JP2003346871A - Fuel cell stack - Google Patents

Fuel cell stack

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JP2003346871A
JP2003346871A JP2002149211A JP2002149211A JP2003346871A JP 2003346871 A JP2003346871 A JP 2003346871A JP 2002149211 A JP2002149211 A JP 2002149211A JP 2002149211 A JP2002149211 A JP 2002149211A JP 2003346871 A JP2003346871 A JP 2003346871A
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JP
Japan
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cooling
power generation
fuel cell
cell stack
cells
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Application number
JP2002149211A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsugio Oba
次雄 大場
Masahiro Ise
昌弘 伊勢
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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    • 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

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  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the temperature difference between respective power generating cells in the stacked direction as much as possible and to maintain prescribed power generation. <P>SOLUTION: This fuel cell stack 10 is provided with the power generating cells 12, power collecting electrodes 14 and 16 electrically integrally connected to the prescribed number of power generating cells 12, first cooling cells 18 cooling the power generating cells 12 by cooling liquid, and sheet members 31 corresponding to the outsides of an anode side electrode 28 and a cathode side electrode 26 and disposed in a space formed between a joining body 30 and first/second separators 32 and 34 in the outside of a seal member 53. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、電解質をアノード
側電極とカソード側電極とで挟んで構成される接合体を
有し、前記接合体をセパレータにより挟持して前記アノ
ード側電極に燃料ガスを供給する一方、前記カソード側
電極に酸化剤ガスを供給する発電セルを備えた燃料電池
スタックに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention has a joined body comprising an electrolyte sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode. The joined body is sandwiched between separators, and fuel gas is supplied to the anode electrode. The present invention relates to a fuel cell stack including a power generation cell for supplying an oxidizing gas to the cathode while supplying the gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、リン酸型燃料電池(PAFC)
は、炭化珪素多孔質(マトリックス)に濃厚リン酸を含
浸させた電解質層の両側に、それぞれカーボンを主体と
するアノード側電極およびカソード側電極を対設して構
成される接合体(電解質層・電極接合体)を、セパレー
タ(バイポーラ板)によって挟持することにより構成さ
れる発電セルを備えている。この発電セルは、通常、所
定数だけ積層して燃料電池スタックとして使用されてい
る。
2. Description of the Related Art For example, a phosphoric acid fuel cell (PAFC)
Is a joined body (electrolyte layer / electrode layer) composed of an anode side electrode and a cathode side electrode mainly composed of carbon, on both sides of an electrolyte layer in which concentrated phosphoric acid is impregnated in porous silicon carbide (matrix). An electrode assembly is provided with a power generation cell constituted by sandwiching the electrode assembly with a separator (bipolar plate). Normally, a predetermined number of the power generation cells are stacked and used as a fuel cell stack.

【0003】一方、固体高分子型燃料電池(SPFC)
は、高分子イオン交換膜(陽イオン交換膜)からなる電
解質膜を採用しており、同様に前記電解質膜により構成
される接合体(電解質膜・電極接合体)とセパレータと
を備える発電セルを、所定数だけ積層して燃料電池スタ
ックとして用いている。
On the other hand, a solid polymer fuel cell (SPFC)
Employs an electrolyte membrane composed of a polymer ion exchange membrane (cation exchange membrane). Similarly, a power generation cell provided with a separator (electrolyte membrane / electrode assembly) composed of the electrolyte membrane and a separator is provided. A predetermined number of the fuel cells are stacked and used as a fuel cell stack.

【0004】この種の燃料電池スタックにおいて、アノ
ード側電極に供給された燃料ガス、例えば、主に水素を
含有するガス(以下、水素含有ガスともいう)は、触媒
電極上で水素がイオン化され、電解質を介してカソード
側電極側へと移動する。その間に生じた電子が外部回路
に取り出され、直流の電気エネルギとして利用される。
なお、カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に
酸素を含有するガスあるいは空気(以下、酸素含有ガス
ともいう)が供給されているために、このカソード側電
極において、水素イオン、電子および酸素が反応して水
が生成される。
[0004] In this type of fuel cell stack, a fuel gas supplied to the anode side electrode, for example, a gas mainly containing hydrogen (hereinafter also referred to as a hydrogen-containing gas) is ionized on the catalyst electrode. It moves to the cathode side via the electrolyte. The electrons generated during that time are taken out to an external circuit and used as DC electric energy.
Since an oxidant gas, for example, a gas mainly containing oxygen or air (hereinafter also referred to as an oxygen-containing gas) is supplied to the cathode side electrode, hydrogen ions, electrons, And oxygen react to produce water.

【0005】ところで、上記の燃料電池では、有効な発
電性能を発揮するための最適な作動温度が設定されてい
る。例えば、リン酸型燃料電池では、120℃〜200
℃であり、固体高分子型燃料電池では、60℃〜90℃
である。このため、発電セルを所望の作動温度に維持す
る必要があり、従来から、種々の冷却構造が採用されて
いる。一般的には、燃料電池スタックを構成するセパレ
ータに冷却媒体用通路を形成し、前記通路に水等の冷却
媒体を供給することにより発電セルの冷却を行う構造が
知られている。
By the way, in the above-mentioned fuel cell, an optimum operating temperature for exhibiting effective power generation performance is set. For example, in the case of a phosphoric acid fuel cell,
° C, and 60 ° C to 90 ° C for the polymer electrolyte fuel cell.
It is. For this reason, it is necessary to maintain the power generation cell at a desired operating temperature, and various cooling structures have conventionally been employed. Generally, a structure is known in which a passage for a cooling medium is formed in a separator constituting a fuel cell stack, and a cooling medium such as water is supplied to the passage to cool a power generation cell.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】この場合、冷却媒体と
して使用される水や、自動車用冷却構造に使用される一
般的な冷却媒体(冷却液体)では、イオン等の不純物や
金属系添加剤が混入しており、この冷却媒体自体に導電
性が付与されている。一方、冷却媒体として脱イオン水
や純水を用いる場合にも、運転中に冷却系配管やラジエ
ータを循環することによって金属等が混入し、この冷却
媒体に導電性が付与されてしまう。
In this case, in water used as a cooling medium or a general cooling medium (cooling liquid) used in a cooling structure for an automobile, impurities such as ions and metal additives are contained. The cooling medium itself has conductivity. On the other hand, even when deionized water or pure water is used as a cooling medium, metal or the like is mixed by circulating through a cooling system pipe or a radiator during operation, and conductivity is imparted to the cooling medium.

【0007】しかしながら、燃料電池スタックでは、各
発電セルで発生した電子がスタック両端側の集電用電極
から取り出されるため、上記のように冷却媒体に導電性
が付与されると、前記冷却媒体中に電気が流れてしま
う。これにより、冷却媒体を介して冷却系配管やラジエ
ータ等に電気が流れてしまい、地絡や液絡が発生して燃
料電池スタック全体の出力が低下するという問題が指摘
されている。
However, in the fuel cell stack, electrons generated in each power generation cell are extracted from the current collecting electrodes at both ends of the stack. Electricity flows through As a result, a problem has been pointed out that electricity flows to the cooling system piping, the radiator, and the like via the cooling medium, and a ground fault or a liquid fault occurs, thereby lowering the output of the entire fuel cell stack.

【0008】そこで、本出願人は、冷却媒体を介して漏
電することを確実に阻止することができ、簡単な構成
で、有効な発電性能を維持することが可能な燃料電池ス
タックを提案している(特開2001−332288号
公報参照)。
Accordingly, the present applicant has proposed a fuel cell stack that can reliably prevent leakage of electricity through a cooling medium, and that can maintain effective power generation performance with a simple configuration. (See JP-A-2001-332288).

【0009】この燃料電池スタックでは、集電用電極間
に冷却セルが介装されており、この冷却セルに供給され
る冷却媒体が絶縁機構を介して発電セルおよび前記集電
用電極から電気的に絶縁されるとともに、前記冷却セル
を挟んで配置される前記発電セル同士または前記発電セ
ルと前記集電用電極が導電機構を介して互いに電気的に
接続されている。これにより、冷却媒体を介して地絡や
液絡が発生することを確実に防止することができ、燃料
電池スタック全体の出力低下を有効に阻止して所望の発
電機能を維持することが可能になる。
In this fuel cell stack, a cooling cell is interposed between the current collecting electrodes, and a cooling medium supplied to the cooling cell is electrically connected to the power generating cell and the current collecting electrode via an insulating mechanism. And the power generation cells arranged with the cooling cell interposed therebetween or the power generation cells and the current collecting electrode are electrically connected to each other via a conductive mechanism. As a result, it is possible to reliably prevent the occurrence of a ground fault or a liquid shortage through the cooling medium, to effectively prevent a decrease in the output of the entire fuel cell stack, and to maintain a desired power generation function. Become.

【0010】ところで、燃料電池スタックでは、図8に
示すように、複数組の発電セル1が矢印A方向に積層さ
れるとともに、各発電セル1は、接合体2と前記接合体
2を挟持する一組のセパレータ3とを備えている。接合
体2は、電解質部(電解質層または電解質膜を含む)4
の両側に電極部5が設けられている。発電セル1では、
一組のセパレータ3と接合体2が、電極部5の外周部に
沿って介装される電気絶縁性シール部材6によりシール
されている。
In the fuel cell stack, as shown in FIG. 8, a plurality of sets of power generation cells 1 are stacked in the direction of arrow A, and each power generation cell 1 sandwiches the joined body 2 with the joined body 2. A set of separators 3. The joined body 2 includes an electrolyte part (including an electrolyte layer or an electrolyte membrane) 4
Are provided on both sides. In the power generation cell 1,
One set of the separator 3 and the joined body 2 are sealed by an electrically insulating sealing member 6 interposed along the outer peripheral portion of the electrode portion 5.

【0011】しかしながら、上記の構成では、シール部
材6の外方側では、セパレータ3と電解質部4との間に
空間7が存在しており、この空間7の空気が断熱層とし
て作用し、積層方向の熱伝達が円滑に遂行されないとい
う問題がある。これにより、各発電セル1間の温度差が
大きくなってしまい、発電性能が低下するという問題が
指摘されている。
However, in the above configuration, a space 7 exists between the separator 3 and the electrolyte portion 4 on the outer side of the seal member 6, and the air in the space 7 acts as a heat insulating layer, and There is a problem that heat transfer in the direction is not smoothly performed. As a result, a problem has been pointed out that the temperature difference between the power generation cells 1 is increased, and the power generation performance is reduced.

【0012】さらに、燃料電池スタックは、両端側に配
置されているバックアッププレート間をボルトで締め付
けられている。このため、発電セル1の発電時に、各部
材が温度上昇に伴って積層方向に膨張すると、接合体2
の膜厚方向(積層方向)に作用する圧力が増加する。こ
れにより、特に、ポリベンズイミダゾールにリン酸を含
浸させた電解質層から、電解質であるリン酸が染み出
し、発電セル1の性能劣下が惹起するおそれがある。
[0012] Further, the fuel cell stack is tightened with bolts between backup plates arranged at both ends. For this reason, when each member expands in the stacking direction with a rise in temperature during power generation of the power generation cell 1, the joined body 2
The pressure acting in the film thickness direction (lamination direction) increases. Thereby, phosphoric acid, which is an electrolyte, is particularly likely to seep out from the electrolyte layer in which polybenzimidazole is impregnated with phosphoric acid, and the performance of the power generation cell 1 may be deteriorated.

【0013】本発明はこの種の問題を解決するものであ
り、積層方向における各発電セル間の温度差を可及的に
低減するとともに、所望の発電性能を維持することが可
能な、簡単かつコンパクトな構成からなる燃料電池スタ
ックを提供することを目的とする。
The present invention solves this kind of problem, and it is possible to reduce the temperature difference between the power generation cells in the stacking direction as much as possible and to maintain a desired power generation performance. An object is to provide a fuel cell stack having a compact configuration.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
燃料電池スタックでは、アノード側電極およびカソード
側電極の外周に対応し、接合体とセパレータとの間に形
成される空間にシート部材が配置されている。これによ
り、断熱層である空気が存在していた空間にシート部材
が配置され、各発電セル間の積層方向の熱伝達が良好に
行われる。従って、積層方向における各発電セル間の温
度差が低減されるため、前記発電セルの発電性能をより
一層最高性能に近づけることができ、燃料電池スタック
全体の出力を向上させることが可能になる。
In the fuel cell stack according to the first aspect of the present invention, a sheet member is formed in a space corresponding to the outer periphery of the anode and the cathode and formed between the assembly and the separator. Is arranged. Thereby, the sheet member is arranged in the space where the air, which is the heat insulating layer, was present, and heat transfer between the power generation cells in the stacking direction is favorably performed. Therefore, the temperature difference between the power generation cells in the stacking direction is reduced, so that the power generation performance of the power generation cells can be made closer to the maximum performance, and the output of the entire fuel cell stack can be improved.

【0015】しかも、発電セルの発電により燃料電池ス
タックの温度が運転温度まで上昇した際に、各部材が積
層方向に膨張しても、シート部材によって接合体の膜厚
方向に作用する圧力が低減される。このため、例えば、
ポリベンズイミダゾールにリン酸を含浸させた電解質層
から、電解質であるリン酸が染み出すことを有効に阻止
することができ、発電性能の低下を回避することが可能
になる。
Further, when the temperature of the fuel cell stack rises to the operating temperature due to the power generation of the power generation cells, even if each member expands in the stacking direction, the pressure acting on the joined body in the film thickness direction is reduced by the sheet member. Is done. So, for example,
Phosphoric acid, which is an electrolyte, can be effectively prevented from seeping out of the electrolyte layer in which polybenzimidazole is impregnated with phosphoric acid, and a decrease in power generation performance can be avoided.

【0016】また、本発明の請求項2に係る燃料電池ス
タックでは、シート部材が金属製であり、良好な熱伝導
性を有しているため、燃料電池スタックの積層方向の温
度差が有効に低減される。
In the fuel cell stack according to the second aspect of the present invention, since the sheet member is made of metal and has good thermal conductivity, the temperature difference in the stacking direction of the fuel cell stack can be effectively reduced. Reduced.

【0017】さらに、本発明の請求項3に係る燃料電池
スタックでは、シート部材がステンレス合金、アルミニ
ウム合金または銅合金製である。従って、熱伝導性が一
層良好になり、燃料電池スタックの積層方向の温度差が
可及的に低減される。
Further, in the fuel cell stack according to claim 3 of the present invention, the sheet member is made of a stainless alloy, an aluminum alloy or a copper alloy. Therefore, the thermal conductivity is further improved, and the temperature difference in the stacking direction of the fuel cell stack is reduced as much as possible.

【0018】さらにまた、本発明の請求項4に係る燃料
電池スタックでは、発電セルを冷却するための冷却気体
が供給され、冷却セルとの間に所定数の前記発電セルを
挟んで集電用電極間に介装される補助冷却セルを備えて
おり、この補助冷却セルに供給される冷却気体を介して
前記発電セルが冷却される。
Further, in the fuel cell stack according to a fourth aspect of the present invention, a cooling gas for cooling the power generation cells is supplied, and a predetermined number of the power generation cells are interposed between the fuel cells and the cooling cells. An auxiliary cooling cell is provided between the electrodes, and the power generation cell is cooled via cooling gas supplied to the auxiliary cooling cell.

【0019】このため、補助冷却セルに冷却気体が供給
されることにより、この補助冷却セル近傍の温度の高い
発電セルを有効に冷却することができる。これにより、
各発電セルの温度は、最適運転温度近傍に調整されると
ともに、発電セル間では、積層方向に沿って温度差が低
減され、前記発電セルの各発電性能を有効に向上させる
ことができる。
Therefore, by supplying the cooling gas to the auxiliary cooling cell, the high-temperature power generation cell near the auxiliary cooling cell can be effectively cooled. This allows
The temperature of each power generation cell is adjusted near the optimum operation temperature, and the temperature difference between the power generation cells along the stacking direction is reduced, so that each power generation performance of the power generation cell can be effectively improved.

【0020】しかも、高出力時には、冷却セルと共に補
助冷却セルが使用されて、冷却が必要な発電セルのみを
冷却している。このため、冷却用に大型の熱交換器を用
いる必要がなく、熱交換器を有効に小型化することが可
能になる。
In addition, at the time of high output, an auxiliary cooling cell is used together with the cooling cell to cool only the power generation cells that need to be cooled. Therefore, there is no need to use a large heat exchanger for cooling, and the heat exchanger can be effectively reduced in size.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施形態
に係る燃料電池スタック10の概略構成を示す側面説明
図であり、図2は、前記燃料電池スタック10の分解斜
視説明図であり、図3は、前記燃料電池スタック10の
要部拡大断面図である。
FIG. 1 is a side view showing a schematic configuration of a fuel cell stack 10 according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view of the fuel cell stack 10. FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of the fuel cell stack 10.

【0022】燃料電池スタック10は発電セル12を備
え、この発電セル12が矢印A方向に所定数だけ積層さ
れている。発電セル12の積層方向両端側には、この発
電セル12に対して電気的に一体的に接続される集電用
電極14、16が配置される。集電用電極14、16間
には、所定数の第1冷却セル18が介装されるととも
に、前記第1冷却セル18との間に所定数の発電セル1
2を挟んで前記集電用電極14、16間に所定数の第2
冷却セル20が介装される。
The fuel cell stack 10 includes power generation cells 12, and a predetermined number of the power generation cells 12 are stacked in the direction of arrow A. At both ends in the stacking direction of the power generation cell 12, current collecting electrodes 14 and 16 that are electrically connected integrally to the power generation cell 12 are arranged. A predetermined number of first cooling cells 18 are interposed between the current collecting electrodes 14 and 16, and a predetermined number of power generation cells 1 are interposed between the first cooling cells 18.
2 between the current collecting electrodes 14 and 16
A cooling cell 20 is interposed.

【0023】集電用電極14、16の外側には、絶縁シ
ート19a、19bを介装してエンドプレート21a、
21bが配置される。エンドプレート21a、21b
は、図示しないバックアッププレートを介してタイロッ
ド等により締め付けられており、発電セル12と集電用
電極14、16と第1および第2冷却セル18、20
は、一体的に矢印A方向に締め付け保持される。集電用
電極14、16には、例えば、モータ等の負荷22が接
続されている(図1参照)。
Outside the current collecting electrodes 14 and 16, insulating plates 19a and 19b are interposed and end plates 21a and
21b is arranged. End plates 21a, 21b
Are fastened by tie rods or the like via a backup plate (not shown), and the power generation cell 12, the current collecting electrodes 14, 16 and the first and second cooling cells 18, 20
Are integrally clamped and held in the direction of arrow A. A load 22 such as a motor is connected to the current collecting electrodes 14 and 16 (see FIG. 1).

【0024】発電セル12は、図2および図3に示すよ
うに、炭化珪素多孔質または塩基性ポリマー、例えば、
ポリベンズイミダゾールにリン酸を含浸させた電解質層
と額縁状部材(後述する)からなる電解質部24を挟ん
で、カソード側電極26およびアノード側電極28が配
設される接合体(電解質層・電極接合体)30を有す
る。カソード側電極26およびアノード側電極28は、
例えば、多孔質層である多孔質カーボンペーパー等から
なるガス拡散層と、白金系触媒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
れた電極触媒層とをそれぞれ有しており、前記電極触媒
層が電解質部24に接合されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the power generation cell 12 is made of silicon carbide porous or basic polymer, for example,
A joined body (electrolyte layer / electrode) in which a cathode-side electrode 26 and an anode-side electrode 28 are arranged with an electrolyte layer 24 made of polybenzimidazole impregnated with phosphoric acid and a frame-shaped member (described later) interposed therebetween 30). The cathode side electrode 26 and the anode side electrode 28
For example, a gas diffusion layer made of porous carbon paper or the like, which is a porous layer, and an electrode catalyst layer in which porous carbon particles having a platinum-based catalyst supported on the surface are uniformly applied to the surface of the gas diffusion layer. , And the electrode catalyst layer is joined to the electrolyte part 24.

【0025】接合体30の両側には、シート部材31を
介装して導電性材料、例えば、緻密質カーボン材料や金
属で形成される第1および第2セパレータ32、34が
配置され、前記接合体30と前記シート部材31と前記
第1および第2セパレータ32、34とにより、発電セ
ル12が構成される。
On both sides of the joined body 30, first and second separators 32 and 34 made of a conductive material, for example, a dense carbon material or metal, are disposed with a sheet member 31 interposed therebetween. The power generation cell 12 is constituted by the body 30, the sheet member 31, and the first and second separators 32 and.

【0026】発電セル12は、横方向(矢印B方向)両
端下部側に水素含有ガス等の燃料ガスを通過させるため
の燃料ガス供給連通路36aと、酸素含有ガスである酸
化剤ガスを通過させるための酸化剤ガス供給連通路38
aとを設ける。発電セル12の横方向両端上部側には、
燃料ガスを通過させるための燃料ガス排出連通路36b
と、酸化剤ガスを通過させるための酸化剤ガス排出連通
路38bとが、燃料ガス供給連通路36aおよび酸化剤
ガス供給連通路38aと対角位置になるように設けられ
ている。
The power generation cell 12 has a fuel gas supply communication passage 36a for passing a fuel gas such as a hydrogen-containing gas and a oxidizing gas as an oxygen-containing gas at the lower portion of both ends in the lateral direction (the direction of arrow B). Oxidant gas supply communication passage 38 for
a. On the upper side of both ends of the power generation cell 12 in the lateral direction,
Fuel gas discharge communication passage 36b for passing fuel gas
And an oxidizing gas discharge communication passage 38b for allowing the oxidizing gas to pass therethrough are provided at diagonal positions with respect to the fuel gas supply communication passage 36a and the oxidizing gas supply communication passage 38a.

【0027】発電セル12の横方向両端中央側には、切
り欠き部分40a、40bが設けられており、この切り
欠き部分40a、40bに冷媒供給管路46と冷媒排出
管路48が配置される。冷媒供給管路46内に冷却液体
供給連通路46aが形成される一方、冷媒排出管路48
内に冷却液体排出連通路48aが形成される。
Notched portions 40a and 40b are provided at the center of both ends in the lateral direction of the power generation cell 12, and a refrigerant supply line 46 and a refrigerant discharge line 48 are arranged in the notched portions 40a and 40b. . A cooling liquid supply passage 46a is formed in the coolant supply line 46, while a coolant discharge line 48 is formed.
A cooling liquid discharge communication passage 48a is formed therein.

【0028】第1セパレータ32のカソード側電極26
に対向する面には、酸化剤ガス供給連通路38aおよび
酸化剤ガス排出連通路38bに両端が連通して前記カソ
ード側電極26に酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス流路
50が形成される(図2および図3参照)。第2セパレ
ータ34のアノード側電極28に対向する面には、燃料
ガス供給連通路36aおよび燃料ガス排出連通路36b
に両端が連通して前記アノード側電極28に燃料ガスを
供給する燃料ガス流路51が設けられる。酸化剤ガス流
路50および燃料ガス流路51は、水平方向(矢印B方
向)に蛇行しながら鉛直上方向に酸化剤ガスおよび燃料
ガスを導く流路構造を採用している。
The cathode electrode 26 of the first separator 32
The oxidizing gas supply passage 38a and the oxidizing gas discharge communicating passage 38b are formed at both sides thereof with an oxidizing gas passage 50 for supplying the oxidizing gas to the cathode electrode 26 at both ends thereof. (See FIGS. 2 and 3). A fuel gas supply communication passage 36a and a fuel gas discharge communication passage 36b are provided on the surface of the second separator 34 facing the anode 28.
A fuel gas flow path 51 is provided at both ends thereof for supplying a fuel gas to the anode 28. The oxidizing gas flow path 50 and the fuel gas flow path 51 adopt a flow path structure that guides the oxidizing gas and the fuel gas vertically upward while meandering in the horizontal direction (the direction of arrow B).

【0029】第1および第2セパレータ32、34のカ
ソード側電極26およびアノード側電極28に対向する
面には、燃料ガス供給連通路36a、酸化剤ガス供給連
通路38a、燃料ガス排出連通路36b、酸化剤ガス排
出連通路38b、酸化剤ガス流路50および燃料ガス流
路51を気密にシールするために、電気絶縁性のシール
部材53が、例えば、焼き付け等によって設けられてい
る。
The surfaces of the first and second separators 32 and 34 facing the cathode side electrode 26 and the anode side electrode 28 are provided with a fuel gas supply passage 36a, an oxidant gas supply passage 38a, and a fuel gas discharge passage 36b. In order to hermetically seal the oxidizing gas discharge communication passage 38b, the oxidizing gas flow passage 50, and the fuel gas flow passage 51, an electrically insulating sealing member 53 is provided by, for example, baking.

【0030】シート部材31は、圧縮方向の降伏面圧が
大きい材質、例えば、ポリエチレンテレフタレート等の
樹脂材料や、ステンレス合金、アルミニウム合金または
銅合金等の金属材料で形成される。なお、熱伝導性を考
慮すると、シート部材31としては、ステンレス合金、
アルミニウム合金または銅合金が好ましい。このシート
部材31は、図2および図3に示すように、シール部材
53の外側の空間に対応して配置されるとともに、カソ
ード側電極26およびアノード側電極28の厚さよりも
僅かに薄い厚さに設定されている。
The sheet member 31 is formed of a material having a large yield surface pressure in the compression direction, for example, a resin material such as polyethylene terephthalate, or a metal material such as a stainless alloy, an aluminum alloy or a copper alloy. In consideration of the thermal conductivity, the sheet member 31 may be made of a stainless steel alloy,
Aluminum or copper alloys are preferred. As shown in FIGS. 2 and 3, the sheet member 31 is arranged corresponding to the space outside the seal member 53 and has a thickness slightly smaller than the thickness of the cathode electrode 26 and the anode electrode 28. Is set to

【0031】図1に示すように、第1冷却セル18は、
燃料電池スタック10内で集電用電極14、16間に1
0セルおき、すなわち、前記第1冷却セル18間に10
個の発電セル12を配置して積層されている。この第1
冷却セル18の両面に配置される第1および第2セパレ
ータ32、34は、図2および図3に示すように、前記
第1冷却セル18側の面が平坦状に構成された片面ガス
流路付きセパレータ構造に設定されている。後述する第
2冷却セル20においても、同様である。その他の第1
および第2セパレータ32、34は、両面に酸化剤ガス
流路50と燃料ガス流路51とが形成されている。
As shown in FIG. 1, the first cooling cell 18
1 between the current collecting electrodes 14 and 16 in the fuel cell stack 10.
Every 0 cells, that is, 10 cells between the first cooling cells 18
The power generation cells 12 are arranged and stacked. This first
As shown in FIGS. 2 and 3, the first and second separators 32 and 34 disposed on both sides of the cooling cell 18 each have a single-sided gas passage having a flat surface on the first cooling cell 18 side. The separator structure is set. The same applies to the second cooling cell 20 described later. Other first
The oxidizing gas passage 50 and the fuel gas passage 51 are formed on both surfaces of the second separators 32 and 34.

【0032】第1冷却セル18は、図3および図4に示
すように、冷却液体用流路プレート52と、この流路プ
レート52に重ね合わされて冷却液体通路54を形成す
る蓋プレート56と、前記冷却液体通路54に供給され
る冷却液体を発電セル12および集電用電極14、16
から電気的に絶縁するための絶縁シート(絶縁機構)5
8a、58bと、前記第1冷却セル18を挟んで前記発
電セル12同士(または前記発電セル12と前記集電用
電極14、16)を互いに電気的に接続するための導電
プレート60a、60bとを備える。流路プレート52
および蓋プレート56は、例えば、アルミニウム合金や
チタン合金等の軽合金や、緻密質の炭素材料で形成され
る。
As shown in FIGS. 3 and 4, the first cooling cell 18 includes a cooling liquid flow path plate 52, a lid plate 56 which is overlapped with the flow path plate 52 to form a cooling liquid passage 54, and The cooling liquid supplied to the cooling liquid passage 54 is supplied to the power generation cell 12 and the current collecting electrodes 14 and 16.
Sheet (insulation mechanism) 5 for electrical insulation from
8a, 58b and conductive plates 60a, 60b for electrically connecting the power generation cells 12 to each other (or the power generation cell 12 and the current collecting electrodes 14, 16) with the first cooling cell 18 interposed therebetween. Is provided. Channel plate 52
The lid plate 56 is made of, for example, a light alloy such as an aluminum alloy or a titanium alloy, or a dense carbon material.

【0033】流路プレート52は、幅方向(矢印B方
向)両端中央側に一方の面側に突出して筒状接続部62
a、62bを設けており、前記接続部62a、62bに
冷媒供給管路46と冷媒排出管路48とが接続される。
流路プレート52の他方の面側には、冷却液体通路54
が形成されており、この冷却液体通路54を構成して矢
印B方向に直線状に設けられる複数本の流路溝64が、
接続部62a、62bに連通する。流路溝64の入口と
接続部62aとの間、および前記流路溝64の出口と接
続部62bとの間には、該流路溝64に冷却液体を均一
にかつ安定した状態で流すためのガイド66a、66b
が設けられる。
The flow path plate 52 protrudes toward one surface toward the center of both ends in the width direction (the direction of arrow B) and has a cylindrical connecting portion 62.
a and 62b are provided, and a refrigerant supply line 46 and a refrigerant discharge line 48 are connected to the connection portions 62a and 62b.
A cooling liquid passage 54 is provided on the other surface side of the flow path plate 52.
Are formed, and a plurality of flow channel grooves 64 which constitute the cooling liquid passage 54 and are provided linearly in the direction of arrow B,
It communicates with the connecting portions 62a and 62b. Between the inlet of the flow channel 64 and the connecting portion 62a, and between the outlet of the flow channel 64 and the connecting portion 62b, the cooling liquid flows in the flow channel 64 uniformly and stably. Guides 66a, 66b
Is provided.

【0034】蓋プレート56は、流路プレート52に対
向する面とは反対側の面に、外方に突出して筒状接続部
68a、68bが形成される。この接続部68a、68
bは、流路プレート52の接続部62a、62bと同一
位置に設けられており、冷媒供給管路46および冷媒排
出管路48に接続される。
The lid plate 56 has cylindrical connecting portions 68a and 68b projecting outward on a surface opposite to the surface facing the flow path plate 52. These connection portions 68a, 68
“b” is provided at the same position as the connection portions 62a and 62b of the flow path plate 52, and is connected to the refrigerant supply pipe 46 and the refrigerant discharge pipe 48.

【0035】導電プレート60a、60bは、流路プレ
ート52および蓋プレート56を覆って配置される一
方、絶縁シート58a、58bは、前記導電プレート6
0a、60bの前記流路プレート52および前記蓋プレ
ート56に接する面側に設けられている。導電プレート
60a、60bは、銅合金等の電気伝導性に優れる金属
プレートで構成されている。
The conductive plates 60a and 60b are arranged so as to cover the flow path plate 52 and the lid plate 56, while the insulating sheets 58a and 58b are
0a and 60b are provided on the surface side in contact with the flow path plate 52 and the lid plate 56. The conductive plates 60a and 60b are made of a metal plate having excellent electrical conductivity such as a copper alloy.

【0036】絶縁シート58a、58bは、絶縁材、例
えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)で形成
されており、導電プレート60a、60bの全面にわた
り接着剤等により貼り付けられている。なお、絶縁シー
ト58a、58bに代替してシリコングリース等の絶縁
材を導電プレート60a、60bに塗布してもよい。
The insulating sheets 58a and 58b are formed of an insulating material, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), and are adhered over the entire surfaces of the conductive plates 60a and 60b with an adhesive or the like. Note that an insulating material such as silicon grease may be applied to the conductive plates 60a and 60b instead of the insulating sheets 58a and 58b.

【0037】導電プレート60a、60bの上端部に
は、それぞれ互いに近接する方向に屈曲して合わせ部7
0a、70bが設けられるとともに、前記合わせ部70
a、70bに孔部72a、72bが形成される。合わせ
部70a、70bを覆って固定板体74が配置され、こ
の固定板体74から孔部72a、72bにねじ76を挿
入し、前記ねじ76にナット78を螺合することによ
り、導電プレート60a、60bが流路プレート52お
よび蓋プレート56を保持する。
The upper ends of the conductive plates 60a and 60b are bent in the directions approaching each other to form a joint 7
0a and 70b are provided, and
Holes 72a and 72b are formed in the holes a and 70b. A fixing plate 74 is arranged so as to cover the mating portions 70a and 70b. A screw 76 is inserted from the fixing plate 74 into the holes 72a and 72b, and a nut 78 is screwed into the screw 76 to thereby form the conductive plate 60a. , 60b hold the flow path plate 52 and the lid plate 56.

【0038】第2冷却セル20は、図1に示すように、
燃料電池スタック10内で互いに隣り合う第1冷却セル
18間に、および集電用電極14、16と前記第1冷却
セル18間に5セルおきに配置される。具体的には、第
1冷却セル18間、および集電用電極14、16と前記
第1冷却セル18間の中央には、両側にそれぞれ5個の
発電セル12を配置して第2冷却セル20が積層されて
いる。
The second cooling cell 20, as shown in FIG.
In the fuel cell stack 10, it is arranged between the first cooling cells 18 adjacent to each other, and every five cells between the current collecting electrodes 14 and 16 and the first cooling cells 18. Specifically, at the center between the first cooling cells 18 and between the current collecting electrodes 14 and 16 and the first cooling cells 18, five power generation cells 12 are arranged on both sides, respectively. 20 are stacked.

【0039】図3および図5に示すように、第2冷却セ
ル20は、冷却気体(例えば、空気)用流路プレート8
0と、この流路プレート80に重ね合わされて冷却空気
通路82を形成する蓋プレート84とを備える。流路プ
レート80および蓋プレート84は、軽量でかつ熱伝導
性および電気伝導性の良好な、例えば、アルミニウム合
金やチタン合金等の軽合金材料で形成される。
As shown in FIGS. 3 and 5, the second cooling cell 20 is provided with a flow path plate 8 for cooling gas (for example, air).
0, and a lid plate 84 that is superimposed on the flow path plate 80 to form a cooling air passage 82. The channel plate 80 and the lid plate 84 are formed of a light alloy material such as an aluminum alloy or a titanium alloy that is lightweight and has good thermal and electrical conductivity.

【0040】冷却空気通路82は、流路プレート80の
一方の面80aに設けられており、鉛直方向(矢印C方
向)に直線状に延在する複数本の流路溝86を備える。
流路溝86の下端側には、ガイド88を設けた空気導入
部90が連通している。冷却空気通路82は、カソード
側電極26およびアノード側電極28の横方向(矢印B
方向)の幅寸法の60%〜70%の範囲に設定されてい
る。
The cooling air passage 82 is provided on one surface 80a of the flow path plate 80, and includes a plurality of flow grooves 86 extending linearly in the vertical direction (the direction of arrow C).
An air inlet 90 provided with a guide 88 communicates with the lower end of the flow channel 86. The cooling air passage 82 extends in the lateral direction of the cathode electrode 26 and the anode electrode 28 (arrow B).
Direction) is set in the range of 60% to 70% of the width dimension.

【0041】蓋プレート84には、空気導入部90に連
通する室92が形成され、この室92が空気導入口94
に連通する。この空気導入口94には、電気的絶縁処理
が施されたパイプ96が接続されている。流路プレート
80と蓋プレート84とは、複数本のねじ98により互
いに固定されている。
In the lid plate 84, a chamber 92 communicating with the air inlet 90 is formed.
Communicate with The air inlet 94 is connected to a pipe 96 that has been subjected to electrical insulation processing. The channel plate 80 and the lid plate 84 are fixed to each other by a plurality of screws 98.

【0042】図2に示すように、エンドプレート21a
には、燃料ガス供給連通路36aに連通する燃料ガス入
口100aと、燃料ガス排出連通路36bに連通する燃
料ガス出口100bと、酸化剤ガス供給連通路38aに
連通する酸化剤ガス入口102aと、酸化剤ガス排出連
通路38bに連通する酸化剤ガス出口102bとが形成
される。
As shown in FIG. 2, the end plate 21a
A fuel gas inlet 100a communicating with the fuel gas supply communication passage 36a, a fuel gas outlet 100b communicating with the fuel gas discharge communication passage 36b, and an oxidizing gas inlet 102a communicating with the oxidizing gas supply communication passage 38a; An oxidizing gas outlet 102b communicating with the oxidizing gas discharge communication passage 38b is formed.

【0043】図6は、第1の実施形態に係る燃料電池ス
タック10を組み込む燃料電池システム110の概略構
成図である。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a fuel cell system 110 incorporating the fuel cell stack 10 according to the first embodiment.

【0044】燃料電池システム110は、燃料電池スタ
ック10に燃料ガスを供給する燃料ガス供給部112
と、前記燃料電池スタック10に酸化剤ガスを供給する
酸化剤ガス供給部114と、前記燃料電池スタック10
に冷却液体(液状冷却媒体)を供給する冷却液体供給部
116と、前記燃料電池スタック10に冷却空気を供給
する冷却空気供給部118とを備える。
The fuel cell system 110 includes a fuel gas supply section 112 for supplying fuel gas to the fuel cell stack 10.
An oxidizing gas supply unit 114 for supplying an oxidizing gas to the fuel cell stack 10;
A cooling liquid supply unit 116 for supplying a cooling liquid (liquid cooling medium) to the fuel cell stack 10, and a cooling air supply unit 118 for supplying cooling air to the fuel cell stack 10.

【0045】燃料ガス供給部112は、高圧水素貯蔵源
120を備え、この高圧水素貯蔵源120から燃料電池
スタック10内の燃料ガス供給連通路36aに連なる燃
料ガス配管122には、第1減圧弁124および燃料ガ
ス流量制御器126が設けられる。
The fuel gas supply unit 112 includes a high-pressure hydrogen storage source 120, and a first pressure reducing valve is connected to a fuel gas pipe 122 extending from the high-pressure hydrogen storage source 120 to a fuel gas supply communication passage 36 a in the fuel cell stack 10. 124 and a fuel gas flow controller 126 are provided.

【0046】酸化剤ガス供給部114は、第1コンプレ
ッサ128を備え、この第1コンプレッサ128から燃
料電池スタック10内の酸化剤ガス供給連通路38aに
連なる酸化剤ガス配管130には、第2減圧弁131お
よび酸化剤ガス流量制御器132が設けられる。
The oxidizing gas supply section 114 includes a first compressor 128, and a second decompressed gas is supplied to the oxidizing gas pipe 130 from the first compressor 128 to the oxidizing gas supply communication passage 38 a in the fuel cell stack 10. A valve 131 and an oxidizing gas flow controller 132 are provided.

【0047】冷却液体供給部116は、燃料電池スタッ
ク10内の冷却液体供給連通路46aと冷却液体排出連
通路48aとを繋ぐ冷却液体配管134を備え、前記冷
却液体配管134には、循環用ポンプ136と比較的小
型な熱交換器138とが設けられる。
The cooling liquid supply section 116 includes a cooling liquid pipe 134 connecting the cooling liquid supply communication path 46a and the cooling liquid discharge communication path 48a in the fuel cell stack 10. The cooling liquid pipe 134 has a circulation pump. 136 and a relatively small heat exchanger 138 are provided.

【0048】冷却空気供給部118は、第2コンプレッ
サ140を備え、この第2コンプレッサ140は、燃料
電池スタック10を構成する第2冷却セル20に連なる
冷却空気配管142に接続される。この冷却空気配管1
42には、第3減圧弁144と冷却空気流量制御器14
6が設けられる。
The cooling air supply section 118 includes a second compressor 140, which is connected to a cooling air pipe 142 connected to the second cooling cell 20 constituting the fuel cell stack 10. This cooling air pipe 1
42, a third pressure reducing valve 144 and a cooling air flow controller 14
6 are provided.

【0049】このように構成される燃料電池スタック1
0の動作について、燃料電池システム110との関連で
以下に説明する。
The fuel cell stack 1 configured as described above
The operation of 0 will be described below in relation to the fuel cell system 110.

【0050】まず、燃料電池システム110では、モー
タ等の負荷22の要求電流に応じて、燃料ガス供給部1
12および酸化剤ガス供給部114の制御が行われる。
燃料ガス供給部112では、第1減圧弁124および燃
料ガス流量制御器126を介して高圧水素貯蔵源120
から燃料電池スタック10に所定量の燃料ガス(水素ガ
スまたは水素含有ガス)が供給される。
First, in the fuel cell system 110, the fuel gas supply unit 1 is operated in accordance with the required current of the load 22 such as a motor.
12 and the oxidizing gas supply unit 114 are controlled.
In the fuel gas supply unit 112, a high-pressure hydrogen storage source 120 is supplied through a first pressure reducing valve 124 and a fuel gas flow controller 126.
Supplies a predetermined amount of fuel gas (hydrogen gas or hydrogen-containing gas) to the fuel cell stack 10.

【0051】一方、酸化剤ガス供給部114では、第1
コンプレッサ128を介して導入された酸化剤ガスであ
る酸素含有ガス(以下、空気ともいう)が、第2減圧弁
131および酸化剤ガス流量制御器132を介して流量
が制御される。このため、燃料電池スタック10には、
所定量の酸素含有ガスが供給される。
On the other hand, the oxidizing gas supply section 114
The flow rate of the oxygen-containing gas (hereinafter, also referred to as air), which is an oxidizing gas introduced through the compressor 128, is controlled through the second pressure reducing valve 131 and the oxidizing gas flow controller 132. For this reason, the fuel cell stack 10 includes
A predetermined amount of oxygen-containing gas is supplied.

【0052】図2に示すように、エンドプレート21a
の燃料ガス入口100aに供給された燃料ガスは、燃料
ガス供給連通路36aを介して第2セパレータ34に形
成されている燃料ガス流路51に供給される。このた
め、燃料ガス中の水素含有ガスは、発電セル12のアノ
ード側電極28に供給されるとともに、未使用の燃料ガ
スが燃料ガス排出連通路36bに排出される。
As shown in FIG. 2, the end plate 21a
The fuel gas supplied to the fuel gas inlet 100a is supplied to the fuel gas flow path 51 formed in the second separator 34 via the fuel gas supply communication passage 36a. Therefore, the hydrogen-containing gas in the fuel gas is supplied to the anode 28 of the power generation cell 12, and the unused fuel gas is discharged to the fuel gas discharge communication passage 36b.

【0053】また、エンドプレート21aの酸化剤ガス
入口102aに供給された空気は、酸化剤ガス供給連通
路38aを介して第1セパレータ32に形成されている
酸化剤ガス流路50に導入される。従って、空気中の酸
素含有ガスがカソード側電極26に供給される一方、未
使用の空気が酸化剤ガス排出連通路38bに排出され
る。これにより、発電セル12で発電が行われ、モータ
等の負荷22に電力が供給されることになる(図1参
照)。
The air supplied to the oxidizing gas inlet 102a of the end plate 21a is introduced into the oxidizing gas passage 50 formed in the first separator 32 through the oxidizing gas supply communication passage 38a. . Therefore, while the oxygen-containing gas in the air is supplied to the cathode electrode 26, the unused air is discharged to the oxidizing gas discharge communication passage 38b. As a result, power is generated in the power generation cell 12, and power is supplied to the load 22 such as a motor (see FIG. 1).

【0054】上記のように、燃料電池スタック10内で
発電が行われると、この発電に伴って熱が発生し、各発
電セル12の温度が上昇してくる。発電セル12の最適
運転温度は、例えば、ポリベンズイミダゾール膜にリン
酸を含浸させた電解質部24を用いた場合に、160℃
を超えないことが必要である。このため、燃料電池シス
テム110では、図6に示すように、冷却液体供給部1
16を構成するポンプ136が駆動される。
As described above, when power is generated in the fuel cell stack 10, heat is generated with this power generation, and the temperature of each power generation cell 12 rises. The optimum operating temperature of the power generation cell 12 is, for example, 160 ° C. when the electrolyte part 24 in which the polybenzimidazole film is impregnated with phosphoric acid is used.
It is necessary not to exceed. Therefore, in the fuel cell system 110, as shown in FIG.
The pump 136 constituting 16 is driven.

【0055】ポンプ136の作用下に、燃料電池スタッ
ク10の冷却液体供給連通路46aに供給された冷却液
体は、第1冷却セル18を構成する流路プレート52と
蓋プレート56との間に形成された冷却液体通路54に
導入される。図4に示すように、流路プレート52で
は、接続部62aから流路溝64に冷却液体が導入さ
れ、この冷却媒体が前記流路溝64を通って発電セル1
2の発電面を冷却した後、冷却液体排出連通路48aに
排出される。
Under the action of the pump 136, the cooling liquid supplied to the cooling liquid supply passage 46 a of the fuel cell stack 10 is formed between the flow path plate 52 and the lid plate 56 constituting the first cooling cell 18. Is introduced into the cooling liquid passage 54. As shown in FIG. 4, in the flow channel plate 52, a cooling liquid is introduced into the flow channel 64 from the connection portion 62 a, and the cooling medium passes through the flow channel 64 and the power generation cell 1.
After cooling the power generation surface of No. 2, it is discharged to the cooling liquid discharge communication passage 48a.

【0056】冷却液体排出連通路48aから冷却液体配
管134に導出された冷却液体は、各発電セル12から
熱を奪って比較的高温となっており、熱交換器138に
導入される(図6参照)。この熱交換器138では、冷
却液体から放熱が行われ、温度が低下した前記冷却液体
は、再び第1冷却セル18に循環される。
The cooling liquid drawn from the cooling liquid discharge communication passage 48a to the cooling liquid pipe 134 takes heat from each of the power generation cells 12 and has a relatively high temperature, and is introduced into the heat exchanger 138 (FIG. 6). reference). In the heat exchanger 138, heat is released from the cooling liquid, and the cooling liquid whose temperature has decreased is circulated again to the first cooling cell 18.

【0057】この場合、第1冷却セル18では、冷却液
体通路54を形成する流路プレート52と蓋プレート5
6とが、絶縁シート58a、58bを設けた導電プレー
ト60a、60bに覆われている(図3参照)。このた
め、冷却液体通路54は、発電セル12から電気的に絶
縁されており、前記発電セル12で発生する電気が前記
冷却液体通路54の冷却液体に流れることがない。
In this case, in the first cooling cell 18, the flow path plate 52 forming the cooling liquid passage 54 and the lid plate 5
6 are covered with conductive plates 60a and 60b provided with insulating sheets 58a and 58b (see FIG. 3). For this reason, the cooling liquid passage 54 is electrically insulated from the power generation cell 12, and the electricity generated in the power generation cell 12 does not flow into the cooling liquid in the cooling liquid passage 54.

【0058】しかも、冷却液体に導電性が付与されてい
ても、発電セル12の発電性能に影響を与えることがな
い。従って、イオンや金属系添加物を含む一般の水系冷
却媒体等を使用することができ、設備全体の簡素化を図
るとともに、経済的であるという利点がある。
In addition, even if the cooling liquid is provided with conductivity, the power generation performance of the power generation cell 12 is not affected. Therefore, a general water-based cooling medium containing ions or metal-based additives can be used, and there is an advantage that the entire facility is simplified and economical.

【0059】ところで、燃料電池スタック10におい
て、高負荷が要求されて高出力状態になると、各発電セ
ル12の発熱量が増加する。その際、液状の冷却媒体と
小型の熱交換器138で、すなわち、第1冷却セル18
のみで、全ての発電セル12の最高温度を最適運転温度
以下に維持できなくなる前に、冷却空気供給部118が
駆動されて第2冷却セル20に冷却空気が供給される
(図6参照)。
In the fuel cell stack 10, when a high load is required and a high output state is generated, the heat generation of each power generation cell 12 increases. At this time, the liquid cooling medium and the small heat exchanger 138, that is, the first cooling cell 18
Before the maximum temperature of all the power generation cells 12 cannot be maintained below the optimum operation temperature by only the above, the cooling air supply unit 118 is driven to supply the cooling air to the second cooling cells 20 (see FIG. 6).

【0060】冷却空気供給部118では、第2コンプレ
ッサ140を介して導入された冷却空気が、第3減圧弁
144および冷却空気流量制御器146を介して流量が
調整された後、各第2冷却セル20を構成するパイプ9
6から空気導入口94に導入される。
In the cooling air supply section 118, after the flow rate of the cooling air introduced through the second compressor 140 is adjusted through the third pressure reducing valve 144 and the cooling air flow rate controller 146, the cooling air is supplied to the second cooling air supply section 118. Pipe 9 constituting cell 20
6 to the air inlet 94.

【0061】図3および図5に示すように、冷却空気
は、空気導入口94から室92を介して空気導入部90
に導入される。この空気導入部90には、ガイド88を
介して冷却空気通路82が設けられており、前記冷却空
気は、前記ガイド88を介して複数の流路溝86に均等
に、かつ安定した状態で導入され、鉛直上方向に向かっ
て流れる。これにより、第2冷却セル20近傍の発電セ
ル12が冷却される。
As shown in FIGS. 3 and 5, the cooling air is supplied from the air inlet 94 to the air inlet 90 through the chamber 92.
Will be introduced. The air introduction section 90 is provided with a cooling air passage 82 via a guide 88, and the cooling air is uniformly and stably introduced into the plurality of flow grooves 86 via the guide 88. And flows vertically upward. Thereby, the power generation cell 12 near the second cooling cell 20 is cooled.

【0062】従って、第1冷却セル18近傍の発電セル
12を最適運転温度に近似した温度に維持した状態で、
第2冷却セル20近傍の発電セル12を最適運転温度ま
で冷却することが可能になる。このため、各発電セル1
2の温度は、最適運転温度近傍に調整されるとともに、
前記発電セル12間には、積層方向に沿って温度差が低
減され、該発電セル12の各発電性能を有効に向上させ
ることができるという効果が得られる。
Therefore, while maintaining the power generation cell 12 near the first cooling cell 18 at a temperature close to the optimum operating temperature,
The power generation cell 12 in the vicinity of the second cooling cell 20 can be cooled to the optimum operation temperature. Therefore, each power generation cell 1
The temperature of 2 is adjusted near the optimal operating temperature,
The temperature difference between the power generation cells 12 along the stacking direction is reduced, and the effect that each power generation performance of the power generation cells 12 can be effectively improved can be obtained.

【0063】しかも、高出力時には、第1冷却セル18
と共に第2冷却セル20が使用され、冷却が必要な発電
セル12のみを冷却している。このため、冷却用に大型
の熱交換器を用いる必要がなく、比較的小型の熱交換器
138により良好に対応することができる。
In addition, at the time of high output, the first cooling cell 18
In addition, the second cooling cell 20 is used to cool only the power generation cells 12 that need to be cooled. For this reason, it is not necessary to use a large heat exchanger for cooling, and a relatively small heat exchanger 138 can cope well.

【0064】さらに、第2冷却セル20は、冷却空気を
用いているため、第1冷却セル18のような導電性を有
する冷却液体を使用していない。従って、冷却空気と発
電セル12との間を絶縁する必要がなく、第2冷却セル
20の構成が有効に簡素化されるという利点がある。
Furthermore, since the second cooling cell 20 uses cooling air, it does not use a conductive cooling liquid as in the first cooling cell 18. Therefore, there is no need to insulate between the cooling air and the power generation cell 12, and there is an advantage that the configuration of the second cooling cell 20 is effectively simplified.

【0065】さらにまた、本実施形態では、図2および
図3に示すように、接合体30と第1および第2セパレ
ータ32、34との間に、カソード側電極26およびア
ノード側電極28の外周に対応してシール部材53の外
側の空間にシート部材31が配置されている。このた
め、接合体30と第1および第2セパレータ32、34
との間には、シール部材53の外側に対応して断熱層で
ある空気が存在していた空間にシート部材31が配置さ
れており、このシート部材31の熱伝導作用下に、各発
電セル12間の積層方向の熱伝達が良好に行われる。
Further, in the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the outer periphery of the cathode side electrode 26 and the anode side electrode 28 is located between the joined body 30 and the first and second separators 32 and 34. The sheet member 31 is arranged in a space outside the seal member 53 corresponding to the above. For this reason, the joined body 30 and the first and second separators 32, 34
The sheet member 31 is disposed in the space where the air, which is the heat insulating layer, was present corresponding to the outside of the seal member 53 between the power generation cells. Heat transfer in the laminating direction between the layers 12 is performed well.

【0066】従って、積層方向における各発電セル12
間の温度差が一層低減され、前記発電セル12の発電性
能をより一層最高性能に近づけることができ、燃料電池
スタック10全体の出力を向上させることが可能にな
る。特に、シート部材31として、熱伝導性が良好なス
テンレス合金、アルミニウム合金、または銅合金を用い
ることにより、積層方向に配置されている各発電セル1
2間の熱伝導性が一層良好になり、燃料電池スタック1
0の積層方向の温度差が可及的に低減されるという効果
が得られる。
Therefore, each power generation cell 12 in the stacking direction
The temperature difference between the power generation cells 12 is further reduced, and the power generation performance of the power generation cells 12 can be made even closer to the maximum performance, and the output of the entire fuel cell stack 10 can be improved. In particular, by using a stainless alloy, an aluminum alloy, or a copper alloy having good thermal conductivity as the sheet member 31, each of the power generation cells 1 arranged in the stacking direction is used.
The thermal conductivity between the two is further improved, and the fuel cell stack 1
The effect that the temperature difference in the stacking direction of 0 is reduced as much as possible is obtained.

【0067】さらに、シート部材31は、圧縮方向の降
伏面圧が大きい材質、例えば、ポリエチレンテレフタレ
ート等の樹脂材料やステンレス合金、アルミニウム合金
または銅合金等の金属材料で形成されている。このた
め、各発電セル12の発電により燃料電池スタック10
の温度が運転温度まで上昇した際に、各部材が積層方向
(矢印A方向)に膨張しても、シート部材31によって
接合体30の膜厚方向に作用する圧力が低減される。
Further, the sheet member 31 is formed of a material having a large yield surface pressure in the compression direction, for example, a resin material such as polyethylene terephthalate or a metal material such as a stainless alloy, an aluminum alloy or a copper alloy. For this reason, the fuel cell stack 10
When the temperature rises to the operating temperature, even if each member expands in the laminating direction (the direction of arrow A), the pressure acting on the joined body 30 in the thickness direction of the joined body 30 is reduced by the sheet member 31.

【0068】これにより、例えば、ポリベンズイミダゾ
ール膜にリン酸を含浸させた電解質層から、電解質であ
る前記リン酸が染み出すことを有効に阻止することがで
き、発電セル12の発電性能の低下を確実に回避するこ
とが可能になる。
Thus, for example, it is possible to effectively prevent the phosphoric acid, which is an electrolyte, from seeping out from the electrolyte layer in which phosphoric acid is impregnated in the polybenzimidazole film, and the power generation performance of the power generation cell 12 is reduced. Can be reliably avoided.

【0069】また、本実施形態に係る燃料電池スタック
10(実施例)と、シート部材31を用いない燃料電池
スタック(比較例)とを用いて、前記シート部材31の
有無とセル電圧との関係を検出する実験を行った。
The relationship between the presence / absence of the sheet member 31 and the cell voltage was obtained using the fuel cell stack 10 according to the present embodiment (Example) and a fuel cell stack not using the sheet member 31 (Comparative Example). An experiment was performed to detect.

【0070】実施例の燃料電池スタック10は、30個
の発電セル12を積層して両端部に集電用電極14、1
6を配置するとともに、前記集電用電極14、16の外
側には、絶縁および断熱用のポリカーボネートあるいは
エポキシ樹脂製板を設置し、さらにその外側にエンドプ
レート21a、21bを配置した。エンドプレート21
aには、図示しない皿ばねおよびバックアッププレート
を設置し、このバックアッププレートとエンドプレート
21b側の図示しないバックアッププレートとの間にボ
ルトを挿通して締め付けることにより、燃料電池スタッ
ク10が構成された。
In the fuel cell stack 10 of the embodiment, thirty power generation cells 12 are stacked, and current collecting electrodes 14, 1 are provided at both ends.
6 and a polycarbonate or epoxy resin plate for insulation and heat insulation was placed outside the current collecting electrodes 14 and 16, and end plates 21 a and 21 b were further placed outside the plate. End plate 21
The fuel cell stack 10 was constructed by installing a disc spring and a backup plate (not shown) in a, and inserting and tightening a bolt between the backup plate and a backup plate (not shown) on the end plate 21b side.

【0071】電解質部24を構成する電解質層は、リン
酸含浸前のポリベンズイミダゾール膜の重量と、ポリベ
ンズイミダゾール繰り返し単位当たりの分子量とから、
前記ポリベンズイミダゾール膜内のポリベンズイミダゾ
ール繰り返し単位のモル数が予め算出された。
The electrolyte layer constituting the electrolyte part 24 is formed from the weight of the polybenzimidazole film before phosphoric acid impregnation and the molecular weight per polybenzimidazole repeating unit.
The number of moles of the polybenzimidazole repeating unit in the polybenzimidazole film was previously calculated.

【0072】そして、厚さが50μmのポリベンズイミ
ダゾール膜を85%のリン酸溶液に24時間以上、前記
ポリベンズイミダゾール膜内のリン酸濃度が平衡に達す
るまで浸漬した。次いで、リン酸が含浸したポリベンズ
イミダゾール膜を取り出して、80℃で真空乾燥した
後、その重量とリン酸の分子量とから浸漬後のポリベン
ズイミダゾール膜内のリン酸のモル数が算出された。
Then, the polybenzimidazole film having a thickness of 50 μm was immersed in an 85% phosphoric acid solution for 24 hours or more until the phosphoric acid concentration in the polybenzimidazole film reached equilibrium. Next, the polybenzimidazole film impregnated with phosphoric acid was taken out, vacuum-dried at 80 ° C., and the number of moles of phosphoric acid in the polybenzimidazole film after immersion was calculated from the weight and the molecular weight of phosphoric acid. .

【0073】このポリベンズイミダゾール繰り返し単位
のモル数と、ポリベンズイミダゾール膜内のリン酸のモ
ル数とから、ポリベンズイミダゾール繰り返し単位当た
りのリン酸の分子数を算出したところ、このリン酸の分
子数は、10.2であった。
From the number of moles of the polybenzimidazole repeating unit and the number of moles of phosphoric acid in the polybenzimidazole film, the number of phosphoric acid molecules per polybenzimidazole repeating unit was calculated. The number was 10.2.

【0074】一方、カソード側電極26およびアノード
側電極28は、以下のように製作された。
On the other hand, the cathode 26 and the anode 28 were manufactured as follows.

【0075】まず、カーボン微粒子とポリテトラフルオ
ロエチレン(以下、PTFEという)微粉末をエチレン
グリコールに分散させた溶液を、厚さが270μmのカ
ーボンペーパーの片側表面に塗布した後、乾燥処理を施
してエチレングリコールを除去することにより、カーボ
ン・PTFE層が形成された。さらに、多孔質カーボン
微粒子に白金合金系触媒を担持したものを純水で湿らせ
た後、エチレングリコールと混合および攪拌して担持触
媒・エチレングリコール溶液が得られた。
First, a solution prepared by dispersing carbon fine particles and fine powder of polytetrafluoroethylene (hereinafter referred to as PTFE) in ethylene glycol is applied to one surface of a carbon paper having a thickness of 270 μm, followed by drying. By removing the ethylene glycol, a carbon / PTFE layer was formed. Further, after a porous carbon fine particle carrying a platinum alloy-based catalyst was moistened with pure water, it was mixed and stirred with ethylene glycol to obtain a supported catalyst / ethylene glycol solution.

【0076】この担持触媒・エチレングリコール溶液
を、カーボンクロス表面に形成したカーボン・PTFE
層上にスクリーン印刷によって均一に塗布し、乾燥によ
りエチレングリコールを除去して触媒層を形成し、ガス
拡散層付き電極が得られた。触媒層形成後のガス拡散層
付き電極の層厚は、300μmであった。カソード側電
極26およびアノード側電極28において、発電に寄与
する電極面積は、268cm2であった。
The supported catalyst / ethylene glycol solution was applied to a carbon / PTFE formed on a carbon cloth surface.
The catalyst layer was formed by uniformly coating the layer by screen printing and removing ethylene glycol by drying to obtain an electrode with a gas diffusion layer. The layer thickness of the electrode with the gas diffusion layer after the formation of the catalyst layer was 300 μm. In the cathode 26 and the anode 28, the electrode area contributing to power generation was 268 cm 2 .

【0077】次に、膜厚が25μmのポリイミドフイル
ムに打ち抜き加工を施して、額縁状部材が形成された。
この額縁状部材を、カソード側電極26およびアノード
側電極28と略同一寸法の電解質層の外周部にオーバー
ラップさせるように重ね、さらに前記電解質層の両面に
前記カソード側電極26および前記アノード側電極28
を配置し、プレス装置を用いて加圧および加熱して一体
化した。これにより、接合体(電解質層・電極接合体)
30が形成された。
Next, the polyimide film having a thickness of 25 μm was punched to form a frame member.
This frame-shaped member is overlapped so as to overlap the outer periphery of an electrolyte layer having substantially the same dimensions as the cathode-side electrode 26 and the anode-side electrode 28, and the cathode-side electrode 26 and the anode-side electrode are provided on both sides of the electrolyte layer. 28
Was arranged and pressurized and heated using a press device to integrate them. Thereby, the joined body (electrolyte layer / electrode joined body)
30 were formed.

【0078】一方、第1および第2セパレータ32、3
4には、電解質層の外周部をシールするために、液状シ
ール材料を塗布した後、乾燥処理を施すことによりシー
ル部材53が形成された。このシール部材53の外側で
接合体30の両側と第1および第2セパレータ32、3
4間の空間を埋めるように、シート部材31が額縁状部
材の両側に配置された。このシート部材31は、カソー
ド側電極26およびアノード側電極28の厚さよりもわ
ずかに薄い、例えば、厚さが0.25mmのステンレス
合金(SUS304)により構成された。
On the other hand, the first and second separators 32, 3
In No. 4, a sealing member 53 was formed by applying a liquid sealing material and performing a drying process in order to seal the outer peripheral portion of the electrolyte layer. Outside the sealing member 53, both sides of the joined body 30 and the first and second separators 32, 3
The sheet members 31 are arranged on both sides of the frame member so as to fill the space between the four. The sheet member 31 was made of a stainless alloy (SUS304) having a thickness slightly smaller than the thickness of the cathode side electrode 26 and the anode side electrode 28, for example, a thickness of 0.25 mm.

【0079】そこで、発電セル12を10セル毎に、第
1冷却セル18が配置されるとともに、前記発電セル1
2を5セル毎に、第2冷却セル20が配置された。すな
わち、第1冷却セル18間の中央に第2冷却セル20が
介装された。
Therefore, the first cooling cells 18 are arranged for every ten power generation cells 12 and the power generation cells 1
The second cooling cell 20 was disposed every 5 cells. That is, the second cooling cell 20 was interposed at the center between the first cooling cells 18.

【0080】このように構成される燃料電池スタック1
0において、ガス利用率が50%、圧力が201.3k
Pa(絶対圧)に設定された水素ガスと、ガス利用率が
50%、圧力が201.3kPaに設定された空気と
が、負荷電流密度を0.02A/cm2〜1.2A/c
2、燃料電池スタック10としては、5A〜321A
の間で変化させるようにそれぞれの流量を調整し、発生
するセル電圧を測定した。
The fuel cell stack 1 configured as described above
At 0, the gas utilization is 50% and the pressure is 201.3k
The hydrogen gas set at Pa (absolute pressure) and the air set at a gas utilization rate of 50% and the pressure set at 201.3 kPa have a load current density of 0.02 A / cm 2 to 1.2 A / c.
m 2 , 5A to 321A for the fuel cell stack 10
The flow rate of each cell was adjusted so as to change between the above, and the generated cell voltage was measured.

【0081】まず、第2冷却セル20を用いずに、この
第2冷却セル20に接するセパレータ温度が160℃と
なるように、第1冷却セル18に自動車用冷却液を供給
して冷却を行った。その際、セル電圧と電流との関係
が、図7に示されている。
First, a cooling liquid for automobiles is supplied to the first cooling cell 18 without using the second cooling cell 20 so that the temperature of the separator in contact with the second cooling cell 20 becomes 160 ° C. Was. At this time, the relationship between the cell voltage and the current is shown in FIG.

【0082】一方、比較例の燃料電池スタックでは、シ
ート部材31を設置しない以外、実施例の燃料電池スタ
ック10と同一構成および同一条件で発電を行った。同
様に、セル電圧と電流の関係が、図7に示されている。
On the other hand, in the fuel cell stack of the comparative example, power generation was performed under the same configuration and under the same conditions as the fuel cell stack 10 of the example, except that the sheet member 31 was not provided. Similarly, the relationship between cell voltage and current is shown in FIG.

【0083】これにより、214Aを超える高電流側領
域において、本実施例では、比較例よりもセル電圧が向
上するという結果が得られた。これは、接合体30と第
1および第2セパレータ32、34との間の空間部にシ
ート部材31が設置されたことにより、160℃の運転
温度においても、電解質層からのリン酸の染み出しが抑
制され、電極触媒層やガス拡散層のガス拡散性が阻害さ
れることがないからである。
As a result, in the high current side region exceeding 214 A, the result that the cell voltage was improved in the present example as compared with the comparative example was obtained. This is because phosphoric acid seeps out of the electrolyte layer even at an operating temperature of 160 ° C. because the sheet member 31 is provided in the space between the joined body 30 and the first and second separators 32 and 34. Is suppressed, and the gas diffusibility of the electrode catalyst layer and the gas diffusion layer is not hindered.

【0084】なお、本実施形態では、第1および第2冷
却セル18、20が積層方向に均等に、すなわち、等間
隔で離間して配置されているが、燃料電池スタック10
の積層方向の温度分布が少なくなるように、適宜、配置
位置を調整することが可能である。
In this embodiment, the first and second cooling cells 18 and 20 are arranged evenly in the stacking direction, that is, at equal intervals.
The arrangement position can be appropriately adjusted so that the temperature distribution in the stacking direction is reduced.

【0085】[0085]

【発明の効果】本発明に係る燃料電池スタックでは、ア
ノード側電極およびカソード側電極の外周に対応し、接
合体とセパレータとの間に形成される空間にシート部材
が配置されている。これにより、断熱層である空気が存
在していた空間にシート部材が配置され、各発電セル間
の積層方向の熱伝達が良好になる。従って、積層方向に
おける各発電セル間の温度差が低減されるため、各発電
セルの発電性能をより一層最高性能に近づけることがで
き、燃料電池スタック全体の出力を向上させることが可
能になる。
In the fuel cell stack according to the present invention, the sheet member is arranged in a space formed between the assembly and the separator, corresponding to the outer periphery of the anode electrode and the cathode electrode. Thereby, the sheet member is arranged in the space where the air as the heat insulating layer was present, and the heat transfer in the stacking direction between the power generation cells is improved. Therefore, the temperature difference between the power generation cells in the stacking direction is reduced, so that the power generation performance of each power generation cell can be made even closer to the maximum performance, and the output of the entire fuel cell stack can be improved.

【0086】しかも、発電セルの発電により燃料電池ス
タックの温度が運転温度まで上昇した際、各部材が積層
方向に膨張しても、シート部材によって接合体の膜厚方
向に作用する圧力が低減される。このため、例えば、ポ
リベンズイミダゾールにリン酸を含浸させた電解質層か
ら、電解質であるリン酸が染み出すことを有効に阻止す
ることができ、発電性能の低下を回避することが可能に
なる。
Further, when the temperature of the fuel cell stack rises to the operating temperature due to the power generation of the power generation cells, even if each member expands in the stacking direction, the pressure acting on the joined body in the film thickness direction is reduced by the sheet member. You. For this reason, for example, it is possible to effectively prevent phosphoric acid, which is an electrolyte, from seeping out from an electrolyte layer in which polybenzimidazole is impregnated with phosphoric acid, and it is possible to avoid a decrease in power generation performance.

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

【図1】本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの概
略構成を示す側面説明図である。
FIG. 1 is an explanatory side view showing a schematic configuration of a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention.

【図2】前記燃料電池スタックの分解斜視説明図であ
る。
FIG. 2 is an exploded perspective view of the fuel cell stack.

【図3】前記燃料電池スタックの要部拡大断面図であ
る。
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of the fuel cell stack.

【図4】前記燃料電池スタックを構成する第1冷却セル
の分解斜視説明図である。
FIG. 4 is an exploded perspective view of a first cooling cell constituting the fuel cell stack.

【図5】前記燃料電池スタックを構成する第2冷却セル
の分解斜視説明図である。
FIG. 5 is an exploded perspective view of a second cooling cell constituting the fuel cell stack.

【図6】前記燃料電池スタックを組み込む燃料電池シス
テムの概略構成説明図である。
FIG. 6 is a schematic structural explanatory view of a fuel cell system incorporating the fuel cell stack.

【図7】前記燃料電池スタックのシート部材の有無とセ
ル電圧との関係を示す説明図である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the relationship between the presence or absence of a sheet member of the fuel cell stack and the cell voltage.

【図8】従来の燃料電池スタックの要部断面説明図であ
る。
FIG. 8 is an explanatory sectional view of a main part of a conventional fuel cell stack.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…燃料電池スタック 12…発電セル 14、16…集電用電極 18、20…冷却
セル 19a、19b、58a、58b…絶縁シート 21a、21b…エンドプレート 24…電解質部 26…カソード側電極 28…アノード側
電極 30…接合体 31…シート部材 32、34…セパレータ 46…冷媒供給管
路 48…冷媒排出管路 50…酸化剤ガス
流路 51…燃料ガス流路 52、80…流路
プレート 53…シール部材 54…冷却液体通
路 56、84…蓋プレート 60a、60b…
導電プレート 82…冷却空気通路 86…流路溝 90…空気導入部 94…空気導入口 110…燃料電池システム 112…燃料ガス
供給部 114…酸化剤ガス供給部 116…冷却液体
供給部 118…冷却空気供給部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell stack 12 ... Power generation cells 14, 16 ... Current collecting electrodes 18, 20 ... Cooling cells 19a, 19b, 58a, 58b ... Insulating sheets 21a, 21b ... End plate 24 ... Electrolyte part 26 ... Cathode side electrode 28 ... Anode-side electrode 30 ... Joint body 31 ... Sheet members 32 and 34 ... Separator 46 ... Refrigerant supply line 48 ... Refrigerant discharge line 50 ... Oxidant gas flow path 51 ... Fuel gas flow path 52, 80 ... Flow path plate 53 ... Sealing member 54 Cooling liquid passages 56, 84 Lid plates 60a, 60b
Conductive plate 82 Cooling air passage 86 Flow path groove 90 Air introduction section 94 Air introduction port 110 Fuel cell system 112 Fuel gas supply section 114 Oxidant gas supply section 116 Cooling liquid supply section 118 Cooling air Supply unit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電解質をアノード側電極とカソード側電極
とで挟んで構成される接合体を有し、前記接合体をセパ
レータにより挟持して前記アノード側電極に燃料ガスが
供給される一方、前記カソード側電極に酸化剤ガスが供
給される発電セルと、 所定数の前記発電セルに対して電気的に一体的に接続さ
れる一対の集電用電極と、 前記発電セルを冷却するための冷却媒体が供給され、絶
縁機構を設けて前記集電用電極間に介装される冷却セル
と、 前記アノード側電極および前記カソード側電極の外周に
対応し、前記接合体と前記セパレータとの間に形成され
る空間に配置されるシート部材と、 を備えることを特徴とする燃料電池スタック。
An assembly comprising an electrolyte sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode, wherein the assembly is sandwiched between separators and fuel gas is supplied to the anode electrode, A power generation cell in which an oxidant gas is supplied to the cathode side electrode; a pair of current collecting electrodes electrically connected integrally to a predetermined number of the power generation cells; and cooling for cooling the power generation cells A medium is supplied, a cooling cell provided between the current collecting electrodes by providing an insulating mechanism, and corresponding to the outer periphery of the anode-side electrode and the cathode-side electrode, between the joined body and the separator. A fuel cell stack comprising: a sheet member disposed in a space formed.
【請求項2】請求項1記載の燃料電池スタックにおい
て、前記シート部材は、金属製であることを特徴とする
燃料電池スタック。
2. The fuel cell stack according to claim 1, wherein said sheet member is made of metal.
【請求項3】請求項2記載の燃料電池スタックにおい
て、前記シート部材は、ステンレス合金、アルミニウム
合金または銅合金製であることを特徴とする燃料電池ス
タック。
3. The fuel cell stack according to claim 2, wherein said sheet member is made of a stainless steel alloy, an aluminum alloy or a copper alloy.
【請求項4】請求項1乃至3のいずれか1項に記載の燃
料電池スタックにおいて、前記発電セルを冷却するため
の冷却気体が供給され、前記冷却セルとの間に所定数の
前記発電セルを挟んで前記集電用電極間に介装される補
助冷却セルを備えることを特徴とする燃料電池スタッ
ク。
4. The fuel cell stack according to claim 1, wherein a cooling gas for cooling the power generation cells is supplied, and a predetermined number of the power generation cells are provided between the fuel cells and the cooling cells. A fuel cell stack, comprising: an auxiliary cooling cell interposed between the current collecting electrodes with the fuel cell interposed therebetween.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005259547A (en) * 2004-03-12 2005-09-22 Kemitsukusu:Kk Fuel cell and its driving system
WO2006075647A1 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Mitsubishi Materials Corporation Solid oxide type fuel cell
JP2010135288A (en) * 2008-12-04 2010-06-17 Ind Technol Res Inst Fuel cell stack
JP2012146525A (en) * 2011-01-12 2012-08-02 Honda Motor Co Ltd Current density distribution measurement device of fuel cell

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005259547A (en) * 2004-03-12 2005-09-22 Kemitsukusu:Kk Fuel cell and its driving system
WO2006075647A1 (en) * 2005-01-14 2006-07-20 Mitsubishi Materials Corporation Solid oxide type fuel cell
JP2010135288A (en) * 2008-12-04 2010-06-17 Ind Technol Res Inst Fuel cell stack
JP2012146525A (en) * 2011-01-12 2012-08-02 Honda Motor Co Ltd Current density distribution measurement device of fuel cell

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