JP2018073715A - Fuel cell end plate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガス流路を備えた燃料電池エンドプレートに係り、特に、供給された酸化ガス、燃料ガス等のガスについて、ガス供給用マニホールドを経由して燃料電池スタックへ供給し、使用後のガスについて、ガス排気用マニホールドを経由して排気するガス流路を備えた燃料電池エンドプレートに関する。 The present invention relates to a fuel cell end plate having a gas flow path, and in particular, supplies supplied oxidizing gas, fuel gas, and the like to a fuel cell stack via a gas supply manifold, and after use. The present invention relates to a fuel cell end plate having a gas flow path for exhausting gas via a gas exhaust manifold.
燃料電池の一種である固体酸化物型燃料電池(SOFC;Solid Oxide Fuel Cell)は、構成部品が全て完全な固体であるという特徴を有し、高い発電効率が得られる燃料電池による発電システムである。図11に、この固体酸化物型燃料電池の燃料電池スタック10の概略構成を示す。燃料電池スタック10は、発電積層部12及びこの発電積層部12の上下端に設けられる上側エンドプレート1a、下側エンドプレート1bから構成される。
A solid oxide fuel cell (SOFC), which is a kind of fuel cell, is a power generation system using a fuel cell that has a feature that all components are completely solid and can provide high power generation efficiency. . FIG. 11 shows a schematic configuration of the
図11に、従来の燃料電池スタック10における上側エンドプレート1a、発電積層部12、及び下側エンドプレート1bの構成を示す。発電積層部12とは、燃料電池スタック10内において発電が行われる部位をいい、上側エンドプレート1a及び下側エンドプレート1bに挟まれている。発電積層部12は、ガス供給用マニホールド5から供給される酸化ガス及び燃料ガス(以下、「ガス」と総称する。)により発電を行い、使用後のガスをガス排気用マニホールド6から排気する。ガス供給用マニホールド5は、下側エンドプレート1bにおいて縦方向のガス供給配管3bに接続され、外部から供給されるガスを、下側エンドプレート1bを介して発電積層部12に供給する。また、ガス排気用マニホールド6は、下側エンドプレート1bにおいて縦方向ガス排気配管4bに接続され、発電積層部12において使用されたガスを、下側エンドプレート1bを介して外部に排気する。ここで、ガス供給配管3は、酸化ガス供給配管及び燃料ガス供給配管から構成される。
In FIG. 11, the structure of the upper
また、図12(a)に、図11の燃料電池スタック10の側面図を示す。また、図12(b)に、燃料電池発電の基本ユニットである単セル26の構成を示す。この単セル26は、電解質23、一対の電極である燃料極(アノード)24及び空気極(カソード)25、燃料極側セパレータ21、及び空気極側セパレータ22から構成される。発電積層部12は、複数の単セル26を積層したものである。燃料電池スタック10は、一般的にボルト27及びナット28により燃料電池スタック10の軸方向に圧縮力が負荷される。そして、燃料電池スタック10に外部から酸化ガス及び燃料ガスが供給されて発電が行われる。
FIG. 12A shows a side view of the
このように、従来の燃料電池エンドプレート1は、貫通孔を有する端部プレートとしてガス供給配管3及びガス排気配管4と接合し、ガス供給用マニホールド5及びガス排気用マニホールド6に直線的に連結するという構成であった。そして、端部プレートとして平面的に流路を有さない形態が一般的に使用されていた。しかし、燃料電池エンドプレート1は、機械加工、鋳造加工、ロストワックス加工等種々の加工手段により複雑な流路を形成することが可能である。
As described above, the conventional fuel cell end plate 1 is joined to the gas supply pipe 3 and the gas exhaust pipe 4 as end plates having through holes, and is linearly connected to the
特許文献1には、燃料電池エンドプレートにおいて、燃料ガス供給配管、燃料ガス排気配管、空気ガス供給配管、空気ガス排気配管のそれぞれが燃料電池エンドプレートの裏面から燃料電池スタックの軸方向に接続させる従来の構成が記載されている。 In Patent Document 1, in a fuel cell end plate, each of a fuel gas supply pipe, a fuel gas exhaust pipe, an air gas supply pipe, and an air gas exhaust pipe is connected from the back surface of the fuel cell end plate in the axial direction of the fuel cell stack. A conventional configuration is described.
従来の燃料電池エンドプレートでは、燃料電池スタックのマニホールドの位置によりガス供給配管及びガス排気配管の位置が決定してしまうため、自由なガス流路の形成、及び燃料電池エンドプレートの断面積の最適化ができないという問題があった。 In the conventional fuel cell end plate, the position of the gas supply pipe and the gas exhaust pipe is determined by the position of the manifold of the fuel cell stack, so the formation of a free gas flow path and the optimum cross-sectional area of the fuel cell end plate There was a problem that could not be converted.
また、自由なガス流路の形成ができないために、マニホールドの個数又は配置自体も自由度が低く、より機能的な燃料電池スタックが構成できないという問題があった。 In addition, since a free gas flow path cannot be formed, there is a problem that the number of the manifolds or the arrangement itself is low in degree of freedom and a more functional fuel cell stack cannot be configured.
本願の目的は、かかる課題を解決し、燃料電池において、ガス供給配管及びガス排気配管の燃料電池スタックへの接続方式、及び燃料電池スタックのマニホールドの配置の自由度を高め、最適なガス流路を備えたコンパクトな燃料電池エンドプレートを提供することである。 The purpose of the present application is to solve such problems, and in a fuel cell, increase the degree of freedom in the arrangement of the gas supply pipe and the gas exhaust pipe to the fuel cell stack and the arrangement of the manifold of the fuel cell stack, and the optimum gas flow path A compact fuel cell end plate provided with
上記目的を達成するため、本発明に係る燃料電池エンドプレートは、ガス供給用マニホールドを介して燃料電池スタックへガスを供給し、使用されたガスを、ガス排気用マニホールドを介して排気する平板状の燃料電池エンドプレートであって、燃料電池スタックの外部から供給されたガスを所定のガス供給用マニホールドに配給するか、又は所定のガス排気用マニホールドからガスを回収して燃料電池スタックの外部に排気するために平板面に形成された凹状のガス流路を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a fuel cell end plate according to the present invention is a flat plate that supplies gas to a fuel cell stack through a gas supply manifold and exhausts the used gas through a gas exhaust manifold. A fuel cell end plate that distributes the gas supplied from the outside of the fuel cell stack to a predetermined gas supply manifold, or recovers the gas from a predetermined gas exhaust manifold to the outside of the fuel cell stack. In order to exhaust, a concave gas flow path formed on a flat plate surface is provided.
従来、ガス供給配管及びガス排気配管をそのまま延長してガス供給用マニホールド及びガス排気用マニホールドとするか、或いはガス供給用マニホールド及びガス排気用マニホールドをそのまま延長してガス供給配管及びガス排気配管としていた。すなわち、「燃料電池スタックの平板面に接続する」という縦方向への接続方法のみであった。しかし、燃料電池エンドプレートの平板面に形成された凹状のガス流路を設けることで、例えば「燃料電池スタックの端面に接続する」という横方向へのガス供給配管及びガス排気配管の接続方法が可能になる。これにより、燃料電池スタックのガス供給用マニホールド及びガス排気用マニホールドの配置の自由度を高め、最適なガス流路を備えたコンパクトな燃料電池エンドプレートとすることができる。 Conventionally, the gas supply pipe and the gas exhaust pipe are extended as they are to make the gas supply manifold and the gas exhaust manifold, or the gas supply manifold and the gas exhaust manifold are extended as they are as the gas supply pipe and the gas exhaust pipe. It was. That is, only the connection method in the vertical direction “connect to the flat surface of the fuel cell stack” was used. However, by providing a concave gas flow path formed on the flat surface of the fuel cell end plate, for example, there is a method of connecting the gas supply pipe and the gas exhaust pipe in the lateral direction of “connect to the end face of the fuel cell stack”. It becomes possible. Thereby, the freedom degree of arrangement | positioning of the manifold for gas supply of a fuel cell stack and the manifold for gas exhaust is raised, and it can be set as the compact fuel cell end plate provided with the optimal gas flow path.
また、燃料電池エンドプレートは、ガス流路が、燃料電池スタックの平板面に接続された燃料電池エンドプレートに接続するガス供給配管から供給されたガスを燃料電池エンドプレートの平板面に沿った方向にずらしてガス供給用マニホールドに供給するか、ガス排気用マニホールドから排気されたガスを燃料電池エンドプレートの平板面に沿った方向にずらして燃料電池スタックの平板面に接続されたガス排気配管に排気することが好ましい。これにより、燃料電池エンドプレートの平板面に接続されたガス供給配管及びガス排気配管をマニホールドの位置に合わせることなく任意の位置に設けることができる。 Further, the fuel cell end plate has a gas flow path in a direction along the flat plate surface of the fuel cell end plate for gas supplied from a gas supply pipe connected to the fuel cell end plate connected to the flat plate surface of the fuel cell stack. To the gas supply manifold, or to the gas exhaust pipe connected to the flat plate surface of the fuel cell stack by shifting the gas exhausted from the gas exhaust manifold in the direction along the flat plate surface of the fuel cell end plate. It is preferable to exhaust. Thereby, the gas supply pipe and the gas exhaust pipe connected to the flat plate surface of the fuel cell end plate can be provided at arbitrary positions without matching the position of the manifold.
また、燃料電池エンドプレートは、ガス流路が、燃料電池エンドプレートの端面に接続されたガス供給配管から供給されたガスの流路方向を変更してガス供給用マニホールドに供給するか、ガス排気用マニホールドから排気されたガスの流路方向を変更して燃料電池エンドプレートの端面に接続されたガス排気配管に排気することが好ましい。これにより、燃料電池エンドプレートの端面において横方向に接続されたガス供給配管を、簡易な構成によりガス供給用マニホールドに合わせて縦方向に流路を変更し、縦方向に接続されたガス排気用マニホールドから排気されたガスの流路方向を横方向に変更してガス排気配管に排気することができる。 In addition, the fuel cell end plate can be supplied to the gas supply manifold by changing the flow direction of the gas supplied from the gas supply pipe connected to the end face of the fuel cell end plate, or to the gas exhaust manifold. It is preferable to change the flow path direction of the gas exhausted from the manifold for exhaust gas and exhaust the gas exhaust pipe connected to the end face of the fuel cell end plate. As a result, the gas supply pipe connected in the lateral direction on the end face of the fuel cell end plate is changed in the vertical direction according to the gas supply manifold with a simple configuration, and the gas exhaust pipe connected in the vertical direction is used. The flow direction of the gas exhausted from the manifold can be changed to the horizontal direction and exhausted to the gas exhaust pipe.
また、燃料電池エンドプレートは、ガス流路が、燃料電池エンドプレートの端面に接続されたガス供給配管から供給されたガスを燃料電池エンドプレートの平板面に沿った方向に偏芯させてガス供給用マニホールドに供給するか、ガス排気用マニホールドから排気されたガスを燃料電池エンドプレートの平板面に沿った方向に偏芯させて燃料電池エンドプレートの端面に接続されたガス排気配管に排気することが好ましい。これにより、ガス供給配管及びガス排気配管を燃料電池エンドプレートの端面に接続させることができ、ガス流路により燃料電池エンドプレートの平板面に沿った方向に位置をずらすことで燃料電池エンドプレートの任意の位置に接続することができる。 In addition, the fuel cell end plate is supplied with a gas flow path by decentering the gas supplied from the gas supply pipe connected to the end surface of the fuel cell end plate in a direction along the flat plate surface of the fuel cell end plate. To the gas manifold, or the gas exhausted from the gas exhaust manifold is decentered in the direction along the flat surface of the fuel cell end plate and exhausted to the gas exhaust pipe connected to the end surface of the fuel cell end plate Is preferred. Thereby, the gas supply pipe and the gas exhaust pipe can be connected to the end face of the fuel cell end plate, and the position of the fuel cell end plate can be shifted by shifting the position along the flat surface of the fuel cell end plate by the gas flow path. It can be connected to any position.
また、燃料電池エンドプレートは、ガス流路が、燃料電池エンドプレートの端面に接続されたガス供給配管から供給されたガスを燃料電池エンドプレートの平板面に沿った方向に分岐させて複数のガス供給用マニホールドに供給するか、複数のガス排気用マニホールドから排気されたガスを燃料電池エンドプレートの平板面に沿った方向に集合させて燃料電池エンドプレートの端面に接続されたガス排気配管に排気することが好ましい。これにより、ガス供給配管の本数よりもガス供給用マニホールドが多い場合、又はガス排気用マニホールドよりもガス排気配管の本数が少ない場合にも自在に対応することができる。 The fuel cell end plate has a gas flow path that branches a gas supplied from a gas supply pipe connected to an end surface of the fuel cell end plate in a direction along the flat plate surface of the fuel cell end plate. Supply gas to the supply manifold or collect gas exhausted from multiple gas exhaust manifolds in the direction along the flat surface of the fuel cell end plate and exhaust it to the gas exhaust pipe connected to the end surface of the fuel cell end plate It is preferable to do. Accordingly, it is possible to freely cope with a case where there are more gas supply manifolds than the number of gas supply pipes or a case where the number of gas exhaust pipes is smaller than the number of gas exhaust manifolds.
また、燃料電池エンドプレートは、ガス流路が、燃料電池エンドプレートの端面に接続された複数のガス供給配管から供給されたガスを燃料電池エンドプレートの平板面に沿った方向に曲折させて所定のガス供給用マニホールドに供給するか、ガス排気用マニホールドから排気されたガスを燃料電池エンドプレートの平板面に沿った方向に曲折させて燃料電池エンドプレートの端面に接続された所定のガス排気配管にそれぞれ排気することが好ましい。これにより、燃料電池スタックのマニホールドの個数又はその配置を自在に設定することができる。 Further, the fuel cell end plate has a gas flow path bent in a direction along the flat plate surface of the fuel cell end plate by bending a gas supplied from a plurality of gas supply pipes connected to the end surface of the fuel cell end plate. A predetermined gas exhaust pipe connected to the end face of the fuel cell end plate by bending the gas exhausted from the gas exhaust manifold or bending the gas exhausted from the gas exhaust manifold along the flat surface of the fuel cell end plate It is preferable to exhaust each. As a result, the number of fuel cell stack manifolds or their arrangement can be freely set.
また、燃料電池エンドプレートは、ガス流路が、燃料電池エンドプレートの端面に接続された複数のガス供給配管から供給されたガスを燃料電池エンドプレートの平板面に沿った方向に分配させて所定のガス供給用マニホールドに供給するか、複数の排気用マニホールドから排気されたガスを燃料電池エンドプレートの平板面に沿った方向に統合させて燃料電池エンドプレートの端面に接続された所定のガス排気配管にそれぞれ排気することが好ましい。これにより、燃料電池スタックのマニホールドの個数又はその配置を自在に設定することができる。 The fuel cell end plate has a gas flow path that distributes the gas supplied from a plurality of gas supply pipes connected to the end surface of the fuel cell end plate in a direction along the flat plate surface of the fuel cell end plate. A predetermined gas exhaust connected to the end face of the fuel cell end plate by integrating the gas exhausted from a plurality of exhaust manifolds in a direction along the flat surface of the fuel cell end plate It is preferable to exhaust each pipe. As a result, the number of fuel cell stack manifolds or their arrangement can be freely set.
また、燃料電池エンドプレートは、ガス流路が、燃料電池スタックの上端のガス供給配管及びガス排気配管に接続されることが好ましい。これにより、燃料電池スタックの下端又は上端のいずれからでもガス供給又はガス排気をすることができ、いずれの場合も、ガス供給配管及びガス排気配管の燃料電池スタックへの接続方式、及び燃料電池スタックのマニホールドの配置の自由度を高めることができる。 Further, the gas flow path of the fuel cell end plate is preferably connected to a gas supply pipe and a gas exhaust pipe at the upper end of the fuel cell stack. Thus, gas supply or gas exhaust can be performed from either the lower end or the upper end of the fuel cell stack. In any case, the connection method of the gas supply pipe and the gas exhaust pipe to the fuel cell stack, and the fuel cell stack The degree of freedom of the arrangement of the manifold can be increased.
また、燃料電池エンドプレートは、ガス流路が、燃料電池スタックの下端又は上端のうちの一端のガス供給配管に接続し、燃料電池スタックの下端又は上端のうちの他端に接続するガス排気配管にそれぞれ接続することが好ましい。これにより、燃料電池スタックの一端からガスを供給し、燃料電池スタックの他端からガスを排気させる場合でもガス供給配管及びガス排気配管の燃料電池スタックへの接続方式、及び燃料電池スタックのマニホールドの配置の自由度を高めることができる。 The fuel cell end plate has a gas passage connected to a gas supply pipe at one end of the lower end or the upper end of the fuel cell stack and a gas exhaust pipe connected to the other end of the lower end or the upper end of the fuel cell stack. It is preferable to connect to each. Thus, even when gas is supplied from one end of the fuel cell stack and gas is exhausted from the other end of the fuel cell stack, the connection method of the gas supply pipe and the gas exhaust pipe to the fuel cell stack, and the manifold of the fuel cell stack The degree of freedom of arrangement can be increased.
燃料電池エンドプレートは、発電積層部のガス供給用マニホールド及びガス排気用マニホールドが、ガス供給マニホールド孔及びガス排気マニホールド孔をそれぞれ有するカバープレートを備えることが好ましい。これにより、ガスが燃料電池エンドプレートと発電積層部との間を流通する際のガス漏れを防止することができる。 In the fuel cell end plate, it is preferable that the gas supply manifold and the gas exhaust manifold of the power generation stack portion include cover plates each having a gas supply manifold hole and a gas exhaust manifold hole. Thereby, the gas leakage when gas distribute | circulates between a fuel cell end plate and an electric power generation lamination | stacking part can be prevented.
以上のように、本発明に係る燃料電池エンドプレートによれば、ガス供給配管及びガス排気配管の燃料電池スタックへの接続方式、及び燃料電池スタックのガス供給用マニホールド及びガス排気用マニホールドの配置の自由度を高めるガス流路を備えたコンパクトな燃料電池エンドプレートを提供することができる。 As described above, according to the fuel cell end plate of the present invention, the connection method of the gas supply pipe and the gas exhaust pipe to the fuel cell stack, and the arrangement of the gas supply manifold and the gas exhaust manifold of the fuel cell stack It is possible to provide a compact fuel cell end plate having a gas flow path that increases the degree of freedom.
(燃料電池エンドプレートの第1実施形態)
以下に、図面を用いて本発明に係る燃料電池エンドプレート1bにつき、詳細に説明する。図1に、燃料電池エンドプレート1bの第1実施形態の概略構成を示す。図1(a)は、燃料電池エンドプレート1bの全体を示す斜視図であり、図1(b)は、燃料電池エンドプレート1bの平面図である。また、図2は、燃料電池エンドプレート1bの第1実施形態の詳細図であり、図2(a)は、図1(b)のA−A断面図であり、図2(b)は、図1(b)のB−B断面図であり、図2(c)は、図1(b)のC−C断面図である。
(First embodiment of fuel cell end plate)
Hereinafter, the fuel
図1(b)に示すように、燃料電池エンドプレート1bは矩形の平板である。なお、本発明の燃料電池エンドプレート1の「矩形」の平板形状には、四角形のコーナーアールが設けられた形状を有する平板、又は、コーナー部が三角形にカットされた形状を有する平板も含まれる。その平板面にはガス供給口7及びガス排気口8を備えた凹状のガス流路2a,2bが形成されている。そのガス流路2a,2bに燃料電池エンドプレート1bの端面に接続されたガス供給配管3a及びガス排気配管4aの端部が接続し、燃料電池エンドプレート1bの内部に設けられたガス流路2a,2bに連通している。このガス供給配管3a及びガス排気配管4aがガス流路2a,2bに接続するポイントをガス接続口14と称する。なお、図10の燃料電池スタック10の軸方向と交差する方向からガス供給配管3a又はガス排気配管4aが燃料電池エンドプレート1bに接続する場合を「燃料電池エンドプレート1bの端面に接続する」と称し、図10の燃料電池スタック10の軸方向からガス供給配管3又はガス排気配管4が燃料電池エンドプレート1bに接続する場合を「燃料電池エンドプレート1bの平板面に接続する」と称する。すなわち、「燃料電池スタック10の軸方向」とは、図10の符号“A“〜”D”に示す、ガスが発電積層部12内を流通する縦方向を指す。また、「燃料電池スタック10の軸方向と交差する方向」とは、図10の符号“A“〜”D”に示す、縦方向と交差する横方向を指す。
As shown in FIG. 1B, the fuel
図1に示すように、燃料電池エンドプレート1bの平板面は、矩形の薄板であるカバープレート13により覆われている。このカバープレート13には、ガス供給用流通孔15及びガス排気用流通孔16が設けられている。そして、ガス供給配管3aから供給された酸化ガス及び燃料ガスは、ガス供給用流通孔15を介してガス供給用マニホールド5に供給される。そして、燃料電池スタック10において、酸化ガスと燃料ガスとが電極反応して電子を放出させることで発電が行われる。電極反応した後に発生したガスは、ガス排気用流通孔16を介してガス排気用マニホールド6から回収され、燃料電池スタック10の外部に排気される。
As shown in FIG. 1, the flat surface of the fuel
(分岐型ガス流路)
図1の第1実施形態では、符号“A”で示す単管のガス供給配管3aから供給されたガスは、燃料電池エンドプレート1bの内部のT字型の分岐型ガス流路2aにより分岐され、符号“A”で示す複数のガス供給用流通孔15へ供給される。この分岐型ガス流路2aの詳細を図2(b)のB−B断面にて示す。ガス接続口14から供給された酸化ガス又は燃料ガスは、ガス連通部9を通って双方のガス供給口7へと向かい発電積層部12に設けられたガス供給用マニホールド5(図2参照)から燃料電池スタック10へと供給される。このように、単管のガス供給配管3aから複数のガス供給用マニホールド5へと酸化ガス又は燃料ガスを供給する場合には分岐型ガス流路2aが用いられる。
(Branch type gas flow path)
In the first embodiment of FIG. 1, the gas supplied from the single-tube
(偏芯型ガス流路)
一方、図1に示すように符号“C”及び“D”で示すガス排気用マニホールド6から排出された酸化ガス又は燃料ガスは、それぞれ偏芯型ガス流路2bを通って燃料電池エンドプレート1bの平板面に沿った方向にずらされ、符号“C”及び“D”で示すガス排気配管4aへと排出される。この断面を図2(c)のC−Cに示す。ガス排気用マニホールド6から排出されたガスは、ガス排気口8からガス連通部9を通り、それぞれガス接続口14へと向かい発電積層部12に設けられたガス供給用マニホールド5へと排出される。このように、ガス排気用マニホールド6から位置を偏芯させてガス排気配管4aへと回収する場合には偏芯型ガス流路2bが用いられる。なお、図2(a)には、上述した分岐型ガス流路2a及び偏芯型ガス流路2bを図1のA−A断面によりそれぞれ切断して示す。
(Eccentric gas flow path)
On the other hand, as shown in FIG. 1, the oxidizing gas or the fuel gas discharged from the
(燃料電池エンドプレートの第2実施形態)
図3に、燃料電池エンドプレート1bの第2実施形態の概略構成を斜視図で示す。図3(a)は、燃料電池エンドプレート1bの全体を示す斜視図であり、図3(b)は、燃料電池エンドプレート1bの平面図である。この第2実施形態は、上述したように、ガス供給配管3b及びガス排気配管4bが、燃料電池エンドプレート1bの平板面に接続する場合であり、図10に示す燃料電池スタック10の軸方向に向かうガス供給配管3a又はガス排気配管4aが燃料電池エンドプレート1bに接続する場合である。燃料電池エンドプレート1bの偏芯型ガス流路2bにより、ガス供給配管3bを燃料電池エンドプレート1bの平板面に沿った方向にずらして発電積層部12に設けられたガス供給用マニホールド5に酸化ガス又は燃料ガスを供給する。そして、発電積層部12に設けられたガス排気用マニホールド6から排気された酸化ガス又は燃料ガスを、偏芯型ガス流路2bにより燃料電池エンドプレート1bの平板面に沿った方向にずらしてガス排気配管4bに排気する。
(Second Embodiment of Fuel Cell End Plate)
FIG. 3 is a perspective view showing a schematic configuration of the second embodiment of the fuel
このように、図10に示す従来の燃料電池スタック10の軸方向に配置されるガス供給配管3b及びガス排気配管4bがそのままガス供給用マニホールド5及びガス排気用マニホールド6に接続するのではなく、図3(b)に示す偏芯型ガス流路2bにより任意の位置に偏芯させてガスを供給して回収する。これにより、ガス供給用マニホールド5及びガス排気用マニホールド6の配置の自由度が増大する。また、燃料電池エンドプレート1bの平板面に接続されたガス供給配管3b及びガス排気配管4bの位置をガス供給用マニホールド5及びガス排気用マニホールド6の位置に合わせることなく任意の位置に設けることができる。
Thus, the
(燃料電池エンドプレートの第3実施形態)
図4に、燃料電池エンドプレート1bの第3実施形態の概略構成を斜視図で示す。この第3実施形態は、ガス供給配管3a及びガス排気配管4aが、燃料電池エンドプレート1bの端面に接続する場合である。燃料電池エンドプレート1bは、直折型ガス流路2eによりガスの流路方向を縦方向に変更してガス供給用マニホールド5に酸化ガス又は燃料ガスを供給する。そして、ガス排気用マニホールド6から排気された酸化ガス又は燃料ガスを、直折型ガス流路2eによりガスの流路方向を横方向に変更してガス排気配管4aに排気する。これにより、燃料電池エンドプレート1bの端面に横方向に接続されたガス供給配管3a及びガス排気配管4aをマニホールドの位置に合わせることで簡易な構成で縦方向に流路を変更することができる。
(Third embodiment of fuel cell end plate)
FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of the third embodiment of the fuel
(燃料電池エンドプレートの第4実施形態)
図5に、燃料電池エンドプレート1bの第4実施形態の概略構成を斜視図で示す。この第4実施形態は、ガス供給配管3a及びガス排気配管4aが、燃料電池エンドプレート1bの端面に接続され、偏芯型ガス流路2bによりガス供給用マニホールド5からガスを供給し、ガス排気用マニホールド6から回収したガスをガス排気配管4aから排出する場合の実施形態である。この実施形態では、ガス供給配管3a及びガス排気配管4aは、共に複数本であるため、一方を酸化ガス供給配管とし、他方を燃料ガス供給配管とすることができる。また、一方を酸化ガス排気配管とし、他方を燃料ガス排気配管とすることもできる。
(Fourth Embodiment of Fuel Cell End Plate)
FIG. 5 is a perspective view showing a schematic configuration of the fourth embodiment of the fuel
燃料電池エンドプレート1bの第4実施形態では、ガス供給用マニホールド5及びガス排気用マニホールド6の双方に偏芯型ガス流路2bを用いる。すなわち、燃料電池エンドプレート1bの偏芯型ガス流路2bは、ガス供給配管3aを燃料電池エンドプレート1bの平板面に沿った方向にずらしてガス供給用マニホールド5に供給する。そして、ガス排気用マニホールド6から排気されたガスを偏芯型ガス流路2bにより燃料電池エンドプレート1bの平板面に沿った方向にずらしてガス排気配管4aに排気する。
In the fourth embodiment of the fuel
(燃料電池エンドプレートの第5実施形態)
図6に、燃料電池エンドプレート1bの第5実施形態の概略構成を示す斜視図で示す。本実施形態は、図1に示す第1実施形態のバリエーションである。すなわち、ガス供給配管3aが符号“A”及び“B”で示すように複数になり、それにより、ガス供給用流通孔15が複数になった場合である。また、ガス排気配管4aが符号“C”で示すように単数になり、それにより、ガス排気用流通孔16が複数になった場合である。また、本実施形態では、第1実施形態の場合と逆にガス供給側に偏芯型ガス流路2bを用い、ガス排気側に分岐型ガス流路2aを用いる。それ以外の構成は、図1の第1実施形態と同様であるため説明を省略する。
(Fifth embodiment of fuel cell end plate)
FIG. 6 is a perspective view showing a schematic configuration of the fifth embodiment of the fuel
(燃料電池エンドプレートの第6実施形態)
図7に、燃料電池エンドプレート1bの第6実施形態の概略構成を示す斜視図で示す。図7(a)は、燃料電池エンドプレート1bの全体を示す斜視図であり、図7(b)は、燃料電池エンドプレート1bの平面図である。本実施形態は、ガス供給用マニホールド5及びガス排気用マニホールド6の配置及びカバープレート13上の配置を変更する場合の実施形態である。すなわち、通常は図4に示すように、ガス供給配管3a側(符号“A”及び“B”)にガス供給用マニホールド5(符号“A”及び“B”)が備えられ、ガス排気配管4a側(符号“C”及び“D”)にガス排気用マニホールド6(符号“C”及び“D”)が備えられる。しかし、図7のように、ガス供給配管3a側(符号“A”及び“B”)にガス供給用マニホールド5(符号“D”及び“B”)が備えられ、ガス排気配管4a側(符号“C”及び“D”)にガス排気用マニホールド6(符号“C”及び“A”)が備えられる場合がある。本実施形態では、燃料電池エンドプレート1bの曲折型ガス流路2cを用いてガスを誘導することができる。
(Sixth embodiment of fuel cell end plate)
FIG. 7 is a perspective view showing a schematic configuration of the sixth embodiment of the fuel
(曲折型ガス流路)
すなわち、図7(b)に示すように、複数のガス供給配管3aのうち一方のガス供給配管3aは、反対側のガス供給口7にS字型の曲折型ガス流路2cを用いて連結させ、他方のガス供給配管3aは、同じ側のガス供給口7に偏芯型ガス流路2bを用いて連結させる。また、複数のガス排気配管4aのうち一方のガス排気配管4aは、反対側のガス排気口8にS字型の曲折型ガス流路2cを用いて連結させ、他方のガス排気配管4aは、同じ側のガス排気口8に偏芯型ガス流路2bを用いて連結させる。この方法により、ガス供給用マニホールド(符号“A”及び“B”)とガス排気用マニホールド(符号“C”及び“D”)との捻じれた配置が可能になる。
(Bent type gas flow path)
That is, as shown in FIG. 7 (b), one
(燃料電池エンドプレートの第7実施形態)
図8に、燃料電池エンドプレート1bの第7実施形態の概略構成を斜視図で示す。図8(a)は、燃料電池エンドプレート1bの全体を示す斜視図であり、図8(b)は、燃料電池エンドプレート1bの平面図である。本実施形態は、ガス供給用マニホールド5及びガス排気用マニホールド6の個数及びカバープレート13上の個数を変更する場合の実施形態である。すなわち、本実施形態では、ガス供給用マニホールド5及びガス排気用マニホールド6がそれぞれ3本であり、カバープレート13上の孔の個数もそれに合わせてガス供給用流通孔15及びガス排気用流通孔16がそれぞれ3か所ずつとなる。ガス供給配管3a及びガス排気配管4aは、図4の第3実施形態と同じであるため、ガス供給配管3aのうちの一方は、2個のガス供給口7にガスを供給しなければならない。また、ガス排気配管4aのうちの一方は、2個のガス排気口8からガスを回収しなければならない。本実施形態では、燃料電池エンドプレート1bの分配型ガス流路2dを用いてガスを誘導することができる。
(Seventh Embodiment of Fuel Cell End Plate)
FIG. 8 is a perspective view showing a schematic configuration of the seventh embodiment of the fuel
(分配型ガス流路)
すなわち、図8(b)に示すように、複数のガス供給配管3aのうち一方のガス供給配管3aは、2個のガス供給口7に対して分配型ガス流路2dを用いて連続して流路で連結させ、他方のガス供給配管3aは、同じ側のガス供給口7に偏芯型ガス流路2bを用いて連結させる。複数のガス排気配管4aのうち一方のガス排気配管4aは、2個のガス排気口8に対してコの字型の分配型ガス流路2dを用いて連続して流路で連結させ、他方のガス排気配管4aは、同じ側のガス排気口8に偏芯型ガス流路2bを用いて連結させる。この方法により、3個以上のガス供給用マニホールド5(符号“A”及び“B”)と3個以上のガス排気用マニホールド6(符号“C”及び“D”)に対応したガス供給或いはガス排気が可能になる。
(Distributed gas flow path)
That is, as shown in FIG. 8 (b), one
以上の実施形態1〜7では、燃料電池エンドプレート1は、下側エンドプレート1bの場合に限定し、燃料電池エンドプレート1bに設けられたガス流路2a,2b,2c,2d,2eにより燃料電池の多様な酸化ガス及び燃料ガスの供給又は回収を可能にする発明について説明したが、本発明の燃料電池エンドプレート1は、下側エンドプレート1bに限らず上側エンドプレート1aに設けられても良い。以下、図9及び図10を用いて説明する。
In the above first to seventh embodiments, the fuel cell end plate 1 is limited to the case of the
(燃料電池エンドプレート他の実施例)
図9に、燃料電池エンドプレート1が上側エンドプレート1aの場合の実施例を示す。すなわち、図4の燃料電池エンドプレート1bが上側エンドプレート1aになった場合である。燃料電池エンドプレート1が上側エンドプレート1aに設けられた場合には、ガス供給配管3a,3b、ガス排気配管4a,4b、及びガス流路2a,2b,2c,2d,2eも上側に設けられる。また、図8に示すように、ガス供給配管3aから供給された酸化ガス及び燃料ガスは、符号“A”及び“B”で示すように図4とは逆に下側に向けてガス供給用流通孔15に供給され、ガス排気用流通孔16から排出されたガスは、符号“C”及び“D”で示すように図4とは逆に上側に向けてガス排気用配管4aから回収される。なお、この実施例では、燃料電池エンドプレート1の第1実施形態から第7実施形態の全ての形態が適用可能である。
(Fuel cell end plate and other embodiments)
FIG. 9 shows an embodiment in which the fuel cell end plate 1 is the
図10に、上側エンドプレート1a及び下側エンドプレート1bによりガス供給及びガス排気をそれぞれ分離する場合の実施例を示す。この場合、偏芯型ガス流路2bは、上側エンドプレート1a及び下側エンドプレート1bの双方にそれぞれ設けられる。そして、下側エンドプレート1bに接続するガス供給配管3aから供給された、燃料電池スタック10の下端又は上端に設けられた上側エンドプレート1a,下側エンドプレート1bの他端に接続するガス排気配管4aにそれぞれ接続する。
FIG. 10 shows an embodiment in which the gas supply and the gas exhaust are separated by the
燃料電池エンドプレート1a,1bは、発電積層部12のガス供給用マニホールド5及びガス排気用マニホールド6とは、ガス供給用流通孔15及びガス排気流通孔16をそれぞれ有するカバープレート13を備える。このカバープレート13を燃料電池エンドプレート1a,1bに重ねて、発電積層部12のスタック積層方向をボルト27及びナット28を用いて密着させ、ガスが燃料電池エンドプレート1a,1bと発電積層部12とを流通する際のガス漏れが防止できる。また、例えば、カバープレート13と燃料電池エンドプレート1a,1bとの間に、圧縮ばねを組み込んでスタック積層方向をボルト27及びナット28により圧縮することでガス漏れを防止しても良い。また、このカバープレート13を燃料電池エンドプレート1a,1bにロウ付け又は溶接により接合してガス漏れを防止しても良い。さらに、このカバープレート13を用いずに燃料電池エンドプレート1a,1bのガス流路2a,2b,2c,2d,2eを対向する燃料電池スタック10において直接封止しても良い。
The fuel
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさ、及び配置関係については、本発明が理解、実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。従って、本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。 The configuration, shape, size, and arrangement relationship described in the above embodiments are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood and implemented. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, and can be variously modified without departing from the scope of the technical idea shown in the claims.
1 燃料電池エンドプレート,1a 燃料電池エンドプレート(上側),1b 燃料電池エンドプレート(下側)、2a 分岐型ガス流路,2b 偏芯型ガス流路,2c 曲折型ガス流路,2d 分配型ガス流路,2e 直折型ガス流路、3a (横方向)ガス供給配管,3b (縦方向)ガス供給配管、4a (横方向)ガス排気配管,4b (縦方向)ガス排気配管、5 ガス供給用マニホールド、6 ガス排気用マニホールド、7 ガス供給口、8 ガス排気口、9 ガス連通部、10 燃料電池スタック、12 発電積層部、13 カバープレート、14 ガス接続口、15 ガス供給用流通孔、16 ガス排気用流通孔,21 燃料極側セパレータ、22 空気極側セパレータ、23 電解質、24 燃料極(アノード)、25 空気極(カソード)、26 単セル、27 ボルト、28 ナット。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fuel cell end plate, 1a Fuel cell end plate (upper side), 1b Fuel cell end plate (lower side), 2a Branch type gas channel, 2b Eccentric type gas channel, 2c Bent type gas channel, 2d Distribution type Gas flow path, 2e Straight-fold gas flow path, 3a (horizontal direction) gas supply pipe, 3b (vertical direction) gas supply pipe, 4a (horizontal direction) gas exhaust pipe, 4b (vertical direction) gas exhaust pipe, 5 gas Supply manifold, 6 Gas exhaust manifold, 7 Gas supply port, 8 Gas exhaust port, 9 Gas communication part, 10 Fuel cell stack, 12 Power generation stacking part, 13 Cover plate, 14 Gas connection port, 15 Gas supply flow hole , 16 Gas exhaust flow hole, 21 Fuel electrode side separator, 22 Air electrode side separator, 23 Electrolyte, 24 Fuel electrode (anode), 25 Air electrode (cathode), 26 Single cell, 27 Belt, 28 nut.
Claims (10)
前記燃料電池スタックの外部から供給された前記ガスを所定のガス供給用マニホールドに配給するか、又は所定のガス排気用マニホールドからガスを回収して前記燃料電池スタックの外部に排気するために平板面に形成された凹状のガス流路を備えることを特徴とする燃料電池エンドプレート。 A plate-like fuel cell end plate that supplies gas to a fuel cell stack via a gas supply manifold and exhausts the used gas via a gas exhaust manifold,
A flat plate surface for distributing the gas supplied from the outside of the fuel cell stack to a predetermined gas supply manifold or recovering the gas from a predetermined gas exhaust manifold and exhausting it to the outside of the fuel cell stack A fuel cell end plate comprising a concave gas flow path formed in the fuel cell.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022505580A (en) * | 2018-10-26 | 2022-01-14 | コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ | An electrochemical device with an electromechanical unit located inside a storage enclosure |
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- 2016-11-02 JP JP2016214740A patent/JP2018073715A/en active Pending
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