JP2005123114A - 燃料電池スタック - Google Patents

Abstract

【課題】簡単且つ小型な構成で、所望の発電性能とシール性とを確保することを可能にする。
【解決手段】ケーシング２４は、エンドプレート２０ａ、２０ｂと、第１〜第４側板６０ａ〜６０ｄとを備える。第１及び第３側板６０ａ、６０ｃは、短尺に構成される一方、第２及び第４側板６０ｂ、６０ｄは、長尺に構成される。積層方向に対するエンドプレート２０ａ、２０ｂの各辺の撓み量が略同一になるように、少なくとも第１〜第４側板６０ａ〜６０ｄの断面積又は形状のいずれかが設定される。
【選択図】図１

Description

本発明は、電解質の両側に電極が設けられた電解質・電極構造体を、一対のセパレータにより挟持した単位セルを備え、前記単位セルが複数積層された積層体を箱状ケーシング内に収容する燃料電池スタックに関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜（電解質）を採用している。電解質膜の両側には、それぞれカーボンを主体とする基材に貴金属系の電極触媒層を接合したアノード側電極及びカソード側電極が配設されて電解質膜・電極構造体が得られ、この電解質膜・電極構造体をセパレータによって挟持することにより燃料電池が構成されている。

この種の燃料電池において、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、電子及び酸素が反応して水が生成される。

通常、この燃料電池は、所望の発電力を得るために、所定数（例えば、数十〜数百）積層した燃料電池スタックとして使用されている。この燃料電池スタックは、燃料電池の内部抵抗の増大や反応ガスのシール性の低下等を阻止するために、積層されている各燃料電池同士を確実に加圧保持する必要がある。

そこで、例えば、特許文献１に開示された燃料電池スタックが知られている。この燃料電池スタックは、図９に示すように、複数の単位セル１を積層した積層体２を備えるとともに、この積層体２の積層方向両端にエンドプレート３を介装して補助プレート４ａ、４ｂが配設されている。

積層体２の両側部に沿って一対の締結バンド５が配置されている。締結バンド５及び補助プレート４ａ、４ｂの端部には、円筒状の連結部６がそれぞれの孔部が一直線上に並ぶように設けられている。そして、各連結部６に金属ピン７が挿入されることにより、締結バンド５及び補助プレート４ａ、４ｂが一体的に連結されている。

補助プレート４ａには、複数のボルト８が螺合する一方、補助プレート４ｂには、複数の皿ばね９が配設されている。従って、ボルト８が螺入されると、補助プレート４ａ側のエンドプレート３が補助プレート４ｂ側に押圧されるとともに、この補助プレート４ｂに配置された皿ばね９が圧縮され、一対のエンドプレート３を介して積層体２に必要な締結圧が付与される、としている。

特開２００１−１３５３４４号公報（段落［００１３］、［００１４］、図５）

ところで、上記の特許文献１では、エンドプレート３が長方形状に構成される場合がある。その際、エンドプレート３の短辺側と長辺側とに対して積層方向に同一の荷重が付与されると、前記短辺側と前記長辺側とでは、それぞれの撓み量が異なってしまう。

従って、燃料電池スタック内において、熱膨張、電解質膜の膨張又は電解質膜・電極構造体のクリープ等による面圧変動が発生すると、各単位セル１の面圧を均一に維持することができない。これにより、燃料電池スタックの発電性能及びシール性が低下するという問題がある。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、簡単且つ小型な構成で、所望の発電性能とシール性とを確保することが可能な燃料電池スタックを提供することを目的とする。

本発明に係る燃料電池スタックでは、電解質・電極構造体を、一対のセパレータにより挟持した単位セルを備えるとともに、前記単位セルが複数積層された積層体が箱状ケーシング内に収容されている。ケーシングは、積層体の積層方向両端部に配置される長方形状の端板と、前記積層体の側部に配置され、前記端板の各辺に連結される側板とを備えている。そして、積層方向に対する端板の各辺の撓み量が略同一になるように、少なくとも各側板の断面積又は形状のいずれかが設定されている。

また、本発明では、端板は、積層方向に対する該端板の各辺の撓み量が略同一になるように、前記端板の長辺側の剛性と該端板の短辺側の剛性とが略同一に設定されている。

さらに、端板は、厚さ方向の寸法を変更する肉厚部又は肉薄部を部分的に設けることにより、前記端板の長辺側の剛性と該端板の短辺側の剛性とを略同一に設定することが好ましい。

さらにまた、各側板は、積層方向に直交する方向の断面積が略同一に設定されることが好ましい。

本発明によれば、長方形状の端板が使用される際に、各側板の断面積又は形状のいずれかが設定されるだけで積層方向に対する前記端板の各辺の撓み量を略同一にすることができる。従って、簡単な構成で、各単位セルの面圧分布を均一化することが可能になり、前記単位セルの発電性能及びシール性が有効に向上する。

また、本発明によれば、端板の長辺側の剛性と該端板の短辺側の剛性とを略同一に設定するだけで、積層方向に対する前記端板の各辺の撓み量を略同一にすることができる。しかも、端板には、肉厚部又は肉薄部を部分的に設けるだけでよく、この端板を経済的に構成することが可能になる。

さらに、各側板は、積層方向に直交する方向の断面積が略同一に設定されることにより、前記各側板の積層方向に対する伸縮の剛性を等しくすることができる。このため、端板は、各辺の撓み量の変動を一層正確に阻止することが可能になり、面圧分布の均一化が確実に図られる。

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の一部分解概略斜視図であり、図２は、前記燃料電池スタック１０の一部断面側面図である。

図１に示すように、燃料電池スタック１０は、複数の単位セル１２が水平方向（矢印Ａ方向）に積層された積層体１４を備える。積層体１４の積層方向（矢印Ａ方向）一端には、ターミナルプレート１６ａ、絶縁プレート１８及びエンドプレート２０ａが外方に向かって、順次、配設される。積層体１４の積層方向他端には、ターミナルプレート１６ｂ、絶縁性スペーサ部材２２及びエンドプレート２０ｂが外方に向かって、順次、配設される。燃料電池スタック１０は、正面視で横長の長方形状に構成されるエンドプレート２０ａ、２０ｂを端板として含む箱状ケーシング２４により一体的に保持される。

図２及び図３に示すように、各単位セル１２は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）３０と、前記電解質膜・電極構造体３０を挟持する薄板波形状の第１及び第２金属セパレータ３２、３４とを備える。なお、セパレータとしては、第１及び第２金属セパレータ３２、３４に代替して、例えば、カーボン製セパレータ（図示せず）を使用してもよい。

単位セル１２の長辺方向（図３中、矢印Ｂ方向）の一端縁部には、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３６ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔３８ａ、及び燃料ガス、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４０ｂが設けられる。

単位セル１２の長辺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４０ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔３８ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔３６ｂが設けられる。

電解質膜・電極構造体３０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４２と、前記固体高分子電解質膜４２を挟持するアノード側電極４４及びカソード側電極４６とを備える。

アノード側電極４４及びカソード側電極４６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有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜４２の両面に接合される。

第１金属セパレータ３２の電解質膜・電極構造体３０に向かう面３２ａには、燃料ガス供給連通孔４０ａと燃料ガス排出連通孔４０ｂとを連通する燃料ガス流路４８が形成される。この燃料ガス流路４８は、例えば、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部により構成される。第１金属セパレータ３２の面３２ｂには、冷却媒体供給連通孔３８ａと冷却媒体排出連通孔３８ｂとを連通する冷却媒体流路５０が形成される。この冷却媒体流路５０は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部により構成される。

第２金属セパレータ３４の電解質膜・電極構造体３０に向かう面３４ａには、例えば、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部からなる酸化剤ガス流路５２が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路５２は、酸化剤ガス供給連通孔３６ａと酸化剤ガス排出連通孔３６ｂとに連通する。第２金属セパレータ３４の面３４ｂには、第１金属セパレータ３２の面３２ｂと重なり合って冷却媒体流路５０が一体的に形成される。

第１金属セパレータ３２の面３２ａ、３２ｂには、この第１金属セパレータ３２の外周端部を周回して第１シール部材５４が一体成形される。第１シール部材５４は、面３２ａで燃料ガス供給連通孔４０ａ、燃料ガス排出連通孔４０ｂ及び燃料ガス流路４８を囲繞してこれらを連通させる一方、面３２ｂで冷却媒体供給連通孔３８ａ、冷却媒体排出連通孔３８ｂ及び冷却媒体流路５０を囲繞してこれらを連通させる。

第２金属セパレータ３４の面３４ａ、３４ｂには、この第２金属セパレータ３４の外周端部を周回して第２シール部材５６が一体成形される。第２シール部材５６は、面３４ａで酸化剤ガス供給連通孔３６ａ、酸化剤ガス排出連通孔３６ｂ及び酸化剤ガス流路５２を囲繞してこれらを連通させる一方、面３４ｂで冷却媒体供給連通孔３８ａ、冷却媒体排出連通孔３８ｂ及び冷却媒体流路５０を囲繞してこれらを連通させる。

図２に示すように、第１及び第２シール部材５４、５６間には、固体高分子電解質膜４２の外周が直接ケーシング２４に接触することを阻止すべく、シール５７が介装される。第１及び第２シール部材５４、５６の外周端部は、ケーシング２４の内面との間に僅かな隙間を有していてもよく、また、前記内面に接していてもよい。これは、第１及び第２金属セパレータ３２、３４が所定量以上に曲がることを規制するためである。

図１及び図２に示すように、ターミナルプレート１６ａ、１６ｂの端部には、面方向に突出する板状の端子部５８ａ、５８ｂが形成される。端子部５８ａ、５８ｂには、例えば、走行用モータ等の負荷が接続される。

ケーシング２４は、図１に示すように、端板であるエンドプレート２０ａ、２０ｂと、積層体１４の側部に配置される第１〜第４側板６０ａ〜６０ｄと、前記第１〜第４側板６０ａ〜６０ｄの互いに近接する端部同士を連結するアングル部材（例えば、Ｌアングル）６２ａ〜６２ｄとを備える。

エンドプレート２０ａ、２０ｂの上下各辺には、それぞれ２つのタブ部６６ａ、６６ｂが突出形成されるとともに、左右各辺には、それぞれ１つのタブ部６６ａ、６６ｂが突出形成される。エンドプレート２０ａ、２０ｂの両側の各辺下端には、マウント用ボス部６８ａ、６８ｂが形成される。このボス部６８ａ、６８ｂが、図示しない搭載部位にボルト等を介して固定されることにより、燃料電池スタック１０が、例えば、車両に搭載される。

積層体１４の左右に配置される第１及び第３側板６０ａ、６０ｃの長手方向両端には、タブ部７０ａ、７０ｂが２つずつ形成される。積層体１４の上下に配置される第２及び第４側板６０ｂ、６０ｄの長手方向両端には、タブ部７２ａ、７２ｂが３つずつ形成される。

第１及び第３側板６０ａ、６０ｃの各タブ部７０ａ、７０ｂ間には、エンドプレート２０ａ、２０ｂの左右各辺のタブ部６６ａ、６６ｂが配置されるとともに、これらに短尺な連結ピン６４ａが一体的に挿入されて、前記第１及び第３側板６０ａ、６０ｃが前記エンドプレート２０ａ、２０ｂに取り付けられる。

同様に、第２及び第４側板６０ｂ、６０ｄのタブ部７２ａ、７２ｂがエンドプレート２０ａ、２０ｂの上辺及び下辺のタブ部６６ａ、６６ｂと交互に配置されるとともに、これらに長尺な連結ピン６４ｂが一体的に挿入されて、前記第２及び第４側板６０ｂ、６０ｄが前記エンドプレート２０ａ、２０ｂに取り付けられる。

第１〜第４側板６０ａ〜６０ｄには、短手方向両端縁部にそれぞれ複数のねじ孔７４が形成される一方、アングル部材６２ａ〜６２ｄの各辺には、前記ねじ孔７４に対応して孔部７６が形成される。各孔部７６に挿入される各ねじ７８がねじ孔７４に螺合することにより、アングル部材６２ａ〜６２ｄを介して第１〜第４側板６０ａ〜６０ｄ同士が固定される。これにより、ケーシング２４が構成される（図４参照）。

図５に示すように、第１及び第３側板６０ａ、６０ｃは、比較的短尺に構成されており、エンドプレート２０ａ、２０ｂの短尺な辺に対応して幅寸法Ｌ１に設定される。第２及び第４側板６０ｂ、６０ｄは、比較的長尺に構成されており、エンドプレート２０ａ、２０ｂの長尺な辺に対応して幅寸法Ｌ２（Ｌ２＞Ｌ１）に設定される。

第１〜第４側板６０ａ〜６０ｄは、積層方向に対するエンドプレート２０ａ、２０ｂの各辺の撓み量が略同一になるように、少なくとも前記第１〜第４側板６０ａ〜６０ｄの断面積又は形状のいずれかが設定される。第１の実施形態では、第１〜第４側板６０ａ〜６０ｄは、積層方向に直交する方向の断面積がそれぞれ所定の値に設定される。具体的には、第１及び第３側板６０ａ、６０ｃの板厚が第２及び第４側板６０ｂ、６０ｄの板厚よりも大きく設定される。

図１及び図２に示すように、スペーサ部材２２は、ケーシング２４の内周で位置決めされるように所定の寸法に設定された矩形状を有する。このスペーサ部材２２は、積層体１４の積層方向の長さ変動を吸収して前記積層体１４に所望の締め付け荷重を付与可能にするために、厚さが調整される。このスペーサ部材２２は、絶縁性材料、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）やフェノール樹脂で形成されている。なお、積層体１４の積層方向の長さの変動が、第１及び第２金属セパレータ３２、３４自体の弾性等で吸収可能であれば、スペーサ部材２２を用いなくてもよい。

このように構成される燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明する。

先ず、図４に示すように、燃料電池スタック１０では、エンドプレート２０ａの酸化剤ガス供給連通孔３６ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス供給連通孔４０ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体供給連通孔３８ａに純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体が供給される。このため、積層体１４では、矢印Ａ方向に重ね合わされた複数組の単位セル１２に対し、酸化剤ガス、燃料ガス及び冷却媒体が矢印Ａ方向に供給される（図１及び図２参照）。

図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔３６ａから第２金属セパレータ３４の酸化剤ガス流路５２に導入され、電解質膜・電極構造体３０のカソード側電極４６に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔４０ａから第１金属セパレータ３２の燃料ガス流路４８に導入され、電解質膜・電極構造体３０のアノード側電極４４に沿って移動する。

従って、各電解質膜・電極構造体３０では、カソード側電極４６に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極４４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。

次いで、カソード側電極４６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３６ｂに沿って流動した後、エンドプレート２０ａから外部に排出される。同様に、アノード側電極４４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４０ｂに排出されて流動し、エンドプレート２０ａから外部に排出される。

また、冷却媒体は、冷却媒体供給連通孔３８ａから第１及び第２金属セパレータ３２、３４間の冷却媒体流路５０に導入された後、矢印Ｂ方向に沿って流動する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体３０を冷却した後、冷却媒体排出連通孔３８ｂを移動してエンドプレート２０ａから排出される。

この場合、第１の実施形態では、図５に示すように、幅寸法Ｌ１に設定される短尺な第１及び第３側板６０ａ、６０ｃと、幅寸法Ｌ２に設定される長尺な第２及び第４側板６０ｂ、６０ｄとを備えるとともに、前記第１〜第４側板６０ａ〜６０ｄは、積層方向に直交する方向の断面積がそれぞれ所定の値に設定されている。

従って、長方形状のエンドプレート２０ａ、２０ｂが使用される際に、積層方向に対する前記エンドプレート２０ａ、２０ｂの各辺の撓み量を略同一にすることができる。これにより、各単位セル１２の面圧分布を均一化することが可能になり、前記単位セル１２の発電性能及びシール性が有効に向上するという効果が得られる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタック８０の一部分解概略斜視図である。なお、第１の実施形態に係る燃料電池スタック１０と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第３及び第４の実施形態でも、同様にその詳細な説明は省略する。

燃料電池スタック８０を構成する箱状ケーシング８２は、長方形状の端板であるエンドプレート８４ａ、８４ｂを備える。エンドプレート８４ａ、８４ｂは、積層方向（矢印Ａ方向）に対する前記エンドプレート８４ａ、８４ｂの各辺の撓み量が略同一になるように、該エンドプレート８４ａ、８４ｂの長辺側（矢印Ｂ方向）の剛性と前記エンドプレート８４ａ、８４ｂの短辺側（矢印Ｃ方向）の剛性とが略同一に設定される。

第２の実施形態では、エンドプレート８４ａ、８４ｂは、矢印Ｃ方向の寸法に比べて矢印Ｂ方向の寸法が長尺であり、矢印Ｂ方向の剛性が矢印Ｃ方向の剛性よりも低い。そこで、エンドプレート８４ａ、８４ｂの外面には、それぞれ矢印Ｂ方向に延在する複数、例えば、３つのリブ８６ａ、８６ｂが矢印Ｃ方向に所定の間隔ずつ離間して設けられる。

第１〜第４側板６０ａ〜６０ｄは、積層方向（矢印Ａ方向）に直交する方向の断面積が略同一に設定される。

このように構成される第２の実施形態では、矢印Ｂ方向に長尺なエンドプレート８４ａ、８４ｂに、それぞれ矢印Ｂ方向に延在するリブ８６ａ、８６ｂが設けられるため、このエンドプレート８４ａ、８４ｂは、矢印Ｂ方向の撓みに対する剛性が向上する。従って、エンドプレート８４ａ、８４ｂは、矢印Ｂ方向の剛性と矢印Ｃ方向の剛性とを略同一に設定することができ、積層方向に対する前記エンドプレート８４ａ、８４ｂの各辺の撓み量を略同一にすることが可能になるという効果が得られる。

さらに、エンドプレート８４ａ、８４には、それぞれ矢印Ｂ方向に延在する３つのリブ８６ａ、８６ｂを設けるだけでよく、このエンドプレート８４ａ、８４ｂを経済的に構成することができる。

しかも、第１〜第４側板６０ａ〜６０ｄは、積層方向に直交する方向の断面積が略同一に設定されることにより、前記第１〜第４側板６０ａ〜６０ｄの積層方向に対する伸縮の剛性を等しくすることが可能になる。このため、エンドプレート８４ａ、８４ｂの各辺に同一荷重が付与された際に、前記エンドプレート８４ａ、８４ｂの各辺の撓み量の変動を一層正確に阻止することが可能になり、面圧分布の均一化が確実に図られる。

図７は、本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタック９０の一部分解概略斜視図である。

燃料電池スタック９０を構成する箱状ケーシング９２は、長方形状の端板であるエンドプレート９４ａ、９４ｂを備える。エンドプレート９４ａ、９４ｂは、積層方向（矢印Ａ方向）に対する前記エンドプレート９４ａ、９４ｂの各辺の撓み量が略同一になるように構成される。

第３の実施形態では、矢印Ｂ方向に長尺なエンドプレート９４ａ、９４ｂの外面には、それぞれ矢印Ｂ方向に延在する複数、例えば、４つの長尺リブ９６ａ、９６ｂが矢印Ｃ方向に所定の間隔ずつ離間して設けられる。このエンドプレート９４ａ、９４ｂの外面には、複数、例えば、３つの短尺リブ９８ａ、９８ｂが矢印Ｂ方向に所定の間隔ずつ離間して設けられる。

このように構成される第３の実施形態では、エンドプレート９４ａ、９４ｂに、それぞれ矢印Ｂ方向に延在する４つの長尺リブ９６ａ、９６ｂと、矢印Ｃ方向に延在する３つの短尺リブ９８ａ、９８ｂとが設けられている。これにより、エンドプレート９４ａ、９４ｂは、矢印Ｂ方向の剛性と矢印Ｃ方向の剛性とを略同一に設定することができ、積層方向に対する前記エンドプレート９４ａ、９４ｂの各辺の撓み量を略同一にすることが可能になる等、第１及び第２の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、長尺リブ９６ａ、９６ｂ及び短尺リブ９８ａ、９８ｂは、それぞれの数を任意に選択することができる。その際、長尺リブ９６ａ、９６ｂの全断面積を短尺リブ９８ａ、９８ｂの全断面積よりも大きく設定することにより、エンドプレート９４ａ、９４ｂの矢印Ｂ方向及び矢印Ｃ方向の剛性を等しくすればよい。

図８は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池スタック１００の一部分解概略斜視図である。

燃料電池スタック１００を構成する箱状ケーシング１０２は、長方形状の端板であるエンドプレート１０４ａ、１０４ｂを備える。エンドプレート１０４ａ、１０４ｂは、積層方向（矢印Ａ方向）に対する前記エンドプレート１０４ａ、１０４ｂの各辺の撓み量が略同一になるように構成される。

第４の実施形態では、矢印Ｂ方向に長尺なエンドプレート１０４ａの外面には、矢印Ｂ方向に２列ずつで且つ矢印Ｃ方向に３列ずつの合計６つの肉薄部１０６ａが設けられる。同様に、矢印Ｂ方向に長尺なエンドプレート１０４ｂの外面には、矢印Ｂ方向に２列ずつで且つ矢印Ｃ方向に３列ずつの合計６つの肉薄部１０６ｂが設けられる。肉薄部１０６ａ、１０６ｂは、矢印Ｂ方向に長尺に構成される。

このように構成される第４の実施形態では、エンドプレート１０４ａ、１０４ｂに、それぞれ６つの肉薄部１０６ａ、１０６ｂが設けられている。これにより、エンドプレート１０４ａ、１０４ｂは、特に矢印Ｃ方向の剛性が低下して、矢印Ｂ方向の剛性と矢印Ｃ方向の剛性とを略同一に設定することができる。従って、第４の実施形態では、第１〜第３の実施形態と同様の効果が得られる。

なお、第１〜第４の実施形態では、連結部材として、例えば、アングル部材６２ａ〜６２ｄを用いているが、これに限定されるものではない。例えば、第１〜第４側板６０ａ〜６０ｄ自体に屈曲するフランジ部を形成し、各フランジ部をねじ止めして前記第１〜第４側板６０ａ〜６０ｄ同士を連結してもよい。また、第１〜第４側板６０ａ〜６０ｄ同士を溶接して一体化してもよい。

本発明の第１の実施形態に係る燃料電池スタックの一部分解概略斜視図である。 前記燃料電池スタックの一部断面側面図である。 前記燃料電池スタックを構成する単位セルの分解斜視説明図である。 前記燃料電池スタックの斜視説明図である。 前記燃料電池スタックを構成するケーシングの断面説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る燃料電池スタックの一部分解概略斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る燃料電池スタックの一部分解概略斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る燃料電池スタックの一部分解概略斜視図である。 特許文献１の燃料電池スタックの概略説明図である。

符号の説明

１０、８０、９０、１００…燃料電池スタック
１２…単位セル １４…積層体
１６ａ、１６ｂ…ターミナルプレート
１８…絶縁プレート
２０ａ、２０ｂ、８４ａ、８４ｂ、９４ａ、９４ｂ、１０４ａ、１０４ｂ…エンドプレート
２２…スペーサ部材 ２４、８２、９２、１０２…ケーシング
３０…電解質膜・電極構造体 ３２、３４…金属セパレータ
４２…固体高分子電解質膜 ４４…アノード側電極
４６…カソード側電極 ４８…燃料ガス流路
５０…冷却媒体流路 ５２…酸化剤ガス流路
５４、５６…シール部材 ６０ａ〜６０ｄ…側板
８６ａ、８６ｂ…リブ ９６ａ、９６ｂ…長尺リブ
９８ａ、９８ｂ…短尺リブ １０６ａ、１０６ｂ…肉薄部

Claims (4)

1. 電解質の両側に電極が設けられた電解質・電極構造体を、一対のセパレータにより挟持した単位セルを備え、前記単位セルが複数積層された積層体を箱状ケーシング内に収容する燃料電池スタックであって、
   前記ケーシングは、前記積層体の積層方向両端部に配置される長方形状の端板と、
   前記積層体の側部に配置され、前記端板の各辺に連結される側板と、
   を備えるとともに、
   積層方向に対する前記端板の各辺の撓み量が略同一になるように、少なくとも前記側板の断面積又は形状のいずれかを設定することを特徴とする料電池スタック。
2. 電解質の両側に電極が設けられた電解質・電極構造体を、一対のセパレータにより挟持した単位セルを備え、前記単位セルが複数積層された積層体を箱状ケーシング内に収容する燃料電池スタックであって、
   前記ケーシングは、前記積層体の積層方向両端部に配置される長方形状の端板と、
   前記積層体の側部に配置され、前記端板の各辺に連結される側板と、
   を備えるとともに、
   前記端板は、積層方向に対する該端板の各辺の撓み量が略同一になるように、前記端板の長辺側の剛性と該端板の短辺側の剛性とを略同一に設定することを特徴とする燃料電池スタック。
3. 請求項２記載の燃料電池スタックにおいて、前記端板は、厚さ方向の寸法を変更する肉厚部又は肉薄部を部分的に設けることにより、前記端板の長辺側の剛性と該端板の短辺側の剛性とを略同一に設定することを特徴とする燃料電池スタック。
4. 請求項２又は３記載の燃料電池スタックにおいて、前記側板は、積層方向に直交する方向の断面積が略同一に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
   

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