JP2008034170A - Fuel cell stack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ポータブル電源、電気自動車用電源、家庭内コージェネシステム等に使用する高分子電解質を用いた燃料電池スタックに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell stack using a polymer electrolyte used for a portable power source, a power source for an electric vehicle, a domestic cogeneration system, and the like.
従来、この種の燃料電池スタックは、小型軽量で出力密度が高く、しかも構造が簡単なことから注目されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, this type of fuel cell stack has attracted attention because of its small size and light weight, high output density, and simple structure (see, for example, Patent Document 1).
図3は、特許文献1に記載された従来の燃料電池スタックの斜視図を示したものである。図3に示すように、燃料電池スタック1は、固体高分子電解質を電極で挟んだセル2がセパレータ3を介して複数積層されて、積層方向両端側に集電プレート4および絶縁プレート5を介してエンドプレート6がそれぞれ配設されると共に、これらセル2、セパレータ3、エンドプレート6、集電プレート4、絶縁プレート5の周縁近傍に各々形成された貫通穴に表面を絶縁処理されたシャフト7がそれぞれ貫通して、これらシャフト7の両端側にナット8がそれぞれ螺合して締め付けられることにより締結されている。
FIG. 3 is a perspective view of a conventional fuel cell stack described in Patent Document 1. In FIG. As shown in FIG. 3, the fuel cell stack 1 includes a plurality of
このような燃料電池スタック1においては、一方のエンドプレート6に形成された空気マニホールド6aから空気を供給し、水素マニホールド6bから水素を供給し、冷却水マニホールド6cから冷却水を供給すると、冷却水がセパレータ3の内部の流路内に流入し、当該セパレータ3を介してセル2を冷却した後、他方のエンドプレート6の冷却水マニホールド6cから送出される一方、セパレータ3の一方の面に形成された流路内に空気が流入してセル2の一方の電極に供給されると共にセパレータ3の他方の面に形成された流路内に水素が流入してセル2の他方の電極に供給され、水素と空気中の酸素とがセル2の前記電解質で電気化学的に反応して起電力と水を発生させ、セパレータ3を介して集電プレート4の図示しない集電部材から外部に電力を供給し、未反応の空気と生成した水が他方のエンドプレート6の空気マニホールド6aから送出されると共に未反応の水素と生成した水が他方のエンドプレート6の水素マニホールド6bから送出される。
しかしながら、上記従来の構成では、燃料電池スタックが平板などに設置された状態で冷却水や生成した水が漏れた場合、発電により短絡しやすいという課題を有していた。 However, the above-described conventional configuration has a problem that when cooling water or generated water leaks in a state where the fuel cell stack is installed on a flat plate or the like, a short circuit is likely to occur due to power generation.
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、冷却水や生成水が漏れた場合にでも、短絡しにくい燃料電池スタックを提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a fuel cell stack that is not easily short-circuited even when cooling water or generated water leaks.
上記従来の課題を解決するために、本発明の燃料電池スタックは、電解質を電極で挟んだセルをセパレータを介して複数積層した両端側に集電プレートを介して絶縁性のエンドプレートを配設して締結した構造で、前記エンドプレートの設置側の長さを前記セパレータの長さより長くすることによって設置面とセパレータの間に隙間を設けたものであり、これによって、セルやセパレータを漏れた冷却水や生成した水から離すことで短絡を防止することが可能となる。 In order to solve the above-mentioned conventional problems, the fuel cell stack of the present invention has an insulating end plate disposed on both end sides of a plurality of cells sandwiched with an electrolyte sandwiched between electrodes via separators via current collecting plates. In this structure, the length of the end plate on the installation side is made longer than the length of the separator, thereby providing a gap between the installation surface and the separator, thereby leaking cells and separators. It becomes possible to prevent a short circuit by separating from cooling water or generated water.
本発明の燃料電池スタックは、セルやセパレータを漏れた冷却水や生成した水から離れた位置に置くことができるので、短絡を防止することができる。 Since the fuel cell stack of the present invention can be placed at a position away from the leaked cooling water or generated water, it is possible to prevent short circuit.
請求項1に記載の発明は、電解質を電極で挟んだセルをセパレータを介して複数積層した両端側に集電プレートを介して絶縁性のエンドプレートを配設して締結した構造で、前記エンドプレートの設置側の長さを前記セパレータの長さより長くすることによって設置面とセパレータの間に隙間を設けたことにより、セルやセパレータを燃料電池スタックが設置される平板から浮かして設置することができるので、漏れた冷却水や生成した水による短絡を防ぐことができる。 The invention according to claim 1 is a structure in which a plurality of cells sandwiching an electrolyte between electrodes are stacked via separators, and an insulating end plate is disposed and fastened via current collector plates, and the end By providing a gap between the installation surface and the separator by making the length of the plate installation side longer than the length of the separator, the cells and the separator can be installed floating from the flat plate on which the fuel cell stack is installed. Therefore, it is possible to prevent a short circuit due to leaked cooling water or generated water.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、エンドプレートのセパレータより長い部分に半長孔状の切欠きを設けたことにより、セルやセパレータを燃料電池スタックが設置される平板から浮かして設置することができ、すなわち、セルやセパレータと燃料電池スタックの設置面との間に隙間を設ける構成として、また、エンドプレートに空けた半長孔状の切欠きにより、水を溜まりにくくすることができるので、漏れた冷却水や生成した水による短絡を防ぐことができる。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the fuel cell stack is provided with a cell or a separator by providing a semi-long hole-like notch in a portion longer than the separator of the end plate. It can be installed floating from a flat plate, that is, as a configuration in which a gap is provided between the installation surface of the cell or separator and the fuel cell stack, and the water is removed by a semi-long hole cutout formed in the end plate. Since it can be made difficult to accumulate, a short circuit due to leaked cooling water or generated water can be prevented.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における燃料電池スタックの斜視図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a perspective view of a fuel cell stack according to Embodiment 1 of the present invention.
図1において、燃料電池スタック11は、固体高分子電解質を電極で挟んだセル12がセパレータ13を介して複数積層されて、積層方向両端側に集電プレート14を介して絶縁性のエンドプレート16がそれぞれ配設されると共に、これらセル12、セパレータ13、エンドプレート16、集電プレート14の周縁近傍に各々形成された貫通穴に表面を絶縁処理されたシャフト17がそれぞれ貫通して、これらシャフト17の両端側にナット18がそれぞれ螺合して締め付けられることにより締結されている。また、エンドプレート16の燃料電池スタック11を設置する平板19と接する側の長さをセル12、セパレータ13、集電プレート14に比べ長くしている。
In FIG. 1, a
このような燃料電池スタック11においては、一方のエンドプレート16に形成された空気マニホールド16aから空気を供給し、水素マニホールド16bから水素を供給し、冷却水マニホールド16cから冷却水を供給すると、冷却水がセパレータ13の内部の流路内に流入し、当該セパレータ13を介してセル12を冷却した後、他方のエンドプレート16の冷却水マニホールド16cから送出される一方、セパレータ13の一方の面に形成された流路内に空気が流入してセル12の一方の電極に供給されると共にセパレータ13の他方の面に形成された流路内に水素が流入してセル12の他方の電極に供給され、水素と空気中の酸素とがセル12の前記電解質で電気化学的に反応して起電力と水を発生させ、セパレータ13を介して集電プレート14の図示しない集電部材から外部に電力を供給し、未反応の空気と生成した水が他方のエンドプレート16の空気マニホールド16aから送出されると共に未反応の水素と生成した水が他方のエンドプレート16の水素マニホールド16bから送出される。
In such a
以上のような構成であるので、燃料電池スタック11を平板19などに設置した場合、設置する側において、セル12とセパレータ13、集電プレート14を平板から浮かすようにエンドプレート16が支え、すなわち、セルやセパレータと燃料電池スタックの設置面との間に隙間を設ける構成としているので、冷却水や生成した水が漏れた場合においても、セル12とセパレータ13、集電プレート14と平板19との短絡を防ぐことができる。
With the above configuration, when the
(実施の形態2)
図2は本発明の実施の形態2における燃料電池スタックの斜視図を示すものである。実施の形態1と同様の構成については説明を省略するが、実施の形態2の特徴は、図2において、エンドプレート16の平板19と接する部分に半長孔状の切欠き20を設けた点であり、これにより、平板19に水が溜まりにくくなるので、より短絡の可能性を低くすることができる。
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows a perspective view of a fuel cell stack according to
以上のように、本発明にかかる燃料電池スタックは、漏れた冷却水や生成した水による短絡を防止することができる。 As described above, the fuel cell stack according to the present invention can prevent a short circuit due to leaked cooling water or generated water.
11 燃料電池スタック
12 セル
13 セパレータ
14 集電プレート
16 エンドプレート
20 半長孔状の切り欠き
11
Claims (2)
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