JP2006073398A - Fuel cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、導電性金属板からなるセパレータを備えた単位セルを複数積層して構成した燃料電池に関するものである。 The present invention relates to a fuel cell configured by stacking a plurality of unit cells each including a separator made of a conductive metal plate.
燃料電池とは、化学エネルギを直接電気エネルギに変換する電池であり、電気自動車等の車両の動力源又は電源としてや、住宅用の発電機としてなど、様々な分野において実用化が進められている。特に、固体高分子型燃料電池(PEFC)は他の燃料電池システムと比較して低温で動作し、出力密度が高いことから自動車用、可搬用の動力源などとしての適用が期待されている。 A fuel cell is a battery that directly converts chemical energy into electric energy, and is being put to practical use in various fields such as a power source or power source of a vehicle such as an electric vehicle or a generator for a house. . In particular, the polymer electrolyte fuel cell (PEFC) operates at a lower temperature than other fuel cell systems and has a high output density, so that it is expected to be applied as a power source for automobiles and portables.
係る固体高分子型燃料電池は、MEA(Membrane Electrolyte Assembly:電解質膜と電極との接合体)と、そのMEAの両側にそれぞれ配置されたセパレータとからなる「単位セル」を、必要な電圧を得るべく複数積層してスタックとしたものである。 Such a polymer electrolyte fuel cell obtains a necessary voltage from a “unit cell” composed of MEA (Membrane Electrolyte Assembly) and separators disposed on both sides of the MEA. As many as possible are stacked to form a stack.
上記セパレータは主に、MEAに燃料(水素、及び空気又は酸素(以下単に空気と言う))を供給する流路を形成する役割と、MEAと接触して、発生した電気を集電する役割とを有している。 The separator mainly has a role of forming a flow path for supplying fuel (hydrogen and air or oxygen (hereinafter simply referred to as air)) to the MEA, and a role of collecting generated electricity in contact with the MEA. have.
ここで、現在開発されている燃料電池用セパレータは、主に以下の3種類に大別できる。 Here, fuel cell separators currently being developed can be roughly divided into the following three types.
1)金属薄板セパレータ:金属板をプレス加工等により凹凸状に折り曲げて燃料流路及び集電部を形成したもの(特許文献1及び2参照)。
1) Metal thin plate separator: A metal plate is bent into a concavo-convex shape by pressing or the like to form a fuel flow path and a current collector (see
2)樹脂セパレータ:黒鉛粉末を熱硬化性樹脂バインダ等で固めて形成した板材を切削加工することにより、燃料流路および集電部を形成したもの(特許文献3参照)。 2) Resin separator: A fuel channel and a current collecting part formed by cutting a plate material formed by solidifying graphite powder with a thermosetting resin binder or the like (see Patent Document 3).
3)カーボンセパレータ:高強度カーボン材からなる板材を切削加工することにより、燃料流路および集電部を形成したもの。 3) Carbon separator: A fuel separator and a current collector formed by cutting a plate made of a high-strength carbon material.
しかしながら、これら各セパレータはそれぞれ、以下に示すような問題点を抱えていた。 However, each of these separators has the following problems.
1)金属薄板セパレータの問題点:集電部を形成する凸部の角(コーナ)がR形状になってしまうため、集電効率が悪い。形状が複雑であり、製造が困難である。 1) Problems of the thin metal plate separator: Since the corners of the convex portions forming the current collecting portion have an R shape, the current collecting efficiency is poor. The shape is complex and difficult to manufacture.
2)樹脂セパレータの問題点:製造コストが高い。薄板化が困難である。金属と比べて強度が低い。導電性を高めるために黒鉛の含有量を増やすと成形性が悪化してしまう。 2) Problems of resin separator: Manufacturing cost is high. Thinning is difficult. Low strength compared to metal. If the graphite content is increased in order to increase the electrical conductivity, the moldability is deteriorated.
3)カーボンセパレータの問題点:製造コストが高い。薄板化が困難である。金属と比べて強度が低い。 3) Problem of carbon separator: production cost is high. Thinning is difficult. Low strength compared to metal.
そこで本発明の目的は、上記課題を解決し、製造コストが低く、かつ集電効率の高いセパレータを備えた燃料電池を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a fuel cell including a separator with low manufacturing cost and high current collection efficiency.
上記目的を達成するために本発明は、複数形成された穴と、各穴間に形成された縦壁及び底壁とを有する発電・集電部を備えた導電性金属板からなる仕切板と、その仕切板の上記発電・集電部を収容する収容部を備えた導電性金属板からなる受け板とを重ね合わせてセパレータを構成し、そのセパレータを、上記仕切板がMEAと接触するようにしてMEAの両側にそれぞれ配置して単位セルを構成し、その単位セルを、上記セパレータの受け板同士が接触するようにして複数積層すると共に、互いに接触する受け板の縁部同士をかしめ接合し、その状態で全ての単位セルを一体的に固定して構成したものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a partition plate made of a conductive metal plate having a plurality of holes, and a power generation / current collection unit having a vertical wall and a bottom wall formed between the holes. A separator is formed by superimposing a receiving plate made of a conductive metal plate provided with an accommodating portion for accommodating the power generation / collecting portion of the partition plate, and the separator is brought into contact with the MEA. The unit cells are arranged on both sides of the MEA, and a plurality of unit cells are laminated so that the separator receiving plates are in contact with each other, and the edges of the receiving plates that are in contact with each other are caulked and joined together. In this state, all unit cells are integrally fixed.
ここで、上記受け板が上記仕切板側に部分的に突出した凸部を有し、上記単位セルを複数積層すると、互いに接触する受け板の上記凸部同士の間に冷却液流路が形成され、上記受け板の縁部をかしめ接合することで上記冷却液流路が止水されるようにしても良い。 Here, when the receiving plate has a protruding portion that partially protrudes toward the partition plate and a plurality of the unit cells are stacked, a coolant flow path is formed between the protruding portions of the receiving plate that are in contact with each other. In addition, the coolant flow path may be stopped by caulking and joining the edges of the backing plate.
また、上記受け板の縁部のかしめ接合部の高さを、各単位セルにおける一方のセパレータの受け板と他方のセパレータの受け板との間隔以上に設定しても良い。 The height of the caulking joint at the edge of the backing plate may be set to be equal to or greater than the distance between the backing plate of one separator and the backing plate of the other separator in each unit cell.
また、上記受け板の縁部のかしめ接合部の受け板の表面に対する起立角度を90°よりも鋭角側又は鈍角側に設定し、各単位セルを一体的に固定する際に上記かしめ接合部を弾性変形させ、その弾性力により各単位セル同士を密着させるようにしても良い。 The rising angle of the edge of the backing plate with respect to the surface of the backing plate is set at an acute angle or an obtuse angle with respect to the surface of the backing plate, and when the unit cells are integrally fixed, The unit cells may be elastically deformed and brought into close contact with each other by the elastic force.
また、上記受け板に燃料の供給又は排出用の穴を形成すると共に、互いに接触する受け板の上記穴の縁部同士をかしめ接合しても良い。 Further, a hole for supplying or discharging fuel may be formed in the receiving plate, and edges of the holes of the receiving plate that are in contact with each other may be caulked and joined.
また、上記仕切板に燃料の供給又は排出用の穴を形成すると共に、上記互いに接触する受け板の燃料の供給又は排出用の穴の縁部と併せて、いずれか一方又は両方の受け板に重ね合わされた上記仕切板の燃料の供給又は排出用の穴の縁部をかしめ接合しても良い。 In addition, a hole for supplying or discharging fuel is formed in the partition plate, and in addition to the edge of the hole for supplying or discharging fuel in the receiving plates that are in contact with each other, either or both receiving plates are provided. The edges of the overlapping holes for supplying or discharging the fuel may be joined by caulking.
本発明によれば以下に示す効果を得ることができる。 According to the present invention, the following effects can be obtained.
1)セパレータを二枚の金属板(仕切板と受け板)で構成しているため、各金属板の形状をシンプルにできる。その結果、集電部の角部をシャープにでき、高い集電効率を得られる。 1) Since the separator is composed of two metal plates (partition plate and receiving plate), the shape of each metal plate can be simplified. As a result, the corners of the current collector can be sharpened, and high current collection efficiency can be obtained.
2)導電性金属板を重ね合わせたセパレータを用いているので、樹脂セパレータやカーボンセパレータと比較して製造コストが低い。また、樹脂セパレータやカーボンセパレータと比較して薄いうえ、強度も高い。 2) Since the separator which piled up the conductive metal plate is used, the manufacturing cost is low compared with the resin separator and the carbon separator. In addition, it is thinner and stronger than resin separators and carbon separators.
3)隣接する単位セルの受け板同士をかしめ接合により固定しているため、容易かつ安価に製造できる。また、単位セル間の通電性を確保できる。 3) Since the receiving plates of adjacent unit cells are fixed by caulking and joining, they can be manufactured easily and inexpensively. Moreover, the electrical conductivity between unit cells can be ensured.
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
まず、本実施形態の前提となる燃料電池の構造を説明する。この燃料電池の基本的な構造は、本出願人が先に出願した特願2004−54719号の明細書(本願の出願時には未公開のものであり従来技術を構成するものではない)に記載されたものと同様である。 First, the structure of the fuel cell which is the premise of the present embodiment will be described. The basic structure of this fuel cell is described in the specification of Japanese Patent Application No. 2004-54719 filed earlier by the present applicant (not disclosed at the time of filing of the present application and does not constitute the prior art). It is the same as that.
本実施形態の燃料電池は固体高分子型燃料電池であり、そのセパレータが、導電性金属板からなる2つの部材(仕切板と受け板)を重ね合わせて構成される点に特徴がある。 The fuel cell of this embodiment is a polymer electrolyte fuel cell, and its separator is characterized in that it is configured by overlapping two members (partition plate and receiving plate) made of a conductive metal plate.
図1及び図2を用いて本実施形態の燃料電池に用いられるセパレータを説明する。図1がセパレータを構成する部材のうち仕切板と称される部材の正面図であり、図2が受け板と称される部材の正面図である。 The separator used for the fuel cell of this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a front view of a member called a partition plate among members constituting the separator, and FIG. 2 is a front view of a member called a backing plate.
図1に示すように、仕切板100は導電性金属板(例えば厚さ0.2mm以下のステンレス)のプレス成形品からなり、単位セル又は燃料電池を構成するために必要な構成要素が複数(ここでは三個)間隔を隔てて形成されている。ここでは、図中左側からそれぞれ、第一構成要素100a、第二構成要素100b、第三構成要素100cという。これら構成要素100a,100b,100cは全て同一の構造を有している。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、受け板101も導電性金属板(例えば厚さ0.2mm以下のステンレス)のプレス成形品からなり、単位セル又は燃料電池を構成するために必要な構成要素が複数(ここでは三個)間隔を隔てて形成されている。ここでは、図中左側からそれぞれ、第一構成要素101a、第二構成要素101b、第三構成要素101cという。これら構成要素101a,101b,101cは全て同一の構造を有している。
As shown in FIG. 2, the
これら仕切板100と受け板101とを重ね合わせて接合することにより、仕切板100の第一構成要素100a、第二構成要素100b及び第三構成要素100cがそれぞれ、受け板101の第一構成要素101a、第二構成要素101b及び第三構成要素101cと協働して、セパレータとして必要な機能を果たす要素が三個並設されることになる。
By overlapping and joining the
図3〜図5を用いて、仕切板100の構成要素100a,100b,100cの具体的な構造を説明する。なお、以下の説明においては、構成要素100a,100b,100cの代表として第一構成要素100aのみを説明する。
A specific structure of the
図3は第一構成要素100aの拡大正面図、図4は図3のA部拡大図、図5は図4のV−V線断面図である。なお、図4は図3のA部をほぼ90°回転させた状態で示している。
3 is an enlarged front view of the
図示するように、仕切板100の第一構成要素100aのほぼ中央部に、発電・集電部2が形成される。発電・集電部2は、仕切板100の側縁1aとほぼ直交する方向に延出すると共に、仕切板100の上下縁1bとほぼ直交する方向(図3の上下方向)に所定間隔を隔てて複数並列された長穴3を備える。各長穴3の長手方向(図3の左右方向)両端部には、長穴3の幅よりも大きな直径を有する円穴5がそれぞれ形成されており、その円穴5の一側(図4中左側)には長穴3の長手方向に所定距離延出する切り欠き6が連続的に形成される。この切り欠き6は、一つの長穴3の両端部において異なる側部に形成される。つまり、図3において各長穴3の左側端部では下部に、右側端部では上部に切り欠き6が形成される。
As shown in the figure, the power generation /
図4及び図5から分かるように、各長穴3の両側には仕切板100の表面に対してほぼ90°の角度で屈曲した縦壁7がそれぞれ形成される。上述したように、長穴3の端部の一側(図4中左側)には切り欠き6が形成されているため、長穴3の両側に位置する縦壁7の端部位置k1,k2が一本おきに異なる(図4参照)。
As can be seen from FIGS. 4 and 5, the
各長穴3とその長穴3の両側に位置する縦壁7とで区画された空間に溝9(図4及び図5参照)が形成される。また、隣接する二つの長穴3,3間に位置する底壁10と、その底壁10の両側に位置する二つの縦壁7とで断面ほぼコ字状の桟11が形成される。つまり、発電・集電部2は、仕切板100の上下縁1bとほぼ直交する方向(図3の上下方向)に沿って交互に形成された溝9及び桟11を備える。
A groove 9 (see FIGS. 4 and 5) is formed in a space defined by each
溝9は、燃料(水素又は空気)をMEA(図示せず)の電極と接触させるための燃料流路として機能するものであり、発電部と言い換えることもできる。一方、桟11は、その内側部分が燃料流路として機能すると共に、底壁10がMEAと接触することで発生した電子を集電する集電部として機能する。
The
このような溝9及び桟11は、導電性金属薄板をプレス加工することにより成形できる。例えば、金属薄板に円穴5及び切り欠き6をピアス加工により打ち抜いた後、成形すべき長穴3の幅方向中央部に沿ってスリットを形成して、上下に位置する長穴5及び切り欠き6をスリットで連結する。その後、スリットの両側部に位置する部分を折り曲げて縦壁7及び長穴3を形成する。最後にリストライクを行って底壁10と縦壁7との角部Rをシャープ(エッジ)にする。このような工程により、溝9及び桟11を成形することができる。
本実施形態では、溝9及び桟11の流路断面積がそれぞれ長手方向全域に亘って一定となり、かつ溝9の流路断面積と桟11内の流路断面積とが互いに等しくなるように形成される。こうすることで、溝9及び桟11内を流れる燃料の流速を全ての位置でほぼ一定にできる。ここで、縦壁7の高さ(溝9の深さ)をh、仕切板1の板厚をtとすると、溝9の幅w1は、w1=2(h−t−C)で表すことができる。なお、Cは曲げR部の材料余りを加味した係数である。そして、溝9の流路断面積(=w1×h)と桟11内の流路断面積(=(w2−2t)×(h−t))とを同一にするために必要な桟11の幅W2は、w2={h・w1/(h−t)}+2tとなる。このように、縦壁7の高さh、仕切板1の板厚t等に基づいて溝9及び桟11の幅w1,w2が決定される。
In the present embodiment, the cross-sectional area of the
さて、図3に示すように、仕切板100の第一構成要素100aにおいて、発電・集電部2よりも外側の部分には、平坦状のフランジ部12が形成される。このフランジ部12は、後述する受け板101と仕切板100とが接合されたときに、発電・集電部2(溝9及び桟11)に供給された燃料が外部に漏れるのを防ぐ役割を果たす。フランジ部12には、第一〜第四燃料供給・排出穴13a,13b,15a,15bがそれぞれ形成される。第一燃料供給・排出穴13aと第二燃料供給・排出穴13b、および第三燃料供給・排出穴15aと第四燃料供給・排出穴15bとはそれぞれ、第一構成要素100aの中央部に対して対象に(発電・集電部2を挟んで斜めに対向するように)配置される。また、第一燃料供給・排出穴13a及び第三燃料供給・排出穴15aは発電・集電部2の上部に配置され、第二燃料供給・排出穴13b及び第四燃料供給・排出穴15bは発電・集電部2の下部に配置される。更に、フランジ部12には冷却液の供給・排出穴16a,16bが形成される。冷却液供給・排出穴16a,16bは発電・集電部2を図において上下方向に跨ぐように配置される。
Now, as shown in FIG. 3, in the
以上が第一構成要素100aの構造であり、本実施形態の仕切板100には、この第一構成要素100aと同様のものが3個並設されている。なお、図1から分かるように、各構成要素100a,100b,100cの隣接部分ではフランジ部12が共用される。こうすることで、各構成要素100a,100b,100c同士の間隔を狭めることができ、仕切板100の長さ(図1の左右方向長さ)を短くできる。
The above is the structure of the
次に、図6及び図7を用いて受け板101の構造を説明する。なお、以下の説明においては、構成要素101a,101b,101cの代表として第一構成要素101aのみを説明する。
Next, the structure of the
図6は受け板101の第一構成要素101aの拡大正面図、図7(a)は図6のVIIa−VIIa線断面図、図7(b)は図6のVIIb−VIIb線断面図、図7(c)は図6のVIIc−VIIc線断面図である。なお、図6中、二点鎖線で示すラインは、受け板101の折り曲げ(屈曲)ラインを示している。
6 is an enlarged front view of the
図示するように、受け板101の第一構成要素101aのほぼ中央部に、仕切板100の第一構成要素100aの発電・集電部2を収容するための収容部19が形成される。収容部19はほぼ矩形状であり、その外側には他のセパレータと重ね合わされたときに、互いの間に冷却液流路を形成するための凸部20が形成され、凸部20の外側には平坦状のフランジ部21が形成される。図7から分かるように、フランジ部21と収容部19とはほぼ同一平面上に位置し、凸部20はそれらフランジ部21及び収容部19の表面から突出している。図6に示すように、凸部20は収容部19を囲むように形成される。つまり、凸部20の内側の領域に収容部19が、外側の領域にフランジ部21がそれぞれ形成される。収容部19の高さd、言い換えれば、凸部20の深さd(図7(b)参照)は、仕切板1の縦壁7の高さh(図5参照)から仕切板1の板厚tを減じた寸法(h−t)とほぼ等しく設定される。
As shown in the figure, an
受け板101の第一構成要素101aは更に、第一及び第二連通穴22a,22bと、第一及び第二隔離穴23a,23bとを備える。これら連通穴22a,22b及び隔離穴23a,23bは燃料の供給又は排出を行うための穴であり、仕切板100と受け板101とが重ね合わされたときに、仕切板100の第一構成要素100aの第一〜第四燃料供給・排出穴13a,13b,15a,15bと各々整合する。
The
受け板101の第一構成要素101aは、収容部19の一部に連続し、かつ収容部19とほぼ同一平面上に位置する張出部25を有しており、第一及び第二連通穴22a,22bはこの張出部25に形成される。従って、第一及び第二連通穴22a,22bの一方から供給される燃料(水素又は空気)は張出部25を通って収容部19へと流れ、他方の張出部25を通って第一及び第二連通穴22a,22bの他方から排出されることになる。
The
これに対して、第一及び第二隔離穴23a,23bは、収容部19とほぼ同一平面上に位置するものの、その周囲が凸部20により囲まれた隔離部26に形成される。従って、第一及び第二隔離穴23a,23bから供給される燃料(空気又は水素)は収容部19へは流れずに受け板101の厚さ方向に流出する。
On the other hand, the first and second isolation holes 23 a and 23 b are formed in the
凸部20には、冷却液の供給・排出穴27a,27bが形成される。冷却液供給・排出穴27a,27bは、仕切板100と受け板101とが重ね合わされたときに、仕切板100の第一構成要素100aの冷却液供給・排出穴16a,16bと整合する。
Cooling liquid supply / discharge holes 27 a and 27 b are formed in the
以上が第一構成要素101aの構造であり、本実施形態の受け板101には、この第一構成要素101aと同様のものが3個並設されている。なお、図2から分かるように、各構成要素101a,101b,101cの隣接部分では凸部20が共用され、フランジ部21は全ての構成要素101a,101b,101cの収容部19及び凸部20を囲むように環状に形成される。こうすることで、各構成要素101a,101b,101c同士の間隔を狭めることができ、受け板101の長さ(図2の左右方向長さ)を短くできる。
The above is the structure of the
以上説明した仕切板100及び受け板101には、酸化被膜の発生防止や、腐食防止、金属イオンの溶出防止、撥水性の付与などを目的として、金属メッキなどの表面処理を施すことが好ましい。しかしながら、現在、金属材料の開発が急ピッチで進められているため、上述したような特性を予め有する材料が開発されたならば、勿論、表面処理は不要となる。
The
次に、図8及び図9を用いて、これら仕切板100と受け板101とを重ね合わせてなるセパレータを説明する。図8は、仕切板100の第一構成要素100aと受け板101の第一構成要素101aとの重ね合わせ部分を示す正面透視図であり、図9は図8のIX−IX線断面図である。
Next, a separator formed by superposing the
図に示すように、仕切板100の縦壁7の先端部(底壁10と反対側の端部)を受け板101側に向けた状態で、仕切板100と受け板101とを重ね合わせてセパレータ29を構成する。このとき、仕切板100の各構成要素100a,100b,100cの発電・集電部2を受け板101の各構成要素101a,101b,101cの収容部19内に収容する。上述したように、受け板101の収容部19の深さdが、仕切板100の縦壁7の高さhから板厚tを減じた寸法と等しいため、縦壁7の先端部が収容部19と当接すると、仕切板100のフランジ部12と受け板101の凸部20とが当接する(つまり受け板101の凸部20は仕切板100側に突出した状態となる)。この状態でフランジ部12と凸部20とを接合することによって、発電・集電部2(収容部19)の周囲を全域に亘ってシールでき、燃料が外部に漏れることを防止できる。また、図8に示すように、仕切板100の縦壁7における外側端部k1が収容部19の左右の側壁19aと当接する。これによって、収容部19内に各縦壁7で区画された燃料流路30が複数形成される。より具体的には、燃料流路30は、仕切板100の溝9により形成された流路30aと、桟11内に形成された流路30bとからなり、これら流路30a,30bが上下方向に交互に形成される。
As shown in the figure, the
図8及び図4から分かるように、縦壁7の内側端部k2は収容部19の側壁19aと当接しないため、収容部19の側壁19aと内側端部k2との間に隙間が形成される。この隙間により隣接する燃料流路30同士が連通される。この隙間は各燃料流路30の左右端部に交互に形成される。
As can be seen from FIG. 8 and FIG. 4, the inner end k2 of the
図8及び図9に示すように、仕切板100と受け板101とを重ね合わせると、仕切板100の第一燃料供給・排出穴13aと受け板101の第一連通穴22a、仕切板100の第二燃料供給・排出穴13bと受け板101の第二連通穴22b、仕切板100の第三燃料供給・排出穴15aと受け板101の第一隔離穴23a、仕切板100の第四燃料供給・排出穴15bと受け板101の第二隔離穴23bとがそれぞれ整合する。また、仕切板100のフランジ部12と受け板101の張出部25とで区画された空間には、第一燃料供給・排出穴13a及び第一連通穴22aと収容部19(発電・集電部2)とを連通する連通通路31と、収容部19と第二燃料供給・排出穴13b及び第二連通穴22bとを連通する連通通路32とが形成される。
As shown in FIGS. 8 and 9, when the
このように仕切板100と受け板101とを重ね合わせることにより、発電・集電部2を複数個(ここでは3個)備えたセパレータが構成される。本実施形態では、仕切板100と受け板101とは導電性を有する接着剤により接合される。しかしながら、本発明はこの点において限定されず、溶接等、他の手段を用いても良い。
In this way, by separating the
ここで本出願人は、仕切板100の板厚を受け板101の板厚よりも厚くするなどして、仕切板100の剛性を受け板101よりも大きくすることが好ましいことを見いだした。これは、受け板101が仕切板100と比較して形状が複雑であり、成形ひずみが発生しやすいことに関係している。つまり、仕切板100の剛性を受け板101よりも大きくすることにより、仕切板100と受け板101とを重ね合わせて接合するときに、仕切板100の形状に受け板101がなじみやすくなるため、成形ひずみを吸収して適切に重ね合わせることが可能となる。なお、受け板101の成形ひずみを若干残すことによって、そのスプリング効果により燃料流路30等のシール性が向上するというメリットもある。
Here, the present applicant has found that the rigidity of the
次に、図10及び図11を用いて、上述したセパレータ29を用いて構成される並列型単位セルの構造を説明する。図10は並列型単位セルのうち一つの単位セル(仕切板100及び受け板101の第一構成要素100a,101aにより構成される単位セル)の展開図であり、図11は図10のXI−XI線に沿った断面図である。なお、図11は展開図ではなく、図10における仕切板100−1,100−2、受け板101−1,101−2及びMEA33を全て接合した状態を示している。以下の説明においても、仕切板100及び受け板101の第一構成要素100a,101aにより構成される部分のみを説明する。
Next, the structure of the parallel unit cell configured using the
さて、図10及び図11に示すように、MEA33の両側面にセパレータ29−1,29−2を配置することで単位セル37が形成される。このとき、各セパレータ29−1,29−2はそれぞれ、仕切板100−1,100−2の底壁10がMEA33の側面の電極と接触するように配置される。
Now, as shown in FIGS. 10 and 11,
具体的に説明すると、図10及び図11においてMEA33の上側に位置するセパレータ29−1は、その受け板101−1が上方に、仕切板100−1が下方に位置するように、即ち、仕切板100−1の縦壁7が上方に向かって延出するように配置される。
More specifically, in FIG. 10 and FIG. 11, the separator 29-1 positioned above the
一方、MEA33の下側に位置するセパレータ29−2は、上側のセパレータ29−1を図10において左右方向に反転させた状態で配置される。即ち、下側のセパレータ29−2は、その受け板101−2が下方に、仕切板100−2が上方に位置するように、即ち、仕切板100−2の縦壁7が下方に向かって延出するように配置される。
On the other hand, the separator 29-2 located on the lower side of the
このように二つのセパレータ29−1,29−2を、MEA33を挟んで仕切板100−1,100−2同士が向かい合うように配置することで、両セパレータ29−1,29−2の仕切板100−1,100−2の底壁10がMEA33の側面とそれぞれ接触する。この結果、図11に示すように、各仕切板100−1,100−2の溝9(燃料流路30a)の開口部がMEA33の側面により蓋される。
Thus, by arranging the two separators 29-1 and 29-2 so that the partition plates 100-1 and 100-2 face each other across the
二つのセパレータ29−1,29−2をMEA33の両側に配置すると、図10に示すように、一方(図中上側)のセパレータ29−1の第一連通穴22a及び第一燃料供給・排出穴13a(連通通路31により発電・集電部2と連通された穴)と、他方(図中下側)のセパレータ29−2の第四燃料供給・排出穴15b及び第二隔離穴23b(凸部20により発電・集電部2と隔離された穴)とが整合する。同様に、一方のセパレータ29−1の第二連通穴22b及び第二燃料供給・排出穴13bと他方のセパレータ29−2の第三燃料供給・排出穴15a及び第一隔離穴23aとが整合し、一方のセパレータ29−1の第一隔離穴23a及び第三燃料供給・排出穴15aと他方のセパレータ29−2の第二燃料供給・排出穴13b及び第二連通穴22bとが整合し、一方のセパレータ29−1の第二隔離穴23b及び第四燃料供給・排出穴15bと他方のセパレータ29−2の第一燃料供給・排出穴13a及び第一連通穴22aとが整合する。
When the two separators 29-1 and 29-2 are arranged on both sides of the
この並列型単位セル37においては、両燃料(水素及び空気)は一方のセパレータ29−1の受け板101−1の第一連通穴22a及び第一隔離穴23aから供給される。
In this
第一連通穴22aから供給された一方の燃料(ここでは水素とする)は連通通路31を通ってそのセパレータ29−1の発電・集電部2側へと流れ、各燃料流路30を流れる。水素は燃料流路30をその長手方向に流れ、その端部にて上述した隙間から隣接する燃料流路30へと流れ込み、その燃料流路30を逆向きに流れる(図4参照)。つまり、水素は溝9により形成された燃料流路30aと桟11により形成された燃料流路30bとを交互に折り返して流れる。このとき、溝9により形成された燃料流路30aを流れる水素の方向は全ての流路30aで同一となり、桟11により形成された燃料流路30bを流れる水素の方向も全ての流路30bで同一となる。
One fuel (in this case, hydrogen) supplied from the first series of through
溝9により形成された燃料流路30a内を流れる水素はMEA33の一側(負極)と接触して発電に寄与し、桟11内を流れる水素はMEA33とは接触しない。この領域は、発生した電気を桟11(底壁10)により集電するための領域だからである。燃料流路30を流れた燃料は、連通通路32を通って仕切板100−1の第二燃料供給・排出穴13bへと流れ込み、MEA33に形成された穴35、他方のセパレータ29−2の仕切板100−2の第三燃料供給・排出穴15a、受け板101−2の第一隔離穴23aを通って厚さ方向に排出される。
Hydrogen flowing in the
また、セパレータ29−1の受け板101−1の第一連通穴22aから供給された水素の一部は、仕切板100−1の第一燃料供給・排出穴13a及びMEA33に形成された穴35を通って、他方のセパレータ29−2へと流れ、第四燃料供給・排出穴15b及び第二隔離穴23bから厚さ方向に流出する。
In addition, a part of the hydrogen supplied from the first through
一方、上側のセパレータ29−1の受け板101−1の第二隔離穴23aから供給された燃料(ここでは空気)はそのセパレータ29−1の発電・集電部2側へは流れずに、仕切板100−1の第三燃料供給・排出穴15a及びMEA33に形成された穴35を通って下側のセパレータ29−2の仕切板100−2の第二燃料供給・排出穴13bへと流れる。第二燃料供給・排出穴13bへと流れた空気の一部は連通通路32を通って発電・集電部2(燃料流路30)へと流れ、燃料流路30a内でMEA33の他側(正極)と接触して発電に寄与する。その後、連通通路31を通って受け板101−2の第一連通穴22aから厚さ方向に排出される。また、仕切板100−2の第二燃料供給・排出穴13bへと流れた空気の一部は受け板101−2の第二連通穴22bを通って厚さ方向に流出する。
On the other hand, the fuel (in this case, air) supplied from the
以上が単位セルの単体構造であり、本実施形態の仕切板100と受け板101とからなるセパレータ29をMEA33の両側に配置することで、同様の構造を有する単位セルが3個並設される。
The above is the unit structure of the unit cell, and by arranging the
さて、図12及び図13を用いて、上記並列型単位セルを複数積層して構成される本実施形態の燃料電池を説明する。以下の説明においても、仕切板100及び受け板101の第一構成要素100a,101aにより構成される部分のみを説明する。
Now, the fuel cell of the present embodiment configured by stacking a plurality of the parallel unit cells will be described with reference to FIGS. 12 and 13. Also in the following description, only the part comprised by the
図12は燃料電池の部分側面断面図であり、図13は図12のB部拡大図である。 12 is a partial side cross-sectional view of the fuel cell, and FIG. 13 is an enlarged view of a portion B in FIG.
この燃料電池36は、図10及び図11に示したものと同様の単位セル37を、各単位セル37のセパレータ29の受け板101同士が接触するようにして複数積層すると共に、その積層体の上下端面に冷却液流路形成用のセパレータ29’と押さえ板39とを配置し、それら単位セル37、セパレータ29’及び押さえ板39をボルトにより一体的に固定したものである。
In this
この燃料電池36において、押さえ板39及び冷却液流路形成用のセパレータ29’に形成された穴を介して、最上部に位置した単位セル37の上側セパレータ29の第一連通穴22aから供給された燃料(ここでは水素とする)はそのセパレータ29の連通通路31を通って発電・集電部2へと流れて発電に寄与し、仕切板100の第二燃料供給・排出穴13bから厚さ方向に排出される。また、第一連通穴22aから供給された水素の一部は、MEA33の穴35及び下側のセパレータ29の第三燃料供給・排出穴15b及び第二隔離穴23bを通って、隣接する(下側の)単位セル37の上側セパレータ29の第一連通穴22aへと流れる。そしてそのセパレータ29の連通通路31を通って発電・集電部2へと流れる。つまり、水素は全ての単位セル37の上側のセパレータ29(MEA33の負極側に配置されたセパレータ29)の発電・集電部2にのみ供給される。
In this
一方、最上部に位置した単位セル37の上側セパレータ29の第一隔離穴23aから供給された空気は、全ての単位セル33の下側のセパレータ29(MEA33の正極側に配置されたセパレータ29)の発電・集電部2にのみ供給される。
On the other hand, the air supplied from the
この結果、全ての単位セル37のMEA33の負極に水素が、正極に空気が供給され、発電が遂行される。各単位セル37で発生した電気は、セパレータ29の集電部(桟11)により集電され、外部に取り出される。また、隣接する単位セル37間の電気的繋がり(結線)は、隣接する単位セル37においてセパレータ29の受け板101同士がその裏面(仕切板100と対向する側と反対の面)で接触することにより確保される。より詳しくは、図13に示すように、一方の受け板101の隔離部26と他方の受け板101の張出部25とが接触することにより確保される。
As a result, hydrogen is supplied to the negative electrodes of the
係る燃料電池36では、上下に重ね合わせて接合された二つのセパレータ29(29’)間に冷却液流路40が形成される。この冷却液流路40は、セパレータ29(29’)の受け板101の凸部20同士の間、及び凸部20と張出部25との間に形成される。各セパレータ29の冷却液供給・排出穴27a,16a及び冷却液供給・排出穴27b,16b(図10参照)の一方から供給された冷却液は、冷却液流路40(凸部20)に沿って各セパレータ29の発電・集電部2の周囲を流れて、冷却液供給・排出穴27b,16b及び冷却液供給・排出穴27a,16aの他方から排出される。
In the
図13に示すように、各セパレータ29における仕切板100の端縁(フランジ部12)と受け板101の端縁(フランジ部21)との間に、スペーサ41が介設される。このスペーサ41を設けることで、各単位セル37を一体的に締め付けるときに、セパレータ29(仕切板100及び受け板101)及びMEA33を均一な面圧で締め付けることができ、応力集中を防止できる。
As shown in FIG. 13, a
以上が燃料電池の単体構造であり、本実施形態の仕切板100と受け板101とからなるセパレータ29を用いた単位セルを積層することで、同様の構造を有する燃料電池が3個並設される。各燃料電池から独立して電力を取り出すことも、全ての燃料電池の電力をまとめて取り出すことも可能である。
The above is the single structure of the fuel cell, and by stacking unit cells using the
この燃料電池を例えば車両等に搭載する際には、各セパレータ29の燃料流路30が水平方向(横方向)に延出し、かつ燃料を供給する穴が上部に位置するように配置される。従って、供給された燃料は各単位セル37のセパレータ29の燃料流路30を横方向に、かつ上段から下段へと流れることになる。
For example, when the fuel cell is mounted on a vehicle or the like, the
本実施形態の燃料電池によれば、次の効果を得ることができる。 According to the fuel cell of the present embodiment, the following effects can be obtained.
1)セパレータ29を仕切板100と受け板101とに分割して構成しているので、仕切板100及び受け板101の形状を従来の金属薄板セパレータよりもシンプルにできる。この結果、集電部の角部、つまり縦壁7と底壁10との角部Rをシャープにでき、高い集電効率を得られる。
1) Since the
2)仕切板100及び受け板101の形状がシンプルなので製造が容易であり、製造コストも低い。
2) Since the shape of the
3)金属薄板のプレス成形品であるため、樹脂製及びカーボン製のセパレータと比較して薄くできる。例えば、現在開発されている樹脂セパレータでは最も厚さが薄いものでも2mm程度であるが、本実施形態のセパレータでは1mm以下にすることも容易である。 3) Since it is a press-molded product of a thin metal plate, it can be made thinner than resin and carbon separators. For example, even the thinnest resin separator currently developed is about 2 mm, but in the separator of this embodiment, it can be easily made 1 mm or less.
4)冷却液が発電・集電部2の周部を環状に流れるため、発電により生じる熱を効果的に吸収でき、温度上昇抑制効果が高い。
4) Since the coolant flows annularly around the power generation /
5)受け板101間に冷却液流路40が形成されるため、冷却液流路40を形成するための部材を別途設ける必要がなく、部品点数の削減、製造コスト低減、セパレータの薄板化が図れる。
5) Since the
更に、本実施形態では仕切板100及び受け板101に構成要素を複数並設して、複数の燃料電池を並設できるようにしたため、以下の効果を得ることができる。
Furthermore, in the present embodiment, a plurality of components are arranged side by side on the
1)燃料電池を複数並設することにより、同一の電力を得るために必要な積層高さ(厚さ)を小さくできる。従って、車両のボディ床下など、高さ方向のスペースが小さい箇所にも搭載することが可能となり、搭載位置の自由度が増す。 1) By arranging a plurality of fuel cells in parallel, the stack height (thickness) necessary for obtaining the same power can be reduced. Therefore, it can be mounted even in places where the space in the height direction is small, such as under the vehicle body floor, and the degree of freedom of the mounting position is increased.
2)同一の電力を得る場合、単体の燃料電池と比較して仕切板100及び受け板101の各部位(発電・集電部2、収容部19など)のサイズを小さくできる。従って、金型の各部品を小さくでき、金型製造コストを抑えることができる。
2) When the same electric power is obtained, the size of each part of the
3)燃料電池の積層高さを小さくすることにより、個々の燃料電池における冷却水流路が短くなり、冷却水の排出性が向上する。 3) By reducing the stack height of the fuel cell, the cooling water flow path in each fuel cell is shortened, and the cooling water discharge performance is improved.
4)複数の燃料電池を並設することにより、ある一つの燃料電池が使用不能となった場合でも、残りの燃料電池により電力供給を確保できる。 4) By arranging a plurality of fuel cells in parallel, even when a certain fuel cell becomes unusable, power supply can be secured by the remaining fuel cells.
5)隣接する燃料電池間にも冷却水を対流させることができるため、発電時に生じる熱の冷却効率が高い。 5) Since cooling water can be convected between adjacent fuel cells, the cooling efficiency of heat generated during power generation is high.
6)燃料流路が水平方向(横方向)に延出し、かつ燃料が各燃料流路を上段から下段へと流れるため、空気極側で生成された反応水の排出性が良い。つまり、燃料流路が上下方向に延出していると、水が重力に逆らって下方から上方へと移動しなければならない燃料流路が存在することになるため、排出性が悪くなってしまう。また、燃料を下段から上段へと流すようにした場合も同様の問題が生じる。このことを考慮すると、少なくとも空気(又は酸素)が燃料流路を上段から下段へと流れるように設計することが好ましい。 6) Since the fuel flow path extends in the horizontal direction (lateral direction) and the fuel flows through each fuel flow path from the upper stage to the lower stage, the discharge performance of the reaction water generated on the air electrode side is good. That is, when the fuel flow path extends in the vertical direction, there is a fuel flow path in which water has to move from the lower side to the upper side against gravity, so that the discharge performance is deteriorated. The same problem occurs when fuel is allowed to flow from the lower stage to the upper stage. Considering this, it is preferable to design at least air (or oxygen) to flow from the upper stage to the lower stage in the fuel flow path.
ところで、本実施形態の燃料電池36では単位セル37及び冷却液流路形成用のセパレータ29’を積層した際に、互いに接触する受け板101同士を接合する必要がある。その理由は、受け板101間の通電を確保するためと、受け板101間に形成される冷却液流路40を止水するためである。
By the way, in the
受け板101同士を接合する手段としては、接着剤による接合や、溶接による接合が考えられる。しかしながら、接着剤による接合は、導電性を有する特殊な接着剤が必要となるためコストが高くなるうえ、接着剤を均一に塗布することが難しく生産性が悪いという問題がある。また、溶接接合の場合、接合品質を一定に管理することが困難であるうえ、受け板101に溶接歪みが発生し性能に悪影響を及ぼすおそれがある。
As means for joining the receiving
そこで本出願人は、これらの問題点を解決すべく図14〜図16に示すような燃料電池を発明した。 Therefore, the present applicant has invented a fuel cell as shown in FIGS. 14 to 16 in order to solve these problems.
図14から分かるように、この燃料電池は、互いに接触する受け板101の縁部同士と、燃料の供給又は排出用の穴(第一及び第二連通穴22a,22b、第一及び第二隔離穴23a,23b)の縁部同士をかしめ接合したものである。具体的には、図15に示すように、図中上側に位置する受け板101の縁部(フランジ部21の端部)を受け板101の表面に対して所定角度θで起立するように折り曲げて起立部50を形成すると共に、その起立部50を包み込むように図中下側に位置する受け板101の縁部(フランジ部21の端部)を折り曲げてかしめ接合部51を形成している。
As can be seen from FIG. 14, the fuel cell includes the edges of the receiving
また、図16に示すように、上側の受け板101における燃料の供給又は排出用の穴22a,22b,23a,23bの縁部(張出部25又は隔離部26)を受け板101の表面に対して所定角度(図例ではほぼ90°)で起立するように折り曲げて起立部52を形成すると共に、その起立部52を包み込むように下側の受け板101における燃料の供給又は排出用の穴22a,22b,23a,23bの縁部(張出部25又は隔離部26)を折り曲げてかしめ接合部53を形成している。
Further, as shown in FIG. 16, the edge (the overhanging
つまり、上側に位置する受け板101を下側に位置する受け板101で包み込むように折り曲げてかしめ接合したものであり、このようなかしめ接合は、プレス成形やロール成形により達成できる。
That is, the
このように、受け板101の縁部同士及び燃料の供給又は排出用の穴22a,22b,23a,23bの縁部同士をかしめ接合することによって、冷却液流路40の外側で受け板101同士が密着するため、受け板101の接合部に要求される二つの機能、「導電性の確保」と「冷却液流路40の止水」を確保できる。その上、かしめ接合は接着剤による接合と比較して低コストで実施することができ、生産性も優れている。また、溶接による接合と比較すると、接合品質の管理(均一化)が容易であるうえ、受け板101の性能に悪影響を及ぼすおそれもない。
In this way, the edges of the receiving
なお、図14から分かるように、本実施形態の燃料電池は、押さえ板39に形成される穴39a、各セパレータ29,29’の仕切板100に形成される第一〜第四燃料供給・排出穴13a,13b,15a,15b、MEA33に形成される穴35が図13に示した形態よりも拡大されているが、その理由は、受け板101の燃料の供給又は排出用の穴22a,22b,23a,23bの縁部をかしめる際の治具の挿入スペースを確保するためである。
As can be seen from FIG. 14, the fuel cell of the present embodiment includes the holes 39 a formed in the holding
さて、図14に示すように、本実施形態の燃料電池では、受け板101の縁部のかしめ接合部51の高さh(図15参照)が最上部のかしめ接合部51’を除いて、各単位セル37における一方のセパレータ29の受け板101と他方のセパレータ29の受け板101との間隔Wと同じか、若干大きく設定される。このように、かしめ接合部51の高さhを各単位セル37の受け板101同士の間隔W以上に設定することで、かしめ接合部51にスペーサとしての機能を持たせることができる。この結果、図13に示したスペーサ41を省略でき、重量及び製造コストの低減が図れる。また、かしめ接合部51にスペーサ機能を持たせることで、各単位セル37の仕切板100及びMEA33を受け板101の外縁まで延出させる必要が無くなる。つまり、図14に示すように、仕切板100及びMEA33の輪郭を受け板101の凸部20の位置まで小型化できるので、歩留まりの向上、重量及び製造コストの低減が図れる。
Now, as shown in FIG. 14, in the fuel cell of this embodiment, the height h (see FIG. 15) of the caulking joint 51 at the edge of the
また、図14及び図15に示すように、本実施形態の燃料電池では、受け板101の縁部のかしめ接合部51,51’の起立角度θが90°よりも鋭角側に設定される。このように、かしめ接合部51,51’の起立角度θを受け板101の表面と垂直なラインに対して傾斜させることで、各単位セル37をボルトにより締め付けたときに、かしめ接合部51が若干弾性変形し、その弾性力(スプリング効果)により単位セル37同士が押し付けられるので、各単位セル37間の密着性を高めることができる。
As shown in FIGS. 14 and 15, in the fuel cell of the present embodiment, the rising angle θ of the caulking joints 51 and 51 ′ at the edge of the receiving
ところで、図14に示した形態では、各単位セル37の受け板101同士の間隔Wと、最上部に位置する冷却液流路形成用のセパレータ29’の受け板101と押さえ板39との間隔W’とが異なるため、最上部のかしめ接合部51’とそれ以外のかしめ接合部51とで高さを異ならせる必要がある。このため、二種類のかしめ治具が必要となり設備投資費用の増加につながってしまう。
By the way, in the form shown in FIG. 14, the interval W between the receiving
この問題を解決した形態を図17に示す。この形態は、全てのかしめ接合部51の高さhを冷却液流路形成用のセパレータ29’の受け板101と仕切板100との間隔W’’に合わせて統一したものである。この構成によれば、かしめ治具を一種類用意すれば良いので設備投資費用を抑えることができる。ただし、この形態では、かしめ接合部51を低くした結果生じる隙間を埋めるために、各単位セル37のMEA33及び仕切板100を受け板101の外縁に合わせて大きくすると共に、各単位セル37における上側のセパレータ29の受け板101と仕切板100との間にスペーサ41を配置する必要がある。この形態であっても、図13に示した形態と比べれば、スペーサ41の個数を半分にできるので重量及び製造コストの低減効果を得ることはできる。
The form which solved this problem is shown in FIG. In this embodiment, the height h of all the caulking joints 51 is unified according to the interval W ″ between the receiving
次に、図18を用いて、かしめ接合部の統一化と、スペーサの完全な削除とを両立した形態を説明する。 Next, with reference to FIG. 18, a mode in which the unification of the caulking joint portion and the complete deletion of the spacer are achieved will be described.
この形態は、全てのかしめ接合部51の高さhを各単位セル37の受け板101同士の間隔Wに合わせて統一したものである。そして、上側の押さえ板39の縁部に上方に隆起した隆起部52を形成することで、最上部のかしめ接合部51の上方への突出分を吸収している。また、下側の押さえ板39の縁部にも隆起部53を形成することで、最下部のかしめ接合部51と押さえ板39との間の隙間を吸収している。この構造によれば、かしめ治具は一種類で良く、スペーサも完全に削除できる上、MEA33及び仕切板100の小型化も図れるので、重量及び製造コストの低減効果を最大限に得ることができる。
In this embodiment, the height h of all the caulking
本発明は以上説明した実施形態に限定はされない。 The present invention is not limited to the embodiment described above.
例えば、かしめ接合部51,53の形状は一例として示したものであり、他の形状としても良い。一例を挙げると、上記実施形態ではかしめ接合部51の起立角度θを90°よりも鋭角側に設定するとしたが、本発明はこの点において限定されず、90°よりも鈍角側に設定しても良いし、90°としても良い。
For example, the shape of the caulking
かしめ接合部の他の変形例を図19に示す。このかしめ接合部55は、図15及び図16に示したかしめ接合部51,53全体を更に折り曲げて、受け板101の表面とほぼ平行に位置させたものである。この形態によれば、受け板101間の密着性(通電性)及び止水性を更に向上させることができる。係るかしめ接合部55においても、その高さhを単位セル37の受け板101同士の間隔W以上に設定すれば、スペーサとしての機能を持たせることができる。
Another modification of the caulking joint is shown in FIG. The caulking
更に、上記実施形態では受け板101同士のみをかしめ接合する例を示したが、本発明はこの点において限定されず、隣接する二つの受け板101と併せて、いずれか一方又は両方の受け板101に重ね合わされた仕切板100を一体的にかしめ接合しても良い。例えば、図20及び図21に示すように、隣接する二つの受け板101の上側に重ねられた仕切板100における燃料の供給又は排出用の穴(第一〜第四燃料供給・排出穴13a,13b,15a,15b)の縁部(フランジ部12)を折り曲げて起立部56を形成し、その起立部56と上側の受け板101の起立部52両方を包み込むように下側の受け板101を折り曲げてかしめ接合部57を形成しても良い。この構造によれば、仕切板100と受け板101との間も止水できるので、燃料流路30の止水性も確保できる。
Furthermore, although the example which crimps and joins only the receiving
また、かしめ接合部の止水性をより高めるために、各かしめ接合部51,53,55,57において受け板101間、又は受け板101と仕切板100との間に止水剤(シーラー)を介在させても良い。
Further, in order to further improve the water tightness of the caulking joints, a water stop agent (sealer) is provided between the receiving
また、本実施形態のように矩形状の輪郭を有する受け板101の縁部同士をかしめ接合する場合、コーナー(角部)にシワが発生して止水性が低くなるおそれがあるので、角部のかしめ接合部を溶接して止水性を高めても良い。角部のみの溶接であれば溶接歪みによる悪影響も少ないと考えられるからである。
Further, when the edges of the receiving
また、上記実施形態では3個並設型の燃料電池を例に説明したが、本発明はこの点において限定されず、単体の燃料電池や、2個あるいは4個以上並設した燃料電池にも勿論適用可能である。 Further, in the above-described embodiment, three parallel type fuel cells have been described as an example. However, the present invention is not limited in this respect, and may be applied to a single fuel cell or two or more fuel cells arranged in parallel. Of course, it is applicable.
また、各単位セル及び燃料電池において、燃料流路30の個数や長さなどは図示したものに限定されない。
In each unit cell and fuel cell, the number and length of the
更に、上記実施形態では、燃料流路30を形成する縦壁7の端部位置k1,k2が交互に異なり、燃料が各燃料流路30を交互に折り返すとして説明したが、本発明はこの点において限定されず、縦壁7の端部位置を複数本おきに異ならせるようにしても良い。例えば、燃料が隣接する複数本の燃料流路を同方向に流れた後、その端部で折り返して1本又は複数本の燃料流路内に流れるようにしても良い。
Furthermore, in the above-described embodiment, the end positions k1 and k2 of the
また、上記実施形態では、燃料流路30の流路断面積が全ての位置で同一であると説明したが、本発明はこの点において限定されない。例えば、各燃料流路30の流路断面積が長手方向において異なるようにしても良いし、溝9により形成される燃料流路30aの断面積と、桟11により形成される燃料流路30bの断面積とが異なるようにしても良い。
In the above-described embodiment, the flow path cross-sectional area of the
2 発電・集電部
3 長穴(穴)
7 縦壁
10 底壁
13a 第一燃料供給・排出穴(燃料の供給又は排出用の穴)
13b 第二燃料供給・排出穴(燃料の供給又は排出用の穴)
15a 第三燃料供給・排出穴(燃料の供給又は排出用の穴)
15b 第四燃料供給・排出穴(燃料の供給又は排出用の穴)
19 収容部
20 凸部
22a 第一連通穴(燃料の供給又は排出用の穴)
22b 第二連通穴(燃料の供給又は排出用の穴)
23a 第一隔離穴(燃料の供給又は排出用の穴)
23b 第二隔離穴(燃料の供給又は排出用の穴)
29 セパレータ
33 MEA
36 燃料電池
37 単位セル
40 冷却液流路
51 かしめ接合部
53 かしめ接合部
57 かしめ接合部
100 仕切板
101 受け板
2 Power generation /
7
13b Second fuel supply / discharge hole (fuel supply / discharge hole)
15a Third fuel supply / discharge hole (fuel supply / discharge hole)
15b Fourth fuel supply / discharge hole (fuel supply / discharge hole)
19
22b Second communication hole (fuel supply or discharge hole)
23a First isolation hole (fuel supply or discharge hole)
23b Second isolation hole (hole for fuel supply or discharge)
29
36
Claims (6)
各単位セルを一体的に固定する際に上記かしめ接合部を弾性変形させ、その弾性力により各単位セル同士を密着させるようにした請求項3記載の燃料電池。 The standing angle of the edge of the backing plate with respect to the surface of the backing plate of the caulking joint is set to an acute angle side or an obtuse angle side from 90 °,
4. The fuel cell according to claim 3, wherein when the unit cells are integrally fixed, the caulking joint is elastically deformed and the unit cells are brought into close contact with each other by the elastic force.
A hole for supplying or discharging the fuel is formed in the partition plate, and is overlapped with one or both of the receiving plates together with the edge of the hole for supplying or discharging the fuel of the receiving plate in contact with each other. 6. The fuel cell according to claim 5, wherein an edge of a hole for supplying or discharging fuel in the partition plate is caulked and joined.
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