JP2005190763A - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、単位発電セルが複数個積層されて形成されたスタックを具備する燃料電池に関する。 The present invention relates to a fuel cell including a stack formed by stacking a plurality of unit power generation cells.
近年における環境保護への関心の高まりから、自動車の動力源を内燃機関から燃料電池に代替する試みが盛んになされている。燃料電池を搭載した自動車は、一般に、燃料電池車と指称されている。 In recent years, due to increasing interest in environmental protection, attempts have been made to replace the power source of automobiles with internal combustion engines by using fuel cells. A vehicle equipped with a fuel cell is generally referred to as a fuel cell vehicle.
燃料電池の電解質・電極接合体は、例えば、パーフルオロスルホン酸ポリマー等の固体高分子膜からなる電解質膜がアノード側電極とカソード側電極との間に介装されて構成される。この電解質・電極接合体が1対のセパレータで挟持されることによって単位発電セルが構成され、さらに、この単位発電セルが複数個積層されることによってスタックが構成される。スタックの各端部には集電プレートがそれぞれ配設され、一方の集電プレートが各単位発電セルのアノード側電極と電気的に接続されるとともに、残余の一方の集電プレートが各単位発電セルのカソード側電極と電気的に接続される。 The electrolyte / electrode assembly of a fuel cell is configured by, for example, an electrolyte membrane made of a solid polymer membrane such as perfluorosulfonic acid polymer interposed between an anode side electrode and a cathode side electrode. A unit power generation cell is configured by sandwiching the electrolyte / electrode assembly between a pair of separators, and a stack is configured by stacking a plurality of unit power generation cells. A current collecting plate is disposed at each end of the stack, and one current collecting plate is electrically connected to the anode side electrode of each unit power generation cell, and the remaining one current collecting plate is connected to each unit power generation. It is electrically connected to the cathode side electrode of the cell.
ここで、電解質がパーフルオロスルホン酸ポリマーである場合、スタックは、前記単位発電セルの他に金属製の冷却用プレートを含めて構成されるのが一般的である。冷却用プレートは、単位発電セルが2〜3個積層される毎に1枚の割合で介在され、場合によっては、単位発電セル同士の間に介在されることもある。 Here, when the electrolyte is a perfluorosulfonic acid polymer, the stack generally includes a cooling plate made of metal in addition to the unit power generation cell. Each time two to three unit power generation cells are stacked, the cooling plate is interposed at a ratio of one sheet, and in some cases, the cooling plate may be interposed between the unit power generation cells.
冷却用プレートには、冷媒を流通させるための冷媒通路が設けられている。この冷媒通路には、燃料電池が運転される際、スタックに連結された冷媒供給・排出システムを介して冷媒が流通される。これにより、スタックの運転温度が80〜90℃に維持される。その一方で、各単位発電セルにて発生した電子は、前記集電プレートから取り出され、外部に接続された負荷を付勢するための電気エネルギとなる。 The cooling plate is provided with a refrigerant passage for circulating the refrigerant. When the fuel cell is operated, the refrigerant flows through the refrigerant passage via a refrigerant supply / discharge system connected to the stack. Thereby, the operation temperature of the stack is maintained at 80 to 90 ° C. On the other hand, electrons generated in each unit power generation cell are taken out from the current collecting plate and become electric energy for energizing a load connected to the outside.
ところで、燃料電池車において燃料電池を冷却する場合、冷媒としては、水や冷却機構用クーラントが使用されることが想定される。しかしながら、これらの液体は、不純物イオンや金属系添加剤が含まれているために導電性を示すので、該冷媒中に電気が流れることが懸念される。このような事態が生じると、地絡や液絡が発生して燃料電池の出力が低下してしまう。 By the way, when cooling a fuel cell in a fuel cell vehicle, it is assumed that water or coolant for a cooling mechanism is used as the refrigerant. However, since these liquids show conductivity because they contain impurity ions and metal additives, there is a concern that electricity flows in the refrigerant. When such a situation occurs, a ground fault or a liquid fault occurs and the output of the fuel cell decreases.
また、冷媒として脱イオン水や純水を用いた場合であっても、燃料電池の運転に際して冷媒を冷却系配管やラジエータ等に流通させる間に該冷媒に金属粉等が混入してしまい、最終的に該冷媒が導電性を示すようになる。 Even when deionized water or pure water is used as the refrigerant, metal powder or the like is mixed into the refrigerant while the refrigerant is circulated through the cooling system piping or the radiator during the operation of the fuel cell. In particular, the refrigerant exhibits conductivity.
このような不具合を回避するべく、特許文献1には、冷媒通路にガラス質の皮膜を形成することが提案されている。 In order to avoid such problems, Patent Document 1 proposes forming a glassy film in the refrigerant passage.
特許文献1に記載された技術では、燃料電池を作製した後、皮膜の原材料であるゾルを冷媒通路に通過させて付着させる。さらに、過剰のゾルを排出した後、150℃に加熱した窒素ガスを冷媒通路に流通させ、これにより、冷媒通路に付着したゾルを架橋及び乾燥固化させて皮膜を設けるようにしている。 In the technique described in Patent Document 1, after a fuel cell is manufactured, a sol, which is a raw material of a film, is passed through a refrigerant passage and attached. Furthermore, after discharging excess sol, nitrogen gas heated to 150 ° C. is circulated through the refrigerant passage, whereby the sol adhering to the refrigerant passage is cross-linked and dried and solidified to provide a coating.
しかしながら、冷媒通路には屈曲部が存在することもあり、このためにゾルを通過させる作業は煩雑である上、長時間を要する。また、ゾルを排出する際に冷媒通路に付着したゾルの一部も排出され、その結果、皮膜が形成されない箇所が存在することが懸念される。勿論、このような事態が生じると、地絡又は液絡を回避することが困難となる。 However, there may be a bent portion in the refrigerant passage. Therefore, the work of passing the sol is complicated and takes a long time. Moreover, when discharging the sol, a part of the sol adhering to the refrigerant passage is also discharged, and as a result, there is a concern that there is a portion where a film is not formed. Of course, when such a situation occurs, it becomes difficult to avoid a ground fault or a liquid fault.
すなわち、特許文献1に記載された技術には、煩雑な作業を行う必要があるとともに、冷媒通路の全体にわたって皮膜を形成することが容易ではないという不具合がある。 That is, the technique described in Patent Document 1 has a problem that it is necessary to perform a complicated operation and it is not easy to form a film over the entire refrigerant passage.
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、地絡や液絡を簡便且つ容易に回避することが可能であり、しかも、冷却効率に優れた燃料電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and it is possible to easily and easily avoid a ground fault or a liquid fault, and to provide a fuel cell excellent in cooling efficiency. To do.
前記の目的を達成するために、本発明は、燃料ガスが供給されるアノード側電極、酸化剤ガスが供給されるカソード側電極、及び前記アノード側電極と前記カソード側電極との間に介装された電解質を有する接合体と、前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給路又は前記酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給路が設けられて前記接合体を挟持する1対のセパレータとを備える単位発電セルが複数個積層されたスタックを具備する燃料電池において、
冷媒を流通させるための複数本の管体と、前記管体を支持するとともに前記管体の通路に連通して冷媒が導入される導入口が設けられた第1支持体と、前記管体を支持するとともに前記管体の通路に連通して冷媒が排出される排出口が設けられた第2支持体とを有する冷媒流通手段が前記スタックに含まれ、
前記管体が、前記スタックの積層方向に垂直に交わる面に沿って延在し、
且つ前記管体が絶縁体であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides an anode side electrode to which a fuel gas is supplied, a cathode side electrode to which an oxidant gas is supplied, and an interposition between the anode side electrode and the cathode side electrode. And a pair of separators provided with a fuel gas supply path for supplying the fuel gas or an oxidant gas supply path for supplying the oxidant gas and sandwiching the assembly In a fuel cell comprising a stack in which a plurality of unit power generation cells comprising:
A plurality of pipes for circulating a refrigerant, a first support provided with an inlet for supporting the pipes and introducing refrigerant into the passages of the pipes; The stack includes a refrigerant circulation means having a second support body provided with a discharge port through which the refrigerant is discharged in communication with the passage of the tubular body.
The tube extends along a plane perpendicular to the stacking direction of the stack;
In addition, the tubular body is an insulator.
管体を絶縁体とすることで、冷媒として導電性のものを使用する場合であってもスタックから冷媒に電気が流れることを回避することができ、これにより、地絡や液絡が起こることを回避することができる。その結果、燃料電池の発電特性が低下することが回避される。 By using a tubular body as an insulator, it is possible to prevent electricity from flowing from the stack to the refrigerant even when a conductive refrigerant is used. Can be avoided. As a result, deterioration of the power generation characteristics of the fuel cell is avoided.
しかも、本発明によれば、スタック内に管体を配設するという簡便な作業を行うのみで地絡や液絡が起こることを回避することができる。このため、スタックに冷媒通路を設ける必要もなく、また、冷媒通路に皮膜を設けるという煩雑な作業を行う必要もない。 Moreover, according to the present invention, it is possible to avoid the occurrence of a ground fault or a liquid fault only by performing a simple operation of disposing the pipe body in the stack. For this reason, it is not necessary to provide a refrigerant passage in the stack, and it is not necessary to perform a complicated operation of providing a film in the refrigerant passage.
さらに、本発明においては、管体がスタックの積層方向に直交する方向、すなわち、単位発電セルの面方向に沿って延在している。このため、単位セルが面方向全体にわたって冷却されるので、スタックを効率よく冷却することもできる。管体は、単位発電セルの構成部材に隣接させるようにしてもよいし、構成部材中に埋没させるようにしてもよい。 Furthermore, in the present invention, the tubular body extends along the direction orthogonal to the stacking direction of the stack, that is, along the surface direction of the unit power generation cell. For this reason, since the unit cell is cooled over the entire surface direction, the stack can be efficiently cooled. The tubular body may be adjacent to the constituent member of the unit power generation cell, or may be embedded in the constituent member.
絶縁体の好適な例としては、樹脂を挙げることができる。具体的には、フッ素含有樹脂又は芳香族系樹脂が好ましい。 A preferred example of the insulator is a resin. Specifically, a fluorine-containing resin or an aromatic resin is preferable.
そして、スタックを内部から冷却するような構成の燃料電池における電解質の好適な例としては、固体高分子を挙げることができる。 A preferred example of the electrolyte in the fuel cell configured to cool the stack from the inside is a solid polymer.
また、本発明は、燃料ガスが供給されるアノード側電極、酸化剤ガスが供給されるカソード側電極、及び前記アノード側電極と前記カソード側電極との間に介装された電解質を有する接合体と、前記燃料ガスを供給するための燃料ガス供給路又は前記酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス供給路が設けられて前記接合体を挟持する1対のセパレータとを備える単位発電セルが複数個積層されたスタックを具備する燃料電池において、
冷媒を流通させるための複数本の管体と、前記管体を支持するとともに前記管体の通路に連通して冷媒が導入される導入口が設けられた第1支持体と、前記管体を支持するとともに前記管体の通路に連通して冷媒が排出される排出口が設けられた第2支持体とを有する冷媒流通手段が前記スタックに含まれ、
前記管体が、前記スタックの積層方向に垂直に交わる面に沿って延在し、
且つ前記管体の内周壁又は外周壁に絶縁性皮膜が設けられていることを特徴とする。
Further, the present invention provides a joined body having an anode side electrode to which a fuel gas is supplied, a cathode side electrode to which an oxidant gas is supplied, and an electrolyte interposed between the anode side electrode and the cathode side electrode. And a pair of separators that are provided with a fuel gas supply path for supplying the fuel gas or an oxidant gas supply path for supplying the oxidant gas and sandwich the assembly. In a fuel cell comprising a stack in which a plurality of layers are stacked,
A plurality of pipes for circulating the refrigerant, a first support provided with an inlet for supporting the pipes and introducing the refrigerant in communication with a passage of the pipes; The stack includes a refrigerant circulation means having a second support body provided with a discharge port through which the refrigerant is discharged in communication with the passage of the tubular body.
The tube extends along a plane perpendicular to the stacking direction of the stack;
And the insulating film is provided in the inner peripheral wall or the outer peripheral wall of the said tubular body, It is characterized by the above-mentioned.
すなわち、この場合、管体の内周壁又は外周壁に絶縁性皮膜を設けることによって、該管体に流通する冷媒と、スタックとを互いに絶縁するようにしている。従って、上記と同様に地絡や液絡が起こることを回避することができる。勿論、優れた冷却効率を確保することもできる。なお、この場合、管体として金属製のものを使用するようにしてもよい。 That is, in this case, the insulating film is provided on the inner peripheral wall or the outer peripheral wall of the tubular body so that the refrigerant flowing through the tubular body and the stack are insulated from each other. Therefore, it is possible to avoid the occurrence of a ground fault or a liquid fault as described above. Of course, excellent cooling efficiency can be ensured. In this case, a metal tube may be used.
絶縁性皮膜の好適な例としては、樹脂からなるものが挙げられる。より具体的には、フッ素含有樹脂又は芳香族系樹脂が好ましい。 Preferable examples of the insulating film include those made of a resin. More specifically, a fluorine-containing resin or an aromatic resin is preferable.
また、上記と同様、スタックを内部から冷却するような構成の燃料電池における電解質の好適な例としては、固体高分子を挙げることができる。 Similarly to the above, a solid polymer may be mentioned as a suitable example of the electrolyte in the fuel cell configured to cool the stack from the inside.
本発明によれば、絶縁体である管体、又は絶縁性皮膜が設けられた管体をスタック内に配設するという簡便な作業を行うことにより、冷媒とスタックとを互いに絶縁することができる。このため、地絡や液絡を回避することができる。しかも、管体がスタックの面方向を冷却するので、冷却効率にも優れる。 According to the present invention, the refrigerant and the stack can be insulated from each other by performing a simple operation of disposing the tubular body which is an insulator or the tubular body provided with the insulating film in the stack. . For this reason, a ground fault and a liquid fault can be avoided. Moreover, since the tube body cools the surface direction of the stack, the cooling efficiency is also excellent.
以下、本発明に係る燃料電池につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。 Preferred embodiments of the fuel cell according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
本実施の形態に係る燃料電池の概略全体斜視図を図1に示す。この燃料電池10は、単位発電セル12が図1における矢印A方向に複数個積層されて形成されたスタック14を有する。また、このスタック14には、冷媒流通用の管並列集合体16と、管体支持用プレート18とが含まれる。このうち、管体支持用プレート18には、図1における矢印B方向に指向して連続的に陥没・隆起する波形部が設けられることによって、セパレータ34から離間する方向に陥没した凹部20が設けられている。図2及び図3に示すように、該凹部20には、該管並列集合体16を構成する管体22が挿入される。
A schematic overall perspective view of the fuel cell according to the present embodiment is shown in FIG. The
単位発電セル12は、図3及び図4に示すように、アノード側電極24とカソード側電極26との間にパーフルオロスルホン酸ポリマーからなる固体高分子電解質膜28が介装された電解質・電極接合体(以下、MEAともいう)30を有し、該MEA30は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)製のガスケット32の開口部33に保持されている。
As shown in FIGS. 3 and 4, the unit
MEA30は、1対のセパレータ34、36で挟持されており、アノード側電極24に当接するセパレータ34には、燃料ガスとしての水素を流通させる第1ガス通路38が設けられている。一方、カソード側電極26に当接するセパレータ36には、酸素を含有する酸化剤ガスとしての空気を流通させる第2ガス通路40が設けられている。そして、前記管並列集合体16は、このうちのセパレータ34に隣接して配置されている。
The
なお、管体支持用プレート18の端部とセパレータ34との間には、空気や水素が漏出することを防止するためのスペーサ41が介装されている。
A
図1、図2及び図5に示すように、管並列集合体16は、前記管体22と、該管体22を下方及び上方でそれぞれ支持するとともに開口部42、44がそれぞれ設けられた第1支持枠体46、第2支持枠体48を有する。第1支持枠体46及び第2支持枠体48の一端面には、管体22を挿入するための貫通挿入孔50が設けられており(図5参照)、管体22の両先端部の位置は、第1支持枠体46及び第2支持枠体48における開口部42、44の内壁面と面一に設定されている。後述するように、第1支持枠体46の開口部42には冷媒が導入され、第2支持枠体48の開口部44からは冷媒が排出される。
As shown in FIGS. 1, 2, and 5, the pipe
管体22の水平方向断面図である図6に示すように、該管体22は通路52を有する中空体であり、この場合、芳香族系樹脂の1種であるポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂からなる。そして、前記通路52は、第1支持枠体46の開口部42及び第2支持枠体48の開口部44に連通する。これら第1支持枠体46及び第2支持枠体48も、管体22と同様にPEEK樹脂からなる。
As shown in FIG. 6, which is a horizontal sectional view of the
スタック14においては、8本の管体22を有する管並列集合体16が3個並列され、さらに、2本の管体22を有する管並列集合体16が両端に2個配置されている。隣接する管並列集合体16、16同士の管体22、22間は、同一の管並列集合体16における管体22間に比して若干大きい(図2参照)。また、第1支持枠体46及び第2支持枠体48の寸法は、スタック14の高さ方向(矢印C方向)において、ガスケット32やセパレータ34、36等から若干突出するように設定されている。
In the
そして、各管体22は、矢印C方向に指向して延在している。すなわち、各管体22は、スタック14の積層方向(矢印A方向)に対して垂直に交わるセパレータ34の一端面の上下方向に沿って延在する。
Each
上記したように、管体支持用プレート18には、管体22を長さ方向、すなわち、矢印C方向に沿って覆う凹部20が複数個設けられている(図1、図2及び図3参照)。すなわち、各管体22は、管体支持用プレート18の凹部20に挿入された状態でセパレータ34に当接している。
As described above, the
以上の構成において、ガスケット32、セパレータ34、36及び管体支持用プレート18、スペーサ41(図3参照)の図1及び図2における左下隅角部、右下隅角部、左上隅角部、右上隅角部には、それぞれ、空気を排出するための第2ガス排出通路54、水素を排出するための第1ガス排出通路56、水素を供給するための第1ガス供給通路58、空気を供給するための第2ガス供給通路60が設けられている。勿論、第1ガス供給通路58及び第1ガス排出通路56は前記第1ガス通路38に連通しており、第2ガス供給通路60及び第2ガス排出通路54は前記第2ガス通路40に連通している。
In the above configuration, the
上記した単位発電セル12及び管体支持用プレート18が交互に積層され、さらに、タブ部62、64を有する集電プレート66、68、絶縁シート(図示せず)、及びエンドプレート70、72が各端部にそれぞれ配設され、エンドプレート70側には、さらにバックアッププレート74が配設される。エンドプレート72とバックアッププレート74とが図1及び図2に示すタイロッド76を介して緊締されることにより、スタック14が形成される。なお、スタック14の上端面及び下端面には、該スタック14がタイロッド76に干渉することを回避するための凹部77が設けられている。このタイロッド76は、隣接する管並列集合体16、16同士の管体22、22間に通される。
The unit
このうち、集電プレート66は各単位発電セル12のアノード側電極24に電気的に接続されており、且つ集電プレート68はカソード側電極26に電気的に接続されている。
Among these, the
また、エンドプレート70の図2における左下隅角部、右下隅角部、左上隅角部、右上隅角部には、それぞれ、空気を排出する第2ガス排出口78、水素を排出する第1ガス排出口80、水素を供給する第1ガス供給口82、空気を供給する第2ガス供給口84が設けられている。第2ガス排出口78、第1ガス排出口80、第1ガス供給口82、第2ガス供給口84が、第2ガス排出通路54、第1ガス排出通路56、第1ガス供給通路58、第2ガス供給通路60にそれぞれ連通していることはいうまでもない。
Further, a second
そして、バックアッププレート74は、エンドプレート70に設けられた第2ガス排出口78、第1ガス排出口80、第1ガス供給口82及び第2ガス供給口84を閉塞しない形状に形成されている。
The backup plate 74 is formed in a shape that does not block the second
図2に示すように、スタック14が形成された際には、管並列集合体16の第1支持枠体46同士及び第2支持枠体48同士が当接する。タイロッド76によってスタック14が緊締されると、第1支持枠体46同士及び第2支持枠体48同士がそれぞれ液密状態に密着し、これにより、第1支持枠体46の開口部42同士が連なった冷媒往路86(図1参照)と、第2支持枠体48の開口部44同士が連なった冷媒復路88とが形成される。
As shown in FIG. 2, when the
冷媒往路86の一方の開口部に冷媒供給用治具90が配設されるとともに、他方の開口部に第1閉塞治具92が配設される。また、冷媒復路88には、冷媒供給用治具90が配設された側の開口部に冷媒排出用治具94が配設されるとともに、第1閉塞治具92が配設された側の開口部に第2閉塞治具96が配設される。冷媒供給用治具90と第1閉塞治具92、冷媒排出用治具94と第2閉塞治具96とは、それぞれ、タイロッド97によって連結される。
A
冷媒供給用治具90は、冷媒供給源(図示せず)と該冷媒供給用治具90とを橋架するための配管(図示せず)が連結される継手部98を有し、この継手部98から放射状に拡開した連結部100は、中空体である。すなわち、連結部100の内部には図示しない室が形成されており、該室が冷媒往路86に連通する。一方の冷媒排出用治具94も冷媒供給用治具90と略同様に構成されており、継手部102及び連結部104を有する。
The
本実施の形態に係る燃料電池10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき説明する。
The
この燃料電池10を運転するに際しては、図示しない水素供給源、例えば、水素ガスボンベ等から第1ガス供給口82に水素を供給するとともに、図示しない空気供給源、例えば、コンプレッサ等から第2ガス供給口84に空気を供給する。水素は、第1ガス通路38を介してアノード側電極24に到達し、一方、空気は、第2ガス通路40を介してカソード側電極26に到達する。アノード側電極24では水素の電離反応が起こり、これに伴って生じた電子が集電プレート66から外部へと取り出され、タブ部62、64に電気的に接続された図示しない負荷を付勢する電気エネルギとして利用される。
When the
そして、プロトンは、固体高分子電解質膜28中を移動してカソード側電極26に到達し、該カソード側電極26に供給された空気中の酸素と、集電プレート68のタブ部64を介してカソード側電極26に到達した電子と反応し、水分を生成する。
Then, the proton moves through the solid
未反応の水素は、第1ガス通路38から第1ガス排出口80を経由して排出される。また、カソード側電極26で生成した水分、未反応の酸素、空気中の窒素は、第2ガス通路40から第2ガス排出口78を経由して排出される。
Unreacted hydrogen is discharged from the
水素及び空気が上記のように流通される一方で、スタック14の内部には冷却水等の冷媒が流通される。すなわち、図示しない冷却水供給源から送液された冷却水は、冷媒供給用治具90における連結部100内の室を通過して冷媒往路86に導入される。
While hydrogen and air are circulated as described above, a coolant such as cooling water is circulated inside the
第1閉塞治具92及び第2閉塞治具96によって冷媒往路86及び冷媒復路88の一端部がそれぞれ閉塞されているために、冷却水は、各第1支持枠体46の開口部42から各管体22の通路52(図6参照)に流通し、スタック14の高さ方向(図2における矢印C方向)に沿って下方から上昇する。これにより、管並列集合体16に隣接するセパレータ34を介して単位発電セル12が冷却される。
Since one end portions of the refrigerant
上昇した冷却水は、各管体22の通路52から各第2支持枠体48の開口部44に排出され、冷媒復路88に案内された後、冷媒排出用治具94における連結部104内の室を通過して継手部102から排出される。
The rising cooling water is discharged from the
以上の冷却水流通過程において、管体22、第1支持枠体46及び第2支持枠体48がPEEK樹脂製であるので、管並列集合体16に電気が流れることはない。換言すれば、冷媒として水等の導電性のものを使用しても、絶縁性の管並列集合体16を介して冷媒をスタック14内に流通させることにより、地絡又は液絡が生じることを回避することができる。
In the above cooling water flow process, since the
このように、本実施の形態においては、冷媒を流通させるための管体22を絶縁体で構成しているので、地絡又は液絡が生じることを容易且つ恒常的に回避することができる。
Thus, in this Embodiment, since the
しかも、本実施の形態によれば、管並列集合体16をスタック14内に配設するという極めて簡便且つ容易な作業を行うことにより、冷媒通路に絶縁性皮膜を設けるという煩雑な作業を行うことなく地絡又は液絡が生じることを回避することができるとともに、スタック14を確実に冷却することができる。また、ガスケット32やセパレータ34、36等に冷媒通路を設ける必要がないので、スタック14を作製することが著しく容易となる。
Moreover, according to the present embodiment, the complicated operation of providing the insulating film in the refrigerant passage is performed by performing the extremely simple and easy operation of disposing the pipe
なお、上記した実施の形態においては、管体22をPEEK樹脂で構成するようにしているが、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)樹脂等のフッ素含有樹脂で構成するようにしてもよい。そして、図7又は図8に示すように、管体22を金属で構成し、内周壁又は外周壁にPEEK樹脂やフッ素含有樹脂等からなる絶縁性皮膜110を設けるようにしてもよい。第1支持枠体46及び第2支持枠体48についても同様である。
In the above-described embodiment, the
また、管体22をセパレータ34に隣接させる必要は特になく、例えば、図9に示すように、固体高分子電解質膜28に埋没させるようにしてもよい。この場合、固体高分子電解質膜28を半分程度成膜した時点で管並列集合体16を載置し、成膜を再開して残余の半分を形成すればよい。なお、図9中、参照符号112、114は、それぞれ、アノード側電極24又はカソード側電極26を構成するガス拡散層、電極触媒層を示す。以下の図面においても同様である。
Further, it is not particularly necessary that the
又は、図10、図11にそれぞれ示すように、管体22をアノード側電極24又はカソード側電極26のガス拡散層112や電極触媒層114に埋没させるようにしてもよい。
Alternatively, as shown in FIGS. 10 and 11, the
さらに、管体22をスタック14の横方向(図1における矢印C方向)に沿って延在させるとともに、図12に示すように、セパレータ34、36の第1ガス通路38又は第2ガス通路40に管体22を挿入するようにしてもよい。又は、図13、図14にそれぞれ示すように、管体22をセパレータ34、36に埋没させるようにしてもよい。
Furthermore, the
上記したような各構成の燃料電池10は、例えば、自動車に搭載して使用することができる。
The
10…燃料電池 12…単位発電セル
14…スタック 16…管並列集合体
18…管体支持用プレート 20…凹部
22…管体 24…アノード側電極
26…カソード側電極 28…固体高分子電解質膜
30…電解質・電極接合体 34、36…セパレータ
42、44…開口部 46、48…支持枠体
52…通路 66、68…集電プレート
86…冷媒往路 88…冷媒復路
90…冷媒供給用治具 92、96…閉塞治具
94…冷媒排出用治具 112…ガス拡散層
114…電極触媒層
DESCRIPTION OF
Claims (8)
冷媒を流通させるための複数本の管体と、前記管体を支持するとともに前記管体の通路に連通して冷媒が導入される導入口が設けられた第1支持体と、前記管体を支持するとともに前記管体の通路に連通して冷媒が排出される排出口が設けられた第2支持体とを有する冷媒流通手段が前記スタックに含まれ、
前記管体が、前記スタックの積層方向に垂直に交わる面に沿って延在し、
且つ前記管体が絶縁体であることを特徴とする燃料電池。 An anode-side electrode to which fuel gas is supplied; a cathode-side electrode to which oxidant gas is supplied; and a joined body having an electrolyte interposed between the anode-side electrode and the cathode-side electrode; and the fuel gas A stack in which a plurality of unit power generation cells having a fuel gas supply path for supplying or an oxidant gas supply path for supplying the oxidant gas and having a pair of separators sandwiching the assembly are stacked In a fuel cell comprising:
A plurality of pipes for circulating a refrigerant, a first support provided with an inlet for supporting the pipes and introducing refrigerant into the passages of the pipes; The stack includes a refrigerant circulation means having a second support body provided with a discharge port through which the refrigerant is discharged in communication with the passage of the tubular body.
The tube extends along a plane perpendicular to the stacking direction of the stack;
The fuel cell is characterized in that the tubular body is an insulator.
冷媒を流通させるための複数本の管体と、前記管体を支持するとともに前記管体の通路に連通して冷媒が導入される導入口が設けられた第1支持体と、前記管体を支持するとともに前記管体の通路に連通して冷媒が排出される排出口が設けられた第2支持体とを有する冷媒流通手段が前記スタックに含まれ、
前記管体が、前記スタックの積層方向に垂直に交わる面に沿って延在し、
且つ前記管体の内周壁又は外周壁に絶縁性皮膜が設けられていることを特徴とする燃料電池。 An anode-side electrode to which fuel gas is supplied; a cathode-side electrode to which oxidant gas is supplied; and a joined body having an electrolyte interposed between the anode-side electrode and the cathode-side electrode; and the fuel gas A stack in which a plurality of unit power generation cells having a fuel gas supply path for supplying or an oxidant gas supply path for supplying the oxidant gas and having a pair of separators sandwiching the assembly are stacked In a fuel cell comprising:
A plurality of pipes for circulating a refrigerant, a first support provided with an inlet for supporting the pipes and introducing refrigerant into the passages of the pipes; The stack includes a refrigerant circulation means having a second support body provided with a discharge port through which the refrigerant is discharged in communication with the passage of the tubular body.
The tube extends along a plane perpendicular to the stacking direction of the stack;
The fuel cell is characterized in that an insulating film is provided on an inner peripheral wall or an outer peripheral wall of the tubular body.
8. The fuel cell according to claim 5, wherein the electrolyte is a solid polymer.
Priority Applications (1)
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JP2003428934A JP2005190763A (en) | 2003-12-25 | 2003-12-25 | Fuel cell |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007537568A (en) * | 2004-05-12 | 2007-12-20 | プジョー・シトロエン・オトモビル・ソシエテ・アノニム | Cell for solid electrolytic fuel cell |
JP2009110823A (en) * | 2007-10-30 | 2009-05-21 | Kyocera Corp | Fuel cell and portable electronic apparatus |
US9105915B2 (en) | 2009-01-26 | 2015-08-11 | Honda Motor Co., Ltd. | Fuel cell stack coupled to a humidifier via an inclined channel |
KR20160041703A (en) * | 2014-10-08 | 2016-04-18 | 한국에너지기술연구원 | Heat recycling fuel cell module |
-
2003
- 2003-12-25 JP JP2003428934A patent/JP2005190763A/en active Pending
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KR101683579B1 (en) * | 2014-10-08 | 2016-12-08 | 한국에너지기술연구원 | Heat recycling fuel cell module |
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