a、38b、126、164…エンドプレート 40a、40b…バックアッププレート 42…皿ばね 46…タイロッ
ド 50、52、166a、166b…マウント用ブラケッ
ト 106…セルアセンブリ 110…酸素含
有ガス供給連通孔 112…酸素含有ガス排出連通孔 114…燃料ガ
ス中間連通孔 116…酸素含有ガス中間連通孔 118…燃料ガ
ス供給連通孔 120…燃料ガス排出連通孔 122…冷却媒
体入口孔 124…冷却媒体出口孔 148、150、202、204、306、308…金
属板 144、152、156、208、210…凹部 146、154、158、206、212…凸部 160…板ばね
Claims (5)
- 【請求項1】アノード側電極とカソード側電極との間に
電解質が介装されてなる接合体と前記接合体を挟持する
1組のセパレータとを有する単位セルが複数個積層され
た積層体を備える燃料電池スタックにおいて、 前記1組のセパレータのうちの少なくとも1つは、凹部
と凸部が交互に連続する部位をそれぞれ有する1組の金
属板を有し、 前記1組の金属板の間には板ばねが介装されており、 かつ前記板ばねには前記1組の金属板の各凸部の頂部が
当接するとともに、一方の前記金属板の凹部と他方の前
記金属板の凸部とが前記板ばねを介して対向しているこ
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、前記積層体を該積層体の両端から保持する1組のエ
ンドプレートにそれぞれマウント用ブラケットが連結さ
れており、 前記マウント用ブラケットの各々が所定の部材に位置決
め固定されていることを特徴とする燃料電池スタック。 - 【請求項3】請求項2記載の燃料電池スタックにおい
て、前記所定の部材が車輌の車体であることを特徴とす
る燃料電池スタック。 - 【請求項4】アノード側電極とカソード側電極との間に
電解質が介装されてなる接合体と前記接合体を挟持する
1組のセパレータとを有する単位セルが複数個積層され
た積層体を備える燃料電池スタックを加圧保持する燃料
電池スタックの加圧保持方法において、 前記1組のセパレータの少なくとも1つを、凹部と凸部
が交互に連続する部位をそれぞれ有する1組の金属板で
構成するとともに、前記1組の金属板の間に板ばねを介
装し、 前記板ばねを介して一方の前記金属板の凹部と他方の前
記金属板の凸部とを対向配置した状態で前記積層体を積
層方向に加圧することを特徴とする燃料電池スタックの
加圧保持方法。 - 【請求項5】請求項4記載の加圧保持方法において、前
記積層体を1組のエンドプレートで挟持し、かつ前記1
組のエンドプレート同士を緊締部材で緊締することによ
って前記積層体を加圧保持することを特徴とする燃料電
池スタックの加圧保持方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001174733A JP4000248B2 (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 燃料電池スタックおよびその加圧保持方法 |
CA002389503A CA2389503C (en) | 2001-06-08 | 2002-06-06 | Fuel cell stack, method of holding fuel cell stack under pressure, and separators |
US10/164,741 US6872483B2 (en) | 2001-06-08 | 2002-06-07 | Fuel cell stack, method of holding fuel cell stack under pressure, and separators |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001174733A JP4000248B2 (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 燃料電池スタックおよびその加圧保持方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002367665A true JP2002367665A (ja) | 2002-12-20 |
JP4000248B2 JP4000248B2 (ja) | 2007-10-31 |
Family
ID=19015977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001174733A Expired - Fee Related JP4000248B2 (ja) | 2001-06-08 | 2001-06-08 | 燃料電池スタックおよびその加圧保持方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6872483B2 (ja) |
JP (1) | JP4000248B2 (ja) |
CA (1) | CA2389503C (ja) |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1311580C (zh) * | 2003-12-22 | 2007-04-18 | 本田技研工业株式会社 | 燃料电池 |
CN1311579C (zh) * | 2003-12-25 | 2007-04-18 | 本田技研工业株式会社 | 燃料电池 |
JP2007294407A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-11-08 | Takehiro:Kk | 電池モジュール |
JP2008124033A (ja) * | 2006-03-28 | 2008-05-29 | Takehiro:Kk | 電池モジュール |
US7572540B2 (en) | 2006-09-07 | 2009-08-11 | Hyundai Motor Company | Structure for improving laminating efficiency of metal-separator for fuel cell |
JP2010272519A (ja) * | 2009-04-24 | 2010-12-02 | Nissan Motor Co Ltd | 電池モジュールの位置決め方法及び組電池の組付治具 |
JP2011204500A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2012059380A (ja) * | 2010-09-06 | 2012-03-22 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池スタック及び燃料電池スタックに用いる変形吸収部材 |
JP2012059383A (ja) * | 2010-09-06 | 2012-03-22 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池スタック |
WO2012039005A1 (ja) * | 2010-09-22 | 2012-03-29 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池スタック |
JP2013229289A (ja) * | 2012-03-15 | 2013-11-07 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池単セル及び燃料電池スタック |
JP2014093212A (ja) * | 2012-11-05 | 2014-05-19 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池及び燃料電池スタック |
US20160141643A1 (en) * | 2013-07-22 | 2016-05-19 | Nhk Spring Co., Ltd. | Deformation absorption member and fuel cell |
JP2017216255A (ja) * | 2012-03-15 | 2017-12-07 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池スタック |
WO2020203891A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 大阪瓦斯株式会社 | 弾性体、電気化学モジュール、電気化学装置及びエネルギーシステム |
JP2021064575A (ja) * | 2019-10-16 | 2021-04-22 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4398652B2 (ja) * | 2003-02-24 | 2010-01-13 | 富士通コンポーネント株式会社 | 燃料電池装置 |
US7365374B2 (en) * | 2005-05-03 | 2008-04-29 | Nitronex Corporation | Gallium nitride material structures including substrates and methods associated with the same |
JP5189269B2 (ja) | 2006-07-26 | 2013-04-24 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池 |
DK2311124T3 (da) * | 2008-08-01 | 2013-01-14 | Topsoee Fuel Cell As | Forbindelseselement til en brændselscelle, fremgangsmåde til fremstilling af et forbindelseselement til en brændselscelle. |
TWI369806B (en) * | 2009-03-05 | 2012-08-01 | Ind Tech Res Inst | A fuel-cell stack with metal separators |
US9276274B2 (en) * | 2012-05-10 | 2016-03-01 | Imergy Power Systems, Inc. | Vanadium flow cell |
KR102371046B1 (ko) * | 2016-07-15 | 2022-03-07 | 현대자동차주식회사 | 연료전지용 엔드셀 히터 |
JP7148338B2 (ja) * | 2018-09-19 | 2022-10-05 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池モジュール及びその搭載方法 |
CN111092240A (zh) * | 2019-07-31 | 2020-05-01 | 浙江中合天空科技股份有限公司 | 一种质子交换膜燃料电池金属双极板流场系统 |
US11746427B2 (en) | 2021-07-05 | 2023-09-05 | EvolOH, Inc. | Scalable electrolysis cell and stack and method of high-speed manufacturing the same |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4649091A (en) * | 1982-06-23 | 1987-03-10 | United Technologies Corporation | Fuel cell battery with improved membrane cooling |
US4855193A (en) * | 1986-06-20 | 1989-08-08 | United Technologies Corporation | Bipolar fuel cell |
JP2569550B2 (ja) * | 1987-05-08 | 1997-01-08 | 石川島播磨重工業株式会社 | 燃料電池の温度分布改善方法 |
JP2768698B2 (ja) * | 1988-09-09 | 1998-06-25 | 三菱電機株式会社 | 内部マニホールド方式の溶融炭酸塩型燃料電池 |
JPH02160372A (ja) * | 1988-12-13 | 1990-06-20 | Toshiba Corp | 燃料電池のセパレータ |
DE4234093A1 (de) * | 1992-10-09 | 1994-04-14 | Siemens Ag | Bauelement zum Einbau in eine verfahrenstechnische Einrichtung |
EP1018177B1 (en) * | 1997-07-16 | 2002-04-10 | Ballard Power Systems Inc. | Resilient seal for membrane electrode assembly (mea) in an electrochemical fuel cell and method of making same |
US5916701A (en) * | 1997-10-30 | 1999-06-29 | Lockheed Marin Tactical Defense Systems, Inc. | Secured anode seal for a fuel cell |
JPH11312530A (ja) * | 1998-04-28 | 1999-11-09 | Aisin Seiki Co Ltd | 固体高分子電解質型燃料電池 |
JP4813707B2 (ja) * | 2001-09-28 | 2011-11-09 | 本田技研工業株式会社 | 燃料電池スタック |
-
2001
- 2001-06-08 JP JP2001174733A patent/JP4000248B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-06-06 CA CA002389503A patent/CA2389503C/en not_active Expired - Fee Related
- 2002-06-07 US US10/164,741 patent/US6872483B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1311580C (zh) * | 2003-12-22 | 2007-04-18 | 本田技研工业株式会社 | 燃料电池 |
US7846613B2 (en) | 2003-12-22 | 2010-12-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell with separator having a ridge member |
CN1311579C (zh) * | 2003-12-25 | 2007-04-18 | 本田技研工业株式会社 | 燃料电池 |
US7951508B2 (en) | 2003-12-25 | 2011-05-31 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell |
JP2007294407A (ja) * | 2006-03-28 | 2007-11-08 | Takehiro:Kk | 電池モジュール |
JP2008124033A (ja) * | 2006-03-28 | 2008-05-29 | Takehiro:Kk | 電池モジュール |
US7572540B2 (en) | 2006-09-07 | 2009-08-11 | Hyundai Motor Company | Structure for improving laminating efficiency of metal-separator for fuel cell |
JP2010272519A (ja) * | 2009-04-24 | 2010-12-02 | Nissan Motor Co Ltd | 電池モジュールの位置決め方法及び組電池の組付治具 |
JP2011204500A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Honda Motor Co Ltd | 燃料電池システム |
JP2012059380A (ja) * | 2010-09-06 | 2012-03-22 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池スタック及び燃料電池スタックに用いる変形吸収部材 |
JP2012059383A (ja) * | 2010-09-06 | 2012-03-22 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池スタック |
US8501362B2 (en) | 2010-09-22 | 2013-08-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell stack |
WO2012039005A1 (ja) * | 2010-09-22 | 2012-03-29 | トヨタ自動車株式会社 | 燃料電池スタック |
JP2013229289A (ja) * | 2012-03-15 | 2013-11-07 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池単セル及び燃料電池スタック |
JP2017216255A (ja) * | 2012-03-15 | 2017-12-07 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池スタック |
US9893370B2 (en) | 2012-03-15 | 2018-02-13 | Nissan Motor Co., Ltd. | Single fuel cell, fuel cell stack, and method of manufacturing fuel cell stack |
JP2014093212A (ja) * | 2012-11-05 | 2014-05-19 | Nissan Motor Co Ltd | 燃料電池及び燃料電池スタック |
US20160141643A1 (en) * | 2013-07-22 | 2016-05-19 | Nhk Spring Co., Ltd. | Deformation absorption member and fuel cell |
US10320009B2 (en) * | 2013-07-22 | 2019-06-11 | Nissan Motor Co., Ltd. | Deformation absorption member and fuel cell |
WO2020203891A1 (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 大阪瓦斯株式会社 | 弾性体、電気化学モジュール、電気化学装置及びエネルギーシステム |
JP2020165525A (ja) * | 2019-03-29 | 2020-10-08 | 大阪瓦斯株式会社 | 弾性体、電気化学モジュール、電気化学装置及びエネルギーシステム |
JP7224224B2 (ja) | 2019-03-29 | 2023-02-17 | 大阪瓦斯株式会社 | 電気化学モジュール、電気化学装置及びエネルギーシステム |
JP2021064575A (ja) * | 2019-10-16 | 2021-04-22 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
JP7344747B2 (ja) | 2019-10-16 | 2023-09-14 | 日産自動車株式会社 | 燃料電池システム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2389503A1 (en) | 2002-12-08 |
CA2389503C (en) | 2006-07-18 |
US20020187386A1 (en) | 2002-12-12 |
US6872483B2 (en) | 2005-03-29 |
JP4000248B2 (ja) | 2007-10-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4000248B2 (ja) | 燃料電池スタックおよびその加圧保持方法 | |
JP4813707B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
JP4672892B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
US20050186464A1 (en) | Fuel cell | |
JP5628105B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
JP3913573B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP4828841B2 (ja) | 燃料電池 | |
US20100143808A1 (en) | Fuel cell | |
JP2008078148A (ja) | 燃料電池 | |
JP2013206856A (ja) | 車載用燃料電池スタック | |
JP4809548B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
JP2004079246A (ja) | 燃料電池スタックの組み立て方法 | |
JP3420508B2 (ja) | 固体高分子型燃料電池 | |
JP4417204B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
JP5351003B2 (ja) | 燃料電池スタック及びその始動方法 | |
JP5178061B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP4014855B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
JP4447133B2 (ja) | 燃料電池 | |
JP4430311B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
JP4083416B2 (ja) | 燃料電池スタック | |
JPH0822837A (ja) | 固体高分子電解質型燃料電池 | |
JP4664020B2 (ja) | 燃料電池スタックの製造方法 | |
JP2004311155A (ja) | 燃料電池スタック | |
JP2006012462A (ja) | 燃料電池のシール構造 | |
JP2003346871A (ja) | 燃料電池スタック |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041129 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20060712 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070807 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070813 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100817 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100817 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110817 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110817 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120817 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120817 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130817 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140817 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |