JP2004241207A - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電解質の両側に一対の電極を設ける電解質・電極構造体を、第1および第2セパレータで挟持する単位セルを備える燃料電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜(陽イオン交換膜)からなる固体高分子電解質膜の両側に、それぞれアノード側電極およびカソード側電極を対設した電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)を、一対のセパレータによって挟持した単位セルを備えている。
【0003】
この単位セルにおいて、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、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質膜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。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】
ところで、燃料電池は、通常、数十〜数百の単位セルを積層してスタックを構成している。その際、各単位セル同士を正確に位置決めする必要があり、このため、前記単位セルに形成された位置決め用孔部にノックピンを挿入する作業が行われている。しかしながら、単位セルの積層数が増加するのに伴って、ノックピンの挿入作業が困難なものとなり、作業性が低下するとともに、部材の位置ずれが惹起し易く、シール機能が低下するという問題がある。
【0005】
そこで、上記の問題を解決するために、特許文献1および特許文献2に開示された技術が採用されている。図8に示すように、特許文献1の燃料電池1は、単位セル2と、この単位セル2を挟んで配置されるセパレータ3a、3bとを備えている。単位セル2は、固体高分子電解質膜2aと、この固体高分子電解質膜2aの一面に設けられるアノード側電極2bと、前記固体高分子電解質膜2aの他面に設けられるカソード側電極2cとにより構成されている。
【0006】
燃料電池1には、積層方向に貫通して保持ピン挿入用保持孔4が形成されるとともに、セパレータ3bには、止め輪挿入用保持孔5が形成されている。保持ピン挿入用保持孔4には、保持ピン6が挿入されており、この保持ピン6の止め輪挿入溝6aには、止め輪挿入用保持孔5に配置されている止め輪7が取り付けられる。保持ピン6の先端には、面取り加工が施されたピン先端6bが設けられる一方、前記保持ピン6の後端には、他の保持ピン6のピン先端6bが嵌合される挿入穴6cが形成されている。
【0007】
このような構成において、保持ピン6が燃料電池1の保持ピン挿入用保持孔4に挿入されるとともに、止め輪挿入用保持孔5から止め輪7が挿入される。そして、この止め輪7が、保持ピン6の止め輪挿入溝6aに嵌め込まれることにより、燃料電池1が積層状態で保持される。
【0008】
その際、保持ピン6のピン先端6bは、セパレータ3bの外面よりも突出している。このため、ピン先端6bが、他の燃料電池1を保持している保持ピン6の挿入穴6cに嵌合することにより、互いに隣接する燃料電池1同士の位置決めが行われる、としている。
【0009】
また、特許文献2の燃料電池は、図9に示すように、四角柱形状の単位セル8の対向する一対の側面に端子電極9a、9bが配置されている。端子電極9aがアノード側電極2bに電気的に接続されている一方、端子電極9bがカソード側電極2cに電気的に接続されている。単位セル8の対向する他の一対の側面には、圧着部材9c、9dが配置されており、前記圧着部材9c、9dおよび端子電極9a、9bを介して単位セル8が圧着固定されている。
【0010】
【特許文献1】
特開2000−12067号公報(段落[0016]、図1)
【特許文献2】
特開平7−29580号公報(段落[0017]、[0020]、図2)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の特許文献1では、各単位セル2毎に複数本の保持ピン6を保持ピン挿入用保持孔4に挿入するとともに、この保持ピン6の止め輪挿入溝6aに止め輪7を嵌め込む作業が必要となっている。このため、特に、多数の単位セル2を積層する際に、保持ピン6と止め輪7の組み付け作業が相当に繁雑なものとなっており、作業性が低下するという問題が指摘されている。さらに、保持ピン6と止め輪7とを多数用意しなければならず、製造コストが高騰して経済的ではないという問題がある。
【0012】
また、上記の特許文献2では、端子電極9a、9bおよび圧着部材9c、9dが、本体板BPに比べて短尺な2つの舌片TPを備えており、この舌片TPで単位セル8を保持している。従って、単位セル8の保持が確実に行われないおそれがあり、端子電極9a、9bや圧着部材9c、9dが前記単位セル8から離脱し易いという問題がある。
【0013】
しかも、端子電極9a、9bおよび圧着部材9c、9dは、単位セル8の周囲全体を覆うため、相当に大型かつ重量物となってしまう。その上、単位セル8を積層しようとすると、積層方向に舌片TP同士が重なり合って、該積層方向の寸法が長尺となるという問題がある。
【0014】
本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単かつコンパクトな構成で、単位セルを確実に保持することができ、組み立て作業性に優れる燃料電池を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る燃料電池では、第1および第2セパレータの外周を、複数個所で保持する複数の金属製止め部材を備える。金属製止め部材は、第1セパレータ側に配置される側部と、前記側部の両端部で屈曲し、第1および第2セパレータを貫通した後に前記第2セパレータ側で折り曲げられる係止部とを備える。
【0016】
このため、金属製止め部材は、側部と係止部とにより第1および第2セパレータを強固かつ確実に保持することができ、この金属製止め部材が前記第1および第2セパレータから離脱することを有効に阻止することが可能になる。
【0017】
しかも、単位セルを効率的に組み付けることができ、組み付け工数が大幅に削減されるとともに、前記単位セルを取り扱う際にシール性の低下が惹起されることがなく、取り扱い作業性が有効に向上する。その際、単位セルでは、電解質・電極構造体が第1および第2セパレータで挟持されており、前記電解質・電極構造体を保湿状態に維持することができ、該電解質・電極構造体の乾燥を阻止して前記単位セルの性能が低下することがない。さらに、金属製止め部材を用いるだけでよく、構成が簡素化するとともに、燃料電池全体の小型化および軽量化が容易に図られる。
【0018】
また、本発明の請求項2に係る燃料電池では、互いに積層される第1および第2単位セルを備え、第1単位セルに取り付けられる金属製止め部材と、第2単位セルに取り付けられる金属製止め部材とが、積層方向に互いに位置をずらして配置される。従って、第1および第2単位セルが積層された状態で、金属製止め部材同士が重なり合うことがなく、燃料電池全体の積層方向の寸法を可及的に短尺化することができる。
【0019】
さらに、本発明の請求項3に係る燃料電池では、第1および第2セパレータは、金属プレートを備え、前記金属プレートの外周縁部には、金属製止め部材が接触する部位に対応して絶縁樹脂または絶縁塗装による絶縁部位を設けるとともに、係止部が貫通する部位に対応して孔部が形成される。これにより、簡単かつ安価な構成で、金属プレートが金属製止め部材に接触することがなく、第1および第2セパレータ同士が短絡することを有効に阻止して所望の発電機能を確保することが可能になる。
【0020】
【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10の概略構成説明図である。
【0021】
燃料電池10は、単位セル12を備え、複数の単位セル12を矢印A方向に積層して積層体14が構成される。積層体14の外方には、ターミナルプレート16a、16b、絶縁プレート18a、18bおよびエンドプレート20a、20bが、順次、配設される。エンドプレート20a、20bが図示しないタイロッド等によって締め付けられることにより、燃料電池10が構成される。
【0022】
図2に示すように、単位セル12は、電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)22と、前記電解質膜・電極構造体22を挟持する第1および第2金属セパレータ24、26とを備える。
【0023】
単位セル12の矢印B方向の一端縁部には、積層方向である矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔30a、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔32b、および燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔34bが、矢印C方向(鉛直方向)に配列して設けられる。
【0024】
単位セル12の矢印B方向の他端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔34a、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔32a、および酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔30bが、矢印C方向に配列して設けられる。
【0025】
電解質膜・電極構造体22は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜36と、前記固体高分子電解質膜36を挟持するアノード側電極38およびカソード側電極40とを備える(図1および図2参照)。
【0026】
アノード側電極38およびカソード側電極40は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を前記ガス拡散層の表面に一様に塗布した電極触媒層とを有する。電極触媒層は、互いに固体高分子電解質膜36を介装して対向するように、前記固体高分子電解質膜36の両面に接合されている。
【0027】
図2に示すように、第1金属セパレータ24の電解質膜・電極構造体22に向かう面24aには、酸化剤ガス供給連通孔30aと酸化剤ガス排出連通孔30bとに連通する酸化剤ガス流路42が設けられる。酸化剤ガス流路42は、例えば、矢印B方向に延在する複数本の溝部を備える。
【0028】
第2金属セパレータ26の電解質膜・電極構造体22に向かう面26aには、燃料ガス供給連通孔34aと燃料ガス排出連通孔34bとに連通する燃料ガス流路44が形成される。この燃料ガス流路44は、例えば、矢印B方向に延在する複数本の溝部を備える。
【0029】
第1金属セパレータ24の面24bと第2金属セパレータ26の面26bとの間には、図2に示すように、冷却媒体供給連通孔32aと冷却媒体排出連通孔32bとに連通する冷却媒体流路46が形成される。この冷却媒体流路46は、第1および第2金属セパレータ24、26に設けられる複数本の溝部を重ね合わせることにより、矢印B方向に延在して一体的に構成される。
【0030】
第1金属セパレータ24の両面24a、24bには、第1シール部材(絶縁樹脂)50が、例えば、モールド成形により一体的に設けられる。この第1シール部材50は、面24aにおいて、酸化剤ガス流路42を囲繞しかつ前記酸化剤ガス流路42を酸化剤ガス供給連通孔30aおよび酸化剤ガス排出連通孔30bに連通して形成される。第1シール部材50は、面24bにおいて、冷却媒体流路46を囲繞しかつ前記冷却媒体流路46を冷却媒体供給連通孔32aおよび冷却媒体排出連通孔32bに連通して形成される。
【0031】
図1に示すように、第1金属セパレータ24の外周縁部には、電解質膜・電極構造体22から離間する方向に屈曲する屈曲端部52が設けられる。第1シール部材50は、屈曲端部52を囲繞する絶縁部位54を設ける。
【0032】
第2金属セパレータ26の両面26a、26bには、第2シール部材58が、例えば、モールド成形により一体的に設けられる。第2シール部材58は、面26bにおいて、燃料ガス流路44を囲繞するとともに、前記燃料ガス流路44を燃料ガス供給連通孔34aおよび燃料ガス排出連通孔34bに連通する。第2シール部材58は、面26bにおいて、冷却媒体流路46を囲繞するとともに、冷却媒体供給連通孔32aおよび冷却媒体排出連通孔32bを前記冷却媒体流路46に連通する。
【0033】
第2金属セパレータ26の外周縁部には、図1に示すように、電解質膜・電極構造体22から離間する方向に屈曲する屈曲端部60が設けられ、第2シール部材58は、この屈曲端部60を囲繞して絶縁部位62を備える。
【0034】
第1および第2金属セパレータ24、26の屈曲端部52、60は、互いに異なる方向(離間する方向)に屈曲することにより、前記第1および第2金属セパレータ24、26の外周部の剛性が向上する。単位セル12を構成する第1および第2金属セパレータ24、26の外周は、後述する複数の金属製止め部材70により複数個所で保持される。
【0035】
図3に示すように、単位セル12の外周には、それぞれ所定の位置に止め部材取り付け部位64a〜64kが設けられる。止め部材取り付け部位64aは、幅方向(矢印B方向)に2つの金属製止め部材70を選択的に取り付け可能とするために、第1位置66aと第2位置66bとを設ける。
【0036】
図4に示すように、第1および第2金属セパレータ24、26には、第1位置66aに対応してそれぞれ2つの孔部68a、68bが同軸的に設けられるとともに、第2位置66bに対応してそれぞれ2つの孔部69a、69bが同軸的に設けられる。止め部材取り付け部位64b〜64kは、上記の止め部材取り付け部位64aと同様に、2つの金属製止め部材70を選択的に取り付け可能な第1位置66aと第2位置66bとを設ける(図3参照)。
【0037】
金属製止め部材70は、図4に示すように、金属製線材(または棒材)を折り曲げて構成されており、側部72と、前記側部72の両端部で屈曲する第1および第2係止部74、76とを一体的に備える。第1および第2係止部74、76の断面寸法は、第1および第2金属セパレータ24、26の孔部68a、69aおよび68b、69bの開口寸法よりも小さく構成されており、前記第1および第2係止部74、76が前記第1および第2金属セパレータ24、26に接触することを阻止している。
【0038】
次に、このように構成される燃料電池10を組み付ける作業について、以下に説明する。
【0039】
まず、図2に示すように、電解質膜・電極構造体22を挟んで、第1および第2金属セパレータ24、26が重ね合わされる。この状態で、図3に示すように、止め部材取り付け部位64a〜64kの各第1位置66aに金属製止め部材70が装着される。
【0040】
具体的には、図5に示すように、略コ字状の金属製止め部材70が用意される。第1位置66aでは、第1および第2金属セパレータ24、26間に対応して高さ調整シム78が取り付けられる。この状態で、金属製止め部材70を構成する第1および第2係止部74、76が、第1位置66aに差し込まれる。
【0041】
なお、第1および第2位置66a、66bには、挿入位置を明確に示すために、例えば、矢印等の記号や円形等の模様を表記しておくと好適である。また、第1および第2位置66a、66bを一体的に貫通する孔部を形成してもよい。
【0042】
第1および第2係止部74、76が第1位置66aに差し込まれると、この第1および第2係止部74、76の先端74a、76aは、互いに近接する方向に折り曲げられる(図5中、二点鎖線参照)。このため、金属製止め部材70は、側部72が第1金属セパレータ24側に配置される一方、第1および第2係止部74、76が第2金属セパレータ26側に折り曲げられる。その後、高さ調整シム78が第1および第2金属セパレータ24、26間から取り外される(図4参照)。
【0043】
従って、金属製止め部材70により第1および第2金属セパレータ24、26の外周縁部を強固かつ確実に保持することができる。しかも、金属製止め部材70が第1および第2金属セパレータ24、26から離脱することを有効に阻止することが可能になり、単位セル12を確実に一体化することができる。
【0044】
これにより、第1の実施形態では、第1および第2金属セパレータ24、26の保持力が良好に向上し、単位セル12を取り扱う際に、シール性の低下が惹起されることがなく、取り扱い作業性が有効に向上する。
【0045】
その上、金属製止め部材70を各第1位置66aに装着するだけでよい。従って、単位セル12を効率的に組み付けることができ、組み付け工数が大幅に削減されて経済的かつ容易な組み付け作業が遂行可能になるという効果が得られる。しかも、単位セル12では、電解質膜・電極構造体22が第1および第2金属セパレータ24、26で挟持されており、前記電解質膜・電極構造体22を保湿状態に維持することができ、該電解質膜・電極構造体22の乾燥を阻止して前記単位セル12の性能が低下することがない。
【0046】
また、金属製止め部材70を各第1位置66aに組み付ける際には、第1および第2金属セパレータ24、26間に高さ調整シム78が挿入されている。このため、金属製止め部材70の組み付け時に、第1および第2金属セパレータ24、26が変形することを有効に阻止することができる。
【0047】
さらにまた、第1および第2金属セパレータ24、26の外周縁部を覆って第1および第2シール部材50、58が設けられ、この第1および第2シール部材50、58の絶縁部位54、62に金属製止め部材70が装着される。その際、第1および第2金属セパレータ24、26には、第1および第2位置66a、66bに対応してそれぞれ2つの孔部68a、68bおよび69a、69bが同軸的に設けられる。
【0048】
これにより、簡単かつ安価な構成で、金属製止め部材70が第1および第2金属セパレータ24、26に直接接触することがなく、前記第1および第2金属セパレータ24、26同士が短絡することを阻止して所望の発電機能を確保することが可能になる。
【0049】
次いで、上記の単位セル12に積層される他の単位セル12の組み付けが行われる。ここで、他の単位セル12では、止め部材取り付け部位64a〜64kの各第2位置66bに金属製止め部材70が取り付けられる(図6参照)。さらに、前記他の単位セル12に積層される別の単位セル12では、止め部材取り付け部位64a〜64kの各第1位置66aに金属製止め部材70が取り付けられる。
【0050】
このため、互いに積層される単位セル12では、それぞれに装着されている金属製止め部材70同士が積層方向に互いに位置をずらして配置され、前記金属製止め部材70同士が重なり合うことがない(図1参照)。これにより、積層体14の積層方向の寸法を可及的に短尺化することが可能になるという効果が得られる。
【0051】
上記のように、所定数の単位セル12が矢印A方向に積層されて積層体14が構成された後、この積層体14の外方にターミナルプレート16a、16b、絶縁プレート18a、18bおよびエンドプレート20a、20bが配設される。そして、エンドプレート20a、20bは、図示しないタイロッド等により締め付けられることによって、燃料電池10が組み付けられる。
【0052】
このように構成される燃料電池10の動作について、以下に説明する。
【0053】
図1に示すように、燃料電池10内では、複数の単位セル12が積層された積層体14に対して、空気等の酸素含有ガスである酸化剤ガス、水素含有ガス等の燃料ガス、および純水やエチレングリコールやオイル等の冷却媒体が供給される。
【0054】
このため、図2に示すように、各単位セル12では、酸化剤ガス供給連通孔30aから第1金属セパレータ24の酸化剤ガス流路42に酸化剤ガスが導入され、この酸化剤ガスが電解質膜・電極構造体22のカソード側電極40に沿って移動する。また、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔34aから第2金属セパレータ26の燃料ガス流路44に導入され、電解質膜・電極構造体22のアノード側電極38に沿って移動する。
【0055】
従って、電解質膜・電極構造体22では、カソード側電極40に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極38に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。
【0056】
次いで、カソード側電極40に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔30bに沿って矢印A方向に排出される。同様に、アノード側電極38に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔34bに沿って矢印A方向に排出される。
【0057】
さらに、冷却媒体供給連通孔32aに供給された冷却媒体は、第1および第2金属セパレータ24、26間の冷却媒体流路46に導入された後、矢印B方向に沿って流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体22を冷却した後、冷却媒体排出連通孔32bから排出される。
【0058】
なお、第1の実施形態では、第1および第2金属セパレータ24、26に第1および第2シール部材50、58を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、絶縁塗装を施してもよい。また、第1および第2金属セパレータ24、26に代替して、例えば、カーボン板を使用してもよい。
【0059】
図7は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池を構成する金属製止め部材80の斜視説明図である。
【0060】
金属製止め部材80は、金属製薄板で構成されており、側部82と、前記側部82の両端部で屈曲する第1および第2係止部84、86とを有する。この金属製止め部材80は、予め略コ字状に構成されており、第1および第2係止部84、86が第1位置66aまたは第2位置66bに差し込まれた後、前記第1および第2係止部84、86の端部84a、86aが互いに近接する方向に折り曲げられる。
【0061】
これにより、第2の実施形態では、金属製止め部材80を介して第1および第2金属セパレータ24、26を強固かつ確実に保持することができる等、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
【0062】
【発明の効果】
本発明に係る燃料電池では、金属製止め部材は、側部と係止部とにより第1および第2セパレータを強固かつ確実に保持することができ、この金属製止め部材が前記第1および第2セパレータから離脱することを有効に阻止することが可能になる。
【0063】
しかも、単位セルを効率的に組み付けることができ、組み付け工数が大幅に削減されるとともに、前記単位セルを取り扱う際にシール性の低下が惹起されることがなく、取り扱い作業性が有効に向上する。さらに、金属製止め部材を用いるだけでよく、構成が簡素化するとともに、燃料電池全体の小型化および軽量化が容易に図られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る燃料電池の概略構成説明図である。
【図2】前記燃料電池を構成する単位セルの分解斜視説明図である。
【図3】前記単位セルの正面説明図である。
【図4】金属製止め部材の斜視説明図である。
【図5】前記金属製止め部材を取り付ける作業の説明図である。
【図6】各単位セルが積層される際の斜視説明図である。
【図7】本発明の第2の実施形態に係る燃料電池を構成する金属製止め部材の斜視説明図である。
【図8】特許文献1の燃料電池の説明図である。
【図9】特許文献2の燃料電池の斜視説明図である。
【符号の説明】
10…燃料電池 12…単位セル
14…積層体 22…電解質膜・電極構造体
24、26…金属セパレータ 36…固体高分子電解質膜
38…アノード側電極 40…カソード側電極
42…酸化剤ガス流路 44…燃料ガス流路
46…冷却媒体流路 50、58…シール部材
52、60…屈曲端部 54、62…絶縁部位
64a〜64k…止め部材取り付け部位
66a、66b…位置
68a、68b、69a、69b…孔部
70、80…金属製止め部材 72、82…側部
74、76、84、86…係止部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel cell including a unit cell in which an electrolyte / electrode structure in which a pair of electrodes are provided on both sides of an electrolyte is sandwiched between first and second separators.
[0002]
[Prior art]
For example, a polymer electrolyte fuel cell has an electrolyte membrane / electrode structure in which an anode electrode and a cathode electrode are respectively provided on both sides of a solid polymer electrolyte membrane composed of a polymer ion exchange membrane (cation exchange membrane). (Electrolyte / electrode structure) is provided with a unit cell sandwiched between a pair of separators.
[0003]
In this unit cell, 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 with hydrogen on the electrode catalyst, and is supplied to the cathode via the electrolyte membrane. Move to the side electrode side. 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.
[0004]
By the way, a fuel cell usually forms a stack by stacking tens to hundreds of unit cells. At this time, it is necessary to accurately position each unit cell. For this reason, an operation of inserting a knock pin into a positioning hole formed in the unit cell is performed. However, as the number of stacked unit cells increases, it becomes difficult to insert a knock pin, and the workability is reduced. In addition, there is a problem that the member is likely to be displaced and the sealing function is reduced. .
[0005]
Therefore, in order to solve the above problem, the techniques disclosed in Patent Literature 1 and Patent Literature 2 are adopted. As shown in FIG. 8, the fuel cell 1 of Patent Document 1 includes a unit cell 2 and separators 3a and 3b arranged with the unit cell 2 interposed therebetween. The unit cell 2 includes a solid polymer electrolyte membrane 2a, an
[0006]
The fuel cell 1 has a retaining pin insertion retaining hole 4 penetrating in the stacking direction, and the separator 3b has a retaining ring insertion retaining hole 5 formed therein. The retaining
[0007]
In such a configuration, the
[0008]
At this time, the
[0009]
Further, as shown in FIG. 9, in the fuel cell of Patent Document 2,
[0010]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-120767 (paragraph [0016], FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-7-29580 (paragraphs [0017] and [0020], FIG. 2)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described Patent Document 1, a plurality of
[0012]
Further, in Patent Document 2 described above, the
[0013]
In addition, since the
[0014]
An object of the present invention is to solve this kind of problem, and an object of the present invention is to provide a fuel cell which has a simple and compact structure, can securely hold a unit cell, and has excellent assembling workability.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The fuel cell according to claim 1 of the present invention includes a plurality of metal stoppers that hold the outer circumferences of the first and second separators at a plurality of locations. A metal stopper member, a side portion disposed on the first separator side, and a locking portion bent at both ends of the side portion and bent on the second separator side after penetrating the first and second separators. Is provided.
[0016]
For this reason, the metal stopper can firmly and reliably hold the first and second separators by the side portions and the locking portions, and the metal stopper separates from the first and second separators. Can be effectively prevented.
[0017]
In addition, the unit cells can be efficiently assembled, the number of assembling steps is significantly reduced, and a reduction in sealing performance is not caused when the unit cells are handled, so that handling efficiency is effectively improved. . At that time, in the unit cell, the electrolyte / electrode structure is sandwiched between the first and second separators, the electrolyte / electrode structure can be maintained in a moist state, and the electrolyte / electrode structure is dried. This prevents the unit cell from deteriorating in performance. Furthermore, it is only necessary to use a metal stopper member, so that the configuration is simplified and the size and weight of the entire fuel cell can be easily reduced.
[0018]
Further, the fuel cell according to claim 2 of the present invention includes first and second unit cells stacked on each other, and a metal stopper member attached to the first unit cell and a metal stopper attached to the second unit cell. The stop member and the stop member are arranged so as to be shifted from each other in the stacking direction. Therefore, in the state where the first and second unit cells are stacked, the metal stoppers do not overlap each other, and the dimension of the entire fuel cell in the stacking direction can be reduced as much as possible.
[0019]
Further, in the fuel cell according to claim 3 of the present invention, the first and second separators include a metal plate, and an outer peripheral edge of the metal plate is insulated corresponding to a portion where the metal stopper contacts. An insulating portion made of resin or insulating coating is provided, and a hole is formed corresponding to a portion through which the locking portion penetrates. Thus, with a simple and inexpensive configuration, the metal plate does not come into contact with the metal stopper, and the first and second separators can be effectively prevented from being short-circuited to ensure a desired power generation function. Will be possible.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a
[0021]
The
[0022]
As shown in FIG. 2, the
[0023]
One end edge of the
[0024]
The other end edges of the
[0025]
The electrolyte membrane /
[0026]
The
[0027]
As shown in FIG. 2, the
[0028]
A fuel
[0029]
As shown in FIG. 2, between the surface 24b of the
[0030]
On both
[0031]
As shown in FIG. 1, a
[0032]
On both
[0033]
As shown in FIG. 1, a
[0034]
The
[0035]
As shown in FIG. 3, on the outer periphery of the
[0036]
As shown in FIG. 4, the first and
[0037]
As shown in FIG. 4, the
[0038]
Next, an operation of assembling the
[0039]
First, as shown in FIG. 2, the first and
[0040]
Specifically, as shown in FIG. 5, a substantially
[0041]
It is preferable that, for example, a symbol such as an arrow or a pattern such as a circle is written in the first and
[0042]
When the first and
[0043]
Therefore, the outer peripheral edges of the first and
[0044]
Thereby, in the first embodiment, the holding force of the first and
[0045]
In addition, it is only necessary to mount the
[0046]
When assembling the
[0047]
Further, first and
[0048]
Accordingly, with a simple and inexpensive configuration, the
[0049]
Next, the
[0050]
For this reason, in the
[0051]
As described above, after a predetermined number of
[0052]
The operation of the
[0053]
As shown in FIG. 1, in a
[0054]
For this reason, as shown in FIG. 2, in each
[0055]
Therefore, in the electrolyte membrane /
[0056]
Next, the oxidant gas supplied to and consumed by the
[0057]
Further, the cooling medium supplied to the cooling
[0058]
In the first embodiment, the first and
[0059]
FIG. 7 is an explanatory perspective view of a
[0060]
The
[0061]
As a result, in the second embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained, for example, the first and
[0062]
【The invention's effect】
In the fuel cell according to the present invention, the metal stopper can firmly and securely hold the first and second separators by the side portions and the locking portions. 2 can be effectively prevented from separating from the separator.
[0063]
In addition, the unit cells can be efficiently assembled, the number of assembling steps is significantly reduced, and a reduction in sealing performance is not caused when the unit cells are handled, so that handling efficiency is effectively improved. . Furthermore, it is only necessary to use a metal stopper member, so that the configuration is simplified and the size and weight of the entire fuel cell can be easily reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic structural explanatory view of a fuel cell according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view of a unit cell constituting the fuel cell.
FIG. 3 is an explanatory front view of the unit cell.
FIG. 4 is an explanatory perspective view of a metal stopper.
FIG. 5 is an explanatory view of an operation of attaching the metal stopper.
FIG. 6 is an explanatory perspective view when each unit cell is stacked.
FIG. 7 is a perspective explanatory view of a metal stopper member constituting a fuel cell according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a fuel cell of Patent Document 1.
FIG. 9 is an explanatory perspective view of a fuel cell disclosed in Patent Document 2.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1および第2セパレータの外周を、複数個所で保持する複数の金属製止め部材を備え、
前記金属製止め部材は、前記第1セパレータ側に配置される側部と、
前記側部の両端部で屈曲し、前記第1および第2セパレータを貫通した後に前記第2セパレータ側で折り曲げられる係止部と、
を備えることを特徴とする燃料電池。A fuel cell including a unit cell in which an electrolyte / electrode structure in which a pair of electrodes are provided on both sides of an electrolyte is sandwiched between first and second separators,
A plurality of metal stoppers for holding the outer periphery of the first and second separators at a plurality of locations,
The metal stopper member, a side portion disposed on the first separator side,
A locking portion that is bent at both ends of the side portion and is bent at the second separator side after penetrating the first and second separators;
A fuel cell comprising:
前記第1単位セルに取り付けられる金属製止め部材と、前記第2単位セルに取り付けられる金属製止め部材とは、積層方向に互いに位置をずらして配置されることを特徴とする燃料電池。The fuel cell according to claim 1, further comprising a first and a second unit cell stacked on each other,
A fuel cell, wherein the metal stopper attached to the first unit cell and the metal stopper attached to the second unit cell are arranged so as to be shifted from each other in the stacking direction.
前記金属プレートの外周縁部には、前記金属製止め部材が接触する部位に対応して絶縁樹脂または絶縁塗装による絶縁部位を設けるとともに、
前記係止部が貫通する部位に対応して孔部が形成されることを特徴とする燃料電池。The fuel cell according to claim 1, wherein the first and second separators include a metal plate,
An outer peripheral edge of the metal plate is provided with an insulating portion made of an insulating resin or insulating coating corresponding to a portion where the metal stopper member contacts,
A fuel cell, wherein a hole is formed corresponding to a portion through which the locking portion penetrates.
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