JP2007207707A - Fuel cell - Google Patents

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Tsutomu Shirakawa
努 白川
Naohiro Takeshita
直宏 竹下
Yuichi Yatsugami
裕一 八神
Daiyu Yoshikawa
大雄 吉川
Hiroshi Nishiyama
博史 西山
Kenji Tsubosaka
健二 壷阪
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell stack in which reduction of a sealing property due to deformation of a sealing member in an inclined direction from a load direction is controlled, when a tightening load is added in a lamination direction of a stack structure. <P>SOLUTION: In a seal-gasket integrated type membrane electrode assembly (MEGA451) in which a frame 450 is formed integrally around the MEGA451, a cathode-side sealing part 458a and an anode-side sealing part 458b are formed on both sides of the frame 450 at positions each separated in a predetermined distance. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、燃料電池に関し、詳しくは、所定の電解質膜の両面に、それぞれアノード、および、カソードを配置した積層体を、セパレータを介在させて、複数積層させたスタック構造を有する燃料電池に関するものである。   The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a fuel cell having a stack structure in which a plurality of laminated bodies each having an anode and a cathode disposed on both surfaces of a predetermined electrolyte membrane are laminated with a separator interposed therebetween. It is.

水素と酸素との電気化学反応によって発電する燃料電池がエネルギ源として注目されている。この燃料電池には、所定の電解質膜の両面に、それぞれアノード(水素極)とカソード(酸素極)とを配置した膜電極接合体とセパレータとを交互に積層させたスタック構造を有するものがある(以下、このようなスタック構造を有する燃料電池を、燃料電池スタックとも呼ぶ)。   A fuel cell that generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen has attracted attention as an energy source. Some of the fuel cells have a stack structure in which membrane electrode assemblies and separators each having an anode (hydrogen electrode) and a cathode (oxygen electrode) disposed on both sides of a predetermined electrolyte membrane are alternately stacked. (Hereinafter, a fuel cell having such a stack structure is also referred to as a fuel cell stack).

このような燃料電池スタックに関して、従来、反応ガス(燃料ガス、および、酸化剤ガス)の漏洩を防止するための種々の技術が提案されている。例えば、下記特許文献1には、燃料電池スタックにおいて、膜電極接合体と、弾性パッキング部材とを一体化する構成が記載されている。このような構成の燃料電池スタックでは、一般に、弾性パッキング部材は、電解質膜の両面に、その中心線の位置がほぼ一致するように設けられる(図8(a)上段参照)。そして、この弾性パッキング部材のシール性を得るために、燃料電池スタックの積層方向に締結荷重が加えられる。こうすることによって、良好なシール性を得ることができる(図8(a)下段参照)。   With respect to such a fuel cell stack, conventionally, various techniques for preventing leakage of reaction gas (fuel gas and oxidant gas) have been proposed. For example, Patent Document 1 below describes a configuration in which a membrane electrode assembly and an elastic packing member are integrated in a fuel cell stack. In the fuel cell stack having such a configuration, generally, the elastic packing members are provided on both surfaces of the electrolyte membrane so that the positions of the center lines substantially coincide (see the upper part of FIG. 8A). In order to obtain the sealing property of the elastic packing member, a fastening load is applied in the stacking direction of the fuel cell stack. By doing so, a good sealing property can be obtained (see the lower part of FIG. 8A).

特開2000−133290号公報JP 2000-133290 A

しかし、例えば、製造上のバラツキにより、電解質膜の両面における弾性パッキング部材の中心線の位置がずれている場合には(図8(b)上段参照)、燃料電池スタックの積層方向に締結荷重を加えたときに、弾性パッキング部材への荷重バランスが崩れて、弾性パッキング部材が、荷重方向(積層方向)に対して斜めに変形してしまう場合があった(図8(b)下段参照)。この場合、弾性パッキング部材から所望の反力が得られず、シール性能が低下する場合があった。   However, for example, when the position of the center line of the elastic packing member on both surfaces of the electrolyte membrane is shifted due to manufacturing variations (see the upper part of FIG. 8B), a fastening load is applied in the stacking direction of the fuel cell stack. When added, the load balance to the elastic packing member may be lost, and the elastic packing member may be deformed obliquely with respect to the load direction (stacking direction) (see the lower part of FIG. 8B). In this case, a desired reaction force cannot be obtained from the elastic packing member, and the sealing performance may be deteriorated.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、燃料電池スタックにおいて、スタック構造の積層方向に締結荷重を加えたときに、シール部材(弾性パッキング部材)が荷重方向に対して斜めに変形することによるシール性能の低下を抑制することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problem. In a fuel cell stack, when a fastening load is applied in the stacking direction of the stack structure, the seal member (elastic packing member) is in the load direction. It aims at suppressing the fall of the sealing performance by deforming diagonally.

上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、以下の構成を採用した。
本発明の燃料電池は、
所定の電解質膜の両面に、それぞれアノード、および、カソードを配置した積層体を、セパレータを介在させて、複数積層させたスタック構造を有する燃料電池であって、
前記積層体は、前記積層体の外周に、前記積層体の表面に供給される反応ガスの漏洩を防止するためのシール部材を一体的に備え、
前記シール部材は、前記シール部材の両面において前記スタック構造の積層方向にそれぞれ突出し、対向する前記セパレータにそれぞれ当接する第1のシール部、および、第2のシール部を備え、
前記第1のシール部、および、前記第2のシール部は、前記積層方向から見て、所定距離離れた位置に形成されていることを要旨とする。
In order to solve at least a part of the above-described problems, the present invention employs the following configuration.
The fuel cell of the present invention comprises
A fuel cell having a stack structure in which a plurality of laminated bodies each having an anode and a cathode disposed on both surfaces of a predetermined electrolyte membrane are laminated with a separator interposed therebetween,
The laminate is integrally provided with a seal member for preventing leakage of a reactive gas supplied to the surface of the laminate on the outer periphery of the laminate,
The seal member includes a first seal portion that protrudes in the stacking direction of the stack structure on both surfaces of the seal member, and abuts against the opposing separator, and a second seal portion,
The gist of the present invention is that the first seal part and the second seal part are formed at positions separated by a predetermined distance when viewed from the stacking direction.

ここで、「所定距離」とは、第1のシール部と第2のシール部とを離して配置する目的で、予め設定された距離である。したがって、第1のシール部と第2のシール部とが、スタック構造の積層方向から見て、互いに重なるように、第1のシール部と第2のシール部とを形成したにも関わらず、製造上のバラツキや、誤差によって、第1のシール部と第2のシール部とが離れているものは含まない。   Here, the “predetermined distance” is a distance set in advance for the purpose of separating the first seal portion and the second seal portion. Therefore, even though the first seal portion and the second seal portion are formed so that the first seal portion and the second seal portion overlap each other when viewed from the stacking direction of the stack structure, It does not include those in which the first seal portion and the second seal portion are separated due to manufacturing variations or errors.

本発明によって、燃料電池スタックの積層方向に締結荷重を加えたときに、シール部材における第1のシール部に加わる締結荷重が第2のシール部に、第2のシール部に加わる締結荷重が第1のシール部に、直接的に加わらないようにすることができる。したがって、第1のシール部、および、第2のシール部の位置に、製造上の多少のバラツキが生じても、燃料電池スタックの積層方向に締結荷重を加えたときに、第1のシール部、および、第2のシール部が、荷重方向(積層方向)に対して斜めに変形してしまうことを抑制することができる。この結果、シール性能の低下を抑制することができる。   According to the present invention, when a fastening load is applied in the stacking direction of the fuel cell stack, the fastening load applied to the first seal portion in the seal member is applied to the second seal portion, and the fastening load applied to the second seal portion is the first. It is possible not to add directly to one seal portion. Therefore, even if some manufacturing variations occur at the positions of the first seal portion and the second seal portion, the first seal portion is applied when a fastening load is applied in the stacking direction of the fuel cell stack. And it can suppress that a 2nd seal | sticker part deform | transforms diagonally with respect to a load direction (stacking direction). As a result, a decrease in sealing performance can be suppressed.

上記燃料電池において、
前記シール部材は、さらに、
前記第1のシール部の反対側の面において、前記積層方向から見て、前記第1のシール部と重なる位置に配置され、前記セパレータに当接することによって、前記第1のシール部に対して積層方向に作用する荷重を支持する第1の支持部と、
前記第2のシール部の反対側の面において、前記積層方向から見て、前記第2のシール部と重なる位置に配置され、前記セパレータに当接することによって、前記第2のシール部に対して積層方向に作用する荷重を支持する第2の支持部と、
を備えるようにしてもよい。
In the fuel cell,
The sealing member further includes
On the surface on the opposite side of the first seal part, the first seal part is disposed at a position overlapping the first seal part when viewed from the stacking direction, and comes into contact with the separator, thereby making contact with the first seal part. A first support for supporting a load acting in the stacking direction;
On the surface opposite to the second seal portion, the second seal portion is disposed at a position overlapping with the second seal portion when viewed from the stacking direction, and comes into contact with the separator, thereby making contact with the second seal portion. A second support that supports a load acting in the stacking direction;
You may make it provide.

こうすることによって、第1のシール部、および、第2のシール部に加わる荷重を、それぞれ第1の支持部、および、第2の支持部によって、効果的に支持することができる。   By carrying out like this, the load added to the 1st seal part and the 2nd seal part can be effectively supported by the 1st support part and the 2nd support part, respectively.

上記燃料電池において、
前記第1の支持部、および、前記第2の支持部は、前記シール部材と一体的に形成されているようにしてもよい。
In the fuel cell,
The first support part and the second support part may be formed integrally with the seal member.

こうすることによって、燃料電池の製造時の部品点数を減少させ、燃料電池の製造を容易に行うことができる。   By doing so, the number of parts at the time of manufacturing the fuel cell can be reduced, and the fuel cell can be easily manufactured.

なお、上記第1の支持部、および、第2の支持部に相当するものを、シール部材の代わりに、セパレータに備えるようにしてもよい。   In addition, you may make it equip a separator with the thing equivalent to the said 1st support part and a 2nd support part instead of a sealing member.

上記いずれかの燃料電池において、
前記セパレータは、
前記積層体のアノードに対向する平板状のアノード対向プレートと、
前記積層体のカソードに対向する平板状のカソード対向プレートと、
前記アノード対向プレートと、前記カソード対向プレートとによって挟持される中間プレートと、
を備えるようにしてもよい。
In any of the above fuel cells,
The separator is
A flat anode facing plate facing the anode of the laminate;
A plate-like cathode facing plate facing the cathode of the laminate;
An intermediate plate sandwiched between the anode facing plate and the cathode facing plate;
You may make it provide.

本発明は、上述の燃料電池としての構成の他、この燃料電池を備える燃料電池システムの発明として構成することもできる。   The present invention can be configured as an invention of a fuel cell system including the fuel cell, in addition to the configuration as the fuel cell described above.

以下、本発明の実施の形態について、実施例に基づき以下の順序で説明する。
A.燃料電池スタックの構成:
B.燃料電池モジュール:
B1.セパレータ:
B2.シールガスケット一体型MEGA:
C.変形例:
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in the following order based on examples.
A. Fuel cell stack configuration:
B. Fuel cell module:
B1. Separator:
B2. MEGA with integrated seal gasket:
C. Variation:

A.燃料電池スタックの構成:
図1は、本発明の一実施例としての燃料電池スタック100の概略構成を示す斜視図である。この燃料電池スタック100は、水素と酸素との電気化学反応によって発電するセルを、セパレータを介在させて、複数積層させたスタック構造を有している。各セルは、後述するように、プロトン伝導性を有する電解質膜を挟んで、アノードと、カソードとを配置した構成となっている。本実施例では、電解質膜として、固体高分子膜を用いるものとした。電解質として、固体酸化物等、他の電解質を用いるものとしてもよい。なお、セルの積層数は、燃料電池スタック100に要求される出力に応じて任意に設定可能である。
A. Fuel cell stack configuration:
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a fuel cell stack 100 as an embodiment of the present invention. The fuel cell stack 100 has a stack structure in which a plurality of cells that generate power by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen are stacked with a separator interposed therebetween. As will be described later, each cell has a configuration in which an anode and a cathode are arranged with an electrolyte membrane having proton conductivity interposed therebetween. In this example, a solid polymer membrane was used as the electrolyte membrane. Another electrolyte such as a solid oxide may be used as the electrolyte. Note that the number of stacked cells can be arbitrarily set according to the output required for the fuel cell stack 100.

燃料電池スタック100は、一端から、エンドプレート10、絶縁板20、集電板30、複数の燃料電池モジュール40、集電板50、絶縁板60、エンドプレート70の順に積層することによって構成されている。これらには、燃料電池スタック100内に、燃料ガスとしての水素や、酸化剤ガスとしての空気や、冷却水を流すための図示しない供給口や、排出口や、流路が設けられている。水素は、図示しない水素タンクから供給される。また、空気や、冷却水は、図示しないポンプによって加圧されて供給される。燃料電池モジュール40は、後述するセパレータ41と、膜電極接合体、および、ガスケットを一体的に備えるシールガスケット一体型MEGA45とによって構成されている。この燃料電池モジュール40については、後述する。   The fuel cell stack 100 is configured by stacking an end plate 10, an insulating plate 20, a current collecting plate 30, a plurality of fuel cell modules 40, a current collecting plate 50, an insulating plate 60, and an end plate 70 in this order from one end. Yes. These are provided with a supply port, a discharge port, and a flow path (not shown) for flowing hydrogen as a fuel gas, air as an oxidant gas, and cooling water in the fuel cell stack 100. Hydrogen is supplied from a hydrogen tank (not shown). Air and cooling water are pressurized and supplied by a pump (not shown). The fuel cell module 40 is constituted by a separator 41 described later, a membrane electrode assembly, and a seal gasket-integrated MEGA 45 integrally including a gasket. The fuel cell module 40 will be described later.

燃料電池スタック100には、また、図示するように、テンションプレート80が備えられている。燃料電池スタック100には、スタック構造のいずれかの箇所における接触抵抗の増加等による電池性能の低下を抑制し、また、シールガスケット一体型MEGA45のシール性能を十分に得るために、スタック構造の積層方向に押圧力が加えられ、テンションプレート80をボルト82によって燃料電池スタック100の両端のエンドプレート10,70に固定することによって、各燃料電池モジュール40は、積層方向に所定の締結力で締結されている。   The fuel cell stack 100 is also provided with a tension plate 80 as shown. In the fuel cell stack 100, in order to suppress a decrease in battery performance due to an increase in contact resistance or the like in any part of the stack structure, and to obtain sufficient sealing performance of the seal gasket-integrated MEGA 45, the stack structure stack A pressing force is applied in the direction, and the tension plate 80 is fixed to the end plates 10 and 70 at both ends of the fuel cell stack 100 by bolts 82, whereby each fuel cell module 40 is fastened with a predetermined fastening force in the stacking direction. ing.

なお、エンドプレート10、70、および、テンションプレート80は、剛性を確保するため、鋼等の金属によって形成されている。絶縁板20、60は、ゴムや、樹脂等の絶縁性部材によって形成されている。集電板30、50は、緻密質カーボンや、銅板などのガス不透過な導電性部材によって形成されている。集電板30、50には、それぞれ図示しない出力端子が設けられており、燃料電池スタック100で発電した電力を出力可能となっている。   Note that the end plates 10 and 70 and the tension plate 80 are made of metal such as steel in order to ensure rigidity. The insulating plates 20 and 60 are formed of an insulating member such as rubber or resin. The current collecting plates 30 and 50 are formed of dense carbon or a gas impermeable conductive member such as a copper plate. The current collector plates 30 and 50 are each provided with an output terminal (not shown) so that the power generated by the fuel cell stack 100 can be output.

B.燃料電池モジュール:
先に説明したように、燃料電池モジュール40は、セパレータ41と、シールガスケット一体型MEGA45とによって構成されている。以下、セパレータ41、および、シールガスケット一体型MEGA45について説明する。
B. Fuel cell module:
As described above, the fuel cell module 40 includes the separator 41 and the seal gasket-integrated MEGA 45. Hereinafter, the separator 41 and the seal gasket-integrated MEGA 45 will be described.

B1.セパレータ:
図2は、セパレータ41の構成部品、および、セパレータ41の平面図である。本実施例におけるセパレータ41は、それぞれ複数の貫通孔が設けられた3枚の金属製の平板、すなわち、カソード対向プレート42と、中間プレート43と、アノード対向プレート44とから構成されている。そして、セパレータ41は、カソード対向プレート42と、中間プレート43と、アノード対向プレート44とを、この順に重ね合わせ、ホットプレス接合することによって作製されている。本実施例では、カソード対向プレート42と、中間プレート43と、アノード対向プレート44とは、同一の四角形の形状を有するステンレス鋼製の平板を用いるものとした。カソード対向プレート42と、中間プレート43と、アノード対向プレート44として、ステンレス鋼の代わりに、チタンやアルミニウム等、他の金属製の平板を用いるものとしてもよい。また、中間プレート43として、樹脂製のプレートを用いるものとしてもよい。
B1. Separator:
FIG. 2 is a plan view of the component parts of the separator 41 and the separator 41. The separator 41 in this embodiment is composed of three metal flat plates each provided with a plurality of through holes, that is, a cathode facing plate 42, an intermediate plate 43, and an anode facing plate 44. The separator 41 is manufactured by superimposing the cathode facing plate 42, the intermediate plate 43, and the anode facing plate 44 in this order and performing hot press bonding. In this embodiment, the cathode facing plate 42, the intermediate plate 43, and the anode facing plate 44 are made of stainless steel flat plates having the same rectangular shape. As the cathode facing plate 42, the intermediate plate 43, and the anode facing plate 44, flat plates made of other metals such as titanium or aluminum may be used instead of stainless steel. Further, as the intermediate plate 43, a resin plate may be used.

図2(a)は、シールガスケット一体型MEGA45のカソード側の面と当接するカソード対向プレート42の平面図である。図示するように、カソード対向プレート42は、空気供給用貫通孔422aと、複数の空気供給口422iと、複数の空気排出口422oと、空気排出用貫通孔422bと、水素供給用貫通孔424aと、水素排出用貫通孔424bと、冷却水供給用貫通孔426aと、冷却水排出用貫通孔426bとを備えている。本実施例では、空気供給用貫通孔422aと、空気排出用貫通孔422bと、水素供給用貫通孔424aと、水素排出用貫通孔424bと、冷却水供給用貫通孔426aと、冷却水排出用貫通孔426bとは、ほぼ矩形であり、複数の空気供給口422iと、複数の空気排出口422oとは、直径が同一の円形であるものとした。   FIG. 2A is a plan view of the cathode facing plate 42 that comes into contact with the surface on the cathode side of the seal gasket-integrated MEGA 45. As illustrated, the cathode facing plate 42 includes an air supply through hole 422a, a plurality of air supply ports 422i, a plurality of air discharge ports 422o, an air discharge through hole 422b, and a hydrogen supply through hole 424a. , A hydrogen discharge through hole 424b, a cooling water supply through hole 426a, and a cooling water discharge through hole 426b are provided. In this embodiment, the air supply through hole 422a, the air discharge through hole 422b, the hydrogen supply through hole 424a, the hydrogen discharge through hole 424b, the cooling water supply through hole 426a, and the cooling water discharge The through hole 426b is substantially rectangular, and the plurality of air supply ports 422i and the plurality of air discharge ports 422o are circular with the same diameter.

図2(b)は、シールガスケット一体型MEGA45のアノード側の面と当接するアノード対向プレート44の平面図である。図示するように、アノード対向プレート44は、空気供給用貫通孔442aと、空気排出用貫通孔442bと、水素供給用貫通孔444aと、複数の水素供給口444iと、複数の水素排出口444oと、水素排出用貫通孔444bと、冷却水供給用貫通孔446aと、冷却水排出用貫通孔446bとを備えている。本実施例では、空気供給用貫通孔442aと、空気排出用貫通孔442bと、水素供給用貫通孔444aと、水素排出用貫通孔444bと、冷却水供給用貫通孔446aと、冷却水排出用貫通孔446bとは、ほぼ矩形であり、複数の水素供給口444iと、複数の水素排出口444oとは、直径が同一の円形であるものとした。   FIG. 2B is a plan view of the anode facing plate 44 that comes into contact with the anode side surface of the seal gasket-integrated MEGA 45. As illustrated, the anode facing plate 44 includes an air supply through hole 442a, an air discharge through hole 442b, a hydrogen supply through hole 444a, a plurality of hydrogen supply ports 444i, and a plurality of hydrogen discharge ports 444o. , A hydrogen discharge through hole 444b, a cooling water supply through hole 446a, and a cooling water discharge through hole 446b are provided. In this embodiment, the air supply through hole 442a, the air discharge through hole 442b, the hydrogen supply through hole 444a, the hydrogen discharge through hole 444b, the cooling water supply through hole 446a, and the cooling water discharge The through hole 446b is substantially rectangular, and the plurality of hydrogen supply ports 444i and the plurality of hydrogen discharge ports 444o are circular with the same diameter.

図2(c)は、中間プレート43の平面図である。図示するように、中間プレート43は、空気供給用貫通孔432aと、空気排出用貫通孔432bと、水素供給用貫通孔434aと、水素排出用貫通孔434bと、複数の冷却水流路形成用貫通孔436とを備えている。そして、空気供給用貫通孔432aには、空気供給用貫通孔432aからカソード対向プレート42の複数の空気供給口422iに、それぞれ空気を流すための複数の空気供給用流路形成部432cが設けられている。また、空気排出用貫通孔432bには、カソード対向プレート42の複数の空気排出口422oから空気排出用貫通孔432bに空気を流すための複数の空気排出用流路形成部432dが設けられている。また、水素供給用貫通孔434aには、水素供給用貫通孔434aからアノード対向プレート44の複数の水素供給口444iに、それぞれ水素を流すための複数の水素供給用流路形成部432eが設けられている。また、水素排出用貫通孔434bには、アノード対向プレート44の複数の水素排出口444oから水素排出用貫通孔434bに水素を流すための複数の水素排出用流路形成部432fが設けられている。   FIG. 2C is a plan view of the intermediate plate 43. As shown in the figure, the intermediate plate 43 includes an air supply through hole 432a, an air discharge through hole 432b, a hydrogen supply through hole 434a, a hydrogen discharge through hole 434b, and a plurality of cooling water flow path forming through holes. Hole 436. The air supply through hole 432a is provided with a plurality of air supply flow path forming portions 432c for flowing air from the air supply through hole 432a to the plurality of air supply ports 422i of the cathode facing plate 42, respectively. ing. The air discharge through hole 432b is provided with a plurality of air discharge flow path forming portions 432d for flowing air from the plurality of air discharge ports 422o of the cathode facing plate 42 to the air discharge through hole 432b. . The hydrogen supply through hole 434a is provided with a plurality of hydrogen supply flow path forming portions 432e for flowing hydrogen from the hydrogen supply through hole 434a to the plurality of hydrogen supply ports 444i of the anode facing plate 44, respectively. ing. The hydrogen discharge through hole 434b is provided with a plurality of hydrogen discharge flow path forming portions 432f for flowing hydrogen from the plurality of hydrogen discharge ports 444o of the anode facing plate 44 to the hydrogen discharge through hole 434b. .

図2(d)は、セパレータ41の平面図である。ここでは、アノード対向プレート44側から見た平面図を示した。   FIG. 2D is a plan view of the separator 41. Here, the top view seen from the anode opposing plate 44 side was shown.

図から分かるように、アノード対向プレート44と、中間プレート43と、カソード対向プレート42において、空気供給用貫通孔442aと、空気供給用貫通孔432aと、空気供給用貫通孔422aとは、それぞれ同じ位置に形成されている。また、空気排出用貫通孔442bと、空気排出用貫通孔432bと、空気排出用貫通孔422bも、それぞれ同じ位置に形成されている。また、水素供給用貫通孔444aと、水素供給用貫通孔434aと、水素供給用貫通孔424aも、それぞれ同じ位置に形成されている。また、水素排出用貫通孔444bと、水素排出用貫通孔434bと、水素排出用貫通孔424bも、それぞれ同じ位置に形成されている。   As can be seen from the figure, in the anode facing plate 44, the intermediate plate 43, and the cathode facing plate 42, the air supply through hole 442a, the air supply through hole 432a, and the air supply through hole 422a are the same. Formed in position. The air discharge through hole 442b, the air discharge through hole 432b, and the air discharge through hole 422b are also formed at the same position. Further, the hydrogen supply through-hole 444a, the hydrogen supply through-hole 434a, and the hydrogen supply through-hole 424a are also formed at the same position. Further, the hydrogen discharge through hole 444b, the hydrogen discharge through hole 434b, and the hydrogen discharge through hole 424b are also formed at the same position.

また、アノード対向プレート44と、カソード対向プレート42において、冷却水供給用貫通孔446aと、冷却水供給用貫通孔426aとは、それぞれ同じ位置に形成されている。また、冷却水排出用貫通孔446bと、冷却水排出用貫通孔426bも、それぞれ同じ位置に形成されている。   Further, in the anode facing plate 44 and the cathode facing plate 42, the cooling water supply through-hole 446a and the cooling water supply through-hole 426a are formed at the same position. The cooling water discharge through-hole 446b and the cooling water discharge through-hole 426b are also formed at the same position.

また、中間プレート43において、複数の冷却水流路形成用貫通孔436は、それぞれ、その一端が、アノード対向プレート44の冷却水供給用貫通孔446a、および、カソード対向プレート42の冷却水供給用貫通孔426aと重なるとともに、その他端が、アノード対向プレート44の冷却水排出用貫通孔446b、および、カソード対向プレート42の冷却水排出用貫通孔426bと重なるように形成されている。   In addition, in the intermediate plate 43, one end of each of the plurality of cooling water flow path forming through holes 436 has a cooling water supply through hole 446 a in the anode facing plate 44 and a cooling water supply through hole in the cathode facing plate 42. While overlapping with the hole 426 a, the other end is formed so as to overlap with the cooling water discharge through hole 446 b of the anode facing plate 44 and the cooling water discharge through hole 426 b of the cathode facing plate 42.

なお、中間プレート43における空気供給用流路形成部432c、空気排出用流路形成部432d、水素供給用流路形成部432e、水素排出用流路形成部432fの幅は、それぞれ、カソード対向プレート42の空気供給口422i、空気排出口422o、アノード対向プレート44の水素供給口444i、水素排出口444oの直径よりも大きく設定されている。こうすることによって、カソード対向プレート42と、中間プレート43と、アノード対向プレート44とを重ね合わせて接合したときに、これらがわずかにずれても、所望の経路で空気や水素を流すことができる。   The widths of the air supply flow path forming part 432c, the air discharge flow path forming part 432d, the hydrogen supply flow path forming part 432e, and the hydrogen discharge flow path forming part 432f in the intermediate plate 43 are respectively the cathode facing plate. The diameters of the air supply port 422i, the air discharge port 422o, and the hydrogen supply port 444i and the hydrogen discharge port 444o of the anode facing plate 44 are set larger. By doing so, when the cathode facing plate 42, the intermediate plate 43, and the anode facing plate 44 are joined together by being overlapped, even if they are slightly displaced, air and hydrogen can be flowed in a desired path. .

このセパレータ41において、水素と、空気と、冷却水の流れは、以下の通りである。すなわち、カソード対向プレート42の水素供給用貫通孔424a、中間プレート43の水素供給用貫通孔434a、アノード対向プレート44の水素供給用貫通孔444aを流れる水素は、中間プレート43の水素供給用貫通孔434aから分岐して、複数の水素供給用流路形成部432eを通り、アノード対向プレート44の複数の水素供給口444iから、後述するシールガスケット一体型MEGA45のMEGA部451のアノードに対して垂直な方向に供給される。そして、アノードから排出されるアノードオフガスは、アノード対向プレート44の複数の444o、および、中間プレート43の水素排出用流路形成部432fを通って、排出される。   In this separator 41, the flow of hydrogen, air, and cooling water is as follows. That is, the hydrogen flowing through the hydrogen supply through hole 424 a of the cathode facing plate 42, the hydrogen supply through hole 434 a of the intermediate plate 43, and the hydrogen supply through hole 444 a of the anode facing plate 44 Branches from 434a, passes through a plurality of hydrogen supply flow path forming portions 432e, and is perpendicular to the anode of the MEGA portion 451 of the seal gasket-integrated MEGA 45 described later from the plurality of hydrogen supply ports 444i of the anode facing plate 44. Supplied in the direction. Then, the anode off gas discharged from the anode is discharged through the plurality of 444o of the anode facing plate 44 and the hydrogen discharge flow path forming portion 432f of the intermediate plate 43.

また、アノード対向プレート44の空気供給用貫通孔442a、中間プレート43の空気供給用貫通孔432a、カソード対向プレート42の空気供給用貫通孔422aを流れる空気は、中間プレート43の空気供給用貫通孔432aから分岐して、空気供給用流路形成部432cを通り、カソード対向プレート42の複数の空気供給口422iから、後述するシールガスケット一体型MEGA45のMEGA部451のカソードに対して垂直な方向に供給される。そして、カソードから排出されるカソードオフガスは、カソード対向プレート42の複数の空気排出口422o、および、中間プレート43の432dを通って、排出される。   The air flowing through the air supply through-hole 442a of the anode facing plate 44, the air supply through-hole 432a of the intermediate plate 43, and the air supply through-hole 422a of the cathode facing plate 42 are passed through the air supply through-hole of the intermediate plate 43. Branches from 432a, passes through the air supply flow path forming part 432c, and passes through a plurality of air supply ports 422i of the cathode facing plate 42 in a direction perpendicular to the cathode of the MEGA part 451 of the seal gasket-integrated MEGA 45 described later. Supplied. The cathode off-gas discharged from the cathode is discharged through a plurality of air discharge ports 422o of the cathode facing plate 42 and 432d of the intermediate plate 43.

また、アノード対向プレート44の冷却水供給用貫通孔446a、中間プレート43の複数の冷却水流路形成用貫通孔436の一端、カソード対向プレート42の冷却水供給用貫通孔426aを流れる冷却水は、中間プレート43の冷却水流路形成用貫通孔436から分岐して、中間プレート43内を通り、冷却水流路形成用貫通孔436の他端から排出される。   Further, the cooling water flowing through the cooling water supply through hole 446a of the anode facing plate 44, one end of the plurality of cooling water flow path forming through holes 436 of the intermediate plate 43, and the cooling water supply through hole 426a of the cathode facing plate 42 are: It branches from the cooling water flow path forming through hole 436 of the intermediate plate 43, passes through the intermediate plate 43, and is discharged from the other end of the cooling water flow path forming through hole 436.

B2.シールガスケット一体型MEGA:
図3、および、図4は、シールガスケット一体型MEGA45を示す説明図である。図3に、シールガスケット一体型MEGA45のカソード側から見た平面図を示した。また、図4に、シールガスケット一体型MEGA45のアノード側から見た平面図を示した。シールガスケット一体型MEGA45の外形形状は、セパレータ41の外形形状と同じである。
B2. MEGA with integrated seal gasket:
3 and 4 are explanatory views showing a seal gasket-integrated MEGA 45. FIG. FIG. 3 shows a plan view of the seal gasket-integrated MEGA 45 as viewed from the cathode side. FIG. 4 is a plan view of the seal gasket-integrated MEGA 45 as viewed from the anode side. The external shape of the seal gasket-integrated MEGA 45 is the same as the external shape of the separator 41.

図示するように、シールガスケット一体型MEGA45は、後述するMEGA部451の周囲をフレーム450によって支持したものである。本実施例では、フレーム450として、シリコーンゴムを用いるものとしたが、これに限られず、ガス不透過性、弾力性、耐熱性を有する他の部材を用いるものとしてもよい。   As shown in the drawing, the seal gasket-integrated MEGA 45 is obtained by supporting a periphery of a MEGA portion 451 described later by a frame 450. In this embodiment, silicone rubber is used as the frame 450. However, the present invention is not limited to this, and other members having gas impermeability, elasticity, and heat resistance may be used.

MEGA部451は、図示は省略するが、電解質膜の一方(カソード側)の面に、カソード用触媒層と、カソード用拡散層とをこの順に積層させ、他方(アノード側)の面に、アノード用触媒層と、アノード用拡散層とを、この順にそれぞれ積層させた膜電極接合体である。本実施例では、アノード用拡散層、および、カソード用拡散層として、金属多孔体を用いるものとした。こうすることによって、アノード、および、カソードの全面に、効率よく拡散させてガスを供給することができる。アノード用拡散層、および、カソード用拡散層として、金属多孔体の代わりに、カーボン等、導電性、および、ガス拡散性を有する他の部材を用いるようにしてもよい。   Although not shown, the MEGA unit 451 has a cathode catalyst layer and a cathode diffusion layer laminated in this order on one (cathode side) surface of the electrolyte membrane, and an anode (on the anode side) surface on the anode side. This is a membrane electrode assembly in which a catalyst layer for anode and a diffusion layer for anode are laminated in this order. In this example, a metal porous body was used as the anode diffusion layer and the cathode diffusion layer. By doing so, the gas can be efficiently diffused and supplied to the entire surfaces of the anode and the cathode. As the anode diffusion layer and the cathode diffusion layer, other members having conductivity and gas diffusibility such as carbon may be used instead of the metal porous body.

フレーム450には、図示するように、セパレータ41と同様に、空気供給用貫通孔452aと、水素供給用貫通孔454aと、空気排出用貫通孔452bと、水素排出用貫通孔454bと、冷却水供給用貫通孔456aと、冷却水排出用貫通孔456bとが形成されている。そして、これら各貫通孔、および、MEGA部451の周囲には、それぞれシール部、および、支持部が一体的に成形されている。シール部、および、支持部については、後述する。   As shown in the figure, the frame 450 has an air supply through-hole 452a, a hydrogen supply through-hole 454a, an air discharge through-hole 452b, a hydrogen discharge through-hole 454b, and cooling water, as shown in the figure. A supply through-hole 456a and a cooling water discharge through-hole 456b are formed. A seal portion and a support portion are integrally formed around each of the through holes and the MEGA portion 451, respectively. The seal part and the support part will be described later.

具体的には、図3に示したように、シールガスケット一体型MEGA45のカソード側の面には、各貫通孔、および、MEGA部451の周囲に、シール部(カソード側シール部)458aが設けられており、さらにその周囲に、支持部(カソード側支持部)459aが設けられている。カソード側シール部458aは、シールガスケット一体型MEGA45とセパレータ41とを積層させたときに、セパレータ41に当接し、フレーム450のカソード側の面におけるシールライン(カソード側シールライン)を形成する。また、図4に示したように、シールガスケット一体型MEGA45のアノード側の面には、各貫通孔、および、MEGA部451の周囲に、支持部(アノード側支持部)459bが設けられており、さらにその周囲に、シール部(アノード側シール部)458bが設けられている。アノード側シール部458bは、シールガスケット一体型MEGA45とセパレータ41とを積層させたときに、セパレータ41に当接し、フレーム450のアノード側の面におけるシールライン(アノード側シールライン)を形成する。つまり、フレーム450は、水素や、酸素や、冷却水の漏洩を防止するためのガスケットとして機能する。   Specifically, as shown in FIG. 3, a seal portion (cathode side seal portion) 458 a is provided on the cathode side surface of the seal gasket-integrated MEGA 45 around each of the through holes and the MEGA portion 451. Further, a support portion (cathode side support portion) 459a is provided around the periphery. When the seal gasket-integrated MEGA 45 and the separator 41 are laminated, the cathode side seal portion 458a contacts the separator 41 to form a seal line (cathode side seal line) on the cathode side surface of the frame 450. Further, as shown in FIG. 4, support portions (anode side support portions) 459 b are provided on the anode side surface of the seal gasket-integrated MEGA 45 around the through holes and the MEGA portion 451. Further, a seal portion (anode side seal portion) 458b is provided around the periphery. When the seal gasket-integrated MEGA 45 and the separator 41 are laminated, the anode side seal portion 458b contacts the separator 41 and forms a seal line (anode side seal line) on the anode side surface of the frame 450. That is, the frame 450 functions as a gasket for preventing leakage of hydrogen, oxygen, and cooling water.

図5は、図4におけるA−A断面図である。図5(a)に、シールガスケット一体型MEGA45の断面図を示した。また、図5(b)にシールガスケット一体型MEGA45とセパレータ41とを積層させて、積層方向に締結荷重を加えたときの様子を示した。   5 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. FIG. 5A shows a cross-sectional view of the MEGA 45 integrated with a seal gasket. FIG. 5B shows a state where the seal gasket-integrated MEGA 45 and the separator 41 are stacked and a fastening load is applied in the stacking direction.

図5(a)に示したように、本実施例では、カソード側シール部458a、および、アノード側シール部458bの断面形状は、半円形であり、カソード側支持部459a、および、アノード側支持部459bの断面形状は、矩形であるものとした。そして、カソード側シール部458aの中心軸と、アノード側シール部458bの中心軸とは、ずれている。つまり、カソード側シール部458aと、アノード側シール部458bとは、カソード側シールラインと、アノード側シールラインとが、互いに異なる位置に配置されるように形成されている。また、カソード側シール部458aの中心軸と、アノード側支持部459bの中心軸とは、互いに一致しており、アノード側シール部458bの中心軸と、アノード側支持部459bの中心軸とは、互いに一致している。   As shown in FIG. 5A, in this embodiment, the cathode-side seal portion 458a and the anode-side seal portion 458b have a semicircular cross-sectional shape, and the cathode-side support portion 459a and the anode-side support. The cross-sectional shape of the portion 459b is a rectangle. And the central axis of the cathode side seal part 458a and the central axis of the anode side seal part 458b are shifted. That is, the cathode side seal portion 458a and the anode side seal portion 458b are formed such that the cathode side seal line and the anode side seal line are arranged at different positions. The central axis of the cathode side seal portion 458a and the central axis of the anode side support portion 459b coincide with each other, and the central axis of the anode side seal portion 458b and the central axis of the anode side support portion 459b are Are consistent with each other.

なお、カソード側シール部458aとアノード側シール部458bの高さは、同じである。カソード側支持部459aとアノード側支持部459bの高さは、同じである。また、カソード側シール部458a、および、アノード側シール部458bの高さh1は、カソード側支持部459a、および、アノード側支持部459bの高さよりも高い。これらの高さは、任意に設定可能であり、シールガスケット一体型MEGA45とセパレータ41とを積層させて、積層方向に締結荷重を加えたときに、カソード側シール部458a、および、アノード側シール部458bから所望の反力が得られるように設定されている。   In addition, the height of the cathode side seal part 458a and the anode side seal part 458b is the same. The heights of the cathode side support portion 459a and the anode side support portion 459b are the same. Further, the height h1 of the cathode side seal part 458a and the anode side seal part 458b is higher than the height of the cathode side support part 459a and the anode side support part 459b. These heights can be arbitrarily set. When the sealing gasket-integrated MEGA 45 and the separator 41 are stacked and a fastening load is applied in the stacking direction, the cathode side seal portion 458a and the anode side seal portion It is set so that a desired reaction force can be obtained from 458b.

また、図5(b)に示したように、アノード側支持部459bは、セパレータ41に当接することによって、カソード側シール部458aに対して積層方向に作用する荷重を支持している。また、カソード側支持部459aは、セパレータ41に当接することによって、アノード側シール部458bに対して積層方向に作用する荷重を支持している。   Further, as shown in FIG. 5B, the anode side support portion 459 b supports the load acting in the stacking direction on the cathode side seal portion 458 a by contacting the separator 41. Further, the cathode side support portion 459a supports the load acting in the stacking direction on the anode side seal portion 458b by contacting the separator 41.

以上説明した本実施例の燃料電池スタック100によれば、シールガスケット一体型MEGA45において、カソード側シール部458a、および、アノード側シール部458bを、カソード側シールラインと、アノード側シールラインとが、互いに異なる位置に配置されるように、所定距離離れた位置に形成されているので、燃料電池スタック100の積層方向に締結荷重を加えたときに、シールガスケット一体型MEGA45におけるカソード側シール部458a、および、アノード側シール部458bに加わる締結荷重が、それぞれアノード側シール部458b、および、カソード側シール部458aに、直接的に加わらないようにすることができる。したがって、カソード側シール部458a、および、アノード側シール部458bの位置に、製造上の多少のバラツキが生じても、燃料電池スタック100の積層方向に締結荷重を加えたときに、カソード側シール部458a、および、アノード側シール部458bが、荷重方向(積層方向)に対して斜めに変形してしまうことを抑制することができる。この結果、シール性能の低下を抑制することができる。   According to the fuel cell stack 100 of the present embodiment described above, in the seal gasket-integrated MEGA 45, the cathode side seal portion 458a and the anode side seal portion 458b are divided into a cathode side seal line and an anode side seal line. Since they are formed at a predetermined distance so as to be arranged at different positions, when a fastening load is applied in the stacking direction of the fuel cell stack 100, the cathode side seal portion 458a in the seal gasket-integrated MEGA 45, The fastening load applied to the anode side seal portion 458b can be prevented from being directly applied to the anode side seal portion 458b and the cathode side seal portion 458a, respectively. Therefore, even if some manufacturing variations occur at the positions of the cathode side seal portion 458a and the anode side seal portion 458b, when the fastening load is applied in the stacking direction of the fuel cell stack 100, the cathode side seal portion It can suppress that 458a and the anode side seal | sticker part 458b deform | transform diagonally with respect to a load direction (lamination direction). As a result, a decrease in sealing performance can be suppressed.

C.変形例:
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこのような実施の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能である。例えば、以下のような変形例が可能である。
C. Variation:
Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the present invention. For example, the following modifications are possible.

C1.変形例1:
上記実施例では、カソード側シール部458a、および、アノード側シール部458bの断面形状は、半円形であるものとしたが、これに限られない。
C1. Modification 1:
In the above embodiment, the cross-sectional shapes of the cathode side seal portion 458a and the anode side seal portion 458b are semicircular, but are not limited thereto.

図6は、変形例としてのカソード側シール部458a、および、アノード側シール部458bを示す説明図である。ここでは、図4におけるA−A断面図を示した。図6(a)には、カソード側シール部458a、および、アノード側シール部458bの断面形状が、半楕円形である例を示した。また、図6(b)には、カソード側シール部458a、および、アノード側シール部458bの断面形状が、台形である例を示した。なお、図示は省略したが、カソード側支持部459a、および、アノード側支持部459bの断面形状も、矩形に限られない。   FIG. 6 is an explanatory view showing a modified cathode side seal portion 458a and anode side seal portion 458b. Here, the AA sectional view in FIG. 4 is shown. FIG. 6A shows an example in which the cross-sectional shapes of the cathode side seal portion 458a and the anode side seal portion 458b are semi-elliptical. FIG. 6B shows an example in which the cross-sectional shapes of the cathode side seal portion 458a and the anode side seal portion 458b are trapezoidal. In addition, although illustration was abbreviate | omitted, the cross-sectional shape of the cathode side support part 459a and the anode side support part 459b is not restricted to a rectangle.

また、上記実施例では、カソード側支持部459a、および、アノード側支持部459bが、フレーム450に一体的に形成されているものとしたが、これに限られない。図6(c)に示したように、例えば、カソード側支持部459a、および、アノード側支持部459bを別部材として作製し、フレーム450と接合するようにしてもよい。ただし、上記実施例のように、カソード側支持部459a、および、アノード側支持部459bを一体的に成形すれば、燃料電池スタック100の製造時の部品点数を減少させ、燃料電池スタック100の製造を容易に行うことができるという利点がある。   In the above embodiment, the cathode side support portion 459a and the anode side support portion 459b are formed integrally with the frame 450, but the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 6C, for example, the cathode side support portion 459a and the anode side support portion 459b may be manufactured as separate members and joined to the frame 450. However, if the cathode side support portion 459a and the anode side support portion 459b are integrally formed as in the above embodiment, the number of parts at the time of manufacturing the fuel cell stack 100 can be reduced, and the fuel cell stack 100 can be manufactured. There is an advantage that can be easily performed.

C2.変形例2:
図7は、変形例としてのセパレータ41A、および、シールガスケット一体型MEGA45Aの断面図である。ここでは、図5に示した例と同じ部位の断面図を示した。本変形例では、シールガスケット一体型MEGA45Aは、カソード側支持部459a、および、アノード側支持部459bを備えていない。この代わりに、セパレータ41Aが、シールガスケット一体型MEGA45のアノード側シール部458b、および、カソード側シール部458aと対向する位置に、凸部41Aa,41Abを備えている。そして、この凸部41Aa,41Abは、図からも分かるように、それぞれ上記実施例におけるカソード側支持部459a、アノード側支持部459bと同等の機能を奏する。すなわち、凸部41Aaは、アノード側シール部458bに対して積層方向に作用する荷重を支持し、凸部41Abは、カソード側シール部458aに対して積層方向に作用する荷重を支持している。このようにすることによっても、上記実施例と同様に、燃料電池スタック100の積層方向に締結荷重を加えたときに、カソード側シール部458a、および、アノード側シール部458bが、荷重方向(積層方向)に対して斜めに変形してしまうことを抑制し、シール性能の低下を抑制することができる。
C2. Modification 2:
FIG. 7 is a cross-sectional view of a modified separator 41A and seal gasket-integrated MEGA 45A. Here, a sectional view of the same part as the example shown in FIG. 5 is shown. In this modification, the seal gasket-integrated MEGA 45A does not include the cathode side support portion 459a and the anode side support portion 459b. Instead, the separator 41A includes convex portions 41Aa and 41Ab at positions facing the anode side seal portion 458b and the cathode side seal portion 458a of the seal gasket-integrated MEGA 45. Then, as can be seen from the drawing, the convex portions 41Aa and 41Ab have the same functions as the cathode side support portion 459a and the anode side support portion 459b in the above embodiment, respectively. That is, the convex portion 41Aa supports a load acting on the anode-side seal portion 458b in the stacking direction, and the convex portion 41Ab supports a load acting on the cathode-side seal portion 458a in the stacking direction. Also in this manner, as in the above embodiment, when a fastening load is applied in the stacking direction of the fuel cell stack 100, the cathode-side seal portion 458a and the anode-side seal portion 458b are in the load direction (lamination It is possible to suppress the oblique deformation with respect to (direction), and to suppress the deterioration of the sealing performance.

C3.変形例3:
上記実施例では、セパレータは、カソード対向プレートと、中間プレートと、アノード対向プレートとの3枚のプレートによって構成されているものとしたが、これに限られない。例えば、カーボン等、1つのブロック状の部材を加工して形成したセパレータを用いるものとしてもよい。
C3. Modification 3:
In the above-described embodiment, the separator is configured by three plates including the cathode facing plate, the intermediate plate, and the anode facing plate, but is not limited thereto. For example, a separator formed by processing one block-like member such as carbon may be used.

本発明の一実施例としての燃料電池スタック100の概略構成を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a schematic configuration of a fuel cell stack 100 as one embodiment of the present invention. セパレータ41の構成部品およびセパレータ41の平面図である。FIG. 4 is a plan view of components of the separator 41 and the separator 41. シールガスケット一体型MEGA45を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the seal gasket integrated MEGA45. シールガスケット一体型MEGA45を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the seal gasket integrated MEGA45. 図4におけるA−A断面図である。It is AA sectional drawing in FIG. 変形例としてのカソード側シール部458aおよびアノード側シール部458bを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the cathode side seal part 458a and the anode side seal part 458b as a modification. 変形例としてのセパレータ41Aおよびシールガスケット一体型MEGA45Aの断面図である。It is sectional drawing of separator 41A and seal gasket integrated MEGA45A as a modification. 従来例としてのパッキング部材を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the packing member as a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

100...燃料電池スタック
10,70...エンドプレート
20,60...絶縁板
30,50...集電板
40...燃料電池モジュール
41,41A...セパレータ
41Aa,41Ab...凸部
42...カソード対向プレート
422a...空気供給用貫通孔
422b...空気排出用貫通孔
422i...空気供給口
422o...空気排出口
424a...水素供給用貫通孔
424b...水素排出用貫通孔
426a...冷却水供給用貫通孔
426b...冷却水排出用貫通孔
43...中間プレート
432a...空気供給用貫通孔
432b...空気排出用貫通孔
432c...空気供給用流路形成部
432d...空気排出用流路形成部
432e...水素供給用流路形成部
432f...水素排出用流路形成部
434a...水素供給用貫通孔
434b...水素排出用貫通孔
436...冷却水流路形成用貫通孔
44...アノード対向プレート
442a...空気供給用貫通孔
442b...空気排出用貫通孔
444a...水素供給用貫通孔
444b...水素排出用貫通孔
444i...水素供給口
444o...水素排出口
446a...冷却水供給用貫通孔
446b...冷却水排出用貫通孔
45,45A...シールガスケット一体型MEGA
450...フレーム
451...MEGA部
452a...空気供給用貫通孔
452b...空気排出用貫通孔
454a...水素供給用貫通孔
454b...水素排出用貫通孔
456a...冷却水供給用貫通孔
456b...冷却水排出用貫通孔
458a...カソード側シール部
458b...アノード側シール部
459a...カソード側支持部
459b...アノード側支持部
70...エンドプレート
80...テンションプレート
82...ボルト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Fuel cell stack 10, 70 ... End plate 20, 60 ... Insulation plate 30, 50 ... Current collecting plate 40 ... Fuel cell module 41, 41A ... Separator 41Aa, 41Ab. .. Projection 42 ... Cathode facing plate 422a ... Air supply through hole 422b ... Air discharge through hole 422i ... Air supply port 422o ... Air discharge port 424a ... Hydrogen supply Through-hole 424b ... Hydrogen discharge through-hole 426a ... Cooling water supply through-hole 426b ... Cooling-water discharge through-hole 43 ... Intermediate plate 432a ... Air supply through-hole 432b ... Air discharge through hole 432c ... Air supply flow path forming part 432d ... Air discharge flow path forming part 432e ... Hydrogen supply flow path forming part 432f ... Hydrogen discharge flow path forming part 434a ... Hydrogen supply through hole 434b ... Hydrogen discharge through hole 436 ... Cooling water flow path formation Through hole 44 ... Anode facing plate 442a ... Air supply through hole 442b ... Air discharge through hole 444a ... Hydrogen supply through hole 444b ... Hydrogen discharge through hole 444i ... Hydrogen Supply port 444o ... Hydrogen discharge port 446a ... Cooling water supply through hole 446b ... Cooling water discharge through hole 45, 45A ... MEGA with integrated seal gasket
450 ... Frame 451 ... MEGA section 452a ... Air supply through hole 452b ... Air discharge through hole 454a ... Hydrogen supply through hole 454b ... Hydrogen discharge through hole 456a ... .Cooling water supply through hole 456b ... Cooling water discharge through hole 458a ... Cathode side seal portion 458b ... Anode side seal portion 459a ... Cathode side support portion 459b ... Anode side support portion 70 ... End plate 80 ... Tension plate 82 ... Bolt

Claims (4)

所定の電解質膜の両面に、それぞれアノード、および、カソードを配置した積層体を、セパレータを介在させて、複数積層させたスタック構造を有する燃料電池であって、
前記積層体は、前記積層体の外周に、前記積層体の表面に供給される反応ガスの漏洩を防止するためのシール部材を一体的に備え、
前記シール部材は、前記シール部材の両面において前記スタック構造の積層方向にそれぞれ突出し、対向する前記セパレータにそれぞれ当接する第1のシール部、および、第2のシール部を備え、
前記第1のシール部、および、前記第2のシール部は、前記積層方向から見て、所定距離離れた位置に形成されている、
燃料電池。
A fuel cell having a stack structure in which a plurality of laminated bodies each having an anode and a cathode disposed on both surfaces of a predetermined electrolyte membrane are laminated with a separator interposed therebetween,
The laminate is integrally provided with a seal member for preventing leakage of a reactive gas supplied to the surface of the laminate on the outer periphery of the laminate,
The seal member includes a first seal portion that protrudes in the stacking direction of the stack structure on both surfaces of the seal member, and abuts against the opposing separator, and a second seal portion,
The first seal part and the second seal part are formed at positions separated by a predetermined distance as seen from the stacking direction.
Fuel cell.
請求項1記載の燃料電池であって、
前記シール部材は、さらに、
前記第1のシール部の反対側の面において、前記積層方向から見て、前記第1のシール部と重なる位置に配置され、前記セパレータに当接することによって、前記第1のシール部に対して積層方向に作用する荷重を支持する第1の支持部と、
前記第2のシール部の反対側の面において、前記積層方向から見て、前記第2のシール部と重なる位置に配置され、前記セパレータに当接することによって、前記第2のシール部に対して積層方向に作用する荷重を支持する第2の支持部と、
を備える燃料電池。
The fuel cell according to claim 1, wherein
The sealing member further includes
On the surface on the opposite side of the first seal part, the first seal part is disposed at a position overlapping the first seal part when viewed from the stacking direction, and comes into contact with the separator, thereby making contact with the first seal part. A first support for supporting a load acting in the stacking direction;
On the surface opposite to the second seal portion, the second seal portion is disposed at a position overlapping with the second seal portion when viewed from the stacking direction, and comes into contact with the separator, thereby making contact with the second seal portion. A second support that supports a load acting in the stacking direction;
A fuel cell comprising:
請求項2記載の燃料電池であって、
前記第1の支持部、および、前記第2の支持部は、前記シール部材と一体的に形成されている、
燃料電池。
The fuel cell according to claim 2, wherein
The first support part and the second support part are formed integrally with the seal member,
Fuel cell.
請求項1ないし3のいずれかに記載の燃料電池であって、
前記セパレータは、
前記積層体のアノードに対向する平板状のアノード対向プレートと、
前記積層体のカソードに対向する平板状のカソード対向プレートと、
前記アノード対向プレートと、前記カソード対向プレートとによって挟持される中間プレートと、
を備える燃料電池。
A fuel cell according to any one of claims 1 to 3,
The separator is
A flat anode facing plate facing the anode of the laminate;
A plate-like cathode facing plate facing the cathode of the laminate;
An intermediate plate sandwiched between the anode facing plate and the cathode facing plate;
A fuel cell comprising:
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