JP2017045696A

JP2017045696A - Fuel cell stack

Info

Publication number: JP2017045696A
Application number: JP2015169529A
Authority: JP
Inventors: 秀忠小嶋; Hidetada Kojima
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2015-08-28
Filing date: 2015-08-28
Publication date: 2017-03-02

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell stack capable of maintaining stable power generation performance by holding a fuel cell laminate within a desired temperature range.SOLUTION: A fuel cell stack includes: a laminate 3 formed by laminating a plurality of unit cells 2 in the A direction; a pair of end plates 4, 5 sandwiching the laminate 3 from both sides along the A direction; thermal insulation members 84, 92 of a pair of end plates 4, 5 covering over the entire outer end surface in the A direction; and gas manifolds 85i, 85o, 86i, 86o and coolant manifolds which are formed integrally with the thermal insulation members 84, 92 and circulate reaction gas or coolant between the laminate 3.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、燃料電池スタックに関するものである。 The present invention relates to a fuel cell stack.

車両等に搭載される燃料電池スタックは、燃料電池積層体（以下、単に積層体という。）と、エンドプレートと、マニホールドと、を備えている（例えば、下記特許文献１参照）。
積層体は、複数の単位セルが積層されて構成されている。単位セルは、固体高分子電解質膜をアノード電極とカソード電極とで両側から挟んで構成された膜電極構造体（ＭＥＡ）と、この膜電極構造体を挟持するセパレータと、を備えている。
エンドプレートは、積層体を単位セルの積層方向の両側から挟持する。
マニホールドは、エンドプレートに配設されている。マニホールドは、積層体との間で反応ガス（燃料ガスや酸化剤ガス）や冷媒を流通させる。 A fuel cell stack mounted on a vehicle or the like includes a fuel cell stack (hereinafter simply referred to as a stack), an end plate, and a manifold (see, for example, Patent Document 1 below).
The stacked body is configured by stacking a plurality of unit cells. The unit cell includes a membrane electrode structure (MEA) configured by sandwiching a solid polymer electrolyte membrane between an anode electrode and a cathode electrode from both sides, and a separator that sandwiches the membrane electrode structure.
The end plate sandwiches the stacked body from both sides in the stacking direction of the unit cells.
The manifold is disposed on the end plate. The manifold circulates a reaction gas (fuel gas or oxidant gas) and a refrigerant with the stacked body.

上述した燃料電池スタックでは、アノード電極に燃料ガスとして水素ガスを供給するとともに、カソード電極に酸化剤ガスとして空気を供給する。これにより、アノード電極で触媒反応により発生した水素イオンが固体高分子電解質膜を透過してカソード電極まで移動し、カソード電極で空気中の酸素と電気化学反応を起こして発電が行われる。 In the fuel cell stack described above, hydrogen gas is supplied as fuel gas to the anode electrode, and air is supplied as oxidant gas to the cathode electrode. As a result, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode electrode permeate the solid polymer electrolyte membrane and move to the cathode electrode, and the cathode electrode causes an electrochemical reaction with oxygen in the air to generate power.

特開２０１５−７２８８７号公報JP2015-72887A

ところで、上述した燃料電池スタックでは、発電の安定化を図るために積層体（各単位セル）を所望の温度範囲（例えば、７０℃〜９５℃）内に保持することが好ましいとされている。
しかしながら、各単位セルのうち、積層方向でエンドプレート側に位置する単位セル（以下、端部セルという。）は、外気の影響を受け易いという課題がある。具体的に、積層体で発生した熱はエンドプレートを介して放熱されることで、端部セルの温度が他の単位セルに比べて低温になり易い。端部セルが低温になると、発電に伴って生成された水分が端部セルで凝縮することで、端部セルに生成水となって滞留するおそれがある。端部セルに生成水が滞留すると、カソード電極が生成水で被覆されることで、発電性能の低下等に繋がるという課題がある。 By the way, in the fuel cell stack described above, in order to stabilize power generation, it is preferable to hold the stack (each unit cell) within a desired temperature range (for example, 70 ° C. to 95 ° C.).
However, among the unit cells, a unit cell (hereinafter referred to as an end cell) located on the end plate side in the stacking direction has a problem that it is easily affected by outside air. Specifically, the heat generated in the stacked body is radiated through the end plate, so that the temperature of the end cell tends to be lower than that of other unit cells. When the end cell becomes low in temperature, the water generated with power generation may condense in the end cell, and may be retained as generated water in the end cell. When the generated water stays in the end cell, there is a problem that the cathode electrode is covered with the generated water, leading to a decrease in power generation performance.

そこで、本発明は、上述した事情に考慮してなされたもので、燃料電池積層体を所望の温度範囲に保持し、安定した発電性能を維持できる燃料電池スタックを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a fuel cell stack that can maintain a fuel cell stack in a desired temperature range and maintain stable power generation performance.

上記目的を達成するために、請求項１に記載した発明は、複数の燃料電池セル（例えば、実施形態における単位セル２）が第１方向に積層された燃料電池積層体（例えば、実施形態における積層体３）と、前記燃料電池積層体を前記第１方向に沿う両側から挟持する一対のエンドプレート（例えば、実施形態における第１エンドプレート４及び第２エンドプレート５）と、前記一対のエンドプレートのうち、少なくとも一方の前記エンドプレートの前記第１方向における前記燃料電池積層体側とは反対側に位置する外側端面を全体に亘って覆う断熱材（例えば、実施形態における断熱材８４，９２）と、前記断熱材に一体で形成されるとともに、前記燃料電池積層体との間で反応ガス又は冷媒を流通させるマニホールド（例えば、実施形態におけるガスマニホールド８５ｉ，８５ｏ，８６ｉ，８６ｏ及び冷媒マニホールド９３ｉ，９３ｏ）と、を備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 is a fuel cell stack (for example, in the embodiment) in which a plurality of fuel cells (for example, unit cells 2 in the embodiment) are stacked in the first direction. A stack 3), a pair of end plates (for example, the first end plate 4 and the second end plate 5 in the embodiment) that sandwich the fuel cell stack from both sides along the first direction, and the pair of ends. Of the plates, a heat insulating material covering the entire outer end surface located on the opposite side of the fuel cell stack in the first direction of at least one of the end plates (for example, the heat insulating materials 84 and 92 in the embodiment) And a manifold (for example, in the embodiment) that is formed integrally with the heat insulating material and that circulates a reaction gas or a refrigerant with the fuel cell stack. Kicking gas manifold 85i, 85o, 86i, 86o and the refrigerant manifold 93i, characterized in that it comprises a 93o), a.

請求項２に記載した発明では、前記断熱材は、前記一方のエンドプレートのうち、前記第１方向に交差する第２方向を向く側面を取り囲んでいることを特徴とする。 The invention described in claim 2 is characterized in that the heat insulating material surrounds a side surface of the one end plate facing the second direction intersecting the first direction.

請求項３に記載した発明では、前記断熱材は、前記一方のエンドプレートにおける前記外側端面を全体に亘って覆う第１断熱材（例えば、実施形態における断熱材８４）と、他方の前記エンドプレートのうち、前記第１方向における前記燃料電池積層体側とは反対側に位置する外側端面を全体に亘って覆う第２断熱材（例えば、実施形態における断熱材９２）と、を有し、前記マニホールドは、前記第１断熱材に一体で形成されるとともに、前記燃料電池積層体との間で反応ガス及び冷媒のうち、何れか一方を流通させる第１マニホールド（例えば、実施形態におけるガスマニホールド８５ｉ，８５ｏ，８６ｉ，８６ｏ）と、前記第２断熱材に一体で形成されるとともに、前記燃料電池積層体との間で反応ガス及び冷媒のうち、何れか他方を流通させる第２マニホールド（例えば、実施形態における冷媒マニホールド９３ｉ，９３ｏ）と、を有していることを特徴とする。 In the invention described in claim 3, the heat insulating material includes a first heat insulating material (for example, the heat insulating material 84 in the embodiment) that covers the entire outer end surface of the one end plate, and the other end plate. A second heat insulating material (for example, the heat insulating material 92 in the embodiment) covering the entire outer end surface located on the side opposite to the fuel cell stack side in the first direction, and the manifold Is a first manifold that is formed integrally with the first heat insulating material and that circulates either one of the reaction gas and the refrigerant with the fuel cell stack (for example, the gas manifold 85i, 85o, 86i, 86o) and the second heat insulating material, and one of the reaction gas and the refrigerant is exchanged between the fuel cell stack and the other. Second manifold to pass (e.g., coolant manifold 93i in the embodiment, 93O), characterized in that it has a, a.

請求項１に記載した発明によれば、少なくとも一方のエンドプレートにおける外側端面が全体に亘って断熱材に覆われているため、燃料電池積層体で発生した熱が一方のエンドプレートを介して外部に放熱されるのを抑制できる。これにより、特に端部セルの温度低下を抑制できるので、燃料電池積層体全体を所望の温度範囲に保持することができる。これにより、安定した発電性能を維持できる。
また、燃料電池スタックの周辺部材に熱が伝達されるのを抑制できるので、周辺部材が高温になるのを抑制できる。
しかも、断熱材及びマニホールドが一体に形成されているため、部品点数の削減を図ることができる。また、断熱材及びマニホールドをエンドプレートへ取り付ける際に、断熱材と対応するマニホールドとの相対位置を調整する必要がない。そのため、組付性を向上させることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the outer end surface of at least one of the end plates is entirely covered with the heat insulating material, the heat generated in the fuel cell stack is externally transmitted through the one end plate. It is possible to suppress heat dissipation. Thereby, since especially the temperature fall of an edge part cell can be suppressed, the whole fuel cell laminated body can be hold | maintained in a desired temperature range. Thereby, stable power generation performance can be maintained.
Moreover, since it can suppress that heat is transmitted to the peripheral member of a fuel cell stack, it can suppress that a peripheral member becomes high temperature.
In addition, since the heat insulating material and the manifold are integrally formed, the number of parts can be reduced. Moreover, when attaching a heat insulating material and a manifold to an end plate, it is not necessary to adjust the relative position of a heat insulating material and the corresponding manifold. Therefore, the assembling property can be improved.

請求項２に記載した発明によれば、断熱材がエンドプレートの側面を覆うことで、エンドプレートの側面からの放熱を抑制できる。その結果、断熱性の更なる向上を図ることができる。 According to the second aspect of the invention, the heat insulating material covers the side surface of the end plate, so that heat radiation from the side surface of the end plate can be suppressed. As a result, the heat insulation can be further improved.

請求項３に記載した発明によれば、各エンドプレートにそれぞれ断熱材が配設されているので、各エンドプレートからの放熱を抑制できる。また、各エンドプレートにそれぞれマニホールドが配設されているので、一方のエンドプレート側のみにマニホールドをまとめて配設する場合に比べてレイアウト性を向上させることができる。 According to the invention described in claim 3, since the heat insulating material is disposed on each end plate, heat radiation from each end plate can be suppressed. Further, since the manifolds are arranged on the end plates, the layout can be improved as compared with the case where the manifolds are arranged together only on one end plate side.

本実施形態の燃料電池スタックを第１エンドプレート側から見た分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which looked at the fuel cell stack of this embodiment from the 1st end plate side. 図１に示す単位セルの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the unit cell shown in FIG. 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する断面図である。It is sectional drawing equivalent to the III-III line of FIG. 図５のＩＶ−ＩＶ線に相当する断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view corresponding to line IV-IV in FIG. 5. 本実施形態の燃料電池スタックを第２エンドプレート側から見た分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which looked at the fuel cell stack of this embodiment from the 2nd end plate side.

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［燃料電池スタック］
図１は本実施形態の燃料電池スタック１を第１エンドプレート４側から見た分解斜視図である。
図１に示すように、本実施形態の燃料電池スタック１は、図示しない車両の前部に画成されたモータルームやフロア下に搭載されている。燃料電池スタック１は、例えば駆動用モータに電力を供給するのに用いられる。なお、本実施形態の燃料電池スタック１は、例えば図中のＡ方向（第１方向）が車両の幅方向、Ｂ方向（第２方向）が車両の前後方向、Ｃ方向（第２方向）が車両の上下方向となるようにして車両に搭載される。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Fuel cell stack]
FIG. 1 is an exploded perspective view of the fuel cell stack 1 of the present embodiment as viewed from the first end plate 4 side.
As shown in FIG. 1, the fuel cell stack 1 of the present embodiment is mounted under a motor room or a floor defined in a front portion of a vehicle (not shown). The fuel cell stack 1 is used, for example, to supply power to a drive motor. In the fuel cell stack 1 of the present embodiment, for example, the A direction (first direction) in the drawing is the vehicle width direction, the B direction (second direction) is the vehicle front-rear direction, and the C direction (second direction) is It is mounted on the vehicle so as to be in the vertical direction of the vehicle.

燃料電池スタック１は、積層体（燃料電池積層体）３と、第１エンドプレート４及び第２エンドプレート５と、第１梁部材６及び第２梁部材７と、サイドパネル８と、を主に備えている。
積層体３は、複数の単位セル（燃料電池セル）２がＡ方向に積層されて構成されている。なお、以下の説明では、上述したＡ方向、Ｂ方向及びＣ方向において、積層体３の中央部に近づく向きを内側といい、積層体３の中央部から離間する向きを外側という場合がある。 The fuel cell stack 1 includes a stack (fuel cell stack) 3, a first end plate 4 and a second end plate 5, a first beam member 6 and a second beam member 7, and a side panel 8. In preparation.
The stacked body 3 is configured by stacking a plurality of unit cells (fuel cell) 2 in the A direction. In the following description, in the A direction, the B direction, and the C direction described above, the direction approaching the center portion of the stacked body 3 may be referred to as the inside, and the direction away from the center portion of the stacked body 3 may be referred to as the outside.

＜単位セル＞
図２は単位セル２の分解斜視図である。
図２に示すように、単位セル２は、例えば一対のセパレータ２１，２２と、各セパレータ２１，２２間に挟持された膜電極構造体２３（以下、単にＭＥＡ２３という。）と、を備えている。ＭＥＡ２３は、固体高分子電解質膜３１と、固体高分子電解質膜３１をＡ方向の両側から挟持するアノード電極３２及びカソード電極３３と、を備えている。
アノード電極３２及びカソード電極３３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をガス拡散層の表面に一様に塗布して形成された電極触媒層と、を有している。
固体高分子電解質膜３１は、例えばペルフルオロスルホン酸ポリマーに水を含浸させた素材により形成されている。固体高分子電解質膜３１は、Ａ方向から見た正面視外形がアノード電極３２及びカソード電極３３よりも大きくなっている。図２の例において、固体高分子電解質膜３１は、中央部にアノード電極３２及びカソード電極３３が重ね合わされ、外周部がアノード電極３２及びカソード電極３３に対して額縁状にはみ出している。 <Unit cell>
FIG. 2 is an exploded perspective view of the unit cell 2.
As shown in FIG. 2, the unit cell 2 includes, for example, a pair of separators 21 and 22, and a membrane electrode structure 23 (hereinafter simply referred to as MEA 23) sandwiched between the separators 21 and 22. . The MEA 23 includes a solid polymer electrolyte membrane 31, and an anode electrode 32 and a cathode electrode 33 that sandwich the solid polymer electrolyte membrane 31 from both sides in the A direction.
The anode electrode 32 and the cathode electrode 33 are a gas diffusion layer made of carbon paper or the like, and an electrode catalyst layer formed by uniformly applying porous carbon particles having a platinum alloy supported on the surface to the surface of the gas diffusion layer. And have.
The solid polymer electrolyte membrane 31 is formed of a material obtained by impregnating perfluorosulfonic acid polymer with water, for example. The solid polymer electrolyte membrane 31 has a larger front view profile as viewed from the A direction than the anode electrode 32 and the cathode electrode 33. In the example of FIG. 2, the solid polymer electrolyte membrane 31 has an anode electrode 32 and a cathode electrode 33 superimposed on the center, and the outer peripheral portion protrudes in a frame shape with respect to the anode electrode 32 and the cathode electrode 33.

図２に示すように、各セパレータ２１，２２は、ＭＥＡ２３のアノード電極３２側に配置された第１セパレータ２１と、ＭＥＡ２３のカソード電極３３側に配置された第２セパレータ２２と、を有している。なお、以下の説明では、各セパレータ２１，２２において、同一の構成については同様の符号を付してまとめて説明する。 As shown in FIG. 2, each of the separators 21 and 22 includes a first separator 21 disposed on the anode electrode 32 side of the MEA 23 and a second separator 22 disposed on the cathode electrode 33 side of the MEA 23. Yes. In the following description, the same components in the separators 21 and 22 will be described with the same reference numerals.

各セパレータ２１，２２は、セパレータプレート３５と、セパレータプレート３５の外周部を被覆するシール部材３６と、を有している。
セパレータプレート３５は、Ｂ方向を長手方向とする長方形状の金属板、又はカーボン板により構成されている。なお、図２の例において、セパレータプレート３５は、Ａ方向から見た正面視外形が固体高分子電解質膜３１と同等に形成されている。セパレータプレート３５は、Ａ方向から見てＭＥＡ２３に重なり合っている。 Each separator 21, 22 has a separator plate 35 and a seal member 36 that covers the outer periphery of the separator plate 35.
The separator plate 35 is configured by a rectangular metal plate or a carbon plate whose longitudinal direction is the B direction. In the example of FIG. 2, the separator plate 35 is formed in the same shape as the solid polymer electrolyte membrane 31 in the front view viewed from the A direction. The separator plate 35 overlaps the MEA 23 when viewed from the A direction.

図３は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する断面図である。
図３に示すように、シール部材３６は、ゴム等の弾性変形可能な材料により形成されている。シール部材３６は、固体高分子電解質膜３１の外周部にＡ方向で密接している。 3 is a cross-sectional view corresponding to the line III-III in FIG.
As shown in FIG. 3, the seal member 36 is formed of an elastically deformable material such as rubber. The seal member 36 is in close contact with the outer periphery of the solid polymer electrolyte membrane 31 in the A direction.

図２に示すように、単位セル２（固体高分子電解質膜３１及び各セパレータ２１，２２）の各角部には、入口側ガス連通孔（酸化剤ガス入口連通孔４１ｉ及び燃料ガス入口連通孔４２ｉ）と、出口側ガス連通孔（酸化剤ガス出口連通孔４１ｏ及び燃料ガス出口連通孔４２ｏ）と、が形成されている。各連通孔４１ｉ，４１ｏ，４２ｉ，４２ｏは、単位セル２をＡ方向に貫通している。図２に示す例において、単位セル２の右上角部には、空気等の酸化剤ガスを供給するための酸化剤ガス入口連通孔４１ｉが形成されている。単位セル２の右下角部には、水素等の燃料ガスを供給するための燃料ガス入口連通孔４２ｉが形成されている。また、単位セル２の左下角部には使用済みの酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス出口連通孔４１ｏが形成されている。単位セル２の左上角部には、使用済みの燃料ガスを排出するための燃料ガス出口連通孔４２ｏが形成されている。 As shown in FIG. 2, at each corner of the unit cell 2 (solid polymer electrolyte membrane 31 and separators 21 and 22), inlet side gas communication holes (oxidant gas inlet communication holes 41i and fuel gas inlet communication holes are provided. 42i) and outlet side gas communication holes (oxidant gas outlet communication holes 41o and fuel gas outlet communication holes 42o) are formed. Each communication hole 41i, 41o, 42i, 42o penetrates the unit cell 2 in the A direction. In the example shown in FIG. 2, an oxidant gas inlet communication hole 41 i for supplying an oxidant gas such as air is formed in the upper right corner of the unit cell 2. A fuel gas inlet communication hole 42 i for supplying a fuel gas such as hydrogen is formed in the lower right corner of the unit cell 2. Further, an oxidant gas outlet communication hole 41o for discharging the used oxidant gas is formed in the lower left corner of the unit cell 2. A fuel gas outlet communication hole 42o for discharging used fuel gas is formed in the upper left corner of the unit cell 2.

単位セル２において、各入口連通孔４１ｉ，４２ｉに対してＢ方向の内側に位置する部分には、一対の冷媒入口連通孔４３ｉが形成されている。
単位セル２において、各出口連通孔４１ｏ，４２ｏに対してＢ方向の内側に位置する部分には、一対の冷媒出口連通孔４３ｏが形成されている。なお、各冷媒入口連通孔４３ｉ同士及び各冷媒出口連通孔４３ｏ同士は、それぞれＣ方向で対向する位置に配置されている。 In the unit cell 2, a pair of refrigerant inlet communication holes 43 i are formed in a portion located inside the B direction with respect to the inlet communication holes 41 i and 42 i.
In the unit cell 2, a pair of refrigerant outlet communication holes 43 o are formed in portions located inside the B direction with respect to the respective outlet communication holes 41 o and 42 o. Note that the refrigerant inlet communication holes 43i and the refrigerant outlet communication holes 43o are arranged at positions facing each other in the C direction.

各セパレータ２１，２２（セパレータプレート３５）の中央部は、プレス成形等によって凹凸形状とされている。セパレータ２１，２２のうち、ＭＥＡ２３と対向する面は、ＭＥＡ２３との間にそれぞれガス流路４５，４６（図２中では矢印で示す。）を形成している。
具体的に、第１セパレータ２１のうち、アノード電極３２に対向する面側には、ＭＥＡ２３のアノード電極３２との間に燃料ガス流路４５が形成されている。燃料ガス流路４５は、燃料ガス入口連通孔４２ｉ及び燃料ガス出口連通孔４２ｏにそれぞれ連通している。 The center part of each separator 21 and 22 (separator plate 35) is made uneven by press molding or the like. Among the separators 21 and 22, the surfaces facing the MEA 23 form gas flow paths 45 and 46 (indicated by arrows in FIG. 2), respectively, with the MEA 23.
Specifically, a fuel gas flow path 45 is formed between the first separator 21 and the anode electrode 32 of the MEA 23 on the surface facing the anode electrode 32. The fuel gas channel 45 communicates with the fuel gas inlet communication hole 42i and the fuel gas outlet communication hole 42o, respectively.

第２セパレータ２２のうち、カソード電極３３に対向する面側には、ＭＥＡ２３のカソード電極３３との間に酸化剤ガス流路４６が形成されている。酸化剤ガス流路４６は、酸化剤ガス入口連通孔４１ｉ及び酸化剤ガス出口連通孔４１ｏにそれぞれ連通している。 An oxidant gas flow path 46 is formed between the second separator 22 and the cathode electrode 33 of the MEA 23 on the side facing the cathode electrode 33. The oxidant gas channel 46 communicates with the oxidant gas inlet communication hole 41i and the oxidant gas outlet communication hole 41o, respectively.

図３に示すように、積層体３は、一の単位セル２の第１セパレータ２１と、一の単位セル２に隣接する他の単位セル２の第２セパレータ２２と、が重ね合わされた状態で、Ａ方向に積層されて構成される。そして、一の単位セル２の第１セパレータ２１と、他の単位セル２の第２セパレータ２２と、の間には、冷媒流路５５が形成されている。図２に示すように、冷媒流路５５は、冷媒入口連通孔４３ｉ及び冷媒出口連通孔４３ｏにそれぞれ連通している。なお、冷媒流路５５を流通する冷媒として、例えば純水やエチレングリコール等が好適に用いられる。 As shown in FIG. 3, the stacked body 3 is in a state in which the first separator 21 of one unit cell 2 and the second separator 22 of another unit cell 2 adjacent to one unit cell 2 are overlapped. , Stacked in the A direction. A refrigerant channel 55 is formed between the first separator 21 of one unit cell 2 and the second separator 22 of another unit cell 2. As shown in FIG. 2, the refrigerant flow passage 55 communicates with the refrigerant inlet communication hole 43i and the refrigerant outlet communication hole 43o, respectively. In addition, as a refrigerant | coolant which distribute | circulates the refrigerant | coolant flow path 55, a pure water, ethylene glycol, etc. are used suitably, for example.

なお、単位セル２の積層構造は、上述の構成に限定されるものではない。例えば、３枚のセパレータと、各セパレータ間に挟持された２枚のＭＥＡと、により単位セルを構成しても構わない。また、各連通孔のレイアウトについても適宜設計変更が可能である。 Note that the stacked structure of the unit cells 2 is not limited to the above-described configuration. For example, a unit cell may be constituted by three separators and two MEAs sandwiched between the separators. In addition, the design of the layout of each communication hole can be changed as appropriate.

図４は、図５のＩＶ−ＩＶ線に相当する断面図である。
図３、図４に示すように、積層体３に対してＡ方向の両側には、ターミナルプレート（第１ターミナルプレート６１及び第２ターミナルプレート６２）がそれぞれ配置されている。各ターミナルプレート６１，６２は、Ａ方向から見た外形がセパレータ２１，２２よりも小さくなっている。図３に示すように、第１ターミナルプレート６１は、積層体３（各単位セル２）のうち、Ａ方向の一方側に位置する単位セル（以下、第１端部セル２ａという。）のアノード電極３２に第１セパレータ２１を介して導通している。図１に示すように、第１ターミナルプレート６１には、Ａ方向の外側に向けて突出する出力端子６３が形成されている。 4 is a cross-sectional view corresponding to the line IV-IV in FIG.
As shown in FIGS. 3 and 4, terminal plates (first terminal plate 61 and second terminal plate 62) are arranged on both sides in the A direction with respect to the laminate 3. Each terminal plate 61 and 62 has an outer shape smaller than that of the separators 21 and 22 when viewed from the A direction. As shown in FIG. 3, the first terminal plate 61 is an anode of a unit cell (hereinafter referred to as a first end cell 2 a) located on one side in the A direction in the stacked body 3 (each unit cell 2). The electrode 32 is electrically connected via the first separator 21. As shown in FIG. 1, the first terminal plate 61 is formed with an output terminal 63 that protrudes outward in the A direction.

図４に示すように、第２ターミナルプレート６２は、各単位セル２のうち、Ａ方向の他方側に位置する単位セル（以下、第２端部セル２ｂという。）のカソード電極３３に第２セパレータ２２を介して導通している。第２ターミナルプレート６２には、Ａ方向の外側に向けて突出する出力端子６４（図５参照）が形成されている。 As shown in FIG. 4, the second terminal plate 62 is connected to the cathode electrode 33 of the unit cell (hereinafter referred to as the second end cell 2 b) located on the other side in the A direction among the unit cells 2. Conduction is performed via the separator 22. The second terminal plate 62 is formed with an output terminal 64 (see FIG. 5) that protrudes outward in the A direction.

図３、図４に示すように、各ターミナルプレート６１，６２に対してＡ方向の外側には、インシュレータ（第１インシュレータ６６及び第２インシュレータ６７）が配置されている。各インシュレータ６６，６７は、Ａ方向から見た正面視外形がターミナルプレート６１，６２よりも大きくなっている。また、各インシュレータ６６，６７は、Ａ方向の厚さがターミナルプレート６１，６２よりも厚くなっている。 As shown in FIGS. 3 and 4, insulators (first insulator 66 and second insulator 67) are arranged on the outer side in the A direction with respect to the terminal plates 61 and 62. Each of the insulators 66 and 67 has a larger front view profile as viewed from the A direction than the terminal plates 61 and 62. The insulators 66 and 67 are thicker in the A direction than the terminal plates 61 and 62.

図３に示すように、第１インシュレータ６６の中央部には、Ａ方向の外側に向けて窪む収容部７１が形成されている。収容部７１内には、上述した第１ターミナルプレート６１が収容されている。
第１インシュレータ６６の外周部（収容部７１の外側に位置する部分）は、第１端部セル２ａにおける第１セパレータ２１（シール部材３６）にＡ方向の外側から密接している。第１インシュレータ６６の外周部には、上述した各ガス入口連通孔４１ｉ，４２ｉに各別に連通する酸化剤ガス入口接続孔７２及び酸化剤ガス出口接続孔（不図示）が形成されている。また、第１インシュレータ６６の外周部には、上述した各ガス出口連通孔４１ｏ，４２ｏに各別に連通する図示しない燃料ガス入口接続孔及び燃料ガス出口接続孔が形成されている。 As shown in FIG. 3, a housing portion 71 that is recessed toward the outside in the A direction is formed at the center of the first insulator 66. The first terminal plate 61 described above is accommodated in the accommodating portion 71.
The outer peripheral portion of the first insulator 66 (the portion located outside the housing portion 71) is in close contact with the first separator 21 (seal member 36) in the first end cell 2a from the outside in the A direction. An oxidant gas inlet connection hole 72 and an oxidant gas outlet connection hole (not shown) communicating with the gas inlet communication holes 41i and 42i described above are formed on the outer periphery of the first insulator 66, respectively. Further, a fuel gas inlet connection hole and a fuel gas outlet connection hole (not shown) that communicate with the gas outlet communication holes 41o and 42o described above are formed on the outer periphery of the first insulator 66, respectively.

図４に示すように、第２インシュレータ６７の中央部には、Ａ方向の外側に向けて窪む収容部７３が形成されている。収容部７３内には、上述した第２ターミナルプレート６２が収容されている。
第２インシュレータ６７の外周部（収容部７３の外側に位置する部分）は、第２端部セル２ｂにおける第２セパレータ２２（シール部材３６）にＡ方向の外側から密接している。また、第２インシュレータ６７の外周部には、上述した各冷媒連通孔４３ｉ，４３ｏに各別に連通する冷媒入口接続孔７４及び冷媒出口接続孔（不図示）が形成されている。 As shown in FIG. 4, a housing portion 73 that is recessed toward the outside in the A direction is formed at the center of the second insulator 67. The second terminal plate 62 described above is accommodated in the accommodating portion 73.
The outer peripheral portion of the second insulator 67 (the portion located outside the accommodating portion 73) is in close contact with the second separator 22 (seal member 36) in the second end cell 2b from the outside in the A direction. In addition, a refrigerant inlet connection hole 74 and a refrigerant outlet connection hole (not shown) communicating with the refrigerant communication holes 43i and 43o described above are formed in the outer peripheral portion of the second insulator 67, respectively.

＜エンドプレート＞
図３、図４に示すように、エンドプレート４，５は、積層体３をＡ方向の両側から挟持している。各エンドプレートは、Ａ方向から見た正面視外形が単位セル２よりも大きい長方形状に形成されている。図３に示すように、第１エンドプレート４は、積層体３との間に第１ターミナルプレート６１及び第１インシュレータ６６を挟み込んだ状態で、積層体３に対してＡ方向の一方側に配置されている。図１に示すように、第１エンドプレート４には、ガス入口孔（酸化剤ガス入口孔７５ｉ及び燃料ガス入口孔７６ｉ）及びガス出口孔（酸化剤ガス出口孔７５ｏ及び燃料ガス出口孔７６ｏ）が形成されている。ガス入口孔７５ｉ，７６ｉは、第１インシュレータ６６の対応する各ガス入口接続孔（例えば、酸化剤ガス入口接続孔７２）を通してガス入口連通孔４１ｉ，４２ｉにそれぞれ連通している。ガス出口孔７５ｏ，７６ｏは、第１インシュレータ６６の対応する各ガス出口接続孔を通してガス出口連通孔４１ｏ，４２ｏにそれぞれ連通している。 <End plate>
As shown in FIGS. 3 and 4, the end plates 4 and 5 sandwich the laminate 3 from both sides in the A direction. Each end plate is formed in a rectangular shape whose front view outer shape viewed from the A direction is larger than that of the unit cell 2. As shown in FIG. 3, the first end plate 4 is disposed on one side in the A direction with respect to the laminate 3 with the first terminal plate 61 and the first insulator 66 sandwiched between the first end plate 4 and the laminate 3. Has been. As shown in FIG. 1, the first end plate 4 has a gas inlet hole (oxidant gas inlet hole 75i and fuel gas inlet hole 76i) and a gas outlet hole (oxidant gas outlet hole 75o and fuel gas outlet hole 76o). Is formed. The gas inlet holes 75i and 76i communicate with the gas inlet communication holes 41i and 42i through the corresponding gas inlet connection holes (for example, the oxidant gas inlet connection hole 72) of the first insulator 66, respectively. The gas outlet holes 75o and 76o communicate with the gas outlet communication holes 41o and 42o through the corresponding gas outlet connection holes of the first insulator 66, respectively.

図４に示すように、第２エンドプレート５は、積層体３との間に第２ターミナルプレート６２及び第２インシュレータ６７を挟み込んだ状態で、積層体３に対してＡ方向の他方側に配置されている。 As shown in FIG. 4, the second end plate 5 is arranged on the other side in the A direction with respect to the laminate 3 with the second terminal plate 62 and the second insulator 67 sandwiched between the laminate 3. Has been.

図５は、燃料電池スタック１を第２エンドプレート５側から見た分解斜視図である。
図５に示すように、第２エンドプレート５には、冷媒入口孔８０ｉ及び冷媒出口孔８０ｏが形成されている。冷媒入口孔８０ｉは、第２インシュレータ６７の対応する冷媒入口接続孔７４を通して冷媒入口連通孔４３ｉに連通している。冷媒出口孔８０ｏは、インシュレータ６７の対応する冷媒出口接続孔を通して冷媒出口連通孔４３ｏに連通している。 FIG. 5 is an exploded perspective view of the fuel cell stack 1 as viewed from the second end plate 5 side.
As shown in FIG. 5, the second end plate 5 is formed with a refrigerant inlet hole 80i and a refrigerant outlet hole 80o. The refrigerant inlet hole 80 i communicates with the refrigerant inlet communication hole 43 i through the corresponding refrigerant inlet connection hole 74 of the second insulator 67. The refrigerant outlet hole 80 o communicates with the refrigerant outlet communication hole 43 o through the corresponding refrigerant outlet connection hole of the insulator 67.

図１に示すように、第１梁部材６及び第２梁部材７は、Ａ方向に沿って延在する板状に形成されている。各梁部材６，７のうち、Ａ方向の両端面は、各エンドプレート４，５におけるＡ方向の内側端面に突き合わされた状態でエンドプレート４，５に締結されている。具体的に、第１梁部材６は、積層体３のうち、Ｃ方向の両側において各エンドプレート４，５の長辺部分同士を連結している。第２梁部材７は、Ｂ方向の両側において、各エンドプレート４，５の短辺部分同士を連結している。
サイドパネル８は、積層体３の周囲（Ｂ方向の両側及びＣ方向の両側）を取り囲んで、積層体３を保護している。 As shown in FIG. 1, the 1st beam member 6 and the 2nd beam member 7 are formed in the plate shape extended along A direction. Among the beam members 6, 7, both end surfaces in the A direction are fastened to the end plates 4, 5 in a state of being abutted with inner end surfaces in the A direction of the end plates 4, 5. Specifically, the first beam member 6 connects the long side portions of the end plates 4 and 5 on both sides in the C direction in the laminate 3. The second beam member 7 connects the short side portions of the end plates 4 and 5 on both sides in the B direction.
The side panel 8 surrounds the periphery of the laminate 3 (both sides in the B direction and both sides in the C direction) to protect the laminate 3.

＜マニホールドユニット＞
ここで、第１エンドプレート４には、ガスマニホールドユニット８３が設けられている。ガスマニホールドユニット８３は、断熱材（第１断熱材）８４と、複数のガスマニホールド（第１マニホールド）８５ｉ，８５ｏ，８６ｉ，８６ｏと、を有している。これら断熱材８４及びガスマニホールド８５ｉ，８５ｏ，８６ｉ，８６ｏは、例えば樹脂材料等によって一体に形成されている。 <Manifold unit>
Here, the first end plate 4 is provided with a gas manifold unit 83. The gas manifold unit 83 includes a heat insulating material (first heat insulating material) 84 and a plurality of gas manifolds (first manifolds) 85i, 85o, 86i, 86o. The heat insulating material 84 and the gas manifolds 85i, 85o, 86i, 86o are integrally formed of, for example, a resin material.

断熱材８４は、第１エンドプレート４におけるＡ方向の外側端面を覆う主壁部８７と、第１エンドプレート４の周囲（Ｂ方向の両側及びＣ方向の両側）を取り囲む周壁部８８と、を有している。 The heat insulator 84 includes a main wall portion 87 that covers the outer end surface in the A direction of the first end plate 4, and a peripheral wall portion 88 that surrounds the periphery of the first end plate 4 (both sides in the B direction and both sides in the C direction). Have.

主壁部８７は、第１エンドプレート４におけるＡ方向の外側端面を全体に亘って覆っている。なお、主壁部８７、第１エンドプレート４及び第１インシュレータ６６の中央部には、これらをＡ方向に貫通する引出孔８９が形成されている。上述した第１ターミナルプレート６１の出力端子６３は、引出孔８９を通してガスマニホールドユニット８３に対してＡ方向の外側に引き出されている。
周壁部８８は、主壁部８７の外周縁からＡ方向の内側に向けて延設された枠状に形成されている。周壁部８８は、第１エンドプレート４のうちＢ方向の両側及びＣ方向の両側に位置する側面を全体に亘って覆っている。 The main wall portion 87 covers the entire outer end surface in the A direction of the first end plate 4. In addition, a lead-out hole 89 is formed in the central portion of the main wall portion 87, the first end plate 4 and the first insulator 66 so as to penetrate them in the A direction. The output terminal 63 of the first terminal plate 61 described above is drawn out in the A direction with respect to the gas manifold unit 83 through the drawing hole 89.
The peripheral wall portion 88 is formed in a frame shape extending from the outer peripheral edge of the main wall portion 87 toward the inside in the A direction. The peripheral wall portion 88 covers the entire side surfaces of the first end plate 4 located on both sides in the B direction and both sides in the C direction.

図１に示すように、ガスマニホールド８５ｉ，８５ｏ，８６ｉ，８６ｏは、酸化剤ガス入口マニホールド８５ｉ、酸化剤ガス出口マニホールド８５ｏ、燃料ガス入口マニホールド８６ｉ及び燃料ガス出口マニホールド８６ｏを有している。各ガスマニホールド８５ｉ，８５ｏ，８６ｉ，８６ｏは、主壁部８７からＡ方向の外側に向けて延びる筒状に形成されている。 As shown in FIG. 1, the gas manifolds 85i, 85o, 86i, 86o include an oxidant gas inlet manifold 85i, an oxidant gas outlet manifold 85o, a fuel gas inlet manifold 86i, and a fuel gas outlet manifold 86o. Each gas manifold 85i, 85o, 86i, 86o is formed in a cylindrical shape extending from the main wall portion 87 toward the outside in the A direction.

酸化剤ガス入口マニホールド８５ｉには、図示しない酸化剤ガス入口配管が接続される。
酸化剤ガス出口マニホールド８５ｏには、図示しない酸化剤ガス出口配管が接続される。
燃料ガス入口マニホールド８６ｉには、図示しない燃料ガス入口配管が接続される。
燃料ガス出口マニホールド８６ｏには、図示しない燃料ガス出口配管が接続される。 An oxidant gas inlet pipe (not shown) is connected to the oxidant gas inlet manifold 85i.
An oxidant gas outlet pipe (not shown) is connected to the oxidant gas outlet manifold 85o.
A fuel gas inlet pipe (not shown) is connected to the fuel gas inlet manifold 86i.
A fuel gas outlet pipe (not shown) is connected to the fuel gas outlet manifold 86o.

図１に示す例において、主壁部８７の右上角部には、酸化剤ガス入口マニホールド８５ｉが配設されている。酸化剤ガス入口マニホールド８５ｉは、酸化剤ガス入口孔７５ｉ及び酸化剤ガス入口接続孔７２（図３参照）を通して積層体３の酸化剤ガス入口連通孔４１ｉ（図３参照）に連通している。
主壁部８７の左下角部には、酸化剤ガス出口マニホールド８５ｏが配設されている。酸化剤ガス出口マニホールド８５ｏは、第１エンドプレート４の酸化剤ガス出口孔７５ｏ及び第１インシュレータ６６の酸化剤ガス出口接続孔を通して積層体３の酸化剤ガス出口連通孔４１ｏ（図２参照）に連通している。 In the example shown in FIG. 1, an oxidant gas inlet manifold 85 i is disposed at the upper right corner of the main wall 87. The oxidant gas inlet manifold 85i communicates with the oxidant gas inlet communication hole 41i (see FIG. 3) of the stacked body 3 through the oxidant gas inlet hole 75i and the oxidant gas inlet connection hole 72 (see FIG. 3).
An oxidant gas outlet manifold 85o is disposed at the lower left corner of the main wall 87. The oxidant gas outlet manifold 85o is passed through the oxidant gas outlet hole 75o of the first end plate 4 and the oxidant gas outlet connection hole of the first insulator 66 to the oxidant gas outlet communication hole 41o (see FIG. 2). Communicate.

主壁部８７の右下角部には、燃料ガス入口マニホールド８６ｉが配設されている。燃料ガス入口マニホールド８６ｉは、第１エンドプレート４の燃料ガス入口孔７６ｉ及び第１インシュレータ６６の燃料ガス入口接続孔を通して積層体３の燃料ガス入口連通孔４２ｉ（図２参照）に連通している。
主壁部８７の左上角部には、燃料ガス出口マニホールド８６ｏが配設されている。燃料ガス出口マニホールド８６ｏは、第１エンドプレート４の燃料ガス出口孔７６ｏ及び第１インシュレータ６６の燃料ガス出口接続孔を通して積層体３の燃料ガス出口連通孔４２ｏ（図２参照）に連通している。 A fuel gas inlet manifold 86 i is disposed at the lower right corner of the main wall 87. The fuel gas inlet manifold 86i communicates with the fuel gas inlet communication hole 42i (see FIG. 2) of the stacked body 3 through the fuel gas inlet hole 76i of the first end plate 4 and the fuel gas inlet connection hole of the first insulator 66. .
A fuel gas outlet manifold 86 o is disposed at the upper left corner of the main wall 87. The fuel gas outlet manifold 86o communicates with the fuel gas outlet communication hole 42o (see FIG. 2) of the stacked body 3 through the fuel gas outlet hole 76o of the first end plate 4 and the fuel gas outlet connection hole of the first insulator 66. .

図５に示すように、第２エンドプレート５には、冷媒マニホールドユニット９１が設けられている。冷媒マニホールドユニット９１は、断熱材（第２断熱材）９２と、複数の冷媒マニホールド（第２マニホールド）９３ｉ，９３ｏと、を有している。これら断熱材９２及び冷媒マニホールド９３ｉ，９３ｏは、例えば樹脂材料等によって一体に形成されている。 As shown in FIG. 5, the second end plate 5 is provided with a refrigerant manifold unit 91. The refrigerant manifold unit 91 includes a heat insulating material (second heat insulating material) 92 and a plurality of refrigerant manifolds (second manifolds) 93i and 93o. The heat insulating material 92 and the refrigerant manifolds 93i and 93o are integrally formed of, for example, a resin material.

断熱材９２は、上述したガスマニホールドユニット８３と同様の構成とされている。すなわち、断熱材９２は、第２エンドプレート５におけるＡ方向の外側端面を全体に亘って覆う主壁部９５と、第２エンドプレート５の周囲（Ｂ方向の両側及びＣ方向の両側）を取り囲む周壁部９６と、を有している。なお、主壁部９５、第２エンドプレート５及び第２インシュレータ６７の中央部には、これらをＡ方向に貫通する引出孔９７が形成されている。上述した第２ターミナルプレート６２の出力端子６４は、引出孔９７を通して冷媒マニホールドユニット９１に対してＡ方向の外側に引き出されている。 The heat insulating material 92 has the same configuration as the gas manifold unit 83 described above. That is, the heat insulating material 92 surrounds the main wall portion 95 covering the entire outer end surface in the A direction of the second end plate 5 and the periphery of the second end plate 5 (both sides in the B direction and both sides in the C direction). And a peripheral wall portion 96. A lead hole 97 is formed in the central portion of the main wall portion 95, the second end plate 5, and the second insulator 67 so as to penetrate them in the A direction. The above-described output terminal 64 of the second terminal plate 62 is drawn to the outside in the A direction with respect to the refrigerant manifold unit 91 through the drawing hole 97.

冷媒マニホールド９３ｉ，９３ｏは、冷媒入口マニホールド９３ｉ及び冷媒出口マニホールド９３ｏを有している。冷媒入口マニホールド９３ｉは、Ｂ方向から見た側面視でアーチ状に形成されている。冷媒入口マニホールド９３ｉは、上下の開口部が第２エンドプレート５の各冷媒入口孔８０ｉのうち、対応する冷媒入口孔８０ｉにそれぞれ連通している。これにより、冷媒入口マニホールド９３ｉは、冷媒入口孔８０ｉ及び冷媒入口接続孔７４（図３参照）を通して積層体３の冷媒入口連通孔４３ｉに連通している。冷媒入口マニホールド９３ｉにおけるＣ方向の中央部には、入口ポート９８が突設されている。なお、入口ポート９８には、図示しない冷媒入口配管が接続される。 The refrigerant manifolds 93i and 93o have a refrigerant inlet manifold 93i and a refrigerant outlet manifold 93o. The refrigerant inlet manifold 93i is formed in an arch shape in a side view as viewed from the B direction. The upper and lower openings of the refrigerant inlet manifold 93 i communicate with the corresponding refrigerant inlet holes 80 i among the refrigerant inlet holes 80 i of the second end plate 5. Thus, the refrigerant inlet manifold 93i communicates with the refrigerant inlet communication hole 43i of the stacked body 3 through the refrigerant inlet hole 80i and the refrigerant inlet connection hole 74 (see FIG. 3). An inlet port 98 projects from the central portion in the C direction of the refrigerant inlet manifold 93i. Note that a refrigerant inlet pipe (not shown) is connected to the inlet port 98.

冷媒出口マニホールド９３ｏは、Ｂ方向から見た側面視でアーチ状に形成されている。冷媒出口マニホールド９３ｏは、上下の開口部が第２エンドプレート５の各冷媒出口孔８０ｏのうち、対応する冷媒出口孔８０ｏにそれぞれに連通している。これにより、冷媒出口マニホールド９３ｏは、冷媒出口孔８０ｏ及び第２インシュレータ６７の図示しない冷媒出口接続孔を通して積層体３の冷媒出口連通孔４３ｏに連通している。冷媒入口マニホールド９３ｉにおけるＣ方向の中央部には、出口ポート９９が突設されている。出口ポート９９には、図示しない冷媒出口配管が接続される。 The refrigerant outlet manifold 93o is formed in an arch shape in a side view as viewed from the B direction. The upper and lower openings of the refrigerant outlet manifold 93 o communicate with the corresponding refrigerant outlet holes 80 o among the refrigerant outlet holes 80 o of the second end plate 5. Accordingly, the refrigerant outlet manifold 93o communicates with the refrigerant outlet communication hole 43o of the stacked body 3 through the refrigerant outlet hole 80o and the refrigerant outlet connection hole (not shown) of the second insulator 67. An outlet port 99 projects from the center of the refrigerant inlet manifold 93i in the C direction. A refrigerant outlet pipe (not shown) is connected to the outlet port 99.

なお、上述したマニホールドユニット８３，９１は、図示しない締結部材等により各エンドプレート４，５にそれぞれ固定することが可能である。また、各マニホールドユニット８３，９１と各エンドプレート４，５とをそれぞれインサート成形等によって一体で形成しても構わない。 The manifold units 83 and 91 described above can be fixed to the end plates 4 and 5 by fastening members (not shown). Further, the manifold units 83 and 91 and the end plates 4 and 5 may be integrally formed by insert molding or the like.

＜作用＞
次に、上述した燃料電池スタック１の作用について説明する。
図１に示すように、本実施形態の燃料電池スタック１には、図示しないコンプレッサから圧送されて高温（例えば、燃料電池スタック１の作動温度と同程度）となった酸化剤ガスが、酸化剤ガス入口マニホールド８５ｉを通して供給される。また、燃料電池スタック１には、図示しない水素タンクから送出される燃料ガスが燃料ガス入口マニホールド８６ｉを通して供給される。 <Action>
Next, the operation of the fuel cell stack 1 described above will be described.
As shown in FIG. 1, in the fuel cell stack 1 of the present embodiment, an oxidant gas that has been pumped from a compressor (not shown) to a high temperature (for example, approximately the same as the operating temperature of the fuel cell stack 1) is converted into an oxidant. Supplied through gas inlet manifold 85i. The fuel cell stack 1 is supplied with fuel gas delivered from a hydrogen tank (not shown) through a fuel gas inlet manifold 86i.

酸化剤ガス入口マニホールド８５ｉ内に流入した酸化剤ガスは、酸化剤ガス入口孔７５ｉ及び酸化剤ガス入口接続孔７２を通して積層体３に供給される。積層体３に供給された酸化剤ガスは、各単位セル２の酸化剤ガス入口連通孔４１ｉを、Ａ方向における第２エンドプレート５側に向けて流通する。図２に示すように、酸化剤ガス入口連通孔４１ｉを流通する酸化剤ガスは、酸化剤ガス流路４６に導入されることで、ＭＥＡ２３のカソード電極３３に供給される。
一方、図１に示すように、燃料ガス入口マニホールド８６ｉ内に流入した燃料ガスは、第１エンドプレート４の燃料ガス入口孔７６ｉ及び第１インシュレータ６６の燃料ガス入口接続孔を通して積層体３内に供給される。積層体３内に供給された燃料ガスは、各単位セル２の燃料ガス入口連通孔４２ｉを、Ａ方向における第２エンドプレート５側に向けて流通する。図２に示すように、燃料ガス入口連通孔４２ｉを流通する燃料ガスは、燃料ガス流路４５に導入されることで、ＭＥＡ２３のアノード電極３２に供給される。
その結果、アノード電極３２で触媒反応により発生した水素イオンが、固体高分子電解質膜３１を透過してカソード電極３３まで移動し、カソード電極３３で酸化剤ガスと電気化学反応を起こして発電する。 The oxidant gas that has flowed into the oxidant gas inlet manifold 85 i is supplied to the stacked body 3 through the oxidant gas inlet hole 75 i and the oxidant gas inlet connection hole 72. The oxidant gas supplied to the stacked body 3 flows through the oxidant gas inlet communication hole 41i of each unit cell 2 toward the second end plate 5 side in the A direction. As shown in FIG. 2, the oxidant gas flowing through the oxidant gas inlet communication hole 41 i is introduced into the oxidant gas flow path 46 and supplied to the cathode electrode 33 of the MEA 23.
On the other hand, as shown in FIG. 1, the fuel gas that has flowed into the fuel gas inlet manifold 86 i enters the stacked body 3 through the fuel gas inlet hole 76 i of the first end plate 4 and the fuel gas inlet connection hole of the first insulator 66. Supplied. The fuel gas supplied into the stacked body 3 flows through the fuel gas inlet communication hole 42i of each unit cell 2 toward the second end plate 5 side in the A direction. As shown in FIG. 2, the fuel gas flowing through the fuel gas inlet communication hole 42 i is supplied to the anode electrode 32 of the MEA 23 by being introduced into the fuel gas passage 45.
As a result, hydrogen ions generated by the catalytic reaction at the anode electrode 32 pass through the solid polymer electrolyte membrane 31 and move to the cathode electrode 33, causing an electrochemical reaction with the oxidant gas at the cathode electrode 33 to generate power.

その後、カソード電極３３で発電に供された使用済みの酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔４１ｏ内に流入する。酸化剤ガス出口連通孔４１ｏに流入した使用済みの酸化剤ガスは、酸化剤ガス出口連通孔４１ｏをＡ方向における第１エンドプレート４側に向けて流通する。その後、図１に示すように、使用済みの酸化剤ガスは、第１インシュレータ６６の酸化剤ガス出口接続孔及び第１エンドプレート４の酸化剤ガス出口孔７５ｏを通って酸化剤ガス出口マニホールド８５ｏに排出される。なお、酸化剤ガス出口マニホールド８５ｏに排出された酸化剤ガスは、図示しない排出路を通って車外に排出される。
一方、図２に示すように、アノード電極３２で発電に供された使用済みの燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔４２ｏに流入する。燃料ガス出口連通孔４２ｏに流入した使用済みの燃料ガスは、燃料ガス出口連通孔４２ｏ内をＡ方向における第１エンドプレート４側に向けて流通する。その後、図１に示すように、使用済みの燃料ガスは、第１インシュレータ６６の燃料ガス出口接続孔及び第１エンドプレート４の燃料ガス出口孔７６ｏを通って燃料ガス出口マニホールド８６ｏに排出され、再度燃料ガス入口マニホールド８６ｉに循環される。なお、燃料ガス出口マニホールド８６ｏに排出された燃料ガスの一部は、図示しない希釈器で使用済みの酸化剤ガスと混合して希釈された後、車外へ排出される。 Thereafter, the used oxidant gas used for power generation at the cathode electrode 33 flows into the oxidant gas outlet communication hole 41o. The used oxidant gas that has flowed into the oxidant gas outlet communication hole 41o flows through the oxidant gas outlet communication hole 41o toward the first end plate 4 in the A direction. Thereafter, as shown in FIG. 1, the used oxidant gas passes through the oxidant gas outlet connection hole of the first insulator 66 and the oxidant gas outlet hole 75o of the first end plate 4, and the oxidant gas outlet manifold 85o. To be discharged. The oxidant gas discharged to the oxidant gas outlet manifold 85o is discharged outside the vehicle through a discharge path (not shown).
On the other hand, as shown in FIG. 2, the used fuel gas provided for power generation at the anode electrode 32 flows into the fuel gas outlet communication hole 42o. The spent fuel gas that has flowed into the fuel gas outlet communication hole 42o flows through the fuel gas outlet communication hole 42o toward the first end plate 4 in the A direction. Thereafter, as shown in FIG. 1, the spent fuel gas is discharged to the fuel gas outlet manifold 86o through the fuel gas outlet connection hole of the first insulator 66 and the fuel gas outlet hole 76o of the first end plate 4, It is circulated again to the fuel gas inlet manifold 86i. A part of the fuel gas discharged to the fuel gas outlet manifold 86o is mixed with a used oxidant gas in a diluter (not shown) and diluted, and then discharged outside the vehicle.

また、図示しないウォータポンプを作動させることで、冷媒が積層体３内や駆動用モータ、ラジエータ等との間を循環する。具体的に、ウォータポンプから送出された冷媒は、図５に示す冷媒入口マニホールド９３ｉ、冷媒入口孔８０ｉ及び冷媒入口接続孔７４（図３参照）を通して積層体３の冷媒入口連通孔４３ｉに流入する。図２に示すように、冷媒入口連通孔４３ｉ内に流入した冷媒は、冷媒入口連通孔４３ｉ内をＡ方向における第１エンドプレート４側に向けて流通する。冷媒入口連通孔４３ｉを流通する冷媒は、冷媒流路５５に供給されることで、各単位セル２との間で熱交換が行われる。その後、冷媒は冷媒出口連通孔４３ｏ内に流入し、冷媒出口連通孔４３ｏ内をＡ方向に沿う第２エンドプレート５側に向けて流通する。そして、図５に示すように、冷媒は、第２インシュレータ６７の冷媒出口接続孔及び第２エンドプレート５の冷媒出口孔８０ｏを通って冷媒出口マニホールド９３ｏに排出される。冷媒出口マニホールド９３ｏに排出された冷媒は、出口ポート９９及び冷媒配管を通ってラジエータや駆動用モータ等を流通した後、再び積層体３内に供給されるようになっている。 Further, by operating a water pump (not shown), the refrigerant circulates in the laminate 3 and between the driving motor, the radiator, and the like. Specifically, the refrigerant sent from the water pump flows into the refrigerant inlet communication hole 43i of the laminate 3 through the refrigerant inlet manifold 93i, the refrigerant inlet hole 80i, and the refrigerant inlet connection hole 74 (see FIG. 3) shown in FIG. . As shown in FIG. 2, the refrigerant that has flowed into the refrigerant inlet communication hole 43i flows through the refrigerant inlet communication hole 43i toward the first end plate 4 in the A direction. The refrigerant flowing through the refrigerant inlet communication hole 43 i is supplied to the refrigerant flow path 55, whereby heat exchange is performed with each unit cell 2. Thereafter, the refrigerant flows into the refrigerant outlet communication hole 43o and flows through the refrigerant outlet communication hole 43o toward the second end plate 5 along the A direction. Then, as shown in FIG. 5, the refrigerant is discharged to the refrigerant outlet manifold 93 o through the refrigerant outlet connection hole of the second insulator 67 and the refrigerant outlet hole 80 o of the second end plate 5. The refrigerant discharged to the refrigerant outlet manifold 93o passes through the outlet port 99 and the refrigerant pipe and passes through a radiator, a driving motor, and the like, and is then supplied again into the stacked body 3.

ここで、本実施形態では、エンドプレート４，５が断熱材８４，９２によってそれぞれ覆われているため、積層体３で発生した熱がエンドプレート４，５を介して外部に放熱されるのを抑制できる。これにより、特に端部セル２ａ，２ｂの温度低下を抑制できるので、積層体３全体を所望の温度範囲に保持することができる。これにより、安定した発電性能を維持できる。
また、燃料電池スタック１の周辺部材に熱が伝達されるのを抑制できるので、周辺部材が高温になるのを抑制できる。
しかも、本実施形態では、断熱材８４及びガスマニホールド８５ｉ，８５ｏ，８６ｉ，８６ｏをガスマニホールドユニット８３としてユニット化し、断熱材９２及び冷媒マニホールド９３ｉ，９３ｏを冷媒マニホールドユニット９１としてユニット化する構成とした。そのため、部品点数の削減を図ることができる。また、マニホールドユニット８３，９１を各エンドプレート４，５へ取り付ける際に、断熱材８４，９２と、対応するマニホールド８５ｉ，８５ｏ，８６ｉ，８６ｏ，９３ｉ，９３ｏと、の相対位置を調整する必要がない。そのため、組付性を向上させることができる。 Here, in this embodiment, since the end plates 4 and 5 are respectively covered with the heat insulating materials 84 and 92, the heat generated in the laminate 3 is radiated to the outside through the end plates 4 and 5. Can be suppressed. Thereby, since the temperature fall of edge part cell 2a, 2b can be suppressed especially, the laminated body 3 whole can be hold | maintained in a desired temperature range. Thereby, stable power generation performance can be maintained.
Moreover, since it can suppress that heat is transmitted to the peripheral member of the fuel cell stack 1, it can suppress that a peripheral member becomes high temperature.
Moreover, in the present embodiment, the heat insulating material 84 and the gas manifolds 85i, 85o, 86i, 86o are unitized as the gas manifold unit 83, and the heat insulating material 92 and the refrigerant manifolds 93i, 93o are unitized as the refrigerant manifold unit 91. . Therefore, the number of parts can be reduced. Further, when the manifold units 83 and 91 are attached to the end plates 4 and 5, it is necessary to adjust the relative positions of the heat insulating materials 84 and 92 and the corresponding manifolds 85i, 85o, 86i, 86o, 93i and 93o. Absent. Therefore, the assembling property can be improved.

また、本実施形態では、断熱材８４，９２が周壁部８８，９６によって各エンドプレート４，５の周囲を覆うことで、各エンドプレート４，５の側面からの放熱を抑制できる。
さらに、本実施形態では、各エンドプレート４，５にそれぞれ断熱材８４，９２が配設されているので、各エンドプレート４，５からの放熱を抑制できる。
その結果、断熱性の更なる向上を図ることができる。 Moreover, in this embodiment, the heat insulating materials 84 and 92 cover the circumference | surroundings of each end plate 4 and 5 with the surrounding wall parts 88 and 96, and can suppress the thermal radiation from the side surface of each end plate 4 and 5. FIG.
Furthermore, in this embodiment, since the heat insulating materials 84 and 92 are disposed on the end plates 4 and 5, respectively, heat radiation from the end plates 4 and 5 can be suppressed.
As a result, the heat insulation can be further improved.

また、各エンドプレート４，５にそれぞれマニホールド８５ｉ，８５ｏ，８６ｉ，８６ｏ，９３ｉ，９３ｏが配設されているので、一方のエンドプレート４，５側のみにマニホールド８５ｉ，８５ｏ，８６ｉ，８６ｏ，９３ｉ，９３ｏをまとめて配設する場合に比べてレイアウト性を向上させることができる。 Further, since the manifolds 85i, 85o, 86i, 86o, 93i, 93o are disposed on the end plates 4, 5, respectively, the manifolds 85i, 85o, 86i, 86o, 93i are provided only on one end plate 4, 5 side. , 93o can be improved in comparison with the case where they are arranged together.

なお、本発明の技術範囲は、上述した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、上述した実施形態で挙げた構成等はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。
例えば、上述した実施形態では、第１エンドプレート４側にガスマニホールド８５ｉ，８５ｏ，８６ｉ，８６ｏを配設し、第２エンドプレート５側に冷媒マニホールド９３ｉ，９３ｏを配設した場合について説明したが、これに限られない。例えば、第１エンドプレート４側に冷媒マニホールド９３ｉ，９３ｏを配設し、第２エンドプレート５側にガスマニホールド８５ｉ，８５ｏ，８６ｉ，８６ｏを配設しても構わない。また、各エンドプレート４，５のうち、何れか一方のエンドプレート４，５側にガスマニホールド８５ｉ，８５ｏ，８６ｉ，８６ｏ及び冷媒マニホールド９３ｉ，９３ｏをまとめて配設しても構わない。この場合、他方のエンドプレート４，５を断熱材のみで覆っても構わない。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes those in which various modifications are made to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention. In other words, the configuration described in the above-described embodiment is merely an example, and can be changed as appropriate.
For example, in the above-described embodiment, the case where the gas manifolds 85i, 85o, 86i, 86o are disposed on the first end plate 4 side and the refrigerant manifolds 93i, 93o are disposed on the second end plate 5 side has been described. Not limited to this. For example, the refrigerant manifolds 93i, 93o may be disposed on the first end plate 4 side, and the gas manifolds 85i, 85o, 86i, 86o may be disposed on the second end plate 5 side. In addition, the gas manifolds 85i, 85o, 86i, 86o and the refrigerant manifolds 93i, 93o may be collectively arranged on either one of the end plates 4, 5 on the side of the end plates 4, 5. In this case, the other end plates 4 and 5 may be covered only with the heat insulating material.

上述した実施形態では、各エンドプレート４，５にマニホールドユニット８３，９１を配設する構成について説明したが、これに限らず、少なくとも何れかのエンドプレート４，５に配設されていれば構わない。
上述した実施形態では、断熱材８４，９２の周壁部８８，９６によってエンドプレート４，５の側面を覆う構成について説明したが、これに限られない。断熱材８４，９２は、少なくともエンドプレート４，５におけるＡ方向の外側端面を全体に亘って覆っていれば構わない。なお、上述した「全体」とは、エンドプレート４，５におけるＡ方向の外側端面の全面を実質的に覆っていれば構わない。すなわち、例えば引出孔８９，９７や各種部材の取付箇所、ボルト孔、ドレイン孔等において、エンドプレート４，５が断熱材８４，９２から僅かに露出していても構わない。 In the above-described embodiment, the configuration in which the manifold units 83 and 91 are disposed on the end plates 4 and 5 has been described. However, the present invention is not limited to this, and it is sufficient that the manifold units 83 and 91 are disposed on at least one of the end plates 4 and 5. Absent.
In the above-described embodiment, the configuration in which the side walls of the end plates 4 and 5 are covered with the peripheral wall portions 88 and 96 of the heat insulating materials 84 and 92 has been described, but the present invention is not limited thereto. The heat insulating materials 84 and 92 may cover at least the outer end surfaces in the A direction of the end plates 4 and 5 throughout. Note that the above-mentioned “entire” does not matter as long as it substantially covers the entire outer end surface in the A direction of the end plates 4 and 5. In other words, for example, the end plates 4 and 5 may be slightly exposed from the heat insulating materials 84 and 92 in the drawing holes 89 and 97, attachment positions of various members, bolt holes, drain holes, and the like.

上述した実施形態において、断熱材８４，９２と、マニホールド８５ｉ，８５ｏ，８６ｉ，８６ｏ，９３ｉ，９３ｏと、は同一材料によって一体に形成しても、二色成形等によって異種材料で一体に形成しても構わない。 In the above-described embodiment, the heat insulating materials 84 and 92 and the manifolds 85i, 85o, 86i, 86o, 93i, and 93o are integrally formed of the same material, but are integrally formed of different materials by two-color molding or the like. It doesn't matter.

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した変形例を適宜組み合わせてもよい。 In addition, in the range which does not deviate from the meaning of this invention, it is possible to replace suitably the component in the embodiment mentioned above by the known component, and you may combine the modification mentioned above suitably.

１…燃料電池スタック
２…単位セル（燃料電池セル）
３…積層体（燃料電池積層体）
４…第１エンドプレート（エンドプレート）
５…第２エンドプレート（エンドプレート）
８４…断熱材（第１断熱材）
８５ｉ…酸化剤ガス入口マニホールド（第１マニホールド）
８５ｏ…酸化剤ガス出口マニホールド（第１マニホールド）
８６ｉ…燃料ガス入口マニホールド（第１マニホールド）
８６ｏ…燃料ガス出口マニホールド（第１マニホールド）
９２…断熱材（第２断熱材）
９３ｉ…冷媒入口マニホールド（第２マニホールド）
９３ｏ…冷媒出口マニホールド（第２マニホールド） DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fuel cell stack 2 ... Unit cell (fuel cell)
3 ... Laminated body (fuel cell laminated body)
4. First end plate (end plate)
5. Second end plate (end plate)
84. Insulating material (first insulating material)
85i ... Oxidant gas inlet manifold (first manifold)
85o ... Oxidant gas outlet manifold (first manifold)
86i ... Fuel gas inlet manifold (first manifold)
86o ... Fuel gas outlet manifold (first manifold)
92 ... Insulating material (second insulating material)
93i ... Refrigerant inlet manifold (second manifold)
93o ... Refrigerant outlet manifold (second manifold)

Claims

A fuel cell stack in which a plurality of fuel cells are stacked in the first direction;
A pair of end plates that sandwich the fuel cell stack from both sides along the first direction;
A heat insulating material covering the entire outer end surface of the pair of end plates located on the side opposite to the fuel cell stack side in the first direction of at least one of the end plates;
A fuel cell stack comprising: a manifold that is integrally formed with the heat insulating material and that circulates a reaction gas or a refrigerant with the fuel cell stack.

2. The fuel cell stack according to claim 1, wherein the heat insulating material surrounds a side surface of the one end plate facing a second direction intersecting the first direction.

The heat insulating material is
A first heat insulating material covering the entire outer end surface of the one end plate;
A second heat insulating material covering the entire outer end surface located on the opposite side of the other end plate from the fuel cell stack side in the first direction,
The manifold is
A first manifold that is integrally formed with the first heat insulating material and that circulates either one of a reaction gas and a refrigerant with the fuel cell stack;
And a second manifold that is formed integrally with the second heat insulating material and that circulates either the reaction gas or the refrigerant between the fuel cell stack and the second heat insulating material. The fuel cell stack according to claim 1 or 2.