JP2011192552A - 燃料電池スタック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】燃料電池30は、セパレータ40を備えるとともに、前記セパレータ40は、中央部に燃料ガス供給連通孔46を形成する燃料ガス供給部48と、燃料ガス供給通路58が形成される橋架部50と、挟持部52とを一体に設ける。複数の燃料電池30が積層された積層体95を構成するとともに、前記積層体95には、橋架部50の延長線に平行し且つ挟持部52の両方の外縁部52a、52bに沿って且つ前記橋架部50の延長線に平行に側部断熱部材114a、114bが配置される。側部断熱部材114a、114bは、複数の燃料電池30からの放熱を抑制するとともに、前記燃料電池30の積層時の位置決め基準を構成する。
【選択図】図8
Description
12…燃料電池システム 14…燃料電池モジュール
16…原燃料供給装置 18…酸化剤ガス供給装置
20…水供給装置 22…制御装置
24…熱交換器 26…蒸発器
28…予備改質器
30、140、160、190、240…燃料電池
32…電解質 34…カソード電極
36…アノード電極 38…電解質・電極接合体
40、144、164、194、244…セパレータ
42、44、146、148、166、168、196、198、246、248…プレート
46…燃料ガス供給連通孔 48…燃料ガス供給部
50、50A、50B、202、202A、202B…橋架部
52、52A、52B、204、204A、204B…挟持部
54、54A、54B…酸化剤ガス通路 56、56A、56B…燃料ガス通路
58、58A、58B…燃料ガス供給通路
60、68、206、220…円板部
62、62A、62B、70、70A、70B、208、208A、208B、222、222A、222B…長板部
64、64A、64B、72、72A、72B、210、210A、210B、224、224A、224B…矩形状部
66、66A、66B、82、82A、82B…突起部
80、80A、80B…燃料ガス供給孔
84、84A、84B…燃料ガス排出孔
85、85A、85B、212…外縁周回用凸部
86、86A、86B…貫通孔 88、218…迂回路形成用壁部
88a、88b…両端 90…酸化剤ガス供給連通孔
96、98、98A、98B…荷重付与機構
100、170、182…筐体 114a、114b…側部断熱部材
116…先端部断熱部材 169…積層体
189…絶縁シート 200…反応ガス供給部
234、234A、234B…酸化剤ガス供給通路
214、214A、214B…酸化剤ガス供給孔
216、216A、216B…酸化剤ガス排出孔
Claims (13)
- 電解質をアノード電極とカソード電極とで挟んで構成される電解質・電極接合体が、セパレータ間に積層される燃料電池を備え、複数の前記燃料電池が積層される積層体を筐体内に収容する燃料電池スタックであって、
前記セパレータは、前記電解質・電極接合体を挟持するとともに、前記アノード電極の電極面に沿って燃料ガスを供給する燃料ガス通路及び前記カソード電極の電極面に沿って酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス通路が個別に設けられる矩形状の挟持部と、
前記挟持部に連結され、前記燃料ガスを前記燃料ガス通路に又は前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス通路に供給するための反応ガス供給通路が形成される橋架部と、
前記橋架部に連結され、前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスを前記反応ガス供給通路に供給するための反応ガス供給連通孔が積層方向に形成される反応ガス供給部と、
を備え、
前記積層体には、前記橋架部の延長線に平行し且つ前記挟持部の少なくとも一方の外縁部に沿って配設され、複数の前記燃料電池からの放熱を抑制するとともに、前記燃料電池の積層時の位置決め基準を構成する断熱部が設けられることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項1記載の燃料電池スタックにおいて、前記反応ガス供給部に積層方向に第1荷重を付与する第1締め付け荷重付与機構と、
前記挟持部に前記電解質・電極接合体に対応して前記積層方向に、前記第1荷重より小さな第2荷重を付与する第2締め付け荷重付与機構と、
を備えることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項1又は2記載の燃料電池スタックにおいて、前記積層体は、前記筐体内に前記橋架部の延長線が前記筐体の第1の内壁及び第2の内壁と平行に配設されるとともに、
前記第1の内壁及び前記第2の内壁と前記橋架部の延長線に平行する前記挟持部の両外縁部との間には、それぞれ前記断熱部とが介装されることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記橋架部の延長線に交差し且つ前記挟持部の前記外縁部と交差する先端外縁部には、前記先端外縁部から離間して空間部を形成する先端断熱部が配設されることを特徴とする燃料電池スタック。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の燃料電池スタックにおいて、複数の前記積層体が、前記積層方向に交差する方向に配列されるとともに、
互いに隣接する前記積層体間には、前記橋架部の延長線に平行して絶縁部が介装される一方、
配列方向両端に配置される前記積層体と筐体内壁面との間には、それぞれ前記断熱部が介装されることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項1〜5のいずれか1項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記挟持部には、前記燃料ガスを前記燃料ガス通路に又は前記酸化剤ガスを前記酸化剤ガス通路に供給する1以上の反応ガス供給孔と、
前記燃料ガス通路側に突出して前記アノード電極の外周縁部に接触する又は前記酸化剤ガス通路側に突出して前記カソード電極の外周縁部に接触する外縁周回用凸部と、
前記燃料ガス通路を通って使用された前記燃料ガスを排出する又は前記酸化剤ガス通路を通って使用された前記酸化剤ガスを排出する反応ガス排出孔と、
前記アノード電極に接触する又は前記カソード電極に接触するとともに、前記反応ガス供給孔と前記反応ガス排出孔との間に且つ前記反応ガス供給孔側にV字状に折曲し、前記燃料ガス又は前記酸化剤ガスが前記反応ガス供給孔から前記反応ガス排出孔に直線状に流れることを阻止する1以上の迂回路形成用壁部と、
が設けられ、
少なくとも1つの前記迂回路形成用壁部は、前記V字状の内部領域に、少なくとも1つの前記反応ガス供給孔が配設されることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求6記載の燃料電池スタックにおいて、少なくとも1つの前記迂回路形成用壁部は、少なくとも一端の延長線が前記挟持部の頂部に向かうように設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
- 請求項6又は7記載の燃料電池スタックにおいて、前記迂回路形成用壁部は、前記反応ガス供給孔と前記反応ガス排出孔との距離が長い程、前記V字状の折曲角度が大きく設定されることを特徴とする燃料電池スタック。
- 請求項6〜8のいずれか1項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記反応ガス排出孔は、前記橋架部の延長線に交差する前記挟持部の1辺に形成されることを特徴とする燃料電池スタック。
- 請求項6〜9のいずれか1項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記反応ガス排出孔は、前記橋架部の延長線に交差する前記挟持部の1辺に複数設けられるとともに、
各反応ガス排出孔は、前記橋架部の延長線に交差する位置から離間する程、開口断面積が小さく設定されることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項6〜10のいずれか1項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記反応ガス排出孔は、前記橋架部の延長線に交差する前記挟持部の1辺に複数設けられるとともに、
各反応ガス排出孔は、前記橋架部の延長線に交差する位置から離間する程、互いの間隔が広く設定されることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項6〜11のいずれか1項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記反応ガス供給部には、互いに反対方向に延在して一対の前記橋架部が連結されるとともに、
一対の前記橋架部には、前記反応ガス供給部を中心に対称位置にそれぞれ前記挟持部が連結されることを特徴とする燃料電池スタック。 - 請求項6〜12のいずれか1項に記載の燃料電池スタックにおいて、前記燃料電池は、固体酸化物形燃料電池であることを特徴とする燃料電池スタック。
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