JP2016219314A - Fuel cell stack - Google Patents
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Abstract
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を備え、複数の前記発電セルが積層される積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、絶縁部材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 power generation cell having an electrolyte / electrode structure in which electrodes are arranged on both sides of an electrolyte and a separator, and a terminal plate on both sides in a stacking direction of the stacked body in which a plurality of the power generation cells are stacked. The present invention relates to a fuel cell stack in which an insulating member and an end plate are disposed.
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)を備えている。電解質膜・電極構造体は、セパレータ(バイポーラ板)によって挟持されることにより、発電セルを構成している。 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 ( MEA). The electrolyte membrane / electrode structure constitutes a power generation cell by being sandwiched between separators (bipolar plates).
通常、発電セルを所定の数だけ積層した積層体を備えるとともに、前記積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、絶縁プレート及びエンドプレートが配設されて、燃料電池スタックを構成している。この燃料電池スタックは、例えば、燃料電池電気自動車に搭載される車載用燃料電池スタックとして使用されている。 In general, a fuel cell stack is configured by including a stack in which a predetermined number of power generation cells are stacked, and terminal plates, insulating plates, and end plates are disposed on both sides of the stack in the stacking direction. This fuel cell stack is used as, for example, an in-vehicle fuel cell stack mounted on a fuel cell electric vehicle.
燃料電池スタックでは、外部への放熱により他の発電セルに比べて温度低下が惹起され易い発電セルが存在している。例えば、積層方向端部に配置されている発電セル(以下、端部発電セルともいう)は、この発電セルに隣接するターミナルプレートやエンドプレート等からの放熱が多く、上記の温度低下が顕著になっている。 In the fuel cell stack, there is a power generation cell in which a temperature drop is likely to be caused by heat radiation to the outside as compared with other power generation cells. For example, a power generation cell (hereinafter also referred to as an end power generation cell) arranged at the end in the stacking direction has a large amount of heat released from a terminal plate, an end plate, etc. adjacent to the power generation cell, and the above temperature decrease is remarkable. It has become.
特に、低温環境下では、放熱量が大きくなり、低温側の発電性能が劣化するおそれがある。また、端部発電セルの面内が放熱により結露すると、凝縮水の発生による発電性能の低下が惹起され、膜劣化等のスタック耐久性の低下が懸念される。 In particular, in a low temperature environment, the amount of heat release increases, and the power generation performance on the low temperature side may deteriorate. In addition, when the in-plane of the end power generation cell is dewed by heat dissipation, a decrease in power generation performance due to the generation of condensed water is caused, and there is a concern about a decrease in stack durability such as film deterioration.
そこで、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知られている。この燃料電池スタックは、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、絶縁部材及びエンドプレートが配設されている。少なくとも一方の絶縁部材は、積層体側の端部が開口される凹部を設けるとともに、前記凹部には、断熱部材及びターミナルプレートが収容されている。そして、断熱部材は、ターミナルプレートと積層体との間に積層されている。 Therefore, for example, a fuel cell stack disclosed in Patent Document 1 is known. The fuel cell stack includes a stacked body in which power generation cells are stacked, and terminal plates, insulating members, and end plates are disposed on both sides in the stacking direction of the stacked body. At least one of the insulating members is provided with a recess in which an end on the laminated body side is opened, and a heat insulating member and a terminal plate are accommodated in the recess. And the heat insulation member is laminated | stacked between the terminal plate and the laminated body.
従って、特許文献1では、簡単な構成で、積層体の端部に配置される端部セルの温度低下を確実に阻止し、良好な発電性能を維持することが可能になる、としている。 Therefore, in Patent Document 1, it is possible to reliably prevent the temperature drop of the end cell arranged at the end of the laminated body with a simple configuration and maintain good power generation performance.
本発明は、この種の技術に関連してなされたものであり、端部発電セルからの放熱を可及的に抑制することができ、所望の発電性能を確実に維持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 has been made in connection with this type of technology, and can suppress heat dissipation from the end power generation cells as much as possible, and can reliably maintain desired power generation performance. An object is to provide a battery stack.
本発明に係る燃料電池スタックは、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を備えている。複数の発電セルが積層される積層体の積層方向両側には、ターミナルプレート、絶縁部材及びエンドプレートが配設されている。 The fuel cell stack according to the present invention includes a power generation cell having an electrolyte / electrode structure in which electrodes are disposed on both sides of an electrolyte, and a separator. A terminal plate, an insulating member, and an end plate are disposed on both sides in the stacking direction of the stacked body in which a plurality of power generation cells are stacked.
燃料電池スタックでは、絶縁部材とターミナルプレートとの間には、導電性プレートが配置されている。そして、導電性プレートと絶縁部材との間には、該導電性プレートのプレート面方向に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体通路が形成されている。 In the fuel cell stack, a conductive plate is disposed between the insulating member and the terminal plate. A cooling medium passage is formed between the conductive plate and the insulating member to distribute the cooling medium along the plate surface direction of the conductive plate.
また、燃料電池スタックでは、発電セル間には、電極面方向に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体流路が形成されるとともに、冷却媒体通路は、前記冷却媒体流路に連通することが好ましい。 Further, in the fuel cell stack, it is preferable that a cooling medium flow path for flowing the cooling medium along the electrode surface direction is formed between the power generation cells, and the cooling medium path communicates with the cooling medium flow path. .
さらに、燃料電池スタックでは、絶縁部材には、導電性プレート及びターミナルプレートを収容する凹部が形成されるとともに、冷却媒体通路は、前記凹部を形成する前記絶縁部材の底面に形成されることが好ましい。 Further, in the fuel cell stack, it is preferable that the insulating member is formed with a recess for accommodating the conductive plate and the terminal plate, and the cooling medium passage is formed on the bottom surface of the insulating member that forms the recess. .
本発明によれば、導電性プレートと絶縁部材との間には、該導電性プレートのプレート面方向に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体通路が形成されている。このため、積層体の端部に配置されている端部発電セルからの放熱を可及的に抑制することができ、所望の発電性能を確実に維持することが可能になる。 According to the present invention, a cooling medium passage is formed between the conductive plate and the insulating member for circulating the cooling medium along the plate surface direction of the conductive plate. For this reason, the heat radiation from the end power generation cells arranged at the end of the laminate can be suppressed as much as possible, and the desired power generation performance can be reliably maintained.
しかも、ターミナルプレートとは別体で導電性プレートを設けるとともに、前記導電性プレートのプレート面に沿って冷却媒体が流通している。従って、ターミナルプレートは、冷却媒体に常時接触することがなく、イオンの溶出を確実に抑制することができ、前記ターミナルプレートの耐久性の向上が容易に遂行可能になる。 In addition, a conductive plate is provided separately from the terminal plate, and a cooling medium circulates along the plate surface of the conductive plate. Therefore, the terminal plate does not always come into contact with the cooling medium, ion elution can be reliably suppressed, and the durability of the terminal plate can be easily improved.
図1に示すように、本発明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)又は垂直方向(矢印C方向)に積層された積層体12Mを備える。
As shown in FIG. 1, a
積層体12Mの積層方向(矢印A方向)一端には、ターミナルプレート14a、導電性プレート16a、絶縁部材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。積層体12Mの積層方向他端には、ターミナルプレート14b、導電性プレート16b、絶縁部材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(図1及び図2参照)。
A
燃料電池スタック10は、例えば、長方形に構成されるエンドプレート20a、20bを端板として含む箱状ケーシング(図示せず)により一体的に保持される。なお、燃料電池スタック10は、例えば、矢印A方向に延在する複数のタイロッド(図示せず)により一体的に締め付け保持されてもよい。
The
発電セル12は、図2及び図3に示すように、第1金属セパレータ22、第1電解質膜・電極構造体(電解質・電極構造体)(MEA)24a、第2金属セパレータ26、第2電解質膜・電極構造体(MEA)24b及び第3金属セパレータ28を設ける。第1金属セパレータ22、第2金属セパレータ26及び第3金属セパレータ28は、例えば、鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム板、めっき処理鋼板等の縦長形状の金属板の断面を凹凸に成形して構成されるが、カーボンセパレータを用いてもよい。なお、発電セルは、MEAを第1セパレータと第2セパレータとの間に挟持して構成してもよい。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
図2に示すように、第1電解質膜・電極構造体24a及び第2電解質膜・電極構造体24bは、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜30を備える。固体高分子電解質膜30は、アノード電極32及びカソード電極34により挟持される。アノード電極32は、カソード電極34よりも小さな平面寸法を有する段差MEAを構成しているが、これとは逆に、前記カソード電極34よりも大きな平面寸法を有することもできる。
As shown in FIG. 2, the first electrolyte membrane /
アノード電極32及びカソード電極34は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層(図示せず)と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子を前記ガス拡散層の表面に一様に塗布して形成される電極触媒層(図示せず)とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜30の両面に形成される。
The
図3に示すように、発電セル12の長辺方向(矢印C方向)の上端縁部には、積層方向である矢印A方向に互いに連通して、酸化剤ガス入口連通孔36a及び燃料ガス入口連通孔38aが設けられる。酸化剤ガス入口連通孔36aは、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給する。燃料ガス入口連通孔38aは、燃料ガス、例えば、水素含有ガスを供給する。
As shown in FIG. 3, the oxidant gas
発電セル12の長辺方向(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、燃料ガスを排出する燃料ガス出口連通孔38b及び酸化剤ガスを排出する酸化剤ガス出口連通孔36bが設けられる。発電セル12の短辺方向(矢印B方向)の両端縁部上部側には、矢印A方向に互いに連通して、冷却媒体を供給する一対の冷却媒体入口連通孔40aが設けられる。発電セル12の短辺方向の両端縁部下部側には、矢印A方向に互いに連通して、冷却媒体を排出する一対の冷却媒体出口連通孔40bが設けられる。なお、燃料ガス入口連通孔38aと燃料ガス出口連通孔38bとを入れ替えて構成してもよい。
The lower end edge of the
第1金属セパレータ22の第1電解質膜・電極構造体24aに向かう面22aには、燃料ガス入口連通孔38aと燃料ガス出口連通孔38bとを連通する第1燃料ガス流路42が形成される。
A
燃料ガス入口連通孔38aと第1燃料ガス流路42とは、複数の入口連結流路43aを介して連通する一方、燃料ガス出口連通孔38bと前記第1燃料ガス流路42とは、複数の出口連結流路43bを介して連通する。入口連結流路43aは、蓋体45aにより覆われるとともに、出口連結流路43bは、蓋体45bにより覆われる。第1金属セパレータ22の面22bには、一対の冷却媒体入口連通孔40aと一対の冷却媒体出口連通孔40bとを連通する冷却媒体流路44の一部が形成される。
The fuel gas
第2金属セパレータ26の第1電解質膜・電極構造体24aに向かう面26aには、酸化剤ガス入口連通孔36aと酸化剤ガス出口連通孔36bとを連通する第1酸化剤ガス流路46が形成される。
On the
第2金属セパレータ26の第2電解質膜・電極構造体24bに向かう面26bには、燃料ガス入口連通孔38aと燃料ガス出口連通孔38bとを連通する第2燃料ガス流路48が形成される。燃料ガス入口連通孔38aと第2燃料ガス流路48とは、複数の入口連結流路47aを介して連通する一方、燃料ガス出口連通孔38bと前記第2燃料ガス流路48とは、複数の出口連結流路47bを介して連通する。入口連結流路47aは、蓋体49aにより覆われるとともに、出口連結流路47bは、蓋体49bにより覆われる。
A second
第3金属セパレータ28の第2電解質膜・電極構造体24bに向かう面28aには、酸化剤ガス入口連通孔36aと酸化剤ガス出口連通孔36bとを連通する第2酸化剤ガス流路50が形成される。第3金属セパレータ28の面28bには、冷却媒体流路44の一部が形成される。
A second oxidant
第1金属セパレータ22の面22a、22bには、この第1金属セパレータ22の外周端縁部を周回して第1シール部材52が一体成形される。第2金属セパレータ26の面26a、26bには、この第2金属セパレータ26の外周端縁部を周回して第2シール部材54が一体成形される。第3金属セパレータ28の面28a、28bには、この第3金属セパレータ28の外周端縁部を周回して第3シール部材56が一体成形される。
A
第1シール部材52、第2シール部材54及び第3シール部材56には、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用いられる。
Examples of the
図1に示すように、ターミナルプレート14a、14bは、長方形を有し、後述する絶縁部材18a、18bの凹部62a、62bに収容可能な外径寸法に設定される。ターミナルプレート14a、14bの面内中央から離間した位置(面内中央でもよい)には、積層方向外方に延在する端子部58a、58bが設けられる。
As shown in FIG. 1, the
導電性プレート16a、16bは、例えば、多孔質又は緻密質のカーボンプレートで形成され、ターミナルプレート14a、14bと略同一の外径寸法を有する長方形に設定される。導電性プレート16a、16bの面内中央から離間した位置(面内中央でもよい)には、端子部58a、58bが挿入される孔部60a、60bが形成される。
The
絶縁部材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。絶縁部材18aの導電性プレート16aに対向する面には、中央部に矩形状の凹部62aが設けられる。凹部62aには、ターミナルプレート14aの端子部58aが挿入される孔部64aが連通する。絶縁部材18aには、凹部62aの外方に位置して酸化剤ガス入口連通孔36a、酸化剤ガス出口連通孔36b、燃料ガス入口連通孔38a及び燃料ガス出口連通孔38bが形成される。
The insulating
図4に示すように、絶縁部材18aの凹部62aを形成する底面62afには、冷却媒体通路66aが形成される。冷却媒体通路66aは、例えば、1本(2本以上でもよい)の流路溝がサーペンタイン流路を形成して上下に延在するとともに、上端部には、冷却媒体供給口68aが連通し、下端部には、冷却媒体排出口70aが連通する。凹部62aには、冷却媒体通路66aを周回してシール部材71aが配設される。
As shown in FIG. 4, a cooling
冷却媒体供給口68aは、酸化剤ガス入口連通孔36a及び燃料ガス入口連通孔38aの間に配置され、絶縁部材18aの厚さ方向略中央まで延在した後、90゜だけ屈曲して上方に延在し、前記絶縁部材18aの上面部に開放される(図1参照)。冷却媒体排出口70aは、酸化剤ガス出口連通孔36b及び燃料ガス出口連通孔38bの間に配置され、絶縁部材18aの厚さ方向略中央まで延在した後、90゜だけ屈曲して下方に延在し、前記絶縁部材18aの下面部に開放される。
The cooling
絶縁部材18bの導電性プレート16bに対向する面には、中央部に矩形状の凹部62bが設けられる。凹部62bには、ターミナルプレート14bの端子部58bが挿入される孔部64bが連通する。図1及び図5に示すように、絶縁部材18bには、凹部62bの外方に位置して冷却媒体入口連通孔40a及び冷却媒体出口連通孔40bが形成される。凹部62bには、冷却媒体通路66bを周回してシール部材71bが配設される。
On the surface of the insulating
図5に示すように、絶縁部材18bの凹部62bを形成する底面62bfには、冷却媒体通路66bが形成される。冷却媒体通路66bは、例えば、1本(2本以上でもよい)の流路溝がサーペンタイン流路を形成して上下に延在するとともに、上端部には、冷却媒体供給口68bが連通し、下端部には、冷却媒体排出口70bが連通する。
As shown in FIG. 5, a cooling
冷却媒体供給口68aは、一方の冷却媒体入口連通孔40a側に近接して配置され、絶縁部材18bの厚さ方向略中央まで延在した後、90゜だけ屈曲して上方に延在し、前記絶縁部材18bの上面部に開放される。冷却媒体排出口70bは、他方の冷却媒体出口連通孔40b側(一方の冷却媒体入口連通孔40aと対角位置)に近接して配置される。冷却媒体排出口70bは、絶縁部材18aの厚さ方向略中央まで延在した後、90゜だけ屈曲して下方に延在し、前記絶縁部材18bの下面部に開放される。
The cooling
図1に示すように、絶縁部材18aの凹部62aには、導電性プレート16aが収容され、前記導電性プレート16aは、冷却媒体通路66aの開放面を覆う。絶縁部材18bの凹部62bには、導電性プレート16bが収容され、前記導電性プレート16bは、冷却媒体通路66bをシールするシール部材として機能する。
As shown in FIG. 1, a
エンドプレート20aには、酸化剤ガス入口マニホールド72a、酸化剤ガス出口マニホールド72b、燃料ガス入口マニホールド74a及び燃料ガス出口マニホールド74bが形成される。酸化剤ガス入口マニホールド72aは、酸化剤ガス入口連通孔36aに連通し、酸化剤ガス出口マニホールド72bは、酸化剤ガス出口連通孔36bに連通する。燃料ガス入口マニホールド74aは、燃料ガス入口連通孔38aに連通し、燃料ガス出口マニホールド74bは、燃料ガス出口連通孔38bに連通する。
An oxidant
図1及び図6に示すように、エンドプレート20bには、一対の冷却媒体入口連通孔40aに連通する冷却媒体入口マニホールド76aと、一対の冷却媒体出口連通孔40bに連通する冷却媒体出口マニホールド76bとが設けられる。冷却媒体入口マニホールド76aには、冷却媒体供給口78aが形成される一方、冷却媒体出口マニホールド76bには、冷却媒体排出口78bが形成される。冷却媒体供給口78aと冷却媒体排出口78bとは、対角位置に配置されることが好ましい。
As shown in FIGS. 1 and 6, the
冷却媒体入口マニホールド76aには、冷却媒体供給管80aの一端が接続される。冷却媒体供給管80aの他端は、絶縁部材18aの冷却媒体供給口68a及び絶縁部材18bの冷却媒体供給口68bに接続される。冷却媒体供給管80aの他端は、2分割されてもよく、又は、前記冷却媒体供給管80aを2本用いてもよい。なお、冷却媒体供給口68a及び冷却媒体供給口68bは、外部配管である冷却媒体供給管80aを用いることなく、絶縁部材18b及びエンドプレート20bの内部に設けた配管で接続してもよい。また、以下に説明する冷却媒体排出口70a及び冷却媒体排出口70bも、冷却媒体供給口68a及び冷却媒体供給口68bと同様に構成してもよい。
One end of a cooling
冷却媒体出口マニホールド76bには、冷却媒体排出管80bの一端が接続される。冷却媒体排出管80bの他端は、絶縁部材18aの冷却媒体排出口70a及び絶縁部材18bの冷却媒体排出口70bに接続される。冷却媒体排出管80bの他端は、2分割されてもよく、又は、前記冷却媒体排出管80bを2本用いてもよい。冷却媒体通路66a、66bは、冷却媒体入口マニホールド76a及び冷却媒体出口マニホールド76bを介して各冷却媒体流路44に連通する。
One end of a cooling
図1及び図2に示すように、絶縁部材18bの凹部62bには、導電性プレート16b、ターミナルプレート14b及び導電性の断熱部材82が収容される。断熱部材82は、例えば、それぞれ材質の異なる少なくとも第1断熱部材84と第2断熱部材86とを備え、ターミナルプレート14b側から前記第1断熱部材84と前記第2断熱部材86の順に積層される。第1断熱部材84は、例えば、波板状の金属プレートで構成される一方、第2断熱部材86は、例えば、カーボンプレートで構成される。絶縁部材18aの凹部62aには、同様に断熱部材82が配設される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
なお、断熱部材82は、例えば、波板状の2種類の金属プレートを交互に、例えば、2組(あるいは、3組)積層して構成してもよい。また、断熱部材82は、空孔を保持し且つ電気導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82は、1枚でもよく、又は、複数枚を重ねてもよい。
The
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
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の酸化剤ガス入口マニホールド72aから酸化剤ガス入口連通孔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の燃料ガス入口マニホールド74aから燃料ガス入口連通孔38aに供給される。一方、図6に示すように、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の冷却媒体入口マニホールド76aから一対の冷却媒体入口連通孔40aに供給される。
First, as shown in FIG. 1, an oxidant gas such as an oxygen-containing gas is supplied from the oxidant
酸化剤ガスは、図3に示すように、酸化剤ガス入口連通孔36aから第2金属セパレータ26の第1酸化剤ガス流路46及び第3金属セパレータ28の第2酸化剤ガス流路50に導入される。酸化剤ガスは、矢印C方向に移動して第1電解質膜・電極構造体24a及び第2電解質膜・電極構造体24bの各カソード電極34に供給される。
As shown in FIG. 3, the oxidant gas flows from the oxidant gas
一方、燃料ガスは、燃料ガス入口連通孔38aから第1金属セパレータ22の第1燃料ガス流路42及び第2金属セパレータ26の第2燃料ガス流路48に導入される。燃料ガスは、第1燃料ガス流路42及び第2燃料ガス流路48に沿って矢印C方向に移動し、第1電解質膜・電極構造体24a及び第2電解質膜・電極構造体24bの各アノード電極32に供給される。
On the other hand, the fuel gas is introduced into the first
従って、第1電解質膜・電極構造体24a及び第2電解質膜・電極構造体24bでは、各カソード電極34に供給される酸化剤ガスと、各アノード電極32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て発電が行われる。
Therefore, in the first electrolyte membrane /
次いで、カソード電極34に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔36bに沿って矢印A方向に排出される。同様に、アノード電極32に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔38bに沿って矢印A方向に排出される。
Next, the oxidant gas consumed by being supplied to the
また、図3に示すように、各冷却媒体入口連通孔40aに供給された冷却媒体は、互いに隣接する第1金属セパレータ22と第3金属セパレータ28との間の冷却媒体流路44に導入された後、先ず、互いに近接するように、矢印B方向に流通する。冷却媒体は、矢印C方向(セパレータ長辺方向)に流通して第1電解質膜・電極構造体24a及び第2電解質膜・電極構造体24bを冷却した後、互いに離間するように、矢印B方向に流通して各冷却媒体出口連通孔40bから排出される。
Further, as shown in FIG. 3, the cooling medium supplied to each cooling medium
この場合、本実施形態では、図1、図2及び図5に示すように、導電性プレート16bと絶縁部材18bとの間には、該導電性プレート16bのプレート面方向に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体通路66bが形成されている。このため、冷却媒体入口マニホールド76aに供給された冷却媒体は、冷却媒体供給管80aを流通して絶縁部材18bの冷却媒体供給口68bに供給される。
In this case, in this embodiment, as shown in FIGS. 1, 2, and 5, a cooling medium is provided between the
図5に示すように、冷却媒体供給口68bに供給された冷却媒体は、絶縁部材18bの凹部62bの底面62bfに形成された冷却媒体通路66bに導入される。そして、冷却媒体通路66bに沿って、すなわち、サーペンタイン流路に沿って、冷却媒体が流通した後、前記冷却媒体は、冷却媒体排出口70bに排出される。冷却媒体排出口70bに排出された冷却媒体は、冷却媒体排出管80bを流通して冷却媒体出口マニホールド76bに排出される(図1及び図6参照)。
As shown in FIG. 5, the cooling medium supplied to the cooling
従って、本実施形態では、積層体12Mの端部に配置されている端部発電セル12endからの放熱を可及的に抑制することができ、所望の発電性能を確実に維持することが可能になる(図2参照)。
Therefore, in this embodiment, the heat radiation from the end
しかも、ターミナルプレート14bとは別体で導電性プレート16bを設けるとともに、前記導電性プレート16bのプレート面に沿って冷却媒体が流通している。これにより、ターミナルプレート14bは、冷却媒体に常時接触することがなく、イオンの溶出を確実に抑制することができ、前記ターミナルプレート14bの耐久性の向上が容易に遂行可能になる。
In addition, the
また、ターミナルプレート14a側には、冷却媒体通路66aが設けられており、上記のターミナルプレート14b側の冷却媒体通路66bと同様の効果が得られる。なお、冷却媒体通路66a、66bは、必要に応じて少なくとも一方のみを設けてもよい。
Further, a cooling
10…燃料電池スタック 12…発電セル
12end…端部発電セル 12M…積層体
14a、14b…ターミナルプレート 16a、16b…導電性プレート
18a、18b…絶縁部材 20a、20b…エンドプレート
22、26、28…金属セパレータ 24a、24b…電解質膜・電極構造体
30…固体高分子電解質膜 32…アノード電極
34…カソード電極 36a…酸化剤ガス入口連通孔
36b…酸化剤ガス出口連通孔 38a…燃料ガス入口連通孔
38b…燃料ガス出口連通孔 40a…冷却媒体入口連通孔
40b…冷却媒体出口連通孔 42、48…燃料ガス流路
44…冷却媒体流路 46、50…酸化剤ガス流路
52、54、56…シール部材 62a、62b…凹部
66a、66b…冷却媒体通路 68a、68b…冷却媒体供給口
70a、70b…冷却媒体排出口 76a…冷却媒体入口マニホールド
76b…冷却媒体出口マニホールド 80a…冷却媒体供給管
80b…冷却媒体排出管 82、84、86…断熱部材
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記絶縁部材と前記ターミナルプレートとの間には、導電性プレートが配置されるとともに、
前記導電性プレートと前記絶縁部材との間には、該導電性プレートのプレート面方向に沿って冷却媒体を流通させる冷却媒体通路が形成されることを特徴とする燃料電池スタック。 A power generation cell having an electrolyte / electrode structure in which electrodes are disposed on both sides of the electrolyte and a separator, and a terminal plate, an insulating member, and an end are provided on both sides in the stacking direction of the stacked body in which the plurality of power generation cells are stacked A fuel cell stack in which a plate is disposed,
A conductive plate is disposed between the insulating member and the terminal plate,
A fuel cell stack, characterized in that a cooling medium passage is formed between the conductive plate and the insulating member for flowing a cooling medium along a plate surface direction of the conductive plate.
前記冷却媒体通路は、前記冷却媒体流路に連通することを特徴とする燃料電池スタック。 The fuel cell stack according to claim 1, wherein a cooling medium flow path for flowing a cooling medium along the electrode surface direction is formed between the power generation cells.
The fuel cell stack, wherein the coolant passage communicates with the coolant passage.
前記冷却媒体通路は、前記凹部を形成する前記絶縁部材の底面に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 the insulating member is formed with a recess for accommodating the conductive plate and the terminal plate,
The fuel cell stack, wherein the cooling medium passage is formed on a bottom surface of the insulating member that forms the recess.
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