JP2014175115A - Fuel cell stack - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell stack, having a simple and compact configuration, capable of increasing a distribution property of a reaction gas supplied to an end cell and ensuring power generation performance of the end cell successfully.SOLUTION: A fuel cell stack 10 comprises a laminate 14 where a plurality of power generation cells 12 are stacked. Insulators 18a and 18b are arranged at both ends of the laminate 14. A heat insulating member 70b and a terminal plate 16b are stored in a recessed storing part 66b of the insulator 18b. A recess 74a which communicates with a fuel gas supply communication hole 38a is formed at a surface of the insulator 18b at the side of the laminate 14.

Description

本発明は、電解質の両側に電極が配設される電解質・電極構造体とセパレータとを有する発電セルが積層される積層体を備え、前記積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、インシュレータ及びエンドプレートが配設される燃料電池スタックに関する。   The present invention includes a laminate in which a power generation cell having an electrolyte / electrode structure in which electrodes are disposed on both sides of an electrolyte and a separator is laminated, and a terminal plate, an insulator, and an insulator on both sides in the lamination direction of the laminate The present invention relates to a fuel cell stack provided with an end plate.

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる固体高分子電解質膜を採用している。この燃料電池は、固体高分子電解質膜の両側に、それぞれ電極触媒(電極触媒層)及び多孔質カーボン(ガス拡散層)を有するアノード電極とカソード電極とを配設した電解質膜・電極構造体(MEA)を、セパレータ(バイポーラ板)によって挟持する発電セルを構成している。発電セルを所定の数だけ積層することにより、例えば、車載用燃料電池スタックとして使用されている。   For example, a solid polymer fuel cell employs a solid polymer electrolyte membrane made of a polymer ion exchange membrane. This fuel cell comprises an electrolyte membrane / electrode structure in which an anode electrode and a cathode electrode each having an electrode catalyst (electrode catalyst layer) and porous carbon (gas diffusion layer) are disposed on both sides of a solid polymer electrolyte membrane ( A power generation cell is formed in which the MEA is sandwiched between separators (bipolar plates). By stacking a predetermined number of power generation cells, for example, it is used as an in-vehicle fuel cell stack.

通常、燃料電池は、所望の発電力を得るために、発電セルを所定数(例えば、数十〜数百)だけ積層した燃料電池スタックとして使用されている。このため、燃料電池スタック内では、各発電セルに反応ガス(燃料ガス及び酸化剤ガス)を均等に分配することが困難となっている。   Normally, a fuel cell is used as a fuel cell stack in which a predetermined number (for example, several tens to several hundreds) of power generation cells are stacked in order to obtain a desired power generation. For this reason, it is difficult to evenly distribute the reaction gas (fuel gas and oxidant gas) to each power generation cell in the fuel cell stack.

そこで、各発電セルに反応ガスを均等に分配することを目的として、例えば、特許文献1に開示されている燃料電池スタックが提案されている。この燃料電池スタックでは、複数の燃料電池セルを積層して構成され、積層された燃料電池セルの周縁部に積層方向に配列された入口マニホールドから燃料ガス、酸化剤ガス若しくは冷却媒体を各燃料電池セルに形成したガス流路若しくは冷却媒体流路にそれぞれ流入させ、各ガス流路若しくは冷却媒体流路から同じく燃料電池セルの周縁部に積層方向に配列された出口マニホールドにそれぞれ排出させるように構成されている。   Thus, for example, a fuel cell stack disclosed in Patent Document 1 has been proposed for the purpose of evenly distributing the reaction gas to each power generation cell. In this fuel cell stack, a plurality of fuel cells are stacked, and each fuel cell receives fuel gas, oxidant gas or cooling medium from an inlet manifold arranged in the stacking direction at the peripheral portion of the stacked fuel cells. It is configured to flow into the gas flow path or cooling medium flow path formed in the cell, and to discharge from each gas flow path or cooling medium flow path to the outlet manifold arranged in the stacking direction on the periphery of the fuel cell. Has been.

そして、燃料電池スタックは、燃料ガス、酸化剤ガス若しくは冷却媒体の少なくとも一つの出口マニホールドを、上流域から下流域に亘り、各燃料電池セルに形成したガス流路若しくは冷却媒体流路の出口に臨んでそれらに連通する第1室と、前記燃料電池スタックの外部への排出口に連なる第2室と、に分割する間仕切り手段と、前記間仕切り手段に設けられて前記第1室と前記第2室とを連通口により連通させる連通手段と、を備えている。   The fuel cell stack has at least one outlet manifold of fuel gas, oxidant gas or cooling medium at the outlet of the gas channel or cooling medium channel formed in each fuel cell from the upstream region to the downstream region. Partitioning means to be divided into a first chamber facing and communicating with the second chamber and a second chamber communicating with the discharge port to the outside of the fuel cell stack, the first chamber and the second chamber provided in the partitioning means And communication means for communicating with the chamber through the communication port.

このため、積層方向の流れにより生じる上下流間の圧力差が大きい出口マニホールドにおいても、前記出口マニホールド内における各燃料電池セルの流路からの流出部近傍での積層方向圧力分布が緩和され、各燃料電池セルへの流体の分配を均一化することができる、としている。   For this reason, even in the outlet manifold where the pressure difference between the upstream and downstream generated by the flow in the stacking direction is large, the stacking direction pressure distribution in the vicinity of the outflow part from the flow path of each fuel cell in the outlet manifold is relaxed, and each The fluid distribution to the fuel cells can be made uniform.

特開2009−43542号公報JP 2009-43542 A

しかしながら、上記の燃料電池スタックでは、出口マニホールドを第1室と第2室とに分割する間仕切り手段が、前記出口マニホールドに配設されている。このため、出口マニホールドは、相当に大きな開口形状を有しており、燃料電池スタック全体が大型化するという問題がある。   However, in the above fuel cell stack, partition means for dividing the outlet manifold into the first chamber and the second chamber is disposed in the outlet manifold. For this reason, the outlet manifold has a considerably large opening shape, and there is a problem that the entire fuel cell stack is enlarged.

しかも、専用の間仕切り手段を用いている。従って、部品点数が増加するとともに、組み立て作業が煩雑化するという問題がある。さらに、間仕切り手段を用いても、積層方向の最端部に配置されている燃料電池セルには、流体が円滑に供給されないおそれがある。   In addition, dedicated partition means are used. Therefore, there are problems that the number of parts increases and the assembly work becomes complicated. Furthermore, even if the partitioning means is used, there is a possibility that the fluid may not be smoothly supplied to the fuel cells arranged at the extreme end in the stacking direction.

本発明は、この種の問題を解決するものであり、簡単且つコンパクトな構成で、端部セルへの反応ガスの分配性を向上させることができ、しかも前記端部セルの発電性能を良好に確保することが可能な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 this type of problem, and can improve the distribution of the reaction gas to the end cells with a simple and compact configuration, and further improve the power generation performance of the end cells. An object of the present invention is to provide a fuel cell stack that can be secured.

本発明は、電解質の両側に電極が配設される電解質・電極構造体とセパレータとを有する発電セルが積層される積層体を備え、前記積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、インシュレータ及びエンドプレートが配設されるとともに、少なくとも燃料ガス又は酸化剤ガスである反応ガスを、電極面に沿って流通させる反応ガス流路と、前記反応ガス流路の入口側に連通し、前記反応ガスを前記積層方向に流通させる反応ガス供給連通孔と、前記反応ガス流路の出口側に連通し、前記反応ガスを前記積層方向に流通させる反応ガス排出連通孔とが設けられる燃料電池スタックに関するものである。   The present invention includes a laminate in which a power generation cell having an electrolyte / electrode structure in which electrodes are disposed on both sides of an electrolyte and a separator is laminated, and a terminal plate, an insulator, and an insulator on both sides in the lamination direction of the laminate An end plate is disposed, and at least a reaction gas that is a fuel gas or an oxidant gas is circulated along an electrode surface, and communicated with an inlet side of the reaction gas channel, and the reaction gas A reaction gas supply communication hole through which the reaction gas flows in the stacking direction and a reaction gas discharge communication hole through which the reaction gas flows in the stacking direction. It is.

この燃料電池スタックでは、一方のエンドプレートには、反応ガス供給連通孔に連通する反応ガス入口と、反応ガス排出連通孔に連通する反応ガス出口とが形成されるとともに、他方のエンドプレート側に隣接するインシュレータには、少なくとも前記反応ガス供給連通孔に連通する凹部が形成されている。   In this fuel cell stack, one end plate is formed with a reaction gas inlet communicating with the reaction gas supply communication hole and a reaction gas outlet communicating with the reaction gas discharge communication hole, and on the other end plate side. The adjacent insulator is formed with a recess that communicates with at least the reaction gas supply passage.

また、この燃料電池スタックでは、凹部の開口断面形状は、少なくとも反応ガス供給連通孔の開口断面形状と同一形状に設定されることが好ましい。   Further, in this fuel cell stack, it is preferable that the opening cross-sectional shape of the recess is set to at least the same shape as the opening cross-sectional shape of the reaction gas supply communication hole.

さらに、この燃料電池スタックでは、凹部の重力方向底面には、少なくとも反応ガス供給連通孔の底面に向かって下方に傾斜する傾斜面が形成されることが好ましい。   Furthermore, in this fuel cell stack, it is preferable that an inclined surface inclined downward at least toward the bottom surface of the reaction gas supply communication hole is formed on the bottom surface in the gravity direction of the recess.

さらにまた、この燃料電池スタックでは、インシュレータは、積層体に対向する面に凹状収容部を設けるとともに、前記凹状収容部には、断熱部材及びターミナルプレートが収容されることが好ましい。   Furthermore, in this fuel cell stack, it is preferable that the insulator is provided with a concave accommodating portion on a surface facing the laminated body, and a heat insulating member and a terminal plate are accommodated in the concave accommodating portion.

本発明によれば、反応ガス供給連通孔の奥側に配置されたインシュレータには、前記反応ガス供給連通孔に連通する凹部が形成されている。このため、インシュレータは、反応ガス供給連通孔に連なるチャンバ(凹部)を有することができる。従って、凹部を有するインシュレータに隣接する発電セル、すなわち、端部セルには、反応ガスを円滑且つ確実に導入することが可能になる。   According to the present invention, the insulator disposed on the deep side of the reaction gas supply communication hole is formed with a recess communicating with the reaction gas supply communication hole. For this reason, the insulator can have a chamber (concave portion) that continues to the reaction gas supply communication hole. Therefore, the reaction gas can be smoothly and reliably introduced into the power generation cell adjacent to the insulator having the recess, that is, the end cell.

これにより、簡単且つコンパクトな構成で、端部セルへの反応ガスの分配性を向上させることができ、しかも前記端部セルの発電性能を良好に確保することが可能になる。   Thereby, it is possible to improve the distribution of the reaction gas to the end cells with a simple and compact configuration, and to secure the power generation performance of the end cells.

本発明の第1の実施形態に係る燃料電池スタックの斜視説明図である。1 is a perspective explanatory view of a fuel cell stack according to a first embodiment of the present invention. 前記燃料電池スタックの一部分解概略斜視図である。FIG. 2 is a partially exploded schematic perspective view of the fuel cell stack. 前記燃料電池スタックの、図2中、III−III線断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the fuel cell stack taken along line III-III in FIG. 2. 前記燃料電池スタックを構成する発電セルの分解斜視説明図である。It is a disassembled perspective explanatory drawing of the power generation cell which comprises the said fuel cell stack. 本発明の第2の実施形態に係る燃料電池スタックの一部分解概略斜視図である。FIG. 4 is a partially exploded schematic perspective view of a fuel cell stack according to a second embodiment of the present invention. 前記燃料電池スタックの、図5中、VI−VI線断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the fuel cell stack taken along line VI-VI in FIG. 5. 本発明の第3の実施形態に係る燃料電池スタックの要部断面説明図である。It is principal part cross-sectional explanatory drawing of the fuel cell stack which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4の実施形態に係る燃料電池スタックの一部分解概略斜視図である。FIG. 6 is a partially exploded schematic perspective view of a fuel cell stack according to a fourth embodiment of the present invention. 前記燃料電池スタックの、図8中、IX−IX線断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view of the fuel cell stack taken along line IX-IX in FIG. 8.

図1及び図2に示すように、本発明の第1の実施形態に係る燃料電池スタック10は、複数の発電セル12が水平方向(矢印A方向)に積層された積層体14を備える。積層体14の積層方向(矢印A方向)一端には、ターミナルプレート16a、インシュレータ(絶縁プレート)18a及びエンドプレート20aが外方に向かって、順次、配設される(図2参照)。積層体14の積層方向他端には、ターミナルプレート16b、インシュレータ(絶縁プレート)18b及びエンドプレート20bが外方に向かって、順次、配設される。   As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell stack 10 according to the first embodiment of the present invention includes a stacked body 14 in which a plurality of power generation cells 12 are stacked in the horizontal direction (arrow A direction). A terminal plate 16a, an insulator (insulating plate) 18a, and an end plate 20a are sequentially disposed at one end in the stacking direction (arrow A direction) of the stacked body 14 (see FIG. 2). At the other end in the stacking direction of the stacked body 14, a terminal plate 16b, an insulator (insulating plate) 18b, and an end plate 20b are sequentially disposed outward.

図1に示すように、エンドプレート20a、20bは、横長(縦長でもよい)の長方形状を有するとともに、各辺間には、連結バー24が配置される。各連結バー24は、両端をエンドプレート20a、20bの内面にボルト26を介して固定され、複数の積層された発電セル12に積層方向(矢印A方向)の締め付け荷重を付与する。なお、燃料電池スタック10では、エンドプレート20a、20bを端板とする筐体を備え、前記筐体内に積層体14を収容するように構成してもよい。   As shown in FIG. 1, the end plates 20 a and 20 b have a horizontally long (or vertically long) rectangular shape, and a connecting bar 24 is disposed between each side. Each connecting bar 24 is fixed at both ends to the inner surfaces of the end plates 20a and 20b via bolts 26, and applies a tightening load in the stacking direction (arrow A direction) to the plurality of stacked power generation cells 12. Note that the fuel cell stack 10 may include a housing having end plates 20a and 20b as end plates, and the stacked body 14 may be accommodated in the housing.

発電セル12は、図3及び図4に示すように、電解質膜・電極構造体30が、第1セパレータ32及び第2セパレータ34に挟持される。第1セパレータ32及び第2セパレータ34は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板、あるいはその金属表面に防食用の表面処理を施した金属薄板を波形にプレス成形して構成される金属セパレータを採用しているが、例えば、カーボンセパレータを用いてもよい。   As shown in FIGS. 3 and 4, the power generation cell 12 includes an electrolyte membrane / electrode structure 30 sandwiched between a first separator 32 and a second separator 34. The first separator 32 and the second separator 34 are configured by, for example, pressing a steel plate, a stainless steel plate, an aluminum plate, a plated steel plate, or a metal thin plate having a metal surface subjected to a surface treatment for anticorrosion into a corrugated shape. Although a metal separator is employed, for example, a carbon separator may be used.

発電セル12の矢印B方向(図4中、水平方向)の一端縁部には、積層方向である矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔(反応ガス供給連通孔)36a、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔(反応ガス排出連通孔)38bが、矢印C方向(鉛直方向)に配列して設けられる。   One end edge of the power generation cell 12 in the direction of arrow B (horizontal direction in FIG. 4) communicates with each other in the direction of arrow A, which is the stacking direction, and oxidant for supplying an oxidant gas, for example, an oxygen-containing gas An agent gas supply communication hole (reaction gas supply communication hole) 36a and a fuel gas discharge communication hole (reaction gas discharge communication hole) 38b for discharging a fuel gas, for example, a hydrogen-containing gas, are provided in the arrow C direction (vertical direction). Are provided in an array.

発電セル12の矢印B方向の他端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔(反応ガス供給連通孔)38a、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔(反応ガス排出連通孔)36bが、矢印C方向に配列して設けられる。   A fuel gas supply communication hole (reactive gas supply communication hole) 38a for communicating with each other in the direction of arrow A to supply fuel gas and an oxidant gas are connected to the other end edge of the power generation cell 12 in the direction of arrow B. Oxidant gas discharge communication holes (reactive gas discharge communication holes) 36b for discharge are arranged in the direction of arrow C.

発電セル12の矢印C方向の上端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔40aが設けられる。発電セル12の矢印C方向の下端縁部には、矢印A方向に互いに連通して、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔40bが設けられる。   A cooling medium supply communication hole 40a is provided at the upper edge of the power generation cell 12 in the arrow C direction so as to communicate with each other in the arrow A direction and supply a cooling medium. A cooling medium discharge communication hole 40 b for discharging the cooling medium is provided at the lower edge of the power generation cell 12 in the arrow C direction so as to communicate with each other in the arrow A direction.

第1セパレータ32の電解質膜・電極構造体30に向かう面32aには、酸化剤ガス供給連通孔36aと酸化剤ガス排出連通孔36bとに連通する酸化剤ガス流路(反応ガス流路)42が設けられる。酸化剤ガス流路42は、水平方向(矢印B方向)に延在する複数本の流路溝を有する。   An oxidant gas flow path (reactive gas flow path) 42 communicating with the oxidant gas supply communication hole 36 a and the oxidant gas discharge communication hole 36 b is formed on the surface 32 a of the first separator 32 facing the electrolyte membrane / electrode structure 30. Is provided. The oxidant gas flow channel 42 has a plurality of flow channel grooves extending in the horizontal direction (arrow B direction).

第2セパレータ34の電解質膜・電極構造体30に向かう面34aには、燃料ガス供給連通孔38aと燃料ガス排出連通孔38bとに連通する燃料ガス流路(反応ガス流路)44が設けられる。燃料ガス流路44は、水平方向(矢印B方向)に延在する複数本の流路溝を有する。   A surface 34a of the second separator 34 facing the electrolyte membrane / electrode structure 30 is provided with a fuel gas flow path (reactive gas flow path) 44 communicating with the fuel gas supply communication hole 38a and the fuel gas discharge communication hole 38b. . The fuel gas channel 44 has a plurality of channel grooves extending in the horizontal direction (arrow B direction).

互いに隣接する発電セル12を構成する第1セパレータ32の面32bと、第2セパレータ34の面34bとの間には、冷却媒体供給連通孔40aと冷却媒体排出連通孔40bとを連通する冷却媒体流路46が設けられる。   A cooling medium that connects the cooling medium supply communication hole 40a and the cooling medium discharge communication hole 40b between the surface 32b of the first separator 32 and the surface 34b of the second separator 34 that constitute the power generation cells 12 adjacent to each other. A flow path 46 is provided.

第1セパレータ32及び第2セパレータ34には、それぞれシール部材48、50が、一体的又は個別に設けられる。シール部材48、50としては、例えば、EPDM、NBR、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ブチルゴム、天然ゴム、スチレンゴム、クロロプレーン、又はアクリルゴム等のシール材、クッション材、あるいはパッキン材等の弾性を有するシール部材が使用される。   The first separator 32 and the second separator 34 are respectively provided with seal members 48 and 50 integrally or individually. As the sealing members 48 and 50, for example, EPDM, NBR, fluorine rubber, silicone rubber, fluorosilicone rubber, butyl rubber, natural rubber, styrene rubber, chloroprene, acrylic rubber or the like sealing material, cushioning material, packing material, etc. A seal member having the following elasticity is used.

電解質膜・電極構造体30は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜(又は炭化水素系膜)に水が含浸された固体高分子電解質膜52と、前記固体高分子電解質膜52を挟持するカソード電極54及びアノード電極56とを備える。   The electrolyte membrane / electrode structure 30 includes, for example, a solid polymer electrolyte membrane 52 in which a perfluorosulfonic acid thin film (or hydrocarbon-based membrane) is impregnated with water, and a cathode electrode sandwiching the solid polymer electrolyte membrane 52 54 and an anode electrode 56.

固体高分子電解質膜52は、カソード電極54及びアノード電極56よりも大きな平面寸法(表面寸法)を有している。なお、電解質膜・電極構造体30は、カソード電極54とアノード電極56とが互いに異なる平面寸法(表面寸法)に設定される段差MEAを構成してもよい。   The solid polymer electrolyte membrane 52 has a larger planar dimension (surface dimension) than the cathode electrode 54 and the anode electrode 56. The electrolyte membrane / electrode structure 30 may constitute a step MEA in which the cathode electrode 54 and the anode electrode 56 are set to different plane dimensions (surface dimensions).

カソード電極54及びアノード電極56は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜52の両面に形成されている。   The cathode electrode 54 and the anode electrode 56 are an electrode catalyst formed by uniformly applying a gas diffusion layer made of carbon paper or the like and porous carbon particles carrying a platinum alloy on the surface thereof to the surface of the gas diffusion layer. And having a layer. The electrode catalyst layers are formed on both surfaces of the solid polymer electrolyte membrane 52.

図2に示すように、ターミナルプレート16a、16bの略中央には、積層方向外方に延在する端子部58a、58bが設けられる。端子部58a、58bは、絶縁性筒体60に挿入されて、インシュレータ18a、18bの孔部62a、62b及びエンドプレート20a、20bの孔部64a、64bを貫通して前記エンドプレート20a、20bの外部に突出する。   As shown in FIG. 2, terminal portions 58a and 58b extending outward in the stacking direction are provided at substantially the center of the terminal plates 16a and 16b. The terminal portions 58a and 58b are inserted into the insulating cylinder 60 and penetrate the holes 62a and 62b of the insulators 18a and 18b and the holes 64a and 64b of the end plates 20a and 20b. Protruding outside.

エンドプレート20aには、酸化剤ガス供給連通孔36a、酸化剤ガス排出連通孔36b、燃料ガス供給連通孔38a及び燃料ガス排出連通孔38bが形成される。エンドプレート20bには、冷却媒体供給連通孔40a及び冷却媒体排出連通孔40bが形成される。エンドプレート20aには、図示しないが、酸化剤ガス供給連通孔36a、酸化剤ガス排出連通孔36b、燃料ガス供給連通孔38a及び燃料ガス排出連通孔38bの内周に、例えば、絶縁グロメット等による絶縁被膜が設けられ、絶縁性が確保されている。エンドプレート20bには、冷却媒体供給連通孔40a及び冷却媒体排出連通孔40bの内周に、例えば、絶縁グロメット等による絶縁被膜が設けられ、絶縁性が確保されている。   An oxidant gas supply communication hole 36a, an oxidant gas discharge communication hole 36b, a fuel gas supply communication hole 38a, and a fuel gas discharge communication hole 38b are formed in the end plate 20a. A cooling medium supply communication hole 40a and a cooling medium discharge communication hole 40b are formed in the end plate 20b. Although not shown in the figure, the end plate 20a has an oxidant gas supply communication hole 36a, an oxidant gas discharge communication hole 36b, a fuel gas supply communication hole 38a, and a fuel gas discharge communication hole 38b, for example, by an insulating grommet. An insulating coating is provided to ensure insulation. The end plate 20b is provided with an insulating film such as an insulating grommet on the inner periphery of the cooling medium supply communication hole 40a and the cooling medium discharge communication hole 40b to ensure insulation.

インシュレータ18a、18bは、絶縁性材料、例えば、ポリカーボネート(PC)やフェノール樹脂等で形成されている。インシュレータ18a、18bの中央部には、積層体14側の端部が開口される凹状収容部66a、66bが形成される。凹状収容部66a、66bを構成する底面68a、68bの略中央には、孔部62a、62bが連通する。   The insulators 18a and 18b are made of an insulating material such as polycarbonate (PC) or phenol resin. In the central part of the insulators 18a and 18b, concave housing portions 66a and 66b are formed, which are open at the end on the laminated body 14 side. The holes 62a and 62b communicate with the approximate center of the bottom surfaces 68a and 68b constituting the concave accommodating portions 66a and 66b.

図2及び図3に示すように、凹状収容部66aには、断熱部材70a及びターミナルプレート16aが収容される。凹状収容部66bには、断熱部材70b及びターミナルプレート16bが収容される。   As shown in FIGS. 2 and 3, the recessed housing portion 66a houses the heat insulating member 70a and the terminal plate 16a. The heat insulating member 70b and the terminal plate 16b are accommodated in the concave accommodating portion 66b.

断熱部材70aは、発電セル12(積層体14)を構成する第1セパレータ32の外周部を枠状に切断した波板状の金属製のプレート32Pと、第2セパレータ34の外周部を枠状に切断した波板状の金属製のプレート34Pとを交互に、例えば、2組積層して構成される。断熱部材70aでは、プレート32P、34Pが当接することにより、これらの間に断熱用空間が形成される。プレート32P、34Pの外周寸法は、インシュレータ18aの凹状収容部66aの内周寸法と同等に設定される。   The heat insulating member 70a includes a corrugated metal plate 32P obtained by cutting the outer periphery of the first separator 32 constituting the power generation cell 12 (laminated body 14) into a frame shape, and the outer periphery of the second separator 34 as a frame shape. For example, two sets of corrugated metal plates 34P cut into two are laminated. In the heat insulating member 70a, the plates 32P and 34P are brought into contact with each other to form a heat insulating space therebetween. The outer peripheral dimensions of the plates 32P and 34P are set to be equal to the inner peripheral dimension of the concave accommodating portion 66a of the insulator 18a.

なお、発電セル12が3種類の異なるセパレータから構成される場合には、3枚のセパレータを交互に積層してもよい。また、断熱部材70aは、プレート32P、34Pを1組、又は3組以上で構成してもよく、単一のプレート32Pを複数枚積層してもよく、あるいは、単一のプレート34Pを複数枚積層してもよい。さらに、発電セル用の金属セパレータではなく、端部専用の金属セパレータでもよい。   In addition, when the power generation cell 12 is composed of three different types of separators, three separators may be alternately stacked. Further, the heat insulating member 70a may be composed of one set or three or more sets of plates 32P and 34P, a plurality of single plates 32P may be stacked, or a plurality of single plates 34P may be stacked. You may laminate. Furthermore, instead of the metal separator for the power generation cell, a metal separator dedicated to the end may be used.

また、断熱部材70aは、空孔を保持し且つ通電性を有する部材であればよく、電気導電性を有する発泡金属、ハニカム形状金属(ハニカム部材)、又は多孔質カーボン(例えば、カーボンペーパ)のいずれかにより構成してもよい。断熱部材70aは、1枚でもよく、又は、複数枚を重ねてもよい。なお、断熱部材70bは、上記の断熱部材70aと同様に構成されており、同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。   The heat insulating member 70a may be any member that retains pores and has electrical conductivity, and is made of an electrically conductive foam metal, honeycomb-shaped metal (honeycomb member), or porous carbon (for example, carbon paper). You may comprise either. One heat insulating member 70a may be used, or a plurality of heat insulating members 70a may be stacked. In addition, the heat insulation member 70b is comprised similarly to said heat insulation member 70a, attaches | subjects the same referential mark to the same component, and abbreviate | omits the detailed description.

図2に示すように、エンドプレート20b(他方のエンドプレート)に隣接するインシュレータ18bには、積層体14側の面(凹状収容部66bが設けられる面)に、酸化剤ガス供給連通孔36a、酸化剤ガス排出連通孔36b、燃料ガス供給連通孔38a及び燃料ガス排出連通孔38bに連通する凹部72a、72b、74a及び74bがそれぞれ所定の深さに形成される。凹部72a、72b、74a及び74bの開口断面形状は、酸化剤ガス供給連通孔36a、酸化剤ガス排出連通孔36b、燃料ガス供給連通孔38a及び燃料ガス排出連通孔38bの開口断面形状と同一形状に設定される。   As shown in FIG. 2, the insulator 18 b adjacent to the end plate 20 b (the other end plate) has an oxidant gas supply communication hole 36 a on the surface on the laminated body 14 side (surface on which the concave housing portion 66 b is provided). Recesses 72a, 72b, 74a, and 74b communicating with the oxidant gas discharge communication hole 36b, the fuel gas supply communication hole 38a, and the fuel gas discharge communication hole 38b are formed at predetermined depths, respectively. The opening cross-sectional shapes of the recesses 72a, 72b, 74a, and 74b are the same as the opening cross-sectional shapes of the oxidant gas supply communication hole 36a, the oxidant gas discharge communication hole 36b, the fuel gas supply communication hole 38a, and the fuel gas discharge communication hole 38b. Set to

なお、インシュレータ18bには、少なくとも酸化剤ガス供給連通孔36a及び燃料ガス供給連通孔38aに対向する凹部72a及び凹部74aを設ければよい。酸化剤ガス排出連通孔36b及び燃料ガス排出連通孔38bに対向する凹部72b凹部74bは、必要に応じて設けることができる。   The insulator 18b may be provided with at least a recess 72a and a recess 74a facing the oxidant gas supply communication hole 36a and the fuel gas supply communication hole 38a. The recess 72b and the recess 74b facing the oxidant gas discharge communication hole 36b and the fuel gas discharge communication hole 38b can be provided as necessary.

図3に示すように、積層体14のインシュレータ18a側の積層方向端部に配置される第2セパレータ34は、シール部材50が前記インシュレータ18aの額縁状の端面に当接する。積層体14のインシュレータ18b側の積層方向端部に配置される第1セパレータ32は、シール部材48が前記インシュレータ18bの額縁状の端面に当接する。   As shown in FIG. 3, in the second separator 34 disposed at the stacking direction end portion on the insulator 18 a side of the stacked body 14, the seal member 50 comes into contact with the frame-shaped end surface of the insulator 18 a. As for the 1st separator 32 arrange | positioned at the lamination direction edge part by the side of the insulator 18b of the laminated body 14, the sealing member 48 contact | abuts to the frame-shaped end surface of the said insulator 18b.

このように構成される燃料電池スタック10の動作について、以下に説明する。   The operation of the fuel cell stack 10 configured as described above will be described below.

先ず、図1に示すように、酸素含有ガス等の酸化剤ガスは、エンドプレート20aの酸化剤ガス供給連通孔36aに供給される。水素含有ガス等の燃料ガスは、エンドプレート20aの燃料ガス供給連通孔38aに供給される。純水やエチレングリコール、オイル等の冷却媒体は、エンドプレート20bの冷却媒体供給連通孔40aに供給される。   First, as shown in FIG. 1, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied to the oxidant gas supply passage 36a of the end plate 20a. Fuel gas such as hydrogen-containing gas is supplied to the fuel gas supply communication hole 38a of the end plate 20a. A cooling medium such as pure water, ethylene glycol, or oil is supplied to the cooling medium supply communication hole 40a of the end plate 20b.

酸化剤ガスは、図4に示すように、酸化剤ガス供給連通孔36aから第1セパレータ32の酸化剤ガス流路42に導入される。酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路42に沿って水平方向(矢印B方向)に流動しながら、電解質膜・電極構造体30を構成するカソード電極54に供給される。   As shown in FIG. 4, the oxidant gas is introduced into the oxidant gas flow path 42 of the first separator 32 from the oxidant gas supply communication hole 36 a. The oxidant gas is supplied to the cathode electrode 54 constituting the electrolyte membrane / electrode structure 30 while flowing in the horizontal direction (arrow B direction) along the oxidant gas flow path 42.

一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔38aから第2セパレータ34の燃料ガス流路44に導入される。この燃料ガスは、燃料ガス流路44に沿って水平方向(矢印B方向)に流動しながら、電解質膜・電極構造体30を構成するアノード電極56に供給される。   On the other hand, the fuel gas is introduced into the fuel gas flow path 44 of the second separator 34 from the fuel gas supply communication hole 38a. The fuel gas is supplied to the anode electrode 56 constituting the electrolyte membrane / electrode structure 30 while flowing in the horizontal direction (arrow B direction) along the fuel gas flow path 44.

従って、電解質膜・電極構造体30では、カソード電極54に供給される酸化剤ガスと、アノード電極56に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。   Therefore, in the electrolyte membrane / electrode structure 30, the oxidant gas supplied to the cathode electrode 54 and the fuel gas supplied to the anode electrode 56 are consumed by an electrochemical reaction in the electrode catalyst layer to generate power. Is called.

次いで、カソード電極54に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔36bに沿って矢印A方向に排出される。一方、アノード電極56に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔38bに沿って矢印A方向に排出される。   Next, the oxidant gas supplied and consumed to the cathode electrode 54 is discharged in the direction of arrow A along the oxidant gas discharge communication hole 36b. On the other hand, the fuel gas consumed by being supplied to the anode electrode 56 is discharged in the direction of arrow A along the fuel gas discharge communication hole 38b.

また、冷却媒体供給連通孔40aに供給された冷却媒体は、第1セパレータ32及び第2セパレータ34間の冷却媒体流路46に導入された後、矢印C方向に流通する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体30を冷却した後、冷却媒体排出連通孔40bから排出される。   The cooling medium supplied to the cooling medium supply communication hole 40 a is introduced into the cooling medium flow path 46 between the first separator 32 and the second separator 34 and then circulates in the direction of arrow C. The cooling medium is discharged from the cooling medium discharge communication hole 40b after the electrolyte membrane / electrode structure 30 is cooled.

この場合、第1の実施形態では、図3に示すように、インシュレータ18bの積層体14側の面には、燃料ガス供給連通孔38aに連通する凹部74aが形成されている。このため、エンドプレート20a側から燃料ガス供給連通孔38aに沿って積層方向に流通する燃料ガスは、積層体14を通過してチャンバとしての凹部74aに導入される。   In this case, in the first embodiment, as shown in FIG. 3, a recess 74a communicating with the fuel gas supply communication hole 38a is formed on the surface of the insulator 18b on the laminated body 14 side. Therefore, the fuel gas flowing in the stacking direction along the fuel gas supply communication hole 38a from the end plate 20a side passes through the stacked body 14 and is introduced into the recess 74a as a chamber.

従って、積層体14のインシュレータ18b側の積層方向端部に配置される発電セル12、すなわち、端部セルでは、燃料ガスが燃料ガス供給連通孔38aから燃料ガス流路44に円滑且つ確実に供給される。   Therefore, in the power generation cell 12 arranged at the stacking direction end of the stacked body 14 on the insulator 18b side, that is, the end cell, the fuel gas is smoothly and reliably supplied from the fuel gas supply communication hole 38a to the fuel gas flow path 44. Is done.

さらに、インシュレータ18bには、酸化剤ガス供給連通孔36aに連通する凹部72aが形成されている。これにより、エンドプレート20a側から酸化剤ガス供給連通孔36aに沿って積層方向に流通する酸化剤ガスは、積層体14を通過してチャンバとしての凹部72aに導入される。   Further, the insulator 18b is formed with a recess 72a communicating with the oxidant gas supply communication hole 36a. Thus, the oxidant gas flowing in the stacking direction along the oxidant gas supply communication hole 36a from the end plate 20a side passes through the stacked body 14 and is introduced into the recess 72a as a chamber.

このため、積層体14のインシュレータ18b側の積層方向端部に配置される発電セル12、すなわち、端部セルでは、酸化剤ガスが酸化剤ガス供給連通孔36aから酸化剤ガス流路42に円滑且つ確実に供給される。   For this reason, in the power generation cell 12 arranged at the stacking direction end of the laminate 14 on the insulator 18b side, that is, the end cell, the oxidant gas smoothly flows from the oxidant gas supply communication hole 36a to the oxidant gas flow path 42. And it is reliably supplied.

従って、簡単且つコンパクトな構成で、端部セルへの燃料ガス及び酸化剤ガスの分配性を向上させることができる。しかも、端部セルの発電性能を良好に確保することが可能になるという効果が得られる。   Therefore, the distribution of the fuel gas and the oxidant gas to the end cells can be improved with a simple and compact configuration. And the effect that it becomes possible to ensure the electric power generation performance of an edge part cell favorably is acquired.

また、インシュレータ18aの凹状収容部66aには、断熱部材70a及びターミナルプレート16aが収容されている。一方、インシュレータ18bの凹状収容部66bには、断熱部材70b及びターミナルプレート16bが収容されている。これにより、断熱部材70a、70b及びターミナルプレート16a、16bの外周部からの放熱を良好に抑制することができ、端部セルの温度低下を確実に阻止することが可能になる。   Moreover, the heat insulation member 70a and the terminal plate 16a are accommodated in the concave accommodation part 66a of the insulator 18a. On the other hand, the heat insulating member 70b and the terminal plate 16b are accommodated in the concave accommodating portion 66b of the insulator 18b. Thereby, the heat radiation from the outer peripheral portions of the heat insulating members 70a and 70b and the terminal plates 16a and 16b can be satisfactorily suppressed, and the temperature drop of the end cells can be reliably prevented.

図5は、本発明の第2の実施形態に係る燃料電池スタック80の一部分解概略斜視図を示す。なお、第1の実施形態に係る燃料電池スタック10と同一の構成要素には、同一の参照符号を付して、その詳細な説明は省略する。また、以下に説明する第3以降の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。   FIG. 5 is a partially exploded schematic perspective view of a fuel cell stack 80 according to the second embodiment of the present invention. The same components as those of the fuel cell stack 10 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Similarly, in the third and subsequent embodiments described below, detailed description thereof is omitted.

燃料電池スタック80は、インシュレータ18bに代えてインシュレータ82を備える。インシュレータ82には、積層体14側の面(凹状収容部66bが設けられる面)に、酸化剤ガス供給連通孔36a、酸化剤ガス排出連通孔36b、燃料ガス供給連通孔38a及び燃料ガス排出連通孔38bに連通する凹部84a、84b、86a及び86bがそれぞれ所定の深さに形成される。   The fuel cell stack 80 includes an insulator 82 instead of the insulator 18b. In the insulator 82, the oxidant gas supply communication hole 36 a, the oxidant gas discharge communication hole 36 b, the fuel gas supply communication hole 38 a, and the fuel gas discharge communication are formed on the surface on the laminated body 14 side (surface on which the concave housing portion 66 b is provided). Recesses 84a, 84b, 86a and 86b communicating with the hole 38b are respectively formed to a predetermined depth.

凹部84a、84b、86a及び86bの開口断面形状は、酸化剤ガス供給連通孔36a、酸化剤ガス排出連通孔36b、燃料ガス供給連通孔38a及び燃料ガス排出連通孔38bの開口断面形状と同一形状に設定される。凹部84a、84b、86a及び86bの重力方向底面には、酸化剤ガス供給連通孔36a、酸化剤ガス排出連通孔36b、燃料ガス供給連通孔38a及び燃料ガス排出連通孔38bの底面に向かって下方に傾斜する傾斜面88a、88b、90a及び90bが形成される。   The opening cross-sectional shapes of the recesses 84a, 84b, 86a and 86b are the same as the opening cross-sectional shapes of the oxidant gas supply communication hole 36a, the oxidant gas discharge communication hole 36b, the fuel gas supply communication hole 38a and the fuel gas discharge communication hole 38b. Set to In the gravity direction bottom surfaces of the recesses 84a, 84b, 86a and 86b, the oxidant gas supply communication hole 36a, the oxidant gas discharge communication hole 36b, the fuel gas supply communication hole 38a, and the fuel gas discharge communication hole 38b are directed downward. Inclined surfaces 88a, 88b, 90a and 90b are formed.

図6に示すように、凹部86aの重力方向底面に形成される傾斜面90aは、燃料ガス供給連通孔38aの流れ方向(矢印B方向)に対して、前記凹部86aの内方に向かって上方に角度α゜だけ傾斜する。他の傾斜面88a、88b及び90bも、同様である。   As shown in FIG. 6, the inclined surface 90a formed on the bottom surface in the gravitational direction of the recess 86a is directed upward inward of the recess 86a with respect to the flow direction (arrow B direction) of the fuel gas supply communication hole 38a. Is inclined at an angle α °. The same applies to the other inclined surfaces 88a, 88b and 90b.

このように構成される第2の実施形態では、凹部84a、84b、86a及び86bの重力方向底面には、傾斜面88a、88b、90a及び90bが形成されている。このため、図6に示すように、例えば、凹部86aに水分が滞留した際、この水分が凝縮して結露水92が発生すると、前記結露水92は、重力により傾斜面90aに沿って積層体14側に移動する。従って、凹部86aには、結露水92が滞留することがなく、燃料ガスの円滑な供給が遂行可能になるという効果が得られる。   In the second embodiment configured as described above, inclined surfaces 88a, 88b, 90a and 90b are formed on the bottom surfaces in the gravity direction of the recesses 84a, 84b, 86a and 86b. For this reason, as shown in FIG. 6, for example, when moisture stays in the recess 86a, when the moisture is condensed and condensed water 92 is generated, the condensed water 92 is laminated along the inclined surface 90a by gravity. Move to the 14th side. Therefore, the condensed water 92 does not stay in the recess 86a, and the effect that smooth supply of the fuel gas can be performed is obtained.

さらに、凹部84a、84b、86a及び86bを有するインシュレータ82が使用されており、簡単且つコンパクトな構成で、端部セルへの燃料ガス及び酸化剤ガスの分配性を向上させることができる。しかも、端部セルの発電性能を良好に確保することが可能になる等、上記の第1の実施形態と同様の効果が得られる。   Further, the insulator 82 having the recesses 84a, 84b, 86a and 86b is used, and the distribution of the fuel gas and the oxidant gas to the end cells can be improved with a simple and compact configuration. In addition, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, such as ensuring good power generation performance of the end cells.

図7は、本発明の第3の実施形態に係る燃料電池スタック100の要部断面説明図を示す。   FIG. 7 is an explanatory cross-sectional view of a main part of a fuel cell stack 100 according to the third embodiment of the present invention.

燃料電池スタック100は、上記の断熱部材70a、70bに代えて断熱部材102a、102bを備える。断熱部材102a、102bは、それぞれ材質の異なる少なくとも第1断熱部材104と第2断熱部材106とを備え、前記第1断熱部材104と前記第2断熱部材106とが交互に積層される。   The fuel cell stack 100 includes heat insulating members 102a and 102b instead of the heat insulating members 70a and 70b. The heat insulating members 102a and 102b include at least a first heat insulating member 104 and a second heat insulating member 106, which are made of different materials, and the first heat insulating member 104 and the second heat insulating member 106 are alternately stacked.

第1断熱部材104は、例えば、金属プレートで構成され、上記のプレート32P、34Pの少なくともいずれかを使用することができる。第2断熱部材106は、断熱機構を有する部材であればよく、例えば、カーボンプレートを使用することが可能である。第2断熱部材106は、第1断熱部材104よりも小さな外形寸法に設定される。   The 1st heat insulation member 104 is comprised by the metal plate, for example, and can use at least any one of said plate 32P and 34P. The second heat insulating member 106 may be a member having a heat insulating mechanism, and for example, a carbon plate can be used. The second heat insulating member 106 is set to have a smaller outer dimension than the first heat insulating member 104.

インシュレータ18aの凹状収容部66aには、断熱部材102a及びターミナルプレート16aが収容されるとともに、インシュレータ18bの凹状収容部66bには、断熱部材102b及びターミナルプレート16bが収容される。   The heat insulating member 102a and the terminal plate 16a are accommodated in the concave accommodating portion 66a of the insulator 18a, and the heat insulating member 102b and the terminal plate 16b are accommodated in the concave accommodating portion 66b of the insulator 18b.

なお、第3の実施形態では、第1の実施形態のインシュレータ18bを使用したが、これに限定されるものではなく、第2の実施形態のインシュレータ82を採用してもよい。   In the third embodiment, the insulator 18b of the first embodiment is used. However, the present invention is not limited to this, and the insulator 82 of the second embodiment may be adopted.

このように構成される第3の実施形態では、異種部材である第1断熱部材104と第2断熱部材106との接触面には、界面熱抵抗が惹起し、断熱性が良好に向上する。従って、第1断熱部材104及び第2断熱部材106は、薄肉形状に構成されても、所望の通電性及び所望の断熱性を確保することが可能になる。   In the third embodiment configured as described above, interfacial thermal resistance is induced on the contact surface between the first heat insulating member 104 and the second heat insulating member 106 which are different members, and the heat insulating property is improved satisfactorily. Therefore, even if the 1st heat insulation member 104 and the 2nd heat insulation member 106 are comprised in thin wall shape, it becomes possible to ensure desired electricity supply and desired heat insulation.

さらに、インシュレータ18bが使用されており、簡単且つコンパクトな構成で、端部セルへの燃料ガス及び酸化剤ガスの分配性を向上させることができる。しかも、端部セルの発電性能を良好に確保することが可能になる等、上記の第1及び第2の実施形態と同様の効果が得られる。   Further, the insulator 18b is used, and the distribution of the fuel gas and the oxidant gas to the end cells can be improved with a simple and compact configuration. Moreover, the same effects as those of the first and second embodiments described above can be obtained, such as ensuring good power generation performance of the end cells.

なお、第1断熱部材104と第2断熱部材106とは、それぞれ材質が異なっていれば、種々の組み合わせが可能である。また、第1断熱部材104及び第2断熱部材106の積層数は、任意、設定することができる。さらに、第2断熱部材106は、平板状ではなく、波板状であってもよい。   The first heat insulating member 104 and the second heat insulating member 106 can be variously combined as long as the materials are different. Further, the number of stacked layers of the first heat insulating member 104 and the second heat insulating member 106 can be arbitrarily set. Further, the second heat insulating member 106 may be corrugated instead of flat.

図8は、本発明の第4の実施形態に係る燃料電池スタック110の一部分解概略斜視図を示す。   FIG. 8 is a partially exploded schematic perspective view of a fuel cell stack 110 according to the fourth embodiment of the present invention.

燃料電池スタック110は、インシュレータ18bに代えてインシュレータ112を備えるとともに、エンドプレート20bに代えてエンドプレート114を備える。インシュレータ112には、積層体14側の面に、酸化剤ガス供給連通孔36a、酸化剤ガス排出連通孔36b、燃料ガス供給連通孔38a及び燃料ガス排出連通孔38bに連通する開口部116a、116b、118a及び118bがそれぞれ貫通形成される。   The fuel cell stack 110 includes an insulator 112 instead of the insulator 18b, and includes an end plate 114 instead of the end plate 20b. In the insulator 112, openings 116 a and 116 b communicating with the oxidant gas supply communication hole 36 a, the oxidant gas discharge communication hole 36 b, the fuel gas supply communication hole 38 a, and the fuel gas discharge communication hole 38 b on the surface on the laminated body 14 side. , 118a and 118b are respectively formed through.

エンドプレート114には、インシュレータ112側の面に、開口部116a、116b、118a及び118bに連通する凹部120a、120b、122a及び122bがそれぞれ所定の深さに形成される(図9参照)。エンドプレート114には、図示しないが、凹部120a、120b、122a及び122bの内周に、例えば、絶縁グロメット等による絶縁被膜が設けられ、絶縁性が確保されている。インシュレータ112の内側の面には、開口部116a、116b、118a及び118bと凹部120a、120b、122a及び122bとを周回してシール部材124が設けられ、シール性を確保している。   In the end plate 114, recesses 120a, 120b, 122a, and 122b communicating with the openings 116a, 116b, 118a, and 118b are respectively formed on the surface on the insulator 112 side to a predetermined depth (see FIG. 9). Although not shown, the end plate 114 is provided with an insulating film such as an insulating grommet on the inner periphery of the recesses 120a, 120b, 122a, and 122b to ensure insulation. A seal member 124 is provided on the inner surface of the insulator 112 around the openings 116a, 116b, 118a, and 118b and the recesses 120a, 120b, 122a, and 122b to ensure sealing performance.

このように構成される第4の実施形態では、特にインシュレータ112からエンドプレート114に亘って開口部116a、116b、118a及び118bと凹部120a、120b、122a及び122bとが、互いに連通して形成されている。従って、端部セルの近傍には、酸化剤ガス及び燃料ガスのチャンバが深さ方向に大きく形成されている。これにより、端部セルに対して酸化剤ガス及び燃料ガスを一層円滑に供給することが可能になるとともに、上記の第1〜第3の実施形態と同様の効果が得られる。   In the fourth embodiment configured as above, the openings 116a, 116b, 118a and 118b and the recesses 120a, 120b, 122a and 122b are formed in communication with each other, particularly from the insulator 112 to the end plate 114. ing. Accordingly, an oxidant gas and fuel gas chamber is formed in the depth direction in the vicinity of the end cell. As a result, the oxidant gas and the fuel gas can be more smoothly supplied to the end cells, and the same effects as in the first to third embodiments can be obtained.

なお、第4の実施形態では、インシュレータ112は、例えば、インシュレータ18bに比べて相当に薄肉状に構成することができる。その際、断熱部材70bを不要にしてもよい。   In the fourth embodiment, the insulator 112 can be configured to be considerably thinner than the insulator 18b, for example. In that case, you may make the heat insulation member 70b unnecessary.

10、80、100、110…燃料電池スタック
12…発電セル 14…積層体
16a、16b…ターミナルプレート
18a、18b、82、112…インシュレータ
20a、20b、114…エンドプレート
30…電解質膜・電極構造体 32、34…セパレータ
32P、34P…プレート 36a…酸化剤ガス供給連通孔
36b…酸化剤ガス排出連通孔 38a…燃料ガス供給連通孔
38b…燃料ガス排出連通孔 40a…冷却媒体供給連通孔
40b…冷却媒体排出連通孔 42…酸化剤ガス流路
44…燃料ガス流路 46…冷却媒体流路
48、50、124…シール部材 52…固体高分子電解質膜
54…カソード電極 56…アノード電極
66a、66b…凹状収容部
70a、70b、102a、102b、104、106…断熱部材
72a、72b、74a、74b、84a、84b、86a、86b、120a、120b、122a、122b…凹部
88a、88b、90a、90b…傾斜面
116a、116b、118a、118b…開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10, 80, 100, 110 ... Fuel cell stack 12 ... Power generation cell 14 ... Laminated body 16a, 16b ... Terminal plate 18a, 18b, 82, 112 ... Insulator 20a, 20b, 114 ... End plate 30 ... Electrolyte membrane and electrode structure 32, 34 ... separators 32P, 34P ... plate 36a ... oxidant gas supply communication hole 36b ... oxidant gas discharge communication hole 38a ... fuel gas supply communication hole 38b ... fuel gas discharge communication hole 40a ... cooling medium supply communication hole 40b ... cooling Medium discharge communication hole 42 ... Oxidant gas flow path 44 ... Fuel gas flow path 46 ... Cooling medium flow path 48, 50, 124 ... Seal member 52 ... Solid polymer electrolyte membrane 54 ... Cathode electrode 56 ... Anode electrodes 66a, 66b ... Recessed accommodating portions 70a, 70b, 102a, 102b, 104, 106 ... heat insulating members 72a, 7 b, 74a, 74b, 84a, 84b, 86a, 86b, 120a, 120b, 122a, 122b ... recess 88a, 88b, 90a, 90b ... inclined surfaces 116a, 116b, 118a, 118b ... opening

Claims (4)

電解質の両側に電極が配設される電解質・電極構造体とセパレータとを有する発電セルが積層される積層体を備え、前記積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、インシュレータ及びエンドプレートが配設されるとともに、少なくとも燃料ガス又は酸化剤ガスである反応ガスを、電極面に沿って流通させる反応ガス流路と、前記反応ガス流路の入口側に連通し、前記反応ガスを前記積層方向に流通させる反応ガス供給連通孔と、前記反応ガス流路の出口側に連通し、前記反応ガスを前記積層方向に流通させる反応ガス排出連通孔とが設けられる燃料電池スタックであって、
一方の前記エンドプレートには、前記反応ガス供給連通孔に連通する反応ガス入口と、前記反応ガス排出連通孔に連通する反応ガス出口とが形成されるとともに、
他方の前記エンドプレート側に隣接する前記インシュレータには、少なくとも前記反応ガス供給連通孔に連通する凹部が形成されることを特徴とする燃料電池スタック。
A power source cell having an electrolyte / electrode structure in which electrodes are arranged on both sides of the electrolyte and a separator is laminated, and a terminal plate, an insulator, and an end plate are arranged on both sides of the laminate in the laminating direction. And at least a reaction gas that is a fuel gas or an oxidant gas is allowed to flow along the electrode surface, and communicates with an inlet side of the reaction gas channel, and the reaction gas is disposed in the stacking direction. A fuel cell stack provided with a reaction gas supply communication hole that circulates in the reaction gas, and a reaction gas discharge communication hole that communicates with the outlet side of the reaction gas flow path and circulates the reaction gas in the stacking direction,
One end plate is formed with a reaction gas inlet communicating with the reaction gas supply communication hole and a reaction gas outlet communicating with the reaction gas discharge communication hole,
The fuel cell stack, wherein the insulator adjacent to the other end plate side has at least a recess communicating with the reaction gas supply communication hole.
請求項1記載の燃料電池スタックにおいて、前記凹部の開口断面形状は、少なくとも前記反応ガス供給連通孔の開口断面形状と同一形状に設定されることを特徴とする燃料電池スタック。   2. The fuel cell stack according to claim 1, wherein an opening cross-sectional shape of the recess is set to be at least the same shape as an opening cross-sectional shape of the reaction gas supply communication hole. 請求項1又は2記載の燃料電池スタックにおいて、前記凹部の重力方向底面には、少なくとも前記反応ガス供給連通孔の底面に向かって下方に傾斜する傾斜面が形成されることを特徴とする燃料電池スタック。   3. The fuel cell stack according to claim 1, wherein an inclined surface that is inclined downward toward at least a bottom surface of the reaction gas supply communication hole is formed on a bottom surface in the gravitational direction of the concave portion. stack. 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、前記インシュレータは、前記積層体に対向する面に凹状収容部を設けるとともに、
前記凹状収容部には、断熱部材及び前記ターミナルプレートが収容されることを特徴とする燃料電池スタック。
The fuel cell stack according to any one of claims 1 to 3, wherein the insulator is provided with a concave accommodating portion on a surface facing the stacked body,
The fuel cell stack, wherein the concave accommodating portion accommodates a heat insulating member and the terminal plate.
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