JP2003151571A - Fuel cell - Google Patents

Fuel cell

Info

Publication number
JP2003151571A
JP2003151571A JP2001345104A JP2001345104A JP2003151571A JP 2003151571 A JP2003151571 A JP 2003151571A JP 2001345104 A JP2001345104 A JP 2001345104A JP 2001345104 A JP2001345104 A JP 2001345104A JP 2003151571 A JP2003151571 A JP 2003151571A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fuel cell
separator
intermediate plate
separators
fuel
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
Application number
JP2001345104A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3842109B2 (en
Inventor
Hideaki Kikuchi
英明 菊池
Shigetoshi Sugita
成利 杉田
Hiroyuki Tanaka
広行 田中
Toshiya Wakahoi
俊哉 若穂囲
Keisuke Ando
敬祐 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2001345104A priority Critical patent/JP3842109B2/en
Publication of JP2003151571A publication Critical patent/JP2003151571A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3842109B2 publication Critical patent/JP3842109B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell, in which positioning of an interlayer in a separator is easy, while securing flexibility of displacement of the interlayer arranged between the separator. SOLUTION: The fuel cell 20 is constituted by laminating a plurality of film electrode structure components 24, which is constituted by sandwiching a solid high polymer electrolyte film 21 with a pair of electrodes 22 and 23, through the separators 25 and 26. The interlayer 36, which is provided in the separators 25 and separates the cooling medium flow ways 37 of its both sides, is fixed to a fitting hole 39 prepared in the interlayer 36 by fitting it to an elastic projection 40 of the separator 26.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電解質を一対の電
極で挟持した電極構造体がセパレータを介して複数個積
層される燃料電池に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell in which a plurality of electrode structures having an electrolyte sandwiched between a pair of electrodes are laminated with a separator interposed therebetween.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池を構成する燃料電池セルには、
固体高分子電解質膜の両側にそれぞれアノード電極およ
びカソード電極を配置してなる膜電極構造体を、一対の
セパレータで挟持することにより平板状に構成されたも
のがある。このように構成された燃料電池セルは、その
厚さ方向に複数積層されることにより燃料電池を構成し
ている。
2. Description of the Related Art A fuel cell constituting a fuel cell is
2. Description of the Related Art There is a solid polymer electrolyte membrane having a flat plate shape in which a membrane electrode structure in which an anode electrode and a cathode electrode are arranged on both sides is sandwiched between a pair of separators. A plurality of the fuel cells configured as described above are stacked in the thickness direction to form a fuel cell.

【0003】各燃料電池セルでは、アノード電極に対向
配置されるアノード側セパレータの一面に燃料ガス(例
えば、水素)の流路が設けられ、カソード電極に対向配
置されるカソード側セパレータの一面に酸化剤ガス(例
えば、酸素を含む空気)の流路が設けられている。ま
た、隣接する燃料電池セルの隣接するセパレータ間に
は、冷却媒体(例えば、純水)の流路が設けられてい
る。
In each fuel cell, a passage for fuel gas (for example, hydrogen) is provided on one surface of an anode-side separator opposite to an anode electrode, and a surface of a cathode-side separator opposite to a cathode electrode is oxidized. A flow path for agent gas (for example, air containing oxygen) is provided. Further, a flow path of a cooling medium (for example, pure water) is provided between the adjacent separators of the adjacent fuel cells.

【0004】そして、アノード電極の電極反応面に燃料
ガスを供給すると、ここで水素がイオン化され、この水
素イオンが固体高分子電解質膜を介してカソード電極に
移動する。この間に生じた電子は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。カソード電
極においては、酸化剤ガスが供給されているため、水素
イオン、電子、および酸素が反応して、水が生成され
る。電極反応面では、水が生成される際に熱が発生する
ので、セパレータ間に流通させられる冷却媒体によって
冷却されるようになっている。
Then, when the fuel gas is supplied to the electrode reaction surface of the anode electrode, hydrogen is ionized there, and the hydrogen ions move to the cathode electrode through the solid polymer electrolyte membrane. The electrons generated during this period are taken out to an external circuit and used as direct current electrical energy. Since the oxidant gas is supplied to the cathode electrode, hydrogen ions, electrons, and oxygen react with each other to generate water. At the electrode reaction surface, heat is generated when water is generated, so that the electrode reaction surface is cooled by a cooling medium that is circulated between the separators.

【0005】上記のような燃料電池においては、セパレ
ータを、導電性等の電気的特性や耐食性に優れさらに精
度的にも優れたカーボン製とすることが一般に行われて
いるが、カーボン製のものは、厚さが大きくなってしま
う上、強度、生産性が低いという問題がある。このよう
な点から、プレス加工で成形でき薄板で生産性が高い金
属製のセパレータを用いることが検討され、金属製セパ
レータに関する技術がすでに開示されている(特開20
00−21419号公報参照)。
In the fuel cell as described above, the separator is generally made of carbon which is excellent in electrical characteristics such as conductivity and corrosion resistance and is also excellent in accuracy. Has a problem that the thickness becomes large and the strength and productivity are low. From such a point, the use of a metal separator that can be formed by press working and is thin and has high productivity has been studied, and a technique relating to a metal separator has already been disclosed (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 20-200200).
No. 00-21419).

【0006】すなわち、金属製セパレータを用いる燃料
電池は、図5の断面図に示すように、固体高分子電解質
膜1の両側にアノード電極2とカソード電極3とを有し
てなる膜電極構造体4のさらに両側に一対の波板状の金
属製セパレータ5,6を配置して構成される燃料電池セ
ル7を有している。このような燃料電池セル7を、隣合
う金属セパレータ5,6同士における凸部8,9同士を
突き合わせ、凹部10,11同士を対向させるようにし
て複数積層し、前記燃料電池が構成されるのである。そ
して、金属製セパレータ5,6に対向する凹部10,1
1間の空間を冷却媒体用の流路12とし、金属製セパレ
ータ5の凸部8の裏側の凹部13とアノード電極2との
間の空間を燃料ガス流路14とし、金属製セパレータ6
の凸部9の裏側の凹部15とカソード電極3との間の空
間を酸化剤ガス流路16としている。
That is, a fuel cell using a metal separator has a membrane electrode structure having an anode electrode 2 and a cathode electrode 3 on both sides of a solid polymer electrolyte membrane 1 as shown in the sectional view of FIG. 4 has a fuel cell 7 formed by disposing a pair of corrugated metal separators 5 and 6 on both sides. A plurality of such fuel cells 7 are stacked so that the convex portions 8 and 9 of the adjacent metal separators 5 and 6 are butted and the concave portions 10 and 11 are opposed to each other, whereby the fuel cell is configured. is there. Then, the recesses 10, 1 facing the metal separators 5, 6
The space between the two is a cooling medium flow path 12, and the space between the concave portion 13 on the back side of the convex portion 8 of the metal separator 5 and the anode electrode 2 is a fuel gas flow path 14.
The space between the concave portion 15 on the back side of the convex portion 9 and the cathode electrode 3 serves as an oxidant gas flow channel 16.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プレス
加工により成形される金属製セパレータは、薄肉のため
反りやうねり等の形状誤差が発生しやすく、そのまま用
いると、金属製セパレータの平面度を確保することが困
難である。特に、複数積層された燃料電池セルを積層方
向に締結することで燃料電池を形成した場合、燃料電池
セルに締め付け荷重がかかると、前記金属製セパレータ
の形状誤差が累積して燃料電池セルに反りやうねりが発
生し、その結果、隣接するアノード電極やカソード電極
の電極面にかかる面圧が不均一となるおそれがある。そ
して、接触抵抗が増えて燃料電池の内部抵抗が大きくな
り目的とする性能を得ることが困難になるおそれがあ
る。
However, since the metal separator formed by press working is thin, shape errors such as warpage and waviness are likely to occur, and if used as it is, the flatness of the metal separator is ensured. Is difficult. In particular, when a fuel cell is formed by fastening a plurality of stacked fuel cells in the stacking direction, when a tightening load is applied to the fuel cells, the shape error of the metal separator accumulates and the fuel cells warp. The undulation may occur, and as a result, the surface pressure applied to the electrode surface of the adjacent anode electrode or cathode electrode may become uneven. Then, the contact resistance increases and the internal resistance of the fuel cell increases, which may make it difficult to obtain the desired performance.

【0008】したがって、セパレータ間に弾性部材から
なる中間板(例えば板バネ)を設けることにより、燃料
電池セルで発生した反りやうねり等を吸収させて、燃料
電池セルに適正な面圧を付与することが検討されてい
る。
Therefore, by providing an intermediate plate (for example, a leaf spring) made of an elastic member between the separators, the warp, undulation, etc. generated in the fuel cell unit are absorbed, and a proper surface pressure is applied to the fuel cell unit. Is being considered.

【0009】このような中間板を用いる場合に、燃料電
池の小型化や軽量化を考慮して、この中間板をセパレー
タよりも小さく形成すると、セパレータ内における位置
決めが難しく、一方、ノックピンなどでセパレータに固
定することも考えられるが、中間板の変位の自由度が損
なわれ、上述した反りやうねり等の吸収が困難になると
いう問題があった。
When such an intermediate plate is used, if the intermediate plate is made smaller than the separator in consideration of downsizing and weight saving of the fuel cell, it is difficult to position the separator in the separator, while a knock pin or the like separates the separator. However, there is a problem in that the degree of freedom of displacement of the intermediate plate is impaired, and it becomes difficult to absorb the above-described warpage and undulations.

【0010】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、セパレータ間に設けられる中間板が一定の変
位の自由度を確保しつつセパレータ内における位置決め
が容易な燃料電池を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a fuel cell in which an intermediate plate provided between separators ensures a certain degree of freedom of displacement and is easily positioned in the separator. With the goal.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1に記載した発明は、電解質(例えば、実施
の形態における固体高分子電解質膜21)を一対の電極
(例えば、実施の形態におけるアノード電極22,カソ
ード電極23)で挟持した電極構造体(例えば、実施の
形態における膜電極構造体24)がセパレータ(例え
ば、実施の形態におけるセパレータ25,26)を介し
て複数個積層される燃料電池であって、セパレータ内に
設けられ両側の流路(例えば、実施の形態における冷却
媒体流路37)を隔成する中間板(例えば、実施の形態
における中間板36)を、該中間板に設けた孔部(例え
ば、実施の形態における係合孔39)にセパレータの弾
性突起(例えば、実施の形態における弾性突起40)に
係合させることにより、固定することを特徴とする燃料
電池である。
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 provides an electrolyte (for example, the solid polymer electrolyte membrane 21 in the embodiment) with a pair of electrodes (for example, the embodiment). A plurality of electrode structures (for example, the membrane electrode structure 24 according to the embodiment) sandwiched between the anode electrode 22 and the cathode electrode 23 according to the embodiment are stacked via a separator (for example, the separators 25 and 26 according to the embodiment). In the fuel cell according to the present invention, the intermediate plate (for example, the intermediate plate 36 in the embodiment) provided in the separator and defining the flow paths on both sides (for example, the cooling medium flow path 37 in the embodiment) is By engaging the elastic protrusion (for example, the elastic protrusion 40 in the embodiment) of the separator with the hole provided in the plate (for example, the engaging hole 39 in the embodiment). A fuel cell, characterized in that the fixing.

【0012】このように構成することで、中間板が弾性
突起に固定され、弾性突起はその性質上一定範囲で伸縮
可能であるため、中間板はセパレータに対して摺動する
ことができる。このため、セパレータや電極構造体、ひ
いては燃料電池セルの反りやうねりを吸収できる。ま
た、中間板は燃料電池の内部に設けられるので、積層方
向の厚みを増すおそれがなく、燃料電池の小型化や軽量
化の妨げとはならない。
According to this structure, the intermediate plate is fixed to the elastic projection, and the elastic projection can expand and contract within a certain range, so that the intermediate plate can slide with respect to the separator. Therefore, the warp and swell of the separator, the electrode structure, and the fuel cell can be absorbed. Further, since the intermediate plate is provided inside the fuel cell, there is no risk of increasing the thickness in the stacking direction, and it does not hinder the downsizing and weight reduction of the fuel cell.

【0013】なお、中間板は冷却流路を区画する場合の
みならず、ガス流路を区画する場合にも適用することが
できる。また、弾性突起はセパレータに接着もしくは焼
き付けることで設置することができる。そして、燃料電
池としては、固体高分子型、固体電解質型、アルカリ
型、リン酸型、溶融炭酸塩型のうち、いずれであっても
よい。
The intermediate plate can be applied not only when partitioning the cooling flow path but also when partitioning the gas flow path. Further, the elastic protrusion can be installed by adhering or baking on the separator. The fuel cell may be any of solid polymer type, solid electrolyte type, alkaline type, phosphoric acid type, and molten carbonate type.

【0014】請求項2に記載した発明は、前記セパレー
タ間に設けられるシール部材(例えば、実施の形態にお
ける冷却面シール部材52)に弾性突起(例えば、実施
の形態における弾性突起51)が一体形成されているこ
とを特徴とする燃料電池である。
According to the second aspect of the present invention, the elastic member (for example, the elastic projection 51 in the embodiment) is integrally formed with the seal member (for example, the cooling surface sealing member 52 in the embodiment) provided between the separators. Is a fuel cell.

【0015】このように構成することで、弾性突起はシ
ール部材と同一の材料を用いることができ、シール部材
とともに一度に配置することができるため成形工程が容
易となり、部品点数も少なくすることができるためコス
トを下げることができる。
With this structure, the elastic protrusions can be made of the same material as the seal member and can be placed together with the seal member at one time, so that the molding process can be facilitated and the number of parts can be reduced. Therefore, the cost can be reduced.

【0016】請求項3に記載した発明は、前記弾性突起
(例えば、実施の形態における弾性突起61)が抜け止
め部(例えば、実施の形態における抜け止め部62)を
備えていることを特徴とする燃料電池である。このよう
に構成することで、中間板が弾性突起から脱落すること
を防止でき、中間板に対する信頼性を高めることができ
る。
The invention according to claim 3 is characterized in that the elastic protrusion (for example, the elastic protrusion 61 in the embodiment) is provided with a retaining portion (for example, the retaining portion 62 in the embodiment). It is a fuel cell that does. With this structure, the intermediate plate can be prevented from falling off the elastic protrusion, and the reliability of the intermediate plate can be improved.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態におけ
る燃料電池を図面と共に説明する。図1は図1は本発明
の第1の実施の形態における燃料電池を示す要部断面図
である。燃料電池20は、固体高分子電解質膜21の厚
さ方向における両側にこれを挟み込むようにアノード電
極22とカソード電極23を対設して構成される膜電極
構造体24を備えている。そして、前記膜電極構造体2
4をさらに一対の金属製セパレータ25,26で挟み込
んでなる燃料電池セル27を複数積層して構成され、積
層された燃料電池セル27の両端から電力を取り出すよ
うになっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A fuel cell according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of essential parts showing a fuel cell according to a first embodiment of the present invention. The fuel cell 20 is provided with a membrane electrode structure 24 constituted by arranging an anode electrode 22 and a cathode electrode 23 so as to sandwich the solid polymer electrolyte membrane 21 on both sides in the thickness direction. Then, the membrane electrode structure 2
4 is further sandwiched between a pair of metallic separators 25 and 26, and a plurality of fuel battery cells 27 are stacked, and electric power is taken out from both ends of the stacked fuel battery cells 27.

【0018】金属製セパレータ25,26は、例えば板
厚0.1〜0.5mmのステンレス製板材をプレス加工
で打ち抜きかつ折り曲げて成形された一対のもので、金
属製セパレータ25には、それぞれの中央部に凹部28
と凸部29とが交互に配設された波板部30が設けられ
ており、金属製セパレータ26には、それぞれの中央部
に凸部31と凹部32とが交互に配設された波板部33
が設けられている。なお、金属製セパレータ25,26
の材質としては、ステンレス鋼またはステンレス鋼の表
面に耐食性を有する材料でコーティングを施したものを
用いることができる。
The metal separators 25 and 26 are, for example, a pair formed by punching and bending a stainless steel plate material having a plate thickness of 0.1 to 0.5 mm by press working. Recess 28 in the center
Is provided with a corrugated plate portion 30 in which convex portions and convex portions 29 are alternately arranged, and the metallic separator 26 has a corrugated sheet portion in which convex portions 31 and concave portions 32 are alternately arranged at the center portions thereof. Part 33
Is provided. The metal separators 25, 26
As the material of the above, it is possible to use stainless steel or a material obtained by coating the surface of stainless steel with a material having corrosion resistance.

【0019】金属製セパレータ25は、その複数の凹部
28をアノード電極22に当接させ、その複数の凸部2
9をアノード電極22に対向させるようにして配置され
る。また、金属製セパレータ26は、その複数の凸部3
1をカソード電極23に当接させ、その複数の凹部32
をカソード電極23に対向させるようにして配置され
る。
In the metallic separator 25, the plurality of concave portions 28 are brought into contact with the anode electrode 22, and the plurality of convex portions 2 are formed.
9 is arranged so as to face the anode electrode 22. In addition, the metal separator 26 has a plurality of convex portions 3
1 is brought into contact with the cathode electrode 23, and a plurality of recesses 32
Are arranged so as to face the cathode electrode 23.

【0020】セパレータ25,26間には、中間板36
が介装がされている。中間板36は平滑な金属板からな
り、荷重が加えられた際に弾性変形し、かつ前記荷重が
除去されて元に形状に復帰する際に弾発力を付与する。
この弾発付勢によりセパレータ25、26同士、ひいて
は燃料電池セル27同士の電気的な接触が確保される。
これについては詳細を後述する。
An intermediate plate 36 is provided between the separators 25 and 26.
Has been installed. The intermediate plate 36 is made of a smooth metal plate and elastically deforms when a load is applied, and gives an elastic force when the load is removed and the shape returns to the original shape.
This elastic urging secures electrical contact between the separators 25 and 26, and thus between the fuel cells 27.
This will be described in detail later.

【0021】アノード電極22とこれに隣接する金属製
セパレータ25の凸部29との間の空間が燃料ガス流路
34とされて該燃料ガス流路34に水素ガスが供給され
る。一方、カソード電極23とこれに隣接する金属製セ
パレータ26の凹部32との間の空間が酸化剤ガス流路
35とされて該酸化剤ガス流路35に空気が供給され
る。また、金属製セパレータ25の凹部28と中間板3
6との間の空間と、金属製セパレータ26の凸部31と
中間板36との間の空間が、冷却媒体流路37とされて
該冷却媒体流路37に冷却液が供給され、膜電極構造体
24を冷却するようになっている。
A space between the anode electrode 22 and the convex portion 29 of the metallic separator 25 adjacent to the anode electrode 22 serves as a fuel gas flow passage 34, and hydrogen gas is supplied to the fuel gas flow passage 34. On the other hand, the space between the cathode electrode 23 and the concave portion 32 of the metal separator 26 adjacent to the cathode electrode 23 serves as an oxidant gas passage 35, and air is supplied to the oxidant gas passage 35. In addition, the recess 28 of the metal separator 25 and the intermediate plate 3
6 and the space between the convex portion 31 of the metal separator 26 and the intermediate plate 36 are used as a cooling medium flow channel 37, and the cooling liquid is supplied to the cooling medium flow channel 37, so that the membrane electrode The structure 24 is adapted to be cooled.

【0022】なお、セパレータ25,26の間には、該
セパレータ25,26の周縁部をシールする冷却面シー
ル部材38が設けられている。また、膜電極構造体24
とセパレータ25,26の間にはガスシール部材(図示
せず)が設けられ、膜電極構造体24やセパレータ2
5,26には反応ガスや冷却液が供給または排出される
連通孔(いずれも図示せず)が設けられているが、これ
らについては説明を省略する。
A cooling face seal member 38 is provided between the separators 25 and 26 to seal the peripheral edges of the separators 25 and 26. In addition, the membrane electrode structure 24
A gas seal member (not shown) is provided between the separator and the separators 25, 26, and the membrane electrode structure 24 and the separator 2 are provided.
5 and 26 are provided with communication holes (not shown) through which reaction gas and cooling liquid are supplied or discharged, but description thereof will be omitted.

【0023】前記中間板36は、セパレータ25,26
よりも平面寸法を小さく形成され、セパレータ25,2
6間の冷却面シール部材38よりも内側に設けられてい
る。そして、各セパレータ25,26間に形成される冷
却媒体流路37が冷却面シール部材38によって区画さ
れている。また、前記中間板36には、その周縁に係合
孔39が形成されており、前記冷却面シール部材38よ
りも内側に配置したゴム製の弾性突起40に前記係合孔
39が係合している。これにより、中間板36は、弾性
突起40に固定されることでセパレータ25,26間に
位置決め保持される。また、弾性突起40の性質上、中
間板36はセパレータ25,26の変位に追従して移動
できる程度の自由度が確保されるのである。本実施の形
態においては、中間板36を位置決めするために、中間
板36の外周に2カ所の係合孔39を設けている。ま
た、前記中間板36は、係合孔39が形成されている外
周部とその内部との間に段差部41が形成されている。
このように前記中間板36に段差部41を形成したこと
により、係合孔39を弾性突起40の基端側(奥側)で
係合することができるため、係合孔39が弾性突起40
から容易に抜け出るおそれがなくなり、より確実に中間
板36を位置決め保持することができる。
The intermediate plate 36 is composed of the separators 25, 26.
The plane size is smaller than that of the separators 25, 2
It is provided inside the cooling face seal member 38 between the six. The cooling medium passage 37 formed between the separators 25 and 26 is partitioned by the cooling surface seal member 38. Further, an engaging hole 39 is formed in the peripheral edge of the intermediate plate 36, and the engaging hole 39 engages with a rubber elastic protrusion 40 arranged inside the cooling surface sealing member 38. ing. As a result, the intermediate plate 36 is fixed to the elastic protrusions 40 and thereby positioned and held between the separators 25 and 26. Further, due to the nature of the elastic projection 40, the intermediate plate 36 has a degree of freedom that allows it to move following the displacement of the separators 25 and 26. In this embodiment, in order to position the intermediate plate 36, two engaging holes 39 are provided on the outer periphery of the intermediate plate 36. Further, the intermediate plate 36 has a step portion 41 formed between the outer peripheral portion in which the engagement hole 39 is formed and the inside thereof.
Since the step portion 41 is formed on the intermediate plate 36 as described above, the engaging hole 39 can be engaged with the base end side (back side) of the elastic protrusion 40, so that the engaging hole 39 is formed.
There is no risk of the intermediate plate 36 coming off easily, and the intermediate plate 36 can be more reliably positioned and held.

【0024】このようにしたため、燃料電池20の運転
時に、セパレータ25、26や膜電極構造体24は積層
方向に沿って熱膨張を起こした場合であっても、このと
きに中間板36が弾性変形して、当接するセパレータ2
5,26を弾発付勢する。このため、これらのセパレー
タ25,26に隣接するアノード電極22やカソード電
極23の電極面にかかる面圧を均一に保持することがで
きる。そして、接触抵抗の増加による燃料電池20の内
部抵抗の増大を抑制できるため、燃料電池20から目的
とする性能を十分に得ることできる。
Thus, even when the separators 25, 26 and the membrane electrode structure 24 undergo thermal expansion along the stacking direction during operation of the fuel cell 20, the intermediate plate 36 is elastic at this time. Deformed and abutted separator 2
5 and 26 are blasted. Therefore, it is possible to uniformly maintain the surface pressure applied to the electrode surfaces of the anode electrode 22 and the cathode electrode 23 adjacent to the separators 25 and 26. Since the increase in the internal resistance of the fuel cell 20 due to the increase in the contact resistance can be suppressed, it is possible to obtain the desired performance sufficiently from the fuel cell 20.

【0025】また、燃料電池20の運転が停止して温度
が下がり、該燃料電池セル27が積層方向に沿って収縮
した際には、中間板36が元の形状に復帰する。この
際、中間板36がセパレータ25,26を弾発付勢す
る。すなわち、セパレータ25,26は中間板36によ
って押圧され、これにより、燃料電池セル27に対する
加圧保持力が維持される。また、燃料電池セル27にい
わゆるへたりが生じた場合にも同様に、中間板36がセ
パレータ25,26を弾発付勢することによって燃料電
池セル27に対する加圧保持力が維持される。さらに、
セパレータ25,26に反りやうねり等の形状誤差が発
生した場合であっても、前記中間板36が、セパレータ
25,26に適正な形状となる方向に弾性力を付与する
ため、前記セパレータ25,26や膜電極構造体24、
ひいては燃料電池セル27の反りやうねりを吸収するこ
とができる。そして、中間板36は弾性突起40に固定
されているため、一旦中間板36が上述したように変形
しても再び所定の位置に復帰することができる。
Further, when the operation of the fuel cell 20 is stopped and the temperature drops and the fuel cell 27 contracts along the stacking direction, the intermediate plate 36 returns to its original shape. At this time, the intermediate plate 36 elastically urges the separators 25 and 26. That is, the separators 25 and 26 are pressed by the intermediate plate 36, whereby the pressure holding force for the fuel cell 27 is maintained. Similarly, when so-called fatigue occurs in the fuel cell 27, the intermediate plate 36 elastically urges the separators 25 and 26 to maintain the pressure holding force for the fuel cell 27. further,
Even when a shape error such as warpage or waviness occurs in the separators 25 and 26, the intermediate plate 36 applies an elastic force to the separators 25 and 26 in a direction in which the separators 25 and 26 have an appropriate shape. 26 and the membrane electrode structure 24,
Eventually, the warp and swell of the fuel cell 27 can be absorbed. Further, since the intermediate plate 36 is fixed to the elastic projection 40, even if the intermediate plate 36 is deformed as described above, it can be returned to the predetermined position again.

【0026】このように、中間板36がセパレータ2
5,26の所定位置に変位可能な自由度を確保しつつ位
置決めされているので、セパレータ25,26や膜電極
構造体24、ひいては燃料電池セル27で発生する変形
(上述した熱膨張や熱収縮、へたりや形状誤差等)によ
る寸法変化を、前記中間板36により吸収することがで
きる。また、燃料電池の内部で中間板36の位置決めが
されるので、燃料電池20の小型化や軽量化の障害とは
ならない。
In this way, the intermediate plate 36 serves as the separator 2
5 and 26 are positioned while ensuring the degree of freedom of displacement to the predetermined positions, the deformations that occur in the separators 25 and 26, the membrane electrode structure 24, and the fuel cell 27 (the above-mentioned thermal expansion and thermal contraction). The intermediate plate 36 can absorb a dimensional change due to a sag, a shape error, or the like. Further, since the intermediate plate 36 is positioned inside the fuel cell, this does not hinder the downsizing and weight reduction of the fuel cell 20.

【0027】次に、第2の実施の形態における燃料電池
50について図2を用いて説明する。なお、以下の説明
において、前記実施の形態と同様の部材については、同
一の番号を付してその説明を適宜省略する。図2の断面
図に示した燃料電池50は、弾性突起51が冷却面シー
ル部材52と一体形成されている点で、前記燃料電池2
0と異なっている。このようにしたため、弾性突起51
は冷却面シール部材52と同一の材料を用いることがで
き、冷却面シール部材52とともに配置することができ
るため、成形工程が容易となり、部品点数も少なくする
ことができる。
Next, the fuel cell 50 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In the following description, the same members as those in the above-mentioned embodiment will be designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted as appropriate. The fuel cell 50 shown in the cross-sectional view of FIG. 2 is different from the fuel cell 2 in that the elastic protrusion 51 is integrally formed with the cooling surface seal member 52.
It is different from 0. Because of this, the elastic protrusion 51
Since the same material as that of the cooling surface sealing member 52 can be used and can be arranged together with the cooling surface sealing member 52, the molding process can be facilitated and the number of parts can be reduced.

【0028】次に、第3の実施の形態における燃料電池
60について図3を用いて説明する。図3の断面図に示
した燃料電池60においては、弾性突起61が抜け止め
部62を備えている点が前記燃料電池50と異なってい
る。このようにしたため、中間板36が積層方向に移動
した場合であっても、係合孔39の部分が抜け止め部6
2に当接保持されるため、中間板36をより確実に保持
しておくことができるため、中間板36の信頼性を高め
ることができる。
Next, the fuel cell 60 according to the third embodiment will be described with reference to FIG. The fuel cell 60 shown in the cross-sectional view of FIG. 3 is different from the fuel cell 50 in that the elastic protrusion 61 has a retaining portion 62. Because of this, even if the intermediate plate 36 moves in the stacking direction, the engagement hole 39 portion does not come off the retaining portion 6.
Since the intermediate plate 36 is held in contact with the second plate 36, the intermediate plate 36 can be held more reliably, so that the reliability of the intermediate plate 36 can be improved.

【0029】次に、第4の実施の形態における燃料電池
70について図4を用いて説明する。図4の断面図に示
した燃料電池70においては、セパレータ25,26に
加えてさらにセパレータ71を設けている。前記セパレ
ータ71は、その複数の凸部72を前記セパレータ25
の凹部28に当接させ、その複数の凹部73を前記セパ
レータ25の凸部29に対向させるとともにアノード電
極22に当接させるようにして配置されている。このよ
うにしたため、前記中間板36とセパレータ25の凹部
28間の空間に形成される燃料ガス流路34に加えて、
セパレータ71の凸部72とアノード電極22との間の
空間にも燃料ガス流路74を形成することができる。こ
のように、中間板36を設けることにより、積層方向に
異なる燃料ガス流路34,74を形成することができ、
これらの流路間で燃料ガスを折り返して流すことができ
る。なお、セパレータ71の凹部73とセパレータ25
の凸部29との間の空間には冷却媒体流路75が形成さ
れる。また、本実施の形態においては、燃料ガス流路を
折り返した場合について説明したが、酸化剤ガス流路を
折り返す場合にも適用することができることはもちろん
である。
Next, the fuel cell 70 according to the fourth embodiment will be described with reference to FIG. In the fuel cell 70 shown in the sectional view of FIG. 4, a separator 71 is further provided in addition to the separators 25 and 26. The separator 71 has a plurality of protrusions 72,
Of the separator 25, the plurality of recesses 73 are arranged so as to face the protrusions 29 of the separator 25 and contact the anode electrode 22. Because of this, in addition to the fuel gas passage 34 formed in the space between the intermediate plate 36 and the recess 28 of the separator 25,
The fuel gas flow path 74 can be formed in the space between the convex portion 72 of the separator 71 and the anode electrode 22. In this way, by providing the intermediate plate 36, different fuel gas flow paths 34, 74 can be formed in the stacking direction,
The fuel gas can be turned back and flow between these flow paths. The recess 73 of the separator 71 and the separator 25
A cooling medium flow path 75 is formed in a space between the convex portion 29 and the convex portion 29. Further, although the case where the fuel gas flow path is folded back has been described in the present embodiment, it is needless to say that the present invention can be applied to the case where the oxidant gas flow path is folded back.

【0030】なお、以上の実施の形態においては、セパ
レータが金属製である場合について説明したが、これに
限らずカーボン製のセパレータであってもよい。また、
中間板は、セパレータよりも小さいサイズのものについ
て説明したが、燃料電池の小型化や軽量化に支障がなけ
れば、セパレータと同等あるいはそれよりも大きなサイ
ズであってもよい。また、中間板は上述したように燃料
電池セルの熱膨張や熱収縮、へたりや形状誤差等による
変形を防止する場合には板バネなどの弾性部材を用いる
ことが好ましいが、単なるスペーサーとして使用する場
合には弾性部材である必要はない。
In the above embodiments, the case where the separator is made of metal has been described, but the separator is not limited to this and may be made of carbon. Also,
The intermediate plate has been described as having a size smaller than that of the separator, but may have a size equal to or larger than that of the separator as long as the size and weight of the fuel cell are not hindered. Further, as described above, in order to prevent deformation of the fuel cell due to thermal expansion, thermal contraction, fatigue, shape error, etc., it is preferable to use an elastic member such as a leaf spring, but it is used as a mere spacer. If so, it need not be an elastic member.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1に記載し
た発明によれば、セパレータや電極構造体、ひいては燃
料電池セルの変形を防止できる。また、中間板は燃料電
池の内部に設けられるので、積層方向の厚みを増すおそ
れがなく、燃料電池の小型化や軽量化の妨げとはならな
い。
As described above, according to the invention described in claim 1, it is possible to prevent the separator, the electrode structure and the fuel cell from being deformed. Further, since the intermediate plate is provided inside the fuel cell, there is no risk of increasing the thickness in the stacking direction, and it does not hinder the downsizing and weight reduction of the fuel cell.

【0032】請求項2に記載した発明によれば、シール
部材と同一の材料を用いることができ、一度に配置する
ことができるため、成形工程が容易となり、部品点数も
少なくすることができる。
According to the second aspect of the present invention, the same material as that of the seal member can be used and they can be arranged at one time, so that the molding process can be facilitated and the number of parts can be reduced.

【0033】請求項3に記載した発明によれば、中間板
が弾性突起から脱落することを防止でき、中間板に対す
る信頼性を高めることができる。
According to the third aspect of the invention, it is possible to prevent the intermediate plate from falling off the elastic protrusion, and it is possible to enhance the reliability of the intermediate plate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 図1は本発明の第1の実施の形態における燃
料電池を示す要部断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of essential parts showing a fuel cell according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図2は本発明の第2の実施の形態における燃
料電池を示す要部断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of essential parts showing a fuel cell according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 図3は本発明の第3の実施の形態における燃
料電池を示す要部断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of essential parts showing a fuel cell according to a third embodiment of the present invention.

【図4】 図4は本発明の第4の実施の形態における燃
料電池を示す要部断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of essential parts showing a fuel cell according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】 図5は従来における燃料電池を示す要部断面
図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of essential parts showing a conventional fuel cell.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 燃料電池 21 固体高分子電解質膜 22 アノード電極 23 カソード電極 24 膜電極構造体 25,26 セパレータ 36 中間板 37 冷却媒体流路 39 係合孔 40、51、61 弾性突起 62 抜け止め部 20 fuel cells 21 Solid polymer electrolyte membrane 22 Anode electrode 23 Cathode electrode 24 membrane electrode structure 25,26 separator 36 Intermediate plate 37 Cooling medium flow path 39 Engagement hole 40, 51, 61 elastic protrusions 62 retaining part

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 広行 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 若穂囲 俊哉 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 安藤 敬祐 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 Fターム(参考) 5H026 AA06 CC03 CX08    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hiroyuki Tanaka             1-4-1 Chuo Stock Market, Wako City, Saitama Prefecture             Inside Honda Research Laboratory (72) Inventor Toshiya Wakaho             1-4-1 Chuo Stock Market, Wako City, Saitama Prefecture             Inside Honda Research Laboratory (72) Inventor Keisuke Ando             1-4-1 Chuo Stock Market, Wako City, Saitama Prefecture             Inside Honda Research Laboratory F-term (reference) 5H026 AA06 CC03 CX08

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電解質を一対の電極で挟持した電極構造
体がセパレータを介して複数個積層される燃料電池であ
って、 セパレータ内に設けられ両側の流路を隔成する中間板
を、該中間板に設けた孔部にセパレータの弾性突起を係
合させることにより、固定することを特徴とする燃料電
池。
1. A fuel cell in which a plurality of electrode structures in which an electrolyte is sandwiched between a pair of electrodes are stacked with a separator interposed therebetween, wherein an intermediate plate that is provided in the separator and defines flow passages on both sides is provided. A fuel cell characterized by being fixed by engaging an elastic protrusion of a separator with a hole provided in an intermediate plate.
【請求項2】 前記セパレータ間に設けられるシール部
材に弾性突起が一体形成されていることを特徴とする請
求項1に記載の燃料電池。
2. The fuel cell according to claim 1, wherein an elastic protrusion is integrally formed on a seal member provided between the separators.
【請求項3】 前記弾性突起が抜け止め部を備えている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の燃料電池。
3. The fuel cell according to claim 1, wherein the elastic protrusion has a retaining portion.
JP2001345104A 2001-11-09 2001-11-09 Fuel cell Expired - Fee Related JP3842109B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001345104A JP3842109B2 (en) 2001-11-09 2001-11-09 Fuel cell

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001345104A JP3842109B2 (en) 2001-11-09 2001-11-09 Fuel cell

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003151571A true JP2003151571A (en) 2003-05-23
JP3842109B2 JP3842109B2 (en) 2006-11-08

Family

ID=19158503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001345104A Expired - Fee Related JP3842109B2 (en) 2001-11-09 2001-11-09 Fuel cell

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3842109B2 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006147460A (en) * 2004-11-24 2006-06-08 Honda Motor Co Ltd Fuel cell and cell fastening pin
FR2896623A1 (en) * 2006-01-23 2007-07-27 Renault Sas Full cell for motor vehicle, has bipolar plate supplying reactive gas to membrane electrode assembly cells and including intermediate conducting plate arranged between pressed plates delimiting conduits in which gas and coolant circulates
JP2012059383A (en) * 2010-09-06 2012-03-22 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell stack
US8197984B2 (en) 2003-07-24 2012-06-12 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell stack
WO2013137470A1 (en) * 2012-03-15 2013-09-19 Nissan Motor Co., Ltd. Single fuel cell, fuel cell stack, and method of manufacturing fuel cell stack
WO2013161130A1 (en) * 2012-04-25 2013-10-31 日産自動車株式会社 Fuel cell stack
JP2013229159A (en) * 2012-04-25 2013-11-07 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell stack
JP2015514280A (en) * 2012-03-15 2015-05-18 日産自動車株式会社 Fuel cell stack
JP2017216255A (en) * 2012-03-15 2017-12-07 日産自動車株式会社 Fuel cell stack

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8197984B2 (en) 2003-07-24 2012-06-12 Honda Motor Co., Ltd. Fuel cell stack
JP2006147460A (en) * 2004-11-24 2006-06-08 Honda Motor Co Ltd Fuel cell and cell fastening pin
JP4515233B2 (en) * 2004-11-24 2010-07-28 本田技研工業株式会社 Fuel cell and cell fastening pin
FR2896623A1 (en) * 2006-01-23 2007-07-27 Renault Sas Full cell for motor vehicle, has bipolar plate supplying reactive gas to membrane electrode assembly cells and including intermediate conducting plate arranged between pressed plates delimiting conduits in which gas and coolant circulates
JP2012059383A (en) * 2010-09-06 2012-03-22 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell stack
CN104170148A (en) * 2012-03-15 2014-11-26 日产自动车株式会社 Single fuel cell, fuel cell stack, and method of manufacturing fuel cell stack
JP2013229289A (en) * 2012-03-15 2013-11-07 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell unit cell and fuel cell stack
WO2013137470A1 (en) * 2012-03-15 2013-09-19 Nissan Motor Co., Ltd. Single fuel cell, fuel cell stack, and method of manufacturing fuel cell stack
JP2015514280A (en) * 2012-03-15 2015-05-18 日産自動車株式会社 Fuel cell stack
JP2017216255A (en) * 2012-03-15 2017-12-07 日産自動車株式会社 Fuel cell stack
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
WO2013161130A1 (en) * 2012-04-25 2013-10-31 日産自動車株式会社 Fuel cell stack
JP2013229159A (en) * 2012-04-25 2013-11-07 Nissan Motor Co Ltd Fuel cell stack
CN104247116A (en) * 2012-04-25 2014-12-24 日产自动车株式会社 Fuel cell stack
EP2843741A4 (en) * 2012-04-25 2015-05-27 Nissan Motor Fuel cell stack

Also Published As

Publication number Publication date
JP3842109B2 (en) 2006-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107681182B (en) Fuel cell stack
EP1995808B1 (en) Cell stack and fuel cell with the same
CA2374790C (en) Dual seal fuel cell and fuel cell stack
CN109713344B (en) Power generation single cell
JP4510267B2 (en) Fuel cell stack
JP4700918B2 (en) Fuel cell
JP2007280890A (en) Fastening structure of fuel cell stack, and fuel cell having it
JP2019186165A (en) Fuel cell separator member and fuel cell stack
EP2850683A1 (en) Arrangement for the alignment of a membrane - electrode -assemblies within a stack during assembly
JP4951974B2 (en) Fuel cell
JP4081432B2 (en) Fuel cell
JP2003151571A (en) Fuel cell
JP4889880B2 (en) Fuel cell
JP2003115304A (en) Fuel cell
JP5109277B2 (en) Multi-cell module and fuel cell stack
US20100040923A1 (en) Heat insulation cell for fuel cell and manufacturing method of the same
JP2003142143A (en) Fuel cell
CN114597465A (en) Fuel cell stack
JP2005166508A (en) Gasket for fuel cell
JP4752253B2 (en) Fuel cell
WO2019239769A1 (en) Seal structure for fuel cell
JPWO2019239770A1 (en) Fuel cell seal structure
JP5181572B2 (en) Fuel cell separator, separator manufacturing method, and fuel cell manufacturing method
JP6748451B2 (en) Fuel cell stack
JP2019216009A (en) Seal structure of fuel cell

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051226

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060207

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060307

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: 20060801

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060809

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: 20100818

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100818

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110818

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110818

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120818

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120818

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130818

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140818

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees