JP2015162400A

JP2015162400A - Fuel battery stack

Info

Publication number: JP2015162400A
Application number: JP2014037758A
Authority: JP
Inventors: 恵美子森; Emiko Mori
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2014-02-28
Filing date: 2014-02-28
Publication date: 2015-09-07

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel battery stack for which space saving can be performed.SOLUTION: In a fuel battery 3, a laminate portion 8 and a concentration adjusting portion 9 are formed integrally with each other. In a separator body 50, a main laminate portion 52 and a main concentration adjusting portion 53 are formed integrally with each other. Furthermore, in a separator seal 51, a seal laminate portion 70 and a seal concentration adjusting portion 71 are formed integrally with each other. Therefore, space saving can be more greatly performed as compared with a case where the laminate portion 8 and the concentration adjusting portion 9 are formed separately from each other.

Description

本発明は、燃料電池、詳しくは、液体燃料を使用する燃料電池に備えられる燃料電池スタックに関する。 The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a fuel cell stack provided in a fuel cell using liquid fuel.

従来より、燃料電池に用いられるスタック構造として、電解質層と、電解質層の一方側に配置されたアノードと、電解質層の他方側に配置されたカソードとを有する単位セルが、セパレータを介して複数積層されるスタック構造が知られている。 Conventionally, as a stack structure used in a fuel cell, a plurality of unit cells having an electrolyte layer, an anode disposed on one side of the electrolyte layer, and a cathode disposed on the other side of the electrolyte layer are provided via a separator. Stack structures that are stacked are known.

このようなスタック構造においては、液体燃料がスタック構造内を通過することにより、起電力が生じて発電される。発電に使用された液体燃料は、スタック構造外に排出される。また、このようなスタック構造が用いられる燃料電池が搭載される電動車両は、排出された液体燃料を貯留する濃度調整タンクと、濃度調整タンクに液体燃料を供給する供給タンクとを備えている。そして、濃度調整タンクにおいて液体燃料の濃度が調整され、この濃度調整がされた液体燃料がスタック構造に供給される（例えば、特許文献１参照）。 In such a stack structure, liquid fuel passes through the stack structure, and an electromotive force is generated to generate power. The liquid fuel used for power generation is discharged out of the stack structure. An electric vehicle equipped with a fuel cell using such a stack structure includes a concentration adjustment tank that stores discharged liquid fuel, and a supply tank that supplies the liquid fuel to the concentration adjustment tank. Then, the concentration of the liquid fuel is adjusted in the concentration adjusting tank, and the adjusted liquid fuel is supplied to the stack structure (for example, see Patent Document 1).

特開２０１２−１７４５２５号公報JP 2012-174525 A

しかるに、上記特許文献１に記載のスタック構造では、電動車両において濃度調整タンクおよび供給タンクを別途設ける必要があり、電動車両が大型化してしまうという不具合がある。 However, in the stack structure described in Patent Document 1, it is necessary to separately provide a concentration adjustment tank and a supply tank in the electric vehicle, and there is a problem that the electric vehicle becomes large.

そこで、本発明の目的は、省スペース化を図れる燃料電池スタックを提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fuel cell stack that can save space.

（１）上記目的を達成するために、本発明の燃料電池スタックは、固体電解質膜と固体電解質膜を挟んで対向配置される燃料側電極および酸素側電極とを備える複数の膜電極接合体と、互いに隣接する膜電極接合体の間に介在される複数のセパレータとを備えるセルスタックと、セルスタックと一体的に形成され、セルスタックに供給する液体燃料を貯留する燃料タンクと、を備えることを特徴としている。 (1) In order to achieve the above object, a fuel cell stack according to the present invention includes a plurality of membrane electrode assemblies including a solid electrolyte membrane and a fuel side electrode and an oxygen side electrode arranged to face each other across the solid electrolyte membrane. A cell stack including a plurality of separators interposed between adjacent membrane electrode assemblies, and a fuel tank formed integrally with the cell stack and storing liquid fuel supplied to the cell stack. It is characterized by.

このような構成によれば、燃料タンクは、セルスタックと一体的に形成される。 According to such a configuration, the fuel tank is formed integrally with the cell stack.

そのため、燃料タンクとセルスタックとを別々に形成する場合に比べて省スペース化を図れる。
（２）また、本発明の燃料電池スタックでは、セパレータが、膜電極接合体と対向する対向部と、対向部の下方に配置される開口部とを有し、燃料タンクの液体燃料貯留空間は、開口部が複数積層されることにより形成されることが好適である。 Therefore, space saving can be achieved as compared with the case where the fuel tank and the cell stack are formed separately.
(2) In the fuel cell stack of the present invention, the separator has a facing portion facing the membrane electrode assembly and an opening disposed below the facing portion, and the liquid fuel storage space of the fuel tank is It is preferable that a plurality of openings are stacked.

このような構成によれば、燃料タンクの液体燃料貯留空間は、セパレータの開口部が複数積層されることにより形成される。 According to such a configuration, the liquid fuel storage space of the fuel tank is formed by stacking a plurality of separator openings.

そのため、燃料タンクを容易に形成できる。 Therefore, the fuel tank can be easily formed.

本発明の燃料電池スタックによれば、省スペース化を図ることができる。 According to the fuel cell stack of the present invention, space saving can be achieved.

図１は、本発明の一実施形態にかかる燃料電池スタックが搭載された電動車両の概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electric vehicle equipped with a fuel cell stack according to an embodiment of the present invention. 図２は、図１に示す燃料電池スタックを前右側から見た斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the fuel cell stack shown in FIG. 1 as viewed from the front right side. 図３は、図１に示す燃料電池スタックを前右側から見た分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the fuel cell stack shown in FIG. 1 as viewed from the front right side. 図４は、図１に示す燃料電池スタックを左右方向に延びる平面で切断した状態を正面から見た断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the fuel cell stack shown in FIG. 1 as viewed from the front when cut by a plane extending in the left-right direction. 図５は、図４に示す燃料電池のＡ−Ａ断面図である。5 is a cross-sectional view taken along the line AA of the fuel cell shown in FIG.

１．電動車両の全体構成
図１に示すように、電動車両１は、燃料電池３および動力用バッテリ３０を選択的に動力源とするハイブリッド車両であって、燃料電池システム２を搭載している。 1. Overall Configuration of Electric Vehicle As shown in FIG. 1, the electric vehicle 1 is a hybrid vehicle that selectively uses a fuel cell 3 and a power battery 30 as power sources, and is equipped with a fuel cell system 2.

燃料電池システム２は、燃料電池３と、燃料給排部４と、空気給排部５と、制御部６と、動力部７とを備えている。 The fuel cell system 2 includes a fuel cell 3, a fuel supply / exhaust unit 4, an air supply / exhaust unit 5, a control unit 6, and a power unit 7.

なお、以下の説明において、電動車両１および燃料電池３に関し、方向について言及する場合には、電動車両１が水平面に配置されたときの方向を基準とし、具体的には、各図に示した矢印方向を基準とする。つまり、前後方向および左右方向が水平方向であり、上下方向が鉛直方向である。
（１）燃料電池
燃料電池３は、詳しくは後述するが、液体燃料が直接供給される直接液体燃料形燃料電池であり、カチオン交換型燃料電池またはアニオン交換型燃料電池として構成されている。燃料電池３は、セルスタックの一例としての積層部８と、燃料タンクの一例としての濃度調整部９とを一体的に備えている。燃料電池３では、濃度調整部９に貯留されている液体燃料が積層部８に供給されるように構成されている。燃料電池３は、電動車両１の中央下側に配置されている。
（２）燃料給排部
燃料給排部４は、燃料電池３に液体燃料を供給するように構成され、電動車両１において燃料電池３の後側に配置されている。 In the following description, regarding the electric vehicle 1 and the fuel cell 3, when referring to the direction, the direction when the electric vehicle 1 is arranged on a horizontal plane is used as a reference, and specifically, shown in each drawing. Based on the arrow direction. That is, the front-rear direction and the left-right direction are horizontal directions, and the up-down direction is a vertical direction.
(1) Fuel Cell The fuel cell 3 is a direct liquid fuel type fuel cell to which liquid fuel is directly supplied, which will be described later in detail, and is configured as a cation exchange type fuel cell or an anion exchange type fuel cell. The fuel cell 3 integrally includes a stacking unit 8 as an example of a cell stack and a concentration adjusting unit 9 as an example of a fuel tank. The fuel cell 3 is configured so that the liquid fuel stored in the concentration adjusting unit 9 is supplied to the stacking unit 8. The fuel cell 3 is disposed on the lower center side of the electric vehicle 1.
(2) Fuel Supply / Discharge Unit The fuel supply / discharge unit 4 is configured to supply liquid fuel to the fuel cell 3, and is disposed on the rear side of the fuel cell 3 in the electric vehicle 1.

燃料給排部４は、液体燃料を貯蔵するための燃料タンク１０と、燃料タンク１０から供給される液体燃料を濃度調整部９に供給するための第１燃料供給管１１と、濃度調整部９に貯留する液体燃料を積層部８に供給するための第２燃料供給管１２と、積層部８から排出される液体燃料を燃料電池３の濃度調整部９に供給するための還流管１３と、を備えている。 The fuel supply / discharge unit 4 includes a fuel tank 10 for storing liquid fuel, a first fuel supply pipe 11 for supplying liquid fuel supplied from the fuel tank 10 to the concentration adjusting unit 9, and a concentration adjusting unit 9. A second fuel supply pipe 12 for supplying the liquid fuel stored in the stack section 8 to the stacking section 8, a reflux pipe 13 for supplying the liquid fuel discharged from the stack section 8 to the concentration adjusting section 9 of the fuel cell 3, It has.

燃料タンク１０は、電動車両１における後端部に配置され、略ボックス形状に形成されている。 The fuel tank 10 is disposed at the rear end portion of the electric vehicle 1 and has a substantially box shape.

燃料タンク１０に貯蔵される液体燃料の燃料化合物としては、例えば、メタノールなどのアルコール類、ジメチルエーテルなどのエーテル類、ヒドラジン類などが挙げられ、好ましくは、アルコール類およびヒドラジン類が挙げられ、さらに好ましくは、ヒドラジン類が挙げられる。 Examples of the liquid fuel fuel compound stored in the fuel tank 10 include alcohols such as methanol, ethers such as dimethyl ether, hydrazines, and the like, preferably alcohols and hydrazines, and more preferably. Includes hydrazines.

また、上記例示の液体燃料としては、上記の燃料化合物をそのまま用いてもよいが、上記例示の燃料化合物を、例えば、水および／またはアルコール（例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノールなどの低級アルコールなど）などの溶液として用いることができる。この場合、溶液中の燃料化合物の濃度は、燃料化合物の種類によっても異なるが、例えば、１〜９０質量％、好ましくは、１〜３０質量％である。 Further, as the above exemplified liquid fuel, the above fuel compound may be used as it is. However, the above exemplified fuel compound may be water and / or alcohol (for example, lower alcohol such as methanol, ethanol, propanol, isopropanol). Etc.). In this case, the concentration of the fuel compound in the solution varies depending on the type of the fuel compound, but is, for example, 1 to 90% by mass, preferably 1 to 30% by mass.

第１燃料供給管１１は、燃料タンク１０と燃料電池３とに接続するように設けられ、詳しくは、その一端部（後端部）が燃料タンク１０の底壁に接続され、その他端部（前端部）が燃料電池３の濃度調整部９に接続されている。 The first fuel supply pipe 11 is provided so as to be connected to the fuel tank 10 and the fuel cell 3. Specifically, one end (rear end) of the first fuel supply pipe 11 is connected to the bottom wall of the fuel tank 10 and the other end ( The front end) is connected to the concentration adjusting unit 9 of the fuel cell 3.

第２燃料供給管１２は、積層部８と濃度調整部９とに接続するように設けられ、詳しくは、その一端部（上端部）が積層部８に接続され、その他端部（下端部）が燃料電池３の濃度調整部９に接続されている。 The second fuel supply pipe 12 is provided so as to be connected to the stacked portion 8 and the concentration adjusting portion 9. Specifically, one end (upper end) thereof is connected to the stacked portion 8 and the other end (lower end). Is connected to the concentration adjusting section 9 of the fuel cell 3.

還流管１３は、積層部８と濃度調整部９とに接続するように設けられ、詳しくは、その一端部（前端部）が積層部８に接続され、その他端部（下端部）が濃度調整部９に接続されている。 The reflux pipe 13 is provided so as to be connected to the laminated portion 8 and the concentration adjusting portion 9. Specifically, one end portion (front end portion) is connected to the laminated portion 8, and the other end portion (lower end portion) is concentration adjusted. Connected to the unit 9.

これにより、燃料電池３、第２燃料供給管１２および還流管１３は、クローズドライン（閉流路）を構成する。具体的には、積層部８から排出される液体燃料が、還流管１３を介して濃度調整部９に流れ、その後、濃度調整部９から排出される液体燃料が、第２燃料供給管１２を介して積層部８に流れるように、クローズドライン（閉流路）が構成される。すなわち、燃料電池３では、循環する液体燃料が使用される。 Thereby, the fuel cell 3, the 2nd fuel supply pipe | tube 12, and the recirculation | reflux pipe | tube 13 comprise a closed line (closed flow path). Specifically, the liquid fuel discharged from the stacking unit 8 flows to the concentration adjusting unit 9 via the reflux pipe 13, and then the liquid fuel discharged from the concentration adjusting unit 9 passes through the second fuel supply pipe 12. A closed line (closed flow path) is formed so as to flow to the stacked portion 8 through the stacked portion 8. That is, in the fuel cell 3, a circulating liquid fuel is used.

また、燃料給排部４には、液体燃料とガス（気体）とを分離するための気液分離器１４と、気液分離器１４で分離されたガスを排出するためのガス排出管１５と、燃料電池３に液体燃料を輸送するための第１燃料輸送ポンプ１６および第２燃料輸送ポンプ１７とが設けられている。 The fuel supply / discharge unit 4 includes a gas / liquid separator 14 for separating liquid fuel and gas (gas), and a gas discharge pipe 15 for discharging the gas separated by the gas / liquid separator 14. A first fuel transport pump 16 and a second fuel transport pump 17 for transporting the liquid fuel to the fuel cell 3 are provided.

気液分離器１４は、燃料電池３の後上側において、還流管１３の途中に介在されている。気液分離器１４は、略ボックス形状に形成されており、その底壁に底部流通口１８が２つ形成され、その後壁の上端部に上部流通口１９が１つ形成されている。 The gas-liquid separator 14 is interposed in the middle of the reflux pipe 13 on the rear upper side of the fuel cell 3. The gas-liquid separator 14 is formed in a substantially box shape, and two bottom flow ports 18 are formed on the bottom wall, and one upper flow port 19 is formed on the upper end of the rear wall.

そして、気液分離器１４は、２つの底部流通口１８が還流管１３に接続されることにより、還流管１３に介装されている。これにより、気液分離器１４は、その内部空間が、クローズドラインの一部を形成している。 The gas-liquid separator 14 is interposed in the reflux pipe 13 by connecting the two bottom flow ports 18 to the reflux pipe 13. Thereby, as for the gas-liquid separator 14, the internal space forms a part of closed line.

ガス排出管１５は、上部流通口１９と電動車両１の外部空間とを連通するように設けられ、詳しくは、その一端部（前端部）が上部流通口１９に接続され、その他端部（後端部）が大気に開放されている。 The gas discharge pipe 15 is provided so as to communicate the upper flow port 19 and the outer space of the electric vehicle 1. Specifically, one end (front end) of the gas discharge pipe 15 is connected to the upper flow port 19 and the other end (rear) Edge) is open to the atmosphere.

第１燃料輸送ポンプ１６は、第１燃料供給管１１に介在されている。 The first fuel transport pump 16 is interposed in the first fuel supply pipe 11.

第１燃料輸送ポンプ１６としては、例えば、ロータリーポンプ、ギヤポンプなどの回転式ポンプ、ピストンポンプ、ダイヤフラムポンプなどの往復式ポンプなど、公知の送液ポンプが挙げられる。 Examples of the first fuel transport pump 16 include known liquid feed pumps such as rotary pumps such as rotary pumps and gear pumps, and reciprocating pumps such as piston pumps and diaphragm pumps.

第２燃料輸送ポンプ１７は、第２燃料供給管１２に介在されている。 The second fuel transport pump 17 is interposed in the second fuel supply pipe 12.

第２燃料輸送ポンプ１７としては、例えば、第１燃料輸送ポンプ１６と同様の公知の送液ポンプが挙げられる。 Examples of the second fuel transport pump 17 include a known liquid feed pump similar to the first fuel transport pump 16.

第１燃料輸送ポンプ１６および第２燃料輸送ポンプ１７のそれぞれは、コントロールユニット２７（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２７（後述）からの制御信号が、第１燃料輸送ポンプ１６および第２燃料輸送ポンプ１７のそれぞれに入力され、コントロールユニット２７（後述）が、第１燃料輸送ポンプ１６および第２燃料輸送ポンプ１７のそれぞれの駆動および停止を制御する。 Each of the first fuel transport pump 16 and the second fuel transport pump 17 is electrically connected to a control unit 27 (described later) (see the broken line in FIG. 1). Thereby, a control signal from the control unit 27 (described later) is input to each of the first fuel transport pump 16 and the second fuel transport pump 17, and the control unit 27 (described later) is connected to the first fuel transport pump 16 and the first fuel transport pump 16. (2) The driving and stopping of each fuel transport pump 17 are controlled.

さらに、燃料給排部４には、第１燃料供給管１１を開閉するための燃料供給弁２０と、ガス排出管１５を開放するためのガス排出弁２１とが設けられている。 Further, the fuel supply / discharge section 4 is provided with a fuel supply valve 20 for opening and closing the first fuel supply pipe 11 and a gas discharge valve 21 for opening the gas discharge pipe 15.

燃料供給弁２０は、第１燃料供給管１１に介在されており、燃料電池３の濃度調整部９と第１燃料供給管１１の接続部分と、第１燃料輸送ポンプ１６との間に配置されている。燃料供給弁２０としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。 The fuel supply valve 20 is interposed in the first fuel supply pipe 11, and is disposed between the concentration adjusting portion 9 of the fuel cell 3 and the connection portion of the first fuel supply pipe 11 and the first fuel transport pump 16. ing. Examples of the fuel supply valve 20 include known on-off valves such as electromagnetic valves.

そして、燃料供給弁２０が開放されることにより、燃料タンク１０から濃度調整部９への液体燃料の供給が可能となり、燃料供給弁２０が閉鎖されることにより、燃料タンク１０から濃度調整部９への液体燃料の供給が規制される。 When the fuel supply valve 20 is opened, liquid fuel can be supplied from the fuel tank 10 to the concentration adjusting unit 9. When the fuel supply valve 20 is closed, the concentration adjusting unit 9 is connected from the fuel tank 10. The supply of liquid fuel to is regulated.

ガス排出弁２１は、ガス排出管１５に介在されている。ガス排出弁２１としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。 The gas discharge valve 21 is interposed in the gas discharge pipe 15. Examples of the gas discharge valve 21 include a known on-off valve such as an electromagnetic valve.

そして、ガス排出弁２１が開放されることにより、気液分離器１４からのガスの排出が可能となり、ガス排出弁２１が閉鎖されることにより、気液分離器１４からのガスの排出が規制される。 When the gas discharge valve 21 is opened, gas can be discharged from the gas-liquid separator 14, and when the gas discharge valve 21 is closed, gas discharge from the gas-liquid separator 14 is restricted. Is done.

燃料供給弁２０およびガス排出弁２１のそれぞれは、コントロールユニット２７（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２７（後述）からの制御信号が、燃料供給弁２０およびガス排出弁２１のそれぞれに入力され、コントロールユニット２７（後述）が、燃料供給弁２０およびガス排出弁２１のそれぞれの開閉を制御する。
（３）空気給排部
空気給排部５は、空気を燃料電池３に供給するための空気供給管２２と、燃料電池３から排出される空気を外部に排出するための空気排出管２３とを備えている。 Each of the fuel supply valve 20 and the gas discharge valve 21 is electrically connected to a control unit 27 (described later) (see the broken line in FIG. 1). Thereby, a control signal from the control unit 27 (described later) is input to each of the fuel supply valve 20 and the gas discharge valve 21, and the control unit 27 (described later) receives each of the fuel supply valve 20 and the gas discharge valve 21. Controls opening and closing.
(3) Air supply / discharge unit The air supply / discharge unit 5 includes an air supply pipe 22 for supplying air to the fuel cell 3, and an air discharge pipe 23 for discharging the air discharged from the fuel cell 3 to the outside. It has.

空気供給管２２は、電動車両１の外部空間と燃料電池３とを連通するように設けられ、詳しくは、その一端部（前端部）が大気に開放され、他端部（後端部）が燃料電池３の積層部８に接続されている。 The air supply pipe 22 is provided so as to communicate the external space of the electric vehicle 1 and the fuel cell 3. Specifically, one end (front end) of the air supply pipe 22 is opened to the atmosphere, and the other end (rear end) is provided. It is connected to the stacked portion 8 of the fuel cell 3.

空気排出管２３は、電動車両１の外部空間と燃料電池３とを連通するように設けられ、詳しくは、その一端部（前端部）が大気に開放され（ドレン）、他端部（後端部）が燃料電池３の積層部８に接続されている。 The air discharge pipe 23 is provided so as to communicate the external space of the electric vehicle 1 and the fuel cell 3. Specifically, one end (front end) of the air discharge pipe 23 is opened to the atmosphere (drain), and the other end (rear end). Are connected to the stacked portion 8 of the fuel cell 3.

また、空気給排部５には、燃料電池３に空気を送るための空気供給ポンプ２４が設けられている。 The air supply / exhaust unit 5 is provided with an air supply pump 24 for sending air to the fuel cell 3.

空気供給ポンプ２４は、空気供給管２２に介在されている。空気供給ポンプ２４としては、例えば、エアコンプレッサなどの公知の送気ポンプが挙げられる。空気供給ポンプ２４は、コントロールユニット２７（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２７（後述）からの制御信号が、空気供給ポンプ２４に入力され、コントロールユニット２７（後述）が、空気供給ポンプ２４の駆動および停止を制御する。 The air supply pump 24 is interposed in the air supply pipe 22. Examples of the air supply pump 24 include a known air supply pump such as an air compressor. The air supply pump 24 is electrically connected to a control unit 27 (described later) (see the broken line in FIG. 1). Thereby, a control signal from the control unit 27 (described later) is input to the air supply pump 24, and the control unit 27 (described later) controls driving and stopping of the air supply pump 24.

さらに、空気給排部５には、空気供給管２２を開閉するための空気供給弁２５と、空気排出管２３を開閉するための空気排出弁２６とが設けられている。 Further, the air supply / discharge unit 5 is provided with an air supply valve 25 for opening and closing the air supply pipe 22 and an air discharge valve 26 for opening and closing the air discharge pipe 23.

空気供給弁２５は、空気供給管２２に介在されており、空気供給ポンプ２４と燃料電池３との間に配置されている。空気供給弁２５としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。 The air supply valve 25 is interposed in the air supply pipe 22 and is disposed between the air supply pump 24 and the fuel cell 3. Examples of the air supply valve 25 include a known on-off valve such as an electromagnetic valve.

そして、空気供給弁２５が開放されることにより、燃料電池３への空気の供給が可能となり、空気供給弁２５が閉鎖されることにより、燃料電池３への空気の供給が規制される。 When the air supply valve 25 is opened, air can be supplied to the fuel cell 3, and when the air supply valve 25 is closed, supply of air to the fuel cell 3 is restricted.

空気排出弁２６は、空気排出管２３に介在されている。空気排出弁２６としては、例えば、電磁弁など、公知の開閉弁が挙げられる。 The air discharge valve 26 is interposed in the air discharge pipe 23. Examples of the air discharge valve 26 include a known on-off valve such as an electromagnetic valve.

そして、空気排出弁２６が開放されることにより、燃料電池３からの空気の排出が可能となり、空気排出弁２６が閉鎖されることにより、燃料電池３からの空気の排出が規制される。 When the air discharge valve 26 is opened, air can be discharged from the fuel cell 3, and when the air discharge valve 26 is closed, discharge of air from the fuel cell 3 is regulated.

空気供給弁２５および空気排出弁２６のそれぞれは、コントロールユニット２７（後述）に電気的に接続されている（図１の破線参照）。これにより、コントロールユニット２７（後述）からの制御信号が、空気供給弁２５および空気排出弁２６のそれぞれに入力され、コントロールユニット２７（後述）が、空気供給弁２５および空気排出弁２６のそれぞれの開閉を制御する。
（４）制御部
制御部６は、燃料電池システム２を制御するためのコントロールユニット２７を備えている。 Each of the air supply valve 25 and the air discharge valve 26 is electrically connected to a control unit 27 (described later) (see the broken line in FIG. 1). Thereby, a control signal from the control unit 27 (described later) is input to each of the air supply valve 25 and the air discharge valve 26, and the control unit 27 (described later) receives each of the air supply valve 25 and the air discharge valve 26. Controls opening and closing.
(4) Control Unit The control unit 6 includes a control unit 27 for controlling the fuel cell system 2.

コントロールユニット２７は、電動車両１における電気的な制御を実行するユニット（例えば、ＥＣＵ：ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備えるマイクロコンピュータから構成されている。
（５）動力部
動力部７は、燃料電池３から出力される電気エネルギーを電動車両１の駆動力として機械エネルギーに変換するためのモータ２８と、モータ２８に電気的に接続されるインバータ２９と、モータ２８による回生エネルギーを蓄電するための動力用バッテリ３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１とを備えている。 The control unit 27 is a unit (for example, ECU: Electronic Control Unit) that executes electrical control in the electric vehicle 1, and includes a microcomputer including a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
(5) Power unit The power unit 7 includes a motor 28 for converting electrical energy output from the fuel cell 3 into mechanical energy as a driving force of the electric vehicle 1, and an inverter 29 electrically connected to the motor 28. A power battery 30 for storing regenerative energy by the motor 28 and a DC / DC converter 31 are provided.

モータ２８は、電動車両１の前端部に配置されており、燃料電池３よりも前側に配置されている。モータ２８としては、例えば、三相誘導電動機、三相同期電動機などの公知の三相電動機などが挙げられる。 The motor 28 is disposed at the front end of the electric vehicle 1 and is disposed in front of the fuel cell 3. Examples of the motor 28 include known three-phase motors such as a three-phase induction motor and a three-phase synchronous motor.

インバータ２９は、モータ２８と燃料電池３との間に配置されている。インバータ２９は、燃料電池３で発電された直流電力を交流電力に変換する装置であって、インバータ２９としては、例えば、公知のインバータ回路が組み込まれた電力変換装置などが挙げられる。また、インバータ２９は、配線により、燃料電池３およびモータ２８にそれぞれ電気的に接続されるとともに、図示しないが、コントロールユニット２７と電気的に接続されており、これにより、燃料電池３の発電を制御している。 The inverter 29 is disposed between the motor 28 and the fuel cell 3. The inverter 29 is a device that converts DC power generated by the fuel cell 3 into AC power. Examples of the inverter 29 include a power conversion device in which a known inverter circuit is incorporated. The inverter 29 is electrically connected to the fuel cell 3 and the motor 28 by wiring, and is electrically connected to the control unit 27 (not shown), thereby generating power from the fuel cell 3. I have control.

動力用バッテリ３０としては、例えば、ニッケル水素電池や、リチウムイオン電池などの公知の二次電池などが挙げられる。また、動力用バッテリ３０は、インバータ２９と燃料電池３との間の配線に接続されている。これにより、動力用バッテリ３０は、燃料電池３からの電力を蓄電可能、かつ、モータ２８に電力を供給可能に構成されている。 Examples of the power battery 30 include known secondary batteries such as a nickel metal hydride battery and a lithium ion battery. The power battery 30 is connected to the wiring between the inverter 29 and the fuel cell 3. Thereby, the power battery 30 is configured to be able to store electric power from the fuel cell 3 and to supply electric power to the motor 28.

ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、動力用バッテリ３０と燃料電池３との間に配置されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、燃料電池３の出力電圧を昇降圧する機能を有し、燃料電池３の電力および動力用バッテリ３０の入出力電力を調整する機能を有している。 The DC / DC converter 31 is disposed between the power battery 30 and the fuel cell 3. The DC / DC converter 31 has a function of increasing / decreasing the output voltage of the fuel cell 3 and a function of adjusting the power of the fuel cell 3 and the input / output power of the power battery 30.

そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、コントロールユニット２７と電気的に接続されており（図１の破線参照）、これにより、コントロールユニット２７から出力される出力制御信号の入力に応じて、燃料電池３の出力（出力電圧）を制御する。 The DC / DC converter 31 is electrically connected to the control unit 27 (see the broken line in FIG. 1), and accordingly, the fuel cell 3 according to the input of the output control signal output from the control unit 27. Controls the output (output voltage).

また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、配線により、燃料電池３および動力用バッテリ３０にそれぞれ電気的に接続されるとともに、配線の分岐により、インバータ２９に電気的に接続されている。 Further, the DC / DC converter 31 is electrically connected to the fuel cell 3 and the power battery 30 by wiring, and is also electrically connected to the inverter 29 by branching of the wiring.

これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１からモータ２８への電力は、インバータ２９において直流電力から三相交流電力に変換され、三相交流電力としてモータ２８に供給される。
２．燃料電池の詳細
図２に示すように、燃料電池３は、スタック構造部４０と、スタック構造部４０を挟むように設けられる１対のカバー４１とを備えている。スタック構造部４０と１対のカバー４１とが燃料電池スタックの一例を構成している。 As a result, power from the DC / DC converter 31 to the motor 28 is converted from DC power to three-phase AC power in the inverter 29 and supplied to the motor 28 as three-phase AC power.
2. Details of Fuel Cell As shown in FIG. 2, the fuel cell 3 includes a stack structure portion 40 and a pair of covers 41 provided so as to sandwich the stack structure portion 40. The stack structure 40 and the pair of covers 41 constitute an example of a fuel cell stack.

図３に示すように、スタック構造部４０は、複数の膜電極接合体４２と、複数のセパレータ４３とを備えている。 As shown in FIG. 3, the stack structure unit 40 includes a plurality of membrane electrode assemblies 42 and a plurality of separators 43.

膜電極接合体４２は、左右方向に延びる正面視略六角形状の略平板形状に形成されており、固体電解質膜の一例としての電解質層４５と、電解質層４５を挟んで前後方向に対向配置される燃料側電極としてのアノード電極４６、および、酸素側電極としてのカソード電極４７とを一体的に備えている。 The membrane electrode assembly 42 is formed in a substantially hexagonal flat plate shape in front view extending in the left-right direction, and is disposed opposite to the electrolyte layer 45 as an example of a solid electrolyte membrane in the front-rear direction across the electrolyte layer 45. An anode electrode 46 as a fuel side electrode and a cathode electrode 47 as an oxygen side electrode are integrally provided.

電解質層４５は、カチオン交換型の高分子電解質膜、または、アニオン交換型の高分子電解質膜から形成されている。電解質層４５の膜厚は、例えば、１０〜１００μｍである。 The electrolyte layer 45 is formed of a cation exchange type polymer electrolyte membrane or an anion exchange type polymer electrolyte membrane. The film thickness of the electrolyte layer 45 is, for example, 10 to 100 μm.

アノード電極４６は、電解質層４５の後面すべてにおいて、例えば、触媒を担持した触媒担体により層状に形成されている。なお、触媒担体を用いずに、触媒を、直接、アノード電極４６として形成することもできる。アノード電極４６の厚みは、例えば、１０〜２００μｍ、好ましくは、２０〜１００μｍである。 The anode electrode 46 is formed in a layered manner on the entire rear surface of the electrolyte layer 45 by, for example, a catalyst carrier carrying a catalyst. Note that the catalyst can be directly formed as the anode electrode 46 without using the catalyst carrier. The thickness of the anode electrode 46 is, for example, 10 to 200 μm, preferably 20 to 100 μm.

カソード電極４７は、電解質層４５の前面すべてにおいて、例えば、アノード電極４６と同様に、触媒を担持した触媒担体により層状に形成されている。カソード電極４７の厚みは、例えば、１０〜３００μｍ、好ましくは、２０〜１５０μｍである。 The cathode electrode 47 is formed in layers on the entire front surface of the electrolyte layer 45 by a catalyst carrier that supports a catalyst, for example, in the same manner as the anode electrode 46. The thickness of the cathode electrode 47 is, for example, 10 to 300 μm, preferably 20 to 150 μm.

セパレータ４３は、前後方向において互いに隣接する膜電極接合体４２の間に介在している。セパレータ４３は、セパレータ本体５０と、一対のセパレータシール５１とを備えている。 The separator 43 is interposed between the membrane electrode assemblies 42 adjacent to each other in the front-rear direction. The separator 43 includes a separator body 50 and a pair of separator seals 51.

セパレータ本体５０は、膜電極接合体４２よりも大きな正面視略矩形状の略平板形状に形成されている。セパレータ本体５０は、本体積層部５２と、本体濃度調整部５３とを一体的に備えている。 The separator body 50 is formed in a substantially flat plate shape that is larger than the membrane electrode assembly 42 and has a substantially rectangular shape in front view. The separator main body 50 is integrally provided with a main body stacking portion 52 and a main body concentration adjusting portion 53.

本体積層部５２は、セパレータ本体５０において、下端部からやや上方の部分から上端部までの部分を形成している。すなわち、本体積層部５２は、セパレータ本体５０における下方部分を除いた部分である。本体積層部５２の下端部には、本体側燃料供給口５５と、本体側排気口５６とが形成され、本体積層部５２の上端部には、本体側燃料排出口５７と、本体側酸素供給口５８とが形成されている。 The main body stacking portion 52 forms a portion from the lower end portion to the upper end portion in the separator main body 50. That is, the main body laminated portion 52 is a portion excluding the lower portion of the separator main body 50. A main body side fuel supply port 55 and a main body side exhaust port 56 are formed at the lower end of the main body stacking portion 52, and a main body side fuel discharge port 57 and a main body side oxygen supply are provided at the upper end portion of the main body stacking portion 52. A mouth 58 is formed.

本体側燃料供給口５５は、本体積層部５２の左下側端部に配置されている。本体側燃料供給口５５は、正面視略台形状となるようにセパレータ本体５０の厚み方向に貫通形成されており、右方に向かうについて上下方向の寸法が大きくなっている。 The main body side fuel supply port 55 is disposed at the lower left end of the main body stacking portion 52. The main body side fuel supply port 55 is formed to penetrate in the thickness direction of the separator main body 50 so as to have a substantially trapezoidal shape when viewed from the front, and the size in the vertical direction increases toward the right.

本体側排気口５６は、本体積層部５２の右下側端部に配置されている。本体側排気口５６は、正面視略台形状となるようにセパレータ本体５０の厚み方向に貫通形成されており、左方に向かうについて上下方向の寸法が大きくなっている。 The main body side exhaust port 56 is disposed at the lower right end of the main body laminated portion 52. The main body side exhaust port 56 is formed so as to penetrate in the thickness direction of the separator main body 50 so as to have a substantially trapezoidal shape when viewed from the front, and the size in the vertical direction increases toward the left.

本体側燃料排出口５７は、本体積層部５２の右上側端部に配置されている。本体側燃料排出口５７は、正面視略台形状となるようにセパレータ本体５０の厚み方向に貫通形成されており、右方に向かうについて上下方向の寸法が大きくなっている。 The main body side fuel discharge port 57 is disposed at the upper right end of the main body stacking portion 52. The main body side fuel discharge port 57 is formed to penetrate in the thickness direction of the separator main body 50 so as to have a substantially trapezoidal shape when viewed from the front, and the size in the vertical direction increases toward the right.

本体側酸素供給口５８は、本体積層部５２の左上側端部に配置されている。本体側酸素供給口５８は、正面視略台形状となるようにセパレータ本体５０の厚み方向に貫通形成されており、左方に向かうについて上下方向の寸法が大きくなっている。 The main body side oxygen supply port 58 is disposed at the upper left end of the main body stacking portion 52. The main body side oxygen supply port 58 is formed so as to penetrate in the thickness direction of the separator main body 50 so as to have a substantially trapezoidal shape when viewed from the front, and the size in the vertical direction increases toward the left.

また、本体積層部５２には、その前面に燃料流路形成領域Ａ１が区画され、その後面に酸素流路形成領域Ａ２が区画されている。 Further, the main body laminated portion 52 has a fuel flow path formation region A1 defined on the front surface thereof and an oxygen flow path formation region A2 defined on the rear surface thereof.

燃料流路形成領域Ａ１は、本体積層部５２の前面における中央部分に配置されている。燃料流路形成領域Ａ１は、膜電極接合体４２と略同一の形状およびサイズに区画され、具体的には、正面視略六角形状に区画されている。 The fuel flow path forming region A <b> 1 is disposed at the central portion on the front surface of the main body laminated portion 52. The fuel flow path forming region A1 is partitioned into substantially the same shape and size as the membrane electrode assembly 42, and specifically, is partitioned into a substantially hexagonal shape when viewed from the front.

燃料流路形成領域Ａ１には、燃料流路５９が形成されている。燃料流路５９は、燃料流路形成領域Ａ１の前面から後方に向かって凹み、左右方向に延びる複数の溝部が左端部または右端部のいずれかにおいてつづら折り状に連続するように形成されている。 A fuel flow path 59 is formed in the fuel flow path forming region A1. The fuel flow path 59 is recessed from the front surface of the fuel flow path formation region A1 to the rear, and a plurality of groove portions extending in the left-right direction are formed to be continuously folded in either the left end portion or the right end portion.

図５に示すように、酸素流路形成領域Ａ２は、本体積層部５２の後面における中央部分に配置されている。酸素流路形成領域Ａ２は、膜電極接合体４２と略同一の形状およびサイズに区画され、具体的には、正面視略六角形状に区画されている。 As shown in FIG. 5, the oxygen flow path forming region A <b> 2 is disposed at the central portion on the rear surface of the main body laminated portion 52. The oxygen flow path forming region A2 is partitioned into substantially the same shape and size as the membrane electrode assembly 42, and specifically, is partitioned into a substantially hexagonal shape when viewed from the front.

酸素流路形成領域Ａ２には、酸素流路６０が形成されている。酸素流路６０は、酸素流路形成領域Ａ２の後面から前方に向かって凹み、左右方向に延びる複数の溝部が左端部または右端部のいずれかにおいてつづら折り状に連続するように形成されている。 An oxygen channel 60 is formed in the oxygen channel forming region A2. The oxygen channel 60 is formed such that a plurality of grooves extending in the left-right direction are recessed in the left end portion or the right end portion in a zigzag manner while being recessed forward from the rear surface of the oxygen channel forming region A2.

また、セパレータ本体５０には、燃料用貫通穴６１が形成されている。 The separator body 50 is formed with a fuel through hole 61.

燃料用貫通穴６１は、前後方向（セパレータ４３の厚み方向）に投影したときに、燃料流路形成領域Ａ１の投影面の上方および下方に位置している。具体的には、下方の燃料用貫通穴６１は、本体側燃料供給口５５と燃料流路５９の下端部とを連通させるように、セパレータ本体５０を貫通して形成されている。また、上方の燃料用貫通穴６１は、本体側燃料排出口５７と燃料流路５９の上端部とを連通させるように、セパレータ本体５０を貫通して形成されている。また、図５では図示されないが、セパレータ本体５０には、酸素流路形成領域Ａ２の投影面の上方および下方に位置し、セパレータ本体５０を貫通する酸素用貫通穴が形成されている。 The fuel through holes 61 are located above and below the projection surface of the fuel flow path formation region A1 when projected in the front-rear direction (the thickness direction of the separator 43). Specifically, the lower fuel through hole 61 is formed so as to penetrate the separator body 50 so that the main body side fuel supply port 55 and the lower end portion of the fuel flow path 59 are communicated with each other. Further, the upper fuel through hole 61 is formed so as to penetrate the separator body 50 so as to allow the main body side fuel discharge port 57 and the upper end portion of the fuel flow path 59 to communicate with each other. Although not shown in FIG. 5, the separator main body 50 is formed with oxygen through holes that are located above and below the projection surface of the oxygen flow path forming region A <b> 2 and penetrate the separator main body 50.

本体濃度調整部５３は、セパレータ本体５０において、下方部分を形成している。本体濃度調整部５３は、本体積層部５２と一体的に形成されている。本体濃度調整部５３には、本体側開口部６５が形成されている。 The main body concentration adjusting unit 53 forms a lower part of the separator main body 50. The main body density adjusting unit 53 is formed integrally with the main body stacking unit 52. A main body side opening 65 is formed in the main body density adjusting portion 53.

本体側開口部６５は、本体濃度調整部５３のほぼ全域にわたって形成されている。本体側開口部６５は、正面視矩形状となるようにセパレータ本体５０の厚み方向に貫通形成されており、左右方向に延びている。 The main body side opening 65 is formed over substantially the entire area of the main body density adjusting portion 53. The main body side opening 65 is formed to penetrate in the thickness direction of the separator main body 50 so as to have a rectangular shape when viewed from the front, and extends in the left-right direction.

セパレータシール５１は、図５に示すように、セパレータ本体５０の前面および後面に密着固定されている。図３に示すように、セパレータシール５１は、シール積層部７０と、シール濃度調整部７１とを備えている。 As shown in FIG. 5, the separator seal 51 is firmly fixed to the front surface and the rear surface of the separator body 50. As shown in FIG. 3, the separator seal 51 includes a seal stacking unit 70 and a seal concentration adjusting unit 71.

シール積層部７０は、セパレータシール５１において、下端部からやや上方の部分から上端部までの部分を形成している。すなわち、シール積層部７０は、セパレータシール５１における下方部分を除いた部分である。シール積層部７０は、拡散層７２と、シール部分７３とを一体的に備えている。 The seal lamination part 70 forms a part from the slightly upper part to the upper end part in the separator seal 51. That is, the seal lamination part 70 is a part excluding the lower part in the separator seal 51. The seal lamination part 70 is integrally provided with a diffusion layer 72 and a seal part 73.

拡散層７２は、例えば、カーボンペーパーあるいはカーボンクロスなどが、必要によりフッ素処理されている硬質のガス透過性材料から形成され、膜電極接合体４２と略同一の形状およびサイズに形成されている。具体的には、拡散層７２は、シール積層部７０の中央部分に配置されており、正面視略六角形状の平板形状に形成されている。また、拡散層７２は、燃料流路形成領域Ａ１の前面、または、酸素流路形成領域Ａ２の後面に対して対向配置されている。 The diffusion layer 72 is formed of a hard gas-permeable material, for example, carbon paper or carbon cloth, which is fluorine-treated if necessary, and has substantially the same shape and size as the membrane electrode assembly 42. Specifically, the diffusion layer 72 is disposed in the center portion of the seal lamination portion 70 and is formed in a substantially hexagonal flat plate shape in front view. Further, the diffusion layer 72 is disposed to face the front surface of the fuel flow path forming region A1 or the rear surface of the oxygen flow path forming region A2.

シール部分７３は、例えば、ゴムなどの弾性を有する材料から形成されており、拡散層７２の周囲を囲むように設けられ、拡散層７２の周端部に接合されている。また、拡散層７２は、その前後方向長さ（厚み）が、拡散層７２の前後方向長さ（厚み）よりも長くなるように形成されている。 The seal portion 73 is made of a material having elasticity such as rubber, for example, is provided so as to surround the periphery of the diffusion layer 72, and is joined to the peripheral end portion of the diffusion layer 72. Further, the diffusion layer 72 is formed such that the length (thickness) in the front-rear direction is longer than the length (thickness) in the front-rear direction of the diffusion layer 72.

シール部分７３の下端部には、シール側燃料供給口７５と、シール側排気口７６とが形成され、シール部分７３の上端部には、シール側燃料排出口７７と、シール側酸素供給口７８とが形成されている。 A seal-side fuel supply port 75 and a seal-side exhaust port 76 are formed at the lower end of the seal portion 73, and a seal-side fuel discharge port 77 and a seal-side oxygen supply port 78 are formed at the upper end of the seal portion 73. And are formed.

シール側燃料供給口７５は、シール部分７３の左下側端部に配置されている。シール側燃料供給口７５は、正面視略台形状となるようにセパレータシール５１の厚み方向に貫通形成されており、右方に向かうについて上下方向の寸法が大きくなっている。シール側燃料供給口７５は、セパレータ本体５０の本体側燃料供給口５５と前後方向において重複しており、本体側燃料供給口５５と同様の形状およびサイズに形成されている。 The seal-side fuel supply port 75 is disposed at the lower left end of the seal portion 73. The seal-side fuel supply port 75 is formed so as to penetrate in the thickness direction of the separator seal 51 so as to have a substantially trapezoidal shape when viewed from the front, and the dimension in the vertical direction increases toward the right. The seal side fuel supply port 75 overlaps with the main body side fuel supply port 55 of the separator body 50 in the front-rear direction, and is formed in the same shape and size as the main body side fuel supply port 55.

シール側排気口７６は、シール部分７３の右下側端部に配置されている。シール側排気口７６は、正面視略台形状となるようにセパレータシール５１の厚み方向に貫通形成されており、左方に向かうについて上下方向の寸法が大きくなっている。シール側排気口７６は、セパレータ本体５０の本体側排気口５６と前後方向において重複しており、本体側排気口５６と同様の形状およびサイズに形成されている。 The seal-side exhaust port 76 is disposed at the lower right end of the seal portion 73. The seal-side exhaust port 76 is formed so as to penetrate in the thickness direction of the separator seal 51 so as to have a substantially trapezoidal shape when viewed from the front, and the size in the vertical direction increases toward the left. The seal side exhaust port 76 overlaps with the main body side exhaust port 56 of the separator main body 50 in the front-rear direction, and is formed in the same shape and size as the main body side exhaust port 56.

シール側燃料排出口７７は、シール部分７３の右上側端部に配置されている。シール側燃料排出口７７は、正面視略台形状となるようにセパレータシール５１の厚み方向に貫通形成されており、右方に向かうについて上下方向の寸法が大きくなっている。シール側燃料排出口７７は、セパレータ本体５０の本体側燃料排出口５７と前後方向において重複しており、本体側燃料排出口５７と同様の形状およびサイズに形成されている。 The seal-side fuel discharge port 77 is arranged at the upper right end of the seal portion 73. The seal-side fuel discharge port 77 is formed to penetrate in the thickness direction of the separator seal 51 so as to have a substantially trapezoidal shape when viewed from the front, and the size in the vertical direction increases toward the right. The seal side fuel discharge port 77 overlaps with the main body side fuel discharge port 57 of the separator main body 50 in the front-rear direction, and is formed in the same shape and size as the main body side fuel discharge port 57.

シール側酸素供給口７８は、シール部分７３の左上側端部に配置されている。シール側酸素供給口７８は、正面視略台形状となるようにセパレータシール５１の厚み方向に貫通形成されており、左方に向かうについて上下方向の寸法が大きくなっている。シール側酸素供給口７８は、セパレータ本体５０の本体側酸素供給口５８と前後方向において重複しており、本体側酸素供給口５８と同様の形状およびサイズに形成されている。 The seal-side oxygen supply port 78 is disposed at the upper left end of the seal portion 73. The seal-side oxygen supply port 78 is formed to penetrate in the thickness direction of the separator seal 51 so as to have a substantially trapezoidal shape when viewed from the front, and the size in the vertical direction increases toward the left. The seal side oxygen supply port 78 overlaps with the main body side oxygen supply port 58 of the separator body 50 in the front-rear direction, and is formed in the same shape and size as the main body side oxygen supply port 58.

シール濃度調整部７１は、セパレータシール５１において、下方部分を形成している。シール濃度調整部７１は、シール積層部７０と一体的に形成されている。シール濃度調整部７１には、シール側開口部８０が形成されている。 The seal concentration adjusting unit 71 forms a lower part of the separator seal 51. The seal concentration adjusting unit 71 is formed integrally with the seal stacking unit 70. A seal-side opening 80 is formed in the seal concentration adjusting unit 71.

シール側開口部８０は、シール濃度調整部７１のほぼ全域にわたって形成されている。シール側開口部８０は、正面視略矩形状となるようにセパレータシール５１の厚み方向に貫通形成されており、左右方向に延びている。シール側開口部８０は、セパレータ本体５０の本体側開口部６５と前後方向において重複しており、本体側開口部６５と同様の形状およびサイズに形成されている。 The seal side opening 80 is formed over almost the entire area of the seal concentration adjusting unit 71. The seal-side opening 80 is formed so as to penetrate in the thickness direction of the separator seal 51 so as to have a substantially rectangular shape when viewed from the front, and extends in the left-right direction. The seal-side opening 80 overlaps with the body-side opening 65 of the separator body 50 in the front-rear direction, and is formed in the same shape and size as the body-side opening 65.

そして、図５に示すように、膜電極接合体４２とセパレータ４３とが、前後方向に交互に並ぶように積層されることで、スタック構造部４０が構成される。なお、セパレータ本体５０の本体積層部５２と、セパレータシール５１のシール積層部７０とが対向部の一例を構成している。 As shown in FIG. 5, the stack structure unit 40 is configured by stacking the membrane electrode assemblies 42 and the separators 43 so as to be alternately arranged in the front-rear direction. In addition, the main body laminated portion 52 of the separator body 50 and the seal laminated portion 70 of the separator seal 51 constitute an example of the facing portion.

図２に示すように、１対のカバー４１は、スタック構造部４０における最前のセパレータ４３の前面側、および、スタック構造部４０における最後のセパレータ４３の後面側に設けられている。１対のカバー４１のそれぞれは、正面視略矩形状の略平板形状に形成され、セパレータ４３と同一のサイズに形成されている。 As shown in FIG. 2, the pair of covers 41 are provided on the front surface side of the foremost separator 43 in the stack structure portion 40 and on the rear surface side of the last separator 43 in the stack structure portion 40. Each of the pair of covers 41 is formed in a substantially flat plate shape that is substantially rectangular in a front view, and is formed in the same size as the separator 43.

前側のカバー４１には、図２に示すように、第１燃料排出部９１と、第１燃料供給部９２と、排気部９３と、第２燃料排出部９４と、酸素供給部９５とが設けられている。 As shown in FIG. 2, the front cover 41 includes a first fuel discharge portion 91, a first fuel supply portion 92, an exhaust portion 93, a second fuel discharge portion 94, and an oxygen supply portion 95. It has been.

第１燃料排出部９１は、前側のカバー４１の左下端部に設けられている。第１燃料排出部９１は、前後方向に延びる略円筒形状に形成されている。第１燃料排出部９１は、前側のカバー４１を前後方向に貫通している。第１燃料排出部９１の前端部は、図１に示す第２燃料供給管１２の下端部と連続している。 The first fuel discharge portion 91 is provided at the lower left end portion of the front cover 41. The 1st fuel discharge part 91 is formed in the substantially cylindrical shape extended in the front-back direction. The first fuel discharge part 91 penetrates the front cover 41 in the front-rear direction. The front end portion of the first fuel discharge portion 91 is continuous with the lower end portion of the second fuel supply pipe 12 shown in FIG.

第１燃料供給部９２は、前側のカバー４１の中央よりやや下方の左端部に設けられている。第１燃料供給部９２は、前後方向に延びる略円筒形状に形成されている。第１燃料供給部９２は、前側のカバー４１を前後方向に貫通している。第１燃料供給部９２の前端部は、図１に示す第２燃料供給管１２の上端部と連続している。 The first fuel supply unit 92 is provided at the left end portion slightly below the center of the front cover 41. The first fuel supply unit 92 is formed in a substantially cylindrical shape extending in the front-rear direction. The first fuel supply unit 92 penetrates the front cover 41 in the front-rear direction. The front end of the first fuel supply unit 92 is continuous with the upper end of the second fuel supply pipe 12 shown in FIG.

排気部９３は、前側のカバー４１の中央よりやや下方の右端部に設けられている。排気部９３は、前後方向に延びる略円筒形状に形成されている。排気部９３は、前側のカバー４１を前後方向に貫通している。排気部９３の前端部は、図１に示す空気排出管２３の後端部に連続している。 The exhaust part 93 is provided at the right end part slightly below the center of the front cover 41. The exhaust part 93 is formed in a substantially cylindrical shape extending in the front-rear direction. The exhaust part 93 penetrates the front cover 41 in the front-rear direction. The front end portion of the exhaust portion 93 is continuous with the rear end portion of the air exhaust pipe 23 shown in FIG.

第２燃料排出部９４は、前側のカバー４１の右上端部に設けられている。第２燃料排出部９４は、前後方向に延びる略円筒形状に形成されている。第２燃料排出部９４は、前側のカバー４１を前後方向に貫通している。第２燃料排出部９４の前端部は、図１に示す還流管１３の前端部に連続している。 The second fuel discharge portion 94 is provided at the upper right end portion of the front cover 41. The second fuel discharge portion 94 is formed in a substantially cylindrical shape extending in the front-rear direction. The second fuel discharge part 94 penetrates the front cover 41 in the front-rear direction. The front end portion of the second fuel discharge portion 94 is continuous with the front end portion of the reflux pipe 13 shown in FIG.

酸素供給部９５は、前側のカバー４１の左上端部に設けられている。酸素供給部９５は、前後方向に延びる略円筒形状に形成されている。酸素供給部９５は、前側のカバー４１を前後方向に貫通している。酸素供給部９５の前端部は、空気供給管２２の後端部に連続している。 The oxygen supply unit 95 is provided at the upper left end of the front cover 41. The oxygen supply unit 95 is formed in a substantially cylindrical shape extending in the front-rear direction. The oxygen supply unit 95 penetrates the front cover 41 in the front-rear direction. The front end portion of the oxygen supply unit 95 is continuous with the rear end portion of the air supply pipe 22.

後側のカバー４１の後下端部には、第２燃料供給部１００および第３燃料供給部１０１が形成されている。 A second fuel supply unit 100 and a third fuel supply unit 101 are formed at the rear lower end portion of the rear cover 41.

第２燃料供給部１００は、前後方向に延びる略円筒形状に形成され、後側のカバー４１を前後方向に貫通している。第２燃料供給部１００の後端部は、図１に示す第１燃料供給管１１の前端部に連続している。 The second fuel supply unit 100 is formed in a substantially cylindrical shape extending in the front-rear direction, and penetrates the rear cover 41 in the front-rear direction. The rear end portion of the second fuel supply unit 100 is continuous with the front end portion of the first fuel supply pipe 11 shown in FIG.

第３燃料供給部１０１は、前後方向に延びる略円筒形状に形成され、後側のカバー４１を前後方向に貫通している。第３燃料供給部１０１の後端部は、図１に示す還流管１３の下端部に連続している。 The third fuel supply unit 101 is formed in a substantially cylindrical shape extending in the front-rear direction, and penetrates the rear cover 41 in the front-rear direction. The rear end of the third fuel supply unit 101 is continuous with the lower end of the reflux pipe 13 shown in FIG.

図５に示すように、前側のカバー４１とそれに隣接するセパレータ本体５０との間には、セパレータシール５１に代えて前側シール部材９８が介在されており、後側のカバー４１とそれに隣接するセパレータ本体５０との間には、セパレータシール５１に代えて前側後側シール部材９９が介在されている。 As shown in FIG. 5, a front seal member 98 is interposed between the front cover 41 and the separator body 50 adjacent thereto, instead of the separator seal 51, and the rear cover 41 and the separator adjacent thereto are interposed. A front / rear seal member 99 is interposed between the main body 50 instead of the separator seal 51.

そして、一対のカバー４１が、スタック構造部４０の前面および後面を挟むように配置されることで、燃料電池３において、燃料貯留室９０と、燃料供給路９６と、燃料排出路９７とが形成されている。 Then, by arranging the pair of covers 41 so as to sandwich the front surface and the rear surface of the stack structure portion 40, the fuel storage chamber 90, the fuel supply path 96, and the fuel discharge path 97 are formed in the fuel cell 3. Has been.

燃料貯留室９０は、燃料電池３の下方部分、すなわち、積層部８の真下において、前後方向に延びるように形成されている。詳しくは、燃料電池３の下方部分において、セパレータ本体５０の本体側開口部６５、および、セパレータシール５１のシール側開口部８０が前後方向に積層して互いに連通することで液体燃料貯留空間が区画されている。そして、液体燃料貯留空間の前方および後方を覆うようにして、前側のカバー４１の下方部分がスタック構造部４０の前方部分を覆い、後側のカバー４１の下方部分がスタック構造部４０の後方部分を覆うことにより燃料貯留室９０が形成されている。燃料貯留室９０は、上下方向に投影したときに、スタック構造部４０の投影面内に収まっている。燃料貯留室９０は、下方側の燃料用貫通穴６１と連続している。また、燃料貯留室９０は、第１燃料排出部９１、第２燃料供給部１００および第３燃料供給部１０１と連続している。
なお、セパレータ本体５０の本体側開口部６５と、セパレータシール５１のシール側開口部８０とが開口部の一例を構成している。 The fuel storage chamber 90 is formed to extend in the front-rear direction at a lower portion of the fuel cell 3, that is, immediately below the stacked portion 8. Specifically, in the lower part of the fuel cell 3, the main body side opening 65 of the separator main body 50 and the seal side opening 80 of the separator seal 51 are stacked in the front-rear direction so as to communicate with each other, thereby dividing the liquid fuel storage space. Has been. The lower part of the front cover 41 covers the front part of the stack structure part 40 so as to cover the front and rear of the liquid fuel storage space, and the lower part of the rear cover 41 is the rear part of the stack structure part 40. A fuel storage chamber 90 is formed by covering. The fuel storage chamber 90 is within the projection plane of the stack structure 40 when projected in the vertical direction. The fuel storage chamber 90 is continuous with the fuel through hole 61 on the lower side. The fuel storage chamber 90 is continuous with the first fuel discharge unit 91, the second fuel supply unit 100, and the third fuel supply unit 101.
The main body side opening 65 of the separator body 50 and the seal side opening 80 of the separator seal 51 constitute an example of the opening.

燃料供給路９６は、燃料電池３の中央部よりやや下方の左端部において、前後方向に延びるように形成されている。詳しくは、燃料供給路９６は、セパレータ本体５０の本体側燃料供給口５５、および、セパレータシール５１のシール側燃料供給口７５が前後方向に積層して互いに連通し、前側のカバー４１の中央部よりやや下方部分が前方部分を覆い、後側のカバー４１の中央部よりやや下方部分が後方部分を覆うことにより形成されている。燃料供給路９６は、下方側の燃料用貫通穴６１と連続している。また、燃料供給路９６は、第１燃料供給部９２と連続している。 The fuel supply path 96 is formed to extend in the front-rear direction at the left end portion slightly below the central portion of the fuel cell 3. Specifically, the fuel supply passage 96 includes a main body side fuel supply port 55 of the separator body 50 and a seal side fuel supply port 75 of the separator seal 51 which are stacked in the front-rear direction and communicate with each other. The lower part covers the front part, and the lower part covers the rear part from the central part of the rear cover 41. The fuel supply path 96 is continuous with the fuel through hole 61 on the lower side. Further, the fuel supply path 96 is continuous with the first fuel supply unit 92.

燃料排出路９７は、燃料電池３の右上端部において、前後方向に延びるように形成されている。詳しくは、燃料排出路９７は、セパレータ本体５０の本体側燃料供給口５５、および、セパレータシール５１のシール側燃料供給口７５が前後方向に積層して互いに連通し、前側のカバー４１の上方部分が前方部分を覆い、後側のカバー４１の上方部分が後方部分を覆うことにより形成されている。燃料排出路９７は、上方側の燃料用貫通穴６１と連通している。また、燃料排出路９７は、第２燃料排出部９４と連続している。 The fuel discharge path 97 is formed at the upper right end of the fuel cell 3 so as to extend in the front-rear direction. Specifically, the fuel discharge passage 97 includes a body-side fuel supply port 55 of the separator body 50 and a seal-side fuel supply port 75 of the separator seal 51 that are stacked in the front-rear direction and communicate with each other. Covers the front part, and the upper part of the rear cover 41 covers the rear part. The fuel discharge passage 97 communicates with the upper fuel through hole 61. The fuel discharge path 97 is continuous with the second fuel discharge portion 94.

また、図５には図示されないが、スタック構造部４０の左上端部において、セパレータ本体５０の本体側酸素供給口５８、および、セパレータシール５１のシール側酸素供給口７８が前後方向に互いに連通し、前側のカバー４１の上方部分が前方部分を覆い、後側のカバー４１の上方部分が後方部分を覆うことにより、酸素供給路が形成されている。酸素供給路は、図示しない酸素用貫通穴および酸素供給部９５と連通している。また、スタック構造部４０の中央よりやや下方の右端部において、セパレータ本体５０の本体側排気口５６、および、セパレータシール５１のシール側排気口７６が前後方向に互いに連通し、前側のカバー４１の中央部よりやや下方部分が前方部分を覆い、後側のカバー４１の中央部よりやや下方部分が後方部分を覆うことにより、酸素排気路が形成されている。酸素排気路は、図示しない酸素用貫通穴および排気部９３と連通している。 Although not shown in FIG. 5, the main body side oxygen supply port 58 of the separator body 50 and the seal side oxygen supply port 78 of the separator seal 51 communicate with each other in the front-rear direction at the upper left end of the stack structure 40. The upper portion of the front cover 41 covers the front portion, and the upper portion of the rear cover 41 covers the rear portion, thereby forming an oxygen supply path. The oxygen supply path communicates with an oxygen through hole and an oxygen supply unit 95 (not shown). Further, at the right end portion slightly below the center of the stack structure portion 40, the main body side exhaust port 56 of the separator body 50 and the seal side exhaust port 76 of the separator seal 51 communicate with each other in the front-rear direction, and the front cover 41 The oxygen exhaust path is formed by the portion slightly below the center portion covering the front portion and the portion slightly below the center portion of the rear cover 41 covering the rear portion. The oxygen exhaust passage communicates with an oxygen through hole and an exhaust portion 93 (not shown).

図２および図３に示すように、燃料電池３において、前側のカバー４１の下方部分を除く部分と、複数の膜電極接合体４２と、複数の本体積層部５２と、複数のシール積層部７０と、後側のカバー４１の下方部分を除く部分とにより、上記した積層部８が形成されている。また、前側のカバー４１の下方部分と、複数の本体濃度調整部５３と、複数のシール濃度調整部７１と、後側のカバー４１の下方部分とにより、上記した濃度調整部９が形成されている。
３．発電動作
次いで、電動車両１における発電について説明する。 As shown in FIGS. 2 and 3, in the fuel cell 3, a portion excluding the lower portion of the front cover 41, a plurality of membrane electrode assemblies 42, a plurality of main body stacked portions 52, and a plurality of seal stacked portions 70. The above-described laminated portion 8 is formed by the portion excluding the lower portion of the rear cover 41. Also, the lower part of the front cover 41, the plurality of main body density adjustment parts 53, the plurality of seal density adjustment parts 71, and the lower part of the rear cover 41 form the density adjustment part 9 described above. Yes.
3. Power Generation Operation Next, power generation in the electric vehicle 1 will be described.

電動車両１では、図１に示すように、発電動作時において、まず、コントロールユニット２７からの制御信号により、燃料供給弁２０、ガス排出弁２１、空気供給弁２５および空気排出弁２６が開放されるとともに、第１燃料輸送ポンプ１６、第２燃料輸送ポンプ１７および空気供給ポンプ２４が駆動される。 In the electric vehicle 1, as shown in FIG. 1, during the power generation operation, first, the fuel supply valve 20, the gas discharge valve 21, the air supply valve 25, and the air discharge valve 26 are opened by a control signal from the control unit 27. At the same time, the first fuel transport pump 16, the second fuel transport pump 17, and the air supply pump 24 are driven.

そうすると、燃料タンク１０に貯蔵される液体燃料が、第１燃料輸送ポンプ１６の駆動によって第１燃料供給管１１を通過し、さらに、図５に示すように、第２燃料供給部１００から燃料貯留室９０に供給される。燃料貯留室９０には、後述するように、気液分離器１４で分離された液体成分が供給されている。そして、燃料貯留室９０において、液体燃料の濃度調整が行われる。すなわち、燃料貯留室９０では、濃度調整された液体燃料が貯留される。その後、燃料供給弁２０は閉じられ、燃料貯留室９０内の液体燃料の濃度に応じて適宜開閉される。 Then, the liquid fuel stored in the fuel tank 10 passes through the first fuel supply pipe 11 by driving the first fuel transport pump 16, and further stores fuel from the second fuel supply unit 100 as shown in FIG. Supplied to the chamber 90. As will be described later, the liquid component separated by the gas-liquid separator 14 is supplied to the fuel storage chamber 90. In the fuel storage chamber 90, the liquid fuel concentration is adjusted. That is, in the fuel storage chamber 90, the liquid fuel whose concentration is adjusted is stored. Thereafter, the fuel supply valve 20 is closed and appropriately opened and closed according to the concentration of the liquid fuel in the fuel storage chamber 90.

そして、濃度調整された液体燃料は、図１に示すように、第２燃料輸送ポンプ１７の駆動によって、第２燃料供給管１２を通過する。さらに、液体燃料は、図５に示すように、第１燃料供給部９２から燃料供給路９６に供給される。 The liquid fuel whose concentration has been adjusted passes through the second fuel supply pipe 12 by driving the second fuel transport pump 17 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 5, the liquid fuel is supplied from the first fuel supply unit 92 to the fuel supply path 96.

燃料供給路９６に供給された液体燃料は、下方側の各燃料用貫通穴６１を通過して、各燃料流路５９（燃料流路形成領域Ａ１）の下端部に供給される。 The liquid fuel supplied to the fuel supply path 96 passes through the fuel through holes 61 on the lower side, and is supplied to the lower ends of the fuel flow paths 59 (fuel flow path forming regions A1).

燃料流路５９に供給された液体燃料は、拡散層７２の後面と接触しながら、燃料流路５９に沿って左右方向を交互に移動しつつ上方に向かって移動され、上方側の各燃料用貫通穴６１に到達する。 The liquid fuel supplied to the fuel flow path 59 is moved upward along the fuel flow path 59 while alternately moving in the left-right direction while in contact with the rear surface of the diffusion layer 72. The through hole 61 is reached.

すると、液体燃料は、上方側の各燃料用貫通穴６１を通過して、燃料排出路９７に供給される。 Then, the liquid fuel passes through each upper fuel through hole 61 and is supplied to the fuel discharge path 97.

燃料排出路９７に供給された液体燃料は、第２燃料排出部９４を通過して燃料電池３から排出される。そして、液体燃料は、図１に示すように、還流管１３を介して、気液分離器１４に供給される。 The liquid fuel supplied to the fuel discharge path 97 passes through the second fuel discharge portion 94 and is discharged from the fuel cell 3. Then, the liquid fuel is supplied to the gas-liquid separator 14 via the reflux pipe 13 as shown in FIG.

気液分離器１４では、燃料電池３から排出された液体燃料に含まれる液体成分と気体成分とが分離される。そして、液体成分は、還流管１３および第３燃料供給部１０１を介して、再度、燃料貯留室９０に供給される。一方、気体成分は、ガス排出管１５を介して電動車両１の外部に排出される。 In the gas-liquid separator 14, the liquid component and the gas component contained in the liquid fuel discharged from the fuel cell 3 are separated. Then, the liquid component is supplied again to the fuel storage chamber 90 via the reflux pipe 13 and the third fuel supply unit 101. On the other hand, the gas component is discharged to the outside of the electric vehicle 1 through the gas discharge pipe 15.

また、図１に示すように、空気供給ポンプ２４の駆動により、空気供給管２２に電動車両１の外部から酸素、具体的には、空気が取り込まれ、その空気が、空気供給管２２を通過し、さらに、図２に示す酸素供給部９５から図示しない酸素供給路に供給される。 Further, as shown in FIG. 1, by driving the air supply pump 24, oxygen, specifically, air is taken into the air supply pipe 22 from the outside of the electric vehicle 1, and the air passes through the air supply pipe 22. Further, the oxygen is supplied from an oxygen supply unit 95 shown in FIG.

酸素供給路に供給された空気は、上方側の酸素用貫通穴を通過して、図５に示すように、各酸素流路６０（酸素流路形成領域Ａ２）の上端部に供給される。 The air supplied to the oxygen supply path passes through the upper oxygen through hole and is supplied to the upper end portion of each oxygen channel 60 (oxygen channel formation region A2) as shown in FIG.

酸素流路６０に供給された空気は、拡散層７２の前面と接触しながら、酸素流路６０に沿って左右方向を交互に移動しつつ下方に向かって移動され、下方側の酸素用貫通穴に到達する。 The air supplied to the oxygen channel 60 is moved downward along the oxygen channel 60 while moving in the left-right direction while being in contact with the front surface of the diffusion layer 72, and the oxygen through hole on the lower side. To reach.

すると、空気は、下方側の各酸素用貫通穴を通過して、酸素排気路に供給される。 Then, the air passes through the lower oxygen through holes and is supplied to the oxygen exhaust passage.

酸素排気路に供給された空気は、図２に示す排気部９３を通過して、図１に示すように、空気排出管２３から電動車両１の外部に排出される。 The air supplied to the oxygen exhaust passage passes through the exhaust section 93 shown in FIG. 2 and is discharged from the air discharge pipe 23 to the outside of the electric vehicle 1 as shown in FIG.

このとき、液体燃料がメタノールである場合、スタック構造部４０では、下記のように発電が行なわれる。すなわち、メタノールが供給されたアノード電極４６では、メタノール（ＣＨ_３ＯＨ）と、カソード電極４７における反応（後述）で生成した水酸化物イオン（ＯＨ⁻）とが反応して、二酸化炭素（ＣＯ_２）および水（Ｈ_２Ｏ）が生成するとともに、電子（ｅ⁻）が発生する（下記反応式（１）参照。）。 At this time, when the liquid fuel is methanol, the stack structure 40 generates power as follows. That is, at the anode electrode 46 supplied with methanol, methanol (CH ₃ OH) reacts with hydroxide ions (OH ⁻ ) generated by a reaction (described later) at the cathode electrode 47 to generate carbon dioxide (CO ₂ ) And water (H ₂ O) are generated, and electrons (e ⁻ ) are generated (see the following reaction formula (1)).

また、アノード電極４６で発生した電子（ｅ⁻）は、図示しない外部回路を経由してカソード電極４７へ供給される。また、生成した水（Ｈ_２Ｏ）は、電解質層４５を通過して、アノード電極４６からカソード電極４７へ移動する。 The electrons (e ⁻ ) generated at the anode electrode 46 are supplied to the cathode electrode 47 via an external circuit (not shown). The generated water (H ₂ O) moves from the anode electrode 46 to the cathode electrode 47 through the electrolyte layer 45.

そして、カソード電極４７では、電子（ｅ⁻）と、水（Ｈ_２Ｏ）と、供給された空気中の酸素（Ｏ_２）とが反応して、水酸化物イオン（ＯＨ⁻）が生成する（下記反応式（２）参照。）。生成した水酸化物イオン（ＯＨ⁻）は、アニオン交換膜からなる電解質層４５を、カソード電極４７からアノード電極４６へ移動する。 In the cathode electrode 47, electrons (e ⁻ ), water (H ₂ O), and oxygen (O ₂ ) in the supplied air react to generate hydroxide ions (OH ⁻ ). (See the following reaction formula (2).) The generated hydroxide ions (OH ⁻ ) move from the cathode electrode 47 to the anode electrode 46 through the electrolyte layer 45 made of an anion exchange membrane.

このようなアノード電極４６およびカソード電極４７において、連続的に電気化学的反応が生じ、スタック構造部４０全体として下記反応式（３）で表わされる反応が生じる。これにより、燃料電池３では、起電力が生じ発電される。
（１）ＣＨ_３ＯＨ＋６ＯＨ⁻→ＣＯ_２＋５Ｈ_２Ｏ＋６ｅ⁻ （アノード電極４６での反応）
（２）Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ＋４ｅ⁻→４ＯＨ⁻ （カソード電極４７での反応）
（３）ＣＨ_３ＯＨ＋３／２Ｏ_２→ＣＯ_２＋２Ｈ_２Ｏ（スタック構造部４０全体での反応）
また、液体燃料がヒドラジンである場合、スタック構造部４０では、下記反応式（４）〜（６）で表される反応が生じ、燃料電池３の発電が行なわれる。
（４）Ｎ_２Ｈ_４＋４ＯＨ⁻→Ｎ_２＋４Ｈ_２Ｏ＋４ｅ⁻ （アノード電極４６での反応）
（５）Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ＋４ｅ⁻→４ＯＨ⁻ （カソード電極４７での反応）
（６）Ｎ_２Ｈ_４＋Ｏ_２→Ｎ_２＋２Ｈ_２Ｏ（スタック構造部４０全体での反応）
４．作用効果
（１）この燃料電池３によれば、図１に示すように、積層部８と濃度調整部９とが一体的に形成される。具体的には、図３に示すように、セパレータ本体５０においては、本体積層部５２と本体濃度調整部５３とが一体的に形成される。また、セパレータシール５１においては、シール積層部７０とシール濃度調整部７１とが一体的に形成される。 In the anode electrode 46 and the cathode electrode 47 as described above, an electrochemical reaction continuously occurs, and a reaction represented by the following reaction formula (3) occurs in the stack structure portion 40 as a whole. Thereby, in the fuel cell 3, an electromotive force is generated and electric power is generated.
(1) CH ₃ OH + 6OH ⁻ → CO ₂ + 5H ₂ O + 6e ⁻ (reaction at the anode electrode 46)
(2) O ₂ + 2H ₂ O + 4e ⁻ → 4OH ⁻ (reaction at the cathode electrode 47)
(3) CH ₃ OH + 3 / 2O ₂ → CO ₂ + 2H ₂ O (reaction in the entire stack structure 40)
When the liquid fuel is hydrazine, reactions expressed by the following reaction formulas (4) to (6) occur in the stack structure unit 40, and the fuel cell 3 generates power.
(4) N ₂ H ₄ + 4OH ⁻ → N ₂ + 4H ₂ O + 4e ⁻ (reaction at the anode electrode 46)
(5) O ₂ + 2H ₂ O + 4e ⁻ → 4OH ⁻ (reaction at the cathode electrode 47)
(6) N ₂ H ₄ + O ₂ → N ₂ + 2H ₂ O (reaction in the entire stack structure 40)
4). Action Effect (1) According to the fuel cell 3, as shown in FIG. 1, the laminated portion 8 and the concentration adjusting portion 9 are integrally formed. Specifically, as shown in FIG. 3, in the separator main body 50, the main body stacking portion 52 and the main body concentration adjusting portion 53 are integrally formed. Further, in the separator seal 51, the seal lamination part 70 and the seal concentration adjusting part 71 are integrally formed.

そのため、積層部８と濃度調整部９とを別々に形成する場合に比べて省スペース化を図れる。 Therefore, space saving can be achieved as compared with the case where the stacked portion 8 and the density adjusting portion 9 are formed separately.

また、濃度調整部９は、積層部８の真下に配置される。 Further, the density adjusting unit 9 is disposed directly below the stacked unit 8.

そのため、濃度調整部９に貯留する液体燃料を積層部８に供給するための第２燃料供給管１２を短くできる。 Therefore, the second fuel supply pipe 12 for supplying the liquid fuel stored in the concentration adjusting unit 9 to the stacked unit 8 can be shortened.

さらに、濃度調整部９の温度、すなわち、燃料貯留室９０に貯留される液体燃料の温度と、積層部８の温度との差を小さくできる。 Furthermore, the difference between the temperature of the concentration adjusting unit 9, that is, the temperature of the liquid fuel stored in the fuel storage chamber 90, and the temperature of the stacked unit 8 can be reduced.

その結果、積層部８の温度調整を容易に行うことができる。
（２）また、この燃料電池３によれば、図５に示すように、燃料電池３の下方部分において、セパレータ本体５０の本体側開口部６５、および、セパレータシール５１のシール側開口部８０が前後方向に積層して互いに連通することで液体燃料貯留空間が区画される。そして、液体燃料貯留空間の前方および後方を覆うようにして、前側のカバー４１の下方部分がスタック構造部４０の前方部分を覆い、後側のカバー４１の下方部分がスタック構造部４０の後方部分を覆うことにより燃料貯留室９０が形成される。 As a result, the temperature of the laminated portion 8 can be easily adjusted.
(2) Also, according to the fuel cell 3, as shown in FIG. 5, in the lower portion of the fuel cell 3, the main body side opening 65 of the separator main body 50 and the seal side opening 80 of the separator seal 51 are provided. The liquid fuel storage space is partitioned by stacking in the front-rear direction and communicating with each other. The lower part of the front cover 41 covers the front part of the stack structure part 40 so as to cover the front and rear of the liquid fuel storage space, and the lower part of the rear cover 41 is the rear part of the stack structure part 40. A fuel storage chamber 90 is formed by covering.

そのため、液体燃料貯留空間および燃料貯留室９０を容易に形成できる。
５．変形例
上記実施形態では、燃料電池３において、積層部８の真下に濃度調整部９が配置される構成としたが、燃料電池３において濃度調整部９を燃料タンク１０とすることもできる。この場合、濃度調整部９は別途設けてもよく、また、設けなくてもよい。 Therefore, the liquid fuel storage space and the fuel storage chamber 90 can be easily formed.
5. In the above-described embodiment, the fuel cell 3 is configured such that the concentration adjusting unit 9 is disposed directly below the stacking unit 8. However, in the fuel cell 3, the concentration adjusting unit 9 may be the fuel tank 10. In this case, the density adjusting unit 9 may be provided separately or may not be provided.

このような構成にすれば、電動車両１において一層省スペース化を図れる。 With such a configuration, further space saving can be achieved in the electric vehicle 1.

３燃料電池
８積層部
９濃度調整部
４０燃料電池スタック
４２膜電極接合体
４３セパレータ
４５電解質層
４６アノード電極
４７カソード電極
５２本体積層部
６５本体側開口部
７０シール積層部
８０シール側開口部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Fuel cell 8 Lamination | stacking part 9 Concentration adjustment part 40 Fuel cell stack 42 Membrane electrode assembly 43 Separator 45 Electrolyte layer 46 Anode electrode 47 Cathode electrode 52 Main body lamination part 65 Main body side opening part 70 Seal lamination part 80 Seal side opening part

Claims

A plurality of membrane electrode assemblies comprising a solid electrolyte membrane and a fuel-side electrode and an oxygen-side electrode opposed to each other across the solid electrolyte membrane, and a plurality of separators interposed between the membrane electrode assemblies adjacent to each other A cell stack comprising:
A fuel cell stack, comprising: a fuel tank formed integrally with the cell stack and storing liquid fuel supplied to the cell stack.

The separator is
A facing portion facing the membrane electrode assembly;
An opening disposed below the facing portion;
The fuel cell stack according to claim 1, wherein the liquid fuel storage space of the fuel tank is formed by stacking a plurality of the openings.