JP2018078036A

JP2018078036A - Fuel cell device

Info

Publication number: JP2018078036A
Application number: JP2016219468A
Authority: JP
Inventors: 拓士長野; Takushi Nagano; 堀　喜博; Yoshihiro Hori; 堀　　喜博
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2016-11-10
Filing date: 2016-11-10
Publication date: 2018-05-17

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fuel cell device capable of fixing a laminate and a case with a buffer member while suppressing the manufacturing cost.SOLUTION: A fuel cell device includes: a laminate on which a plurality of fuel battery cells are laminated; a case in which the laminate is housed; a buffer member arranged between at least a part of the laminate and the inner surface of the case; and a power supply device which is connected to the buffer member via a metal wire and applying a current or a voltage to the buffer member. The buffer member includes: a bag body; a thermosetting resin housed in the bag body; and sodium acetate or sodium thiosulfate housed in the bag body.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、燃料電池装置に関する。 The present invention relates to a fuel cell device.

複数の燃料電池セルが積層された積層体と、積層体の側面を覆うケースと、の間に、樹脂からなる部材が配置された燃料電池装置が知られている（例えば、特許文献１）。積層体とケースとの間に配置される樹脂からなる部材は、例えば、積層された各燃料電池セルの形状のばらつきや、外部からの振動・衝撃を吸収する緩衝部材として用いられる。 There is known a fuel cell device in which a member made of resin is disposed between a stacked body in which a plurality of fuel battery cells are stacked and a case that covers a side surface of the stacked body (for example, Patent Document 1). A member made of a resin disposed between the stacked body and the case is used as a buffer member that absorbs variations in the shape of each stacked fuel battery cell and vibration / impact from the outside, for example.

特開２０１６−１３９５９５号公報JP-A-2006-139595

緩衝部材によって積層体とケースとを固定するためには、積層体とケースとの間に緩衝部材が配置された燃料電池装置が組み立てられた後に、燃料電池装置全体を加熱して樹脂を硬化させることが考えられる。しかし、燃料電池装置全体の加熱は、燃料電池装置を製造する設備にかかるコストの増加を招くおそれがあった。そのため、製造コストを抑制しつつ、積層体とケースとを緩衝部材によって固定することが可能な燃料電池装置が望まれていた。 In order to fix the laminate and the case with the buffer member, after the fuel cell device in which the buffer member is disposed between the laminate and the case is assembled, the entire fuel cell device is heated to cure the resin. It is possible. However, the heating of the entire fuel cell device may cause an increase in the cost of facilities for manufacturing the fuel cell device. Therefore, there has been a demand for a fuel cell device capable of fixing the laminated body and the case with a buffer member while suppressing the manufacturing cost.

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms.

本発明の一形態によれば、燃料電池装置が提供される。この燃料電池装置は、複数の燃料電池セルが積層された積層体と；前記積層体が収容されたケースと；前記積層体の少なくとも一部と前記ケースの内面との間に配置された緩衝部材と、前記緩衝部材と金属線を介して接続され前記緩衝部材に電流又は電圧を印加する電源装置と、を備え；前記緩衝部材は、袋体と、前記袋体に収容された熱硬化性樹脂と、前記袋体に収容された酢酸ナトリウム又はチオ硫酸ナトリウムと、を有する。この形態の燃料電池装置によれば、緩衝部材に電源装置によって電流又は電圧が印加されることにより、袋体に収容された酢酸ナトリウム又はチオ硫酸ナトリウムが凝固熱を発生するので、燃料電池装置全体を加熱しなくとも熱硬化性樹脂を硬化させることができる。そのため、燃料電池装置の製造コストを抑制しつつ、積層体とケースとを緩衝部材によって固定することができる。 According to one aspect of the present invention, a fuel cell device is provided. The fuel cell device includes: a stacked body in which a plurality of fuel cells are stacked; a case in which the stacked body is accommodated; and a buffer member disposed between at least a part of the stacked body and an inner surface of the case And a power supply device connected to the buffer member via a metal wire and applying a current or voltage to the buffer member; the buffer member includes a bag and a thermosetting resin accommodated in the bag And sodium acetate or sodium thiosulfate contained in the bag. According to the fuel cell device of this embodiment, when a current or voltage is applied to the buffer member by the power supply device, sodium acetate or sodium thiosulfate contained in the bag body generates heat of solidification, so that the entire fuel cell device The thermosetting resin can be cured without heating. Therefore, the laminate and the case can be fixed by the buffer member while suppressing the manufacturing cost of the fuel cell device.

本発明は、上述した燃料電池装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、燃料電池装置の製造方法等の形態で実現することができる。 The present invention can also be realized in various forms other than the fuel cell device described above. For example, it is realizable with forms, such as a manufacturing method of a fuel cell device.

本発明の一実施形態における燃料電池装置の概略構成を示す断面模式図。1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a fuel cell device according to an embodiment of the present invention. 図１における２−２断面図。2-2 sectional drawing in FIG. 緩衝部材の内部の状態を示す斜視図。The perspective view which shows the state inside a buffer member. 燃料電池装置の製造方法を示す工程図。Process drawing which shows the manufacturing method of a fuel cell apparatus. 配置工程の一例を示す図。The figure which shows an example of an arrangement | positioning process.

Ａ．実施形態：
Ａ１．燃料電池の構成：
図１は、本発明の一実施形態における燃料電池装置１０の概略構成を示す断面模式図である。図２は、図１における２−２断面図である。図１及び図２には、相互に直交するＸＹＺ軸が図示されている。燃料電池装置１０は、ケース１００と、燃料電池スタック１１０と、緩衝部材１８０と、電源装置１９０と、を備える。本実施形態では、燃料電池装置１０は、更に、集電板１２０、１２２と、インシュレータ１３０、１３２と、プレッシャープレート１４０と、エンドプレート１５０と、荷重調整ネジ１６０と、を備える。 A. Embodiment:
A1. Fuel cell configuration:
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a fuel cell device 10 according to an embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along the line 2-2 in FIG. 1 and 2 show XYZ axes orthogonal to each other. The fuel cell device 10 includes a case 100, a fuel cell stack 110, a buffer member 180, and a power supply device 190. In the present embodiment, the fuel cell device 10 further includes current collector plates 120 and 122, insulators 130 and 132, a pressure plate 140, an end plate 150, and a load adjustment screw 160.

燃料電池スタック１１０は、反応ガスの電気化学反応によって発電する複数の燃料電池セル１１２を有する。燃料電池セル１１２は、膜電極接合体と膜電極接合体を挟む一対のガス拡散層と、一対のガス拡散層を挟む一対のセパレータとで形成されている。燃料電池セル１１２は、積層方向に積層された状態で圧縮荷重を加えられつつ締結されている。本実施形態では、燃料電池セル１１２の積層方向は、Ｘ軸方向である。本実施形態では、燃料電池スタック１１０は、水素ガス及び空気の供給を受けて、水素と酸素との電気化学反応によって発電する。燃料電池スタック１１０を「積層体」とも呼ぶ。 The fuel cell stack 110 includes a plurality of fuel cells 112 that generate power by an electrochemical reaction of a reaction gas. The fuel cell 112 is formed of a membrane electrode assembly, a pair of gas diffusion layers that sandwich the membrane electrode assembly, and a pair of separators that sandwich the pair of gas diffusion layers. The fuel battery cells 112 are fastened while being applied with a compressive load while being stacked in the stacking direction. In the present embodiment, the stacking direction of the fuel cells 112 is the X-axis direction. In the present embodiment, the fuel cell stack 110 receives supply of hydrogen gas and air, and generates power by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. The fuel cell stack 110 is also referred to as a “stack”.

ケース１００は、＋Ｘ軸方向側に開口部１０２を有する箱状の部材である。ケース１００を形成する面のうち−Ｘ軸方向側の面１０４には、貫通孔１０３、１０６が設けられている。ケース１００は、金属によって形成されており、例えば鋼やアルミニウム等で形成されている。ケース１００の内側には、燃料電池スタック１１０が収容されている。本実施形態では、ケース１００のＸ軸方向に沿った内面には、絶縁板１０５が接触して配置されている。絶縁板１０５は、ケース１００と、燃料電池スタック１１０とを絶縁するための部材である。 The case 100 is a box-shaped member having an opening 102 on the + X axis direction side. Through holes 103 and 106 are provided in the surface 104 on the −X-axis direction side among the surfaces forming the case 100. The case 100 is made of metal, for example, steel or aluminum. A fuel cell stack 110 is accommodated inside the case 100. In the present embodiment, the insulating plate 105 is disposed in contact with the inner surface of the case 100 along the X-axis direction. The insulating plate 105 is a member for insulating the case 100 and the fuel cell stack 110.

集電板１２０は、燃料電池スタック１１０の−Ｘ軸方向側の端面に接して配置されている。集電板１２２は、燃料電池スタック１１０の＋Ｘ軸方向側の端面に接して配置されている。集電板１２０、１２２は、燃料電池スタック１１０によって発生された電力を集める導電性の板状部材である。本実施形態では、集電板１２０、１２２は、アルミニウムから形成されている。集電板１２０、１２２は、銅、チタン、緻密質カーボンや鋼板等他の導電性材料から形成されていてもよい。 The current collector plate 120 is disposed in contact with the end surface of the fuel cell stack 110 on the −X axis direction side. The current collector plate 122 is disposed in contact with the end surface of the fuel cell stack 110 on the + X axis direction side. The current collecting plates 120 and 122 are conductive plate-like members that collect electric power generated by the fuel cell stack 110. In the present embodiment, the current collector plates 120 and 122 are made of aluminum. The current collector plates 120 and 122 may be formed of other conductive materials such as copper, titanium, dense carbon, and steel plate.

プレッシャープレート１４０は、集電板１２０の−Ｘ軸方向側に配置されている。エンドプレート１５０は、集電板１２２の＋Ｘ軸方向側に配置されている。エンドプレート１５０は、ケース１００の開口部１０２を塞ぐ位置に配置されている。プレッシャープレート１４０と集電板１２０との間には、インシュレータ１３０が配置されている。また、エンドプレート１５０と集電板１２２との間には、インシュレータ１３２が配置されている。インシュレータ１３０、１３２は、ゴムや樹脂等の絶縁性部材によって形成された板状部材である。プレッシャープレート１４０及びエンドプレート１５０は、燃料電池スタック１１０をＸ軸方向の両端から加圧するための部材である。本実施形態では、プレッシャープレート１４０及びエンドプレート１５０は、アルミニウムから形成されている。他の実施形態では、プレッシャープレート１４０及びエンドプレート１５０は、耐食性、剛性を備えた種々の金属部材あるいは金属と樹脂を組み合わせた形成によって形成されていてもよい。 The pressure plate 140 is disposed on the −X axis direction side of the current collector plate 120. The end plate 150 is disposed on the + X axis direction side of the current collector plate 122. The end plate 150 is disposed at a position that closes the opening 102 of the case 100. An insulator 130 is disposed between the pressure plate 140 and the current collector plate 120. An insulator 132 is disposed between the end plate 150 and the current collector plate 122. The insulators 130 and 132 are plate-like members formed of an insulating member such as rubber or resin. The pressure plate 140 and the end plate 150 are members for pressurizing the fuel cell stack 110 from both ends in the X-axis direction. In the present embodiment, the pressure plate 140 and the end plate 150 are made of aluminum. In another embodiment, the pressure plate 140 and the end plate 150 may be formed by various metal members having corrosion resistance and rigidity, or by a combination of metal and resin.

荷重調整ネジ１６０は、ケース１００の貫通孔１０６を＋Ｘ軸方向側に挿通して、プレッシャープレート１４０を＋Ｘ軸方向側に押圧している。荷重調整ネジ１６０が燃料電池スタック１１０に対して押圧することによって、プレッシャープレート１４０及びエンドプレート１５０は、燃料電池スタック１１０に対して圧縮荷重を加えている。荷重調整ネジ１６０は、ケース１００内に突出した先端部の長さを調整されることによって、プレッシャープレート１４０を押圧する力を調整できる。 The load adjusting screw 160 is inserted through the through hole 106 of the case 100 in the + X-axis direction side and presses the pressure plate 140 in the + X-axis direction side. When the load adjusting screw 160 presses against the fuel cell stack 110, the pressure plate 140 and the end plate 150 apply a compressive load to the fuel cell stack 110. The load adjusting screw 160 can adjust the force that presses the pressure plate 140 by adjusting the length of the tip portion protruding into the case 100.

緩衝部材１８０は、図２に示すように、袋体１８２と、袋体１８２に収容された熱硬化性樹脂１８４と、袋体１８２に収容された酢酸ナトリウム１８３と、を有する。緩衝部材１８０は、燃料電池スタック１１０の少なくとも一部とケース１００の内面との間に配置されている。緩衝部材１８０は、積層された各燃料電池セル１１２の形状のばらつきや、燃料電池スタック１１０に与えられる外部からの振動・衝撃を吸収する。本実施形態では、図２に示すように、燃料電池装置１０は、４つの緩衝部材１８０を備える。４つの緩衝部材１８０は、燃料電池スタック１１０の４つの角部１１０ｃを覆うように、燃料電池スタック１１０の側面とケース１００の内面（絶縁板１０５）との間に配置されている。本実施形態では、熱硬化性樹脂１８４及び酢酸ナトリウム１８３は、燃料電池スタック１１０のＸ軸方向に沿う側面と、ケース１００の内面に接する絶縁板１０５と、に接するように袋体１８２内に収容されている。また、本実施形態では、図１に示すように、緩衝部材１８０はＸ軸方向に沿って延びる形状を有する。 As shown in FIG. 2, the buffer member 180 includes a bag body 182, a thermosetting resin 184 housed in the bag body 182, and sodium acetate 183 housed in the bag body 182. The buffer member 180 is disposed between at least a part of the fuel cell stack 110 and the inner surface of the case 100. The buffer member 180 absorbs variations in the shape of the stacked fuel cells 112 and external vibrations / impacts applied to the fuel cell stack 110. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the fuel cell device 10 includes four buffer members 180. The four buffer members 180 are arranged between the side surface of the fuel cell stack 110 and the inner surface (insulating plate 105) of the case 100 so as to cover the four corners 110c of the fuel cell stack 110. In the present embodiment, the thermosetting resin 184 and sodium acetate 183 are accommodated in the bag body 182 so as to be in contact with the side surface of the fuel cell stack 110 along the X-axis direction and the insulating plate 105 in contact with the inner surface of the case 100. Has been. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the buffer member 180 has a shape extending along the X-axis direction.

図３は、緩衝部材１８０の内部の状態を示す斜視図である。図３には、図１に示す緩衝部材１８０のうち、＋Ｚ軸方向側に配置された緩衝部材１８０が、袋体１８２を透過した状態で示されている。本実施形態では、袋体１８２はその内部が２つに分離されており、袋体１８２は、Ｘ軸方向に延びる第１袋体１８２ａ及び第２袋体１８２ｂを備える。第１袋体１８２ａ内には酢酸ナトリウム１８３が収容されており、第２袋体１８２ｂ内には熱硬化性樹脂１８４が収容されている。袋体１８２は、例えば、１５０℃以上の耐熱性を有する樹脂から形成される。耐熱性とは、力を受けない状態で、変形変質せずにその機能を保つことが可能な温度である。袋体１８２は、例えば、ポリアミド系合成繊維、ナイロン、ポリプロピレン等により形成される。本実施形態では、袋体１８２は、絶縁板１０５に接着剤によって接着されている。 FIG. 3 is a perspective view showing an internal state of the buffer member 180. In FIG. 3, the buffer member 180 arranged on the + Z-axis direction side of the buffer member 180 shown in FIG. 1 is shown in a state of passing through the bag body 182. In the present embodiment, the bag body 182 is divided into two, and the bag body 182 includes a first bag body 182a and a second bag body 182b extending in the X-axis direction. Sodium acetate 183 is accommodated in the first bag 182a, and thermosetting resin 184 is accommodated in the second bag 182b. The bag body 182 is formed from, for example, a resin having heat resistance of 150 ° C. or higher. The heat resistance is a temperature at which the function can be maintained without being deformed and altered without being subjected to force. The bag body 182 is made of, for example, polyamide synthetic fiber, nylon, polypropylene, or the like. In the present embodiment, the bag body 182 is bonded to the insulating plate 105 with an adhesive.

袋体１８２内には、金属線１８１が配置されている。金属線１８１は、袋体１８２内から袋体１８２外へ延び、ケース１００の貫通孔１０６を挿通して後述する電源装置１９０と接続されている（図１）。袋体１８２外の金属線１８１は、絶縁性の部材により被覆されている。本実施形態では、金属線１８１は、袋体１８２の第１袋体１８２ａ内に配置されている。 A metal wire 181 is disposed in the bag body 182. The metal wire 181 extends from the inside of the bag body 182 to the outside of the bag body 182 and is inserted through the through hole 106 of the case 100 and connected to a power supply device 190 described later (FIG. 1). The metal wire 181 outside the bag body 182 is covered with an insulating member. In the present embodiment, the metal wire 181 is disposed in the first bag body 182 a of the bag body 182.

袋体１８２に収容された熱硬化性樹脂１８４は、熱が加えられることによって硬化する性質を持つ樹脂であり、例えば、エポキシ樹脂や、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等により形成される。本実施形態では、熱硬化性樹脂１８４は、エポキシ樹脂である。図１〜図３に示す緩衝部材１８０において、熱硬化性樹脂１８４は、硬化されている。袋体１８２内に収容された酢酸ナトリウム１８３は、例えば、酢酸ナトリウム三水和物である。酢酸ナトリウム三水和物は、融点が５８℃の物質であるため、常温では固体であるが、融点を超える高温の液体状態から温度が下がる場合、５８℃を下まわっても固体にならず、過冷却状態になりやすい。過冷却状態の液体は、例えば、衝撃が加えられることにより液体から固体に相転移し、凝固熱を発する。本実施形態では、緩衝部材１８０における酢酸ナトリウム１８３と熱硬化性樹脂１８４との体積比は、１：１である。 The thermosetting resin 184 contained in the bag body 182 is a resin that has a property of being cured when heat is applied, and is formed of, for example, an epoxy resin, ethylene propylene diene rubber (EPDM), or the like. In the present embodiment, the thermosetting resin 184 is an epoxy resin. In the buffer member 180 shown in FIGS. 1 to 3, the thermosetting resin 184 is cured. The sodium acetate 183 accommodated in the bag body 182 is, for example, sodium acetate trihydrate. Since sodium acetate trihydrate is a substance having a melting point of 58 ° C., it is solid at room temperature, but when the temperature falls from a high temperature liquid state exceeding the melting point, it does not become solid even if the temperature falls below 58 ° C. Prone to overcooling. The supercooled liquid, for example, undergoes a phase transition from a liquid to a solid when an impact is applied, and generates heat of solidification. In the present embodiment, the volume ratio of sodium acetate 183 and thermosetting resin 184 in the buffer member 180 is 1: 1.

電源装置１９０は、緩衝部材１８０と金属線１８１を介して接続されている。電源装置１９０は、緩衝部材１８０に電流又は電圧を印加する装置である。電源装置１９０は、例えば図示しない制御装置からの指令を受けて出力電圧を変化可能であり、金属線１８１を介して緩衝部材１８０に電圧を印加可能である。また、電源装置１９０は、金属線１８１を介して緩衝部材１８０に電流を供給可能である。電源装置１９０は、例えば、緩衝部材１８０に２〜５Ｖの電圧を印加する。電源装置１９０は、例えば、緩衝部材１８０に２０〜１００ｍＡの電流を供給する。 The power supply device 190 is connected to the buffer member 180 via the metal wire 181. The power supply device 190 is a device that applies a current or voltage to the buffer member 180. The power supply device 190 can change the output voltage in response to a command from a control device (not shown), for example, and can apply a voltage to the buffer member 180 via the metal wire 181. The power supply device 190 can supply a current to the buffer member 180 via the metal wire 181. For example, the power supply device 190 applies a voltage of 2 to 5 V to the buffer member 180. For example, the power supply device 190 supplies a current of 20 to 100 mA to the buffer member 180.

Ａ２．燃料電池装置の製造方法：
図４は、燃料電池装置１０の製造方法を示す工程図である。燃料電池装置１０の製造では、まず、燃料電池スタック１１０の少なくとも一部とケース１００の内面との間に、液状の熱硬化性樹脂１８４と過冷却状態の酢酸ナトリウム１８３を含む緩衝部材１８０ａが配置される配置工程が行われる（Ｓ１０）。 A2. Manufacturing method of fuel cell device:
FIG. 4 is a process diagram showing a method for manufacturing the fuel cell device 10. In the manufacture of the fuel cell device 10, first, a buffer member 180 a including a liquid thermosetting resin 184 and supercooled sodium acetate 183 is disposed between at least a part of the fuel cell stack 110 and the inner surface of the case 100. An arrangement step is performed (S10).

図５は、配置工程の一例を示す図である。本実施形態では、配置工程において、袋体１８２の第１袋体１８２ａに過冷却状態の酢酸ナトリウム１８３が収容され、第２袋体１８２ｂに液状の熱硬化性樹脂１８４が収容された緩衝部材１８０ａがケース１００の内面に接する絶縁板１０５に接着剤によって接着される。本実施形態では、緩衝部材１８０ａは、燃料電池スタック１１０がケース１００内に挿入されたときに燃料電池スタック１１０の４つの角部１１０ｃに位置するように、ケース１００と燃料電池スタック１１０との間に配置される。また、本実施形態では、金属線１８１は袋体１８２内に予め配置されており、金属線１８１はケース１００内から貫通孔１０３を貫通してケース１００外へと挿通される。本実施形態では、配置工程において、燃料電池スタック１１０が図示しない加圧シャフトによってプレッシャープレート１４０側から押圧され、ケース１００が＋Ｘ軸方向に移動されて、緩衝部材１８０ａが接着されたケース１００内に燃料電池スタック１１０が挿入される。ケース１００は、緩衝部材１８０の酢酸ナトリウム１８３に過度な衝撃が加わらないように＋Ｘ軸方向へ移動され、配置工程では、酢酸ナトリウム１８３の過冷却状態が維持される。貫通孔１０６からは、荷重調整ネジ１６０がプレッシャープレート１４０に接触するまでねじ込まれる。こうすることにより、ケース１００と燃料電池スタック１１０との間に液状の熱硬化性樹脂１８４と過冷却状態の酢酸ナトリウム１８３とを含む緩衝部材１８０ａが配置された燃料電池１０ａを得ることができる。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an arrangement process. In the present embodiment, in the arranging step, the buffer member 180a in which the supercooled sodium acetate 183 is accommodated in the first bag 182a of the bag 182 and the liquid thermosetting resin 184 is accommodated in the second bag 182b. Is bonded to the insulating plate 105 in contact with the inner surface of the case 100 with an adhesive. In the present embodiment, the buffer member 180a is positioned between the case 100 and the fuel cell stack 110 so that the buffer member 180a is positioned at the four corners 110c of the fuel cell stack 110 when the fuel cell stack 110 is inserted into the case 100. Placed in. In the present embodiment, the metal wire 181 is arranged in advance in the bag body 182, and the metal wire 181 passes through the through hole 103 from the case 100 and is inserted outside the case 100. In the present embodiment, in the arranging step, the fuel cell stack 110 is pressed from the pressure plate 140 side by a pressure shaft (not shown), the case 100 is moved in the + X-axis direction, and the buffer member 180a is bonded to the case 100. The fuel cell stack 110 is inserted. The case 100 is moved in the + X-axis direction so that an excessive impact is not applied to the sodium acetate 183 of the buffer member 180, and the supercooled state of the sodium acetate 183 is maintained in the arrangement process. The load adjusting screw 160 is screwed into the through hole 106 until it contacts the pressure plate 140. By doing so, it is possible to obtain the fuel cell 10a in which the buffer member 180a including the liquid thermosetting resin 184 and the supercooled sodium acetate 183 is disposed between the case 100 and the fuel cell stack 110.

図４に戻り、次に、金属線１８１を介して電源装置１９０によって、液状の熱硬化性樹脂１８４と過冷却状態の酢酸ナトリウム１８３を含む緩衝部材１８０ａに電流又は電圧が印加される硬化工程が行われる（Ｓ２０）。本実施形態では、配置工程が終了した後、電源装置１９０と燃料電池１０ａの金属線１８１とが接続される。次に、電源装置１９０によって金属線１８１を介して緩衝部材１８０に電流又は電圧が印加される。硬化工程では、電源装置１９０は、例えば、緩衝部材１８０の酢酸ナトリウム１８３に２〜５Ｖの電圧を印加し、又は、緩衝部材１８０の酢酸ナトリウム１８３に２０〜１００ｍＡの電流を供給する。こうすることにより、緩衝部材１８０ａ内の過冷却状態の酢酸ナトリウム１８３に刺激が加わって結晶化し、酢酸ナトリウム１８３から凝固熱が発生する。この凝固熱により、液状の熱硬化性樹脂１８４が硬化して、ケース１００と燃料電池スタック１１０とが固定される。なお、硬化工程は、燃料電池１０ａと電源装置１９０とが例えば車両に搭載された後に、行われてもよい。以上のようにして、燃料電池装置１０が製造される。 Returning to FIG. 4, next, a curing process in which a current or voltage is applied to the buffer member 180 a including the liquid thermosetting resin 184 and the supercooled sodium acetate 183 by the power supply device 190 through the metal wire 181. Performed (S20). In the present embodiment, after the arrangement process is completed, the power supply device 190 and the metal wire 181 of the fuel cell 10a are connected. Next, a current or voltage is applied to the buffer member 180 through the metal wire 181 by the power supply device 190. In the curing process, for example, the power supply device 190 applies a voltage of 2 to 5 V to the sodium acetate 183 of the buffer member 180 or supplies a current of 20 to 100 mA to the sodium acetate 183 of the buffer member 180. By doing so, the supercooled sodium acetate 183 in the buffer member 180a is stimulated and crystallized, and heat of solidification is generated from the sodium acetate 183. Due to the heat of solidification, the liquid thermosetting resin 184 is cured, and the case 100 and the fuel cell stack 110 are fixed. The curing step may be performed after the fuel cell 10a and the power supply device 190 are mounted on a vehicle, for example. The fuel cell device 10 is manufactured as described above.

以下、緩衝部材１８０を備える燃料電池装置１０の動作について説明する。例えば、車両に搭載された燃料電池装置１０の燃料電池スタック１１０の発電が、車両に搭載される制御装置（ＥＣＵ等）によって開始されると、燃料電池スタック１１０の温度は緩衝部材１８０の酢酸ナトリウム１８３の融点（５８℃）よりも高くなり、結晶化していた酢酸ナトリウム１８３は液状になる（第１状態）。燃料電池スタック１１０の発電が停止されると、燃料電池スタック１１０の温度は次第に低下するが、温度が５８℃を下まわっても、緩衝部材１８０の酢酸ナトリウム１８３は固体にはならず、液体のまま過冷却状態となる（第２状態）。次に、燃料電池スタック１１０の発電が開始される際に、ＥＣＵ等が電源装置１９０に指令を与えることによって緩衝部材１８０に電流又は電圧が印加されると、緩衝部材１８０内の過冷却状態の酢酸ナトリウム１８３が結晶化して凝固熱を発生する（第３状態）。燃料電池スタック１１０の発電が開始された後は、再び燃料電池スタック１１０の温度が高くなることにより、上記第１状態に戻る。すなわち、燃料電池装置１０を備える車両においては、第１状態から第３状態の動作が繰り返され得る。 Hereinafter, the operation of the fuel cell device 10 including the buffer member 180 will be described. For example, when power generation of the fuel cell stack 110 of the fuel cell device 10 mounted on the vehicle is started by a control device (ECU or the like) mounted on the vehicle, the temperature of the fuel cell stack 110 is set to the sodium acetate of the buffer member 180. It becomes higher than the melting point (58 ° C.) of 183, and the crystallized sodium acetate 183 becomes liquid (first state). When the power generation of the fuel cell stack 110 is stopped, the temperature of the fuel cell stack 110 gradually decreases. However, even if the temperature falls below 58 ° C., the sodium acetate 183 of the buffer member 180 does not become solid, The supercooled state is maintained (second state). Next, when power generation of the fuel cell stack 110 is started, if an electric current or voltage is applied to the buffer member 180 by an ECU or the like giving a command to the power supply device 190, the supercooled state in the buffer member 180 is changed. Sodium acetate 183 crystallizes and generates heat of solidification (third state). After the power generation of the fuel cell stack 110 is started, the temperature of the fuel cell stack 110 is increased again to return to the first state. That is, in the vehicle including the fuel cell device 10, the operation from the first state to the third state can be repeated.

Ａ３．効果：
以上のような燃料電池装置１０であれば、緩衝部材１８０に電源装置１９０によって電流又は電圧が印加されることにより、袋体１８２に収容された酢酸ナトリウム１８３が凝固熱を発生するので、燃料電池装置１０全体を加熱しなくとも熱硬化性樹脂１８４を硬化させることができる。そのため、燃料電池装置１０の製造コストを抑制しつつ、積層体とケース１００とを緩衝部材１８０によって固定することができる。 A3. effect:
In the fuel cell device 10 as described above, when a current or voltage is applied to the buffer member 180 by the power supply device 190, the sodium acetate 183 accommodated in the bag body 182 generates heat of solidification. The thermosetting resin 184 can be cured without heating the entire apparatus 10. Therefore, the laminated body and the case 100 can be fixed by the buffer member 180 while suppressing the manufacturing cost of the fuel cell device 10.

また、燃料電池スタック１１０の発電停止後に過冷却状態となった酢酸ナトリウム１８３は、電源装置１９０によって緩衝部材１８０に電流又は電圧が印加されることにより、凝固熱を発生する。そのため、例えば、氷点下において燃料電池スタック１１０を発電させる際に、この凝固熱を、燃料電池スタック１１０の昇温の補助として利用することができるので、燃料電池スタック１１０の昇温にかかる時間や電力を低下させることができる。 In addition, the sodium acetate 183 that has been supercooled after the power generation of the fuel cell stack 110 is stopped is generated by applying a current or a voltage to the buffer member 180 by the power supply device 190. Therefore, for example, when the fuel cell stack 110 is generated at a temperature below freezing point, the solidification heat can be used as an aid for raising the temperature of the fuel cell stack 110. Can be reduced.

Ｂ．変形例
上述の実施形態では、緩衝部材１８０は、燃料電池スタック１１０の４つの角部１１０ｃに位置するように、ケース１００の内面と燃料電池スタック１１０の側面との間に配置されている。これに対し、緩衝部材１８０は、燃料電池スタック１１０の少なくとも一部とケース１００の内面との間に配置されていれば、他の箇所に位置していてもよい。例えば、燃料電池スタック１１０の＋Ｚ軸方向の面とケース１００の内面との間、及び−Ｚ軸方向の面とケース１００の内面との間に配置されてもよいし、燃料電池スタック１１０のＸ軸方向に沿った側面の全面と、ケース１００の内面との間に配置されてもよい。 B. In the above-described embodiment, the buffer member 180 is disposed between the inner surface of the case 100 and the side surface of the fuel cell stack 110 so as to be positioned at the four corners 110 c of the fuel cell stack 110. On the other hand, as long as the buffer member 180 is disposed between at least a part of the fuel cell stack 110 and the inner surface of the case 100, the buffer member 180 may be located at another location. For example, the fuel cell stack 110 may be disposed between the surface in the + Z-axis direction of the fuel cell stack 110 and the inner surface of the case 100, and between the surface in the −Z-axis direction and the inner surface of the case 100. It may be disposed between the entire side surface along the axial direction and the inner surface of the case 100.

上述の実施形態では、配置工程において、ケース１００の内面に、液状の熱硬化性樹脂１８４と過冷却状態の酢酸ナトリウム１８３を有する緩衝部材１８０ａが接着されている（図４、Ｓ１０、図５）。これに対し、ケース１００の面１０４に緩衝部材１８０を挿入するための貫通孔を設けておき、ケース１００内に燃料電池スタック１１０が挿入された後に、貫通孔からケース１００と燃料電池スタック１１０との間に液状の熱硬化性樹脂１８４と過冷却状態の酢酸ナトリウム１８３を有する緩衝部材１８０ａが挿入されてもよい。 In the above-described embodiment, the buffer member 180a having the liquid thermosetting resin 184 and the supercooled sodium acetate 183 is bonded to the inner surface of the case 100 in the arranging step (FIGS. 4, S10, and 5). . On the other hand, a through hole for inserting the buffer member 180 is provided in the surface 104 of the case 100, and after the fuel cell stack 110 is inserted into the case 100, the case 100, the fuel cell stack 110, and A buffer member 180a having a liquid thermosetting resin 184 and a supercooled sodium acetate 183 may be inserted therebetween.

上述の実施形態における配置工程では、液状の熱硬化性樹脂１８４と過冷却状態の酢酸ナトリウム１８３とは、袋体１８２がケース１００の内面に接着された後に、袋体１８２の図示しない注入孔から、袋体１８２内に注入されてもよい。例えば、配置工程では、燃料電池スタック１１０とケース１００の内面との間に少なくとも過冷却状態の１８３が収容されていない袋体１８２を配置しておき、その後、袋体１８２の注入孔から過冷却状態の酢酸ナトリウム１８３を袋体に注入してもよい。 In the arrangement step in the above-described embodiment, the liquid thermosetting resin 184 and the supercooled sodium acetate 183 are supplied from the injection hole (not shown) of the bag body 182 after the bag body 182 is bonded to the inner surface of the case 100. The bag body 182 may be injected. For example, in the placement step, a bag body 182 that does not contain at least the supercooled state 183 is placed between the fuel cell stack 110 and the inner surface of the case 100, and then supercooled from the injection hole of the bag body 182. The state of sodium acetate 183 may be injected into the bag.

上述の実施形態において、緩衝部材１８０の袋体１８２は第１袋体１８２ａ及び第２袋体１８２ｂを備えており、第１袋体１８２ａ内には酢酸ナトリウム１８３が収容されており、第２袋体１８２ｂ内には熱硬化性樹脂１８４が収容されている。これに対し、緩衝部材１８０の袋体１８２は、第１袋体１８２ａと、第２袋体１８２ｂと、を備えていなくともよい。この場合、酢酸ナトリウム１８３と熱硬化性樹脂１８４とは袋体１８２内で混合されていてもよい。この場合には、液状の熱硬化性樹脂１８４は、酢酸ナトリウム１８３の凝固熱によって硬化した場合に、燃料電池スタック１１０のＸ軸方向に沿う側面とケース１００の内面とに接することが可能な体積割合で、袋体１８２内に収容されていることが好ましい。また、緩衝部材１８０の袋体１８２は、第１袋体１８２ａと第２袋体１８２ｂとに分離して形成されていなくともよく、酢酸ナトリウム１８３が収容された袋体と、熱硬化性樹脂１８４とが収容された袋体と、が接して形成されていてもよい。 In the above-described embodiment, the bag body 182 of the buffer member 180 includes the first bag body 182a and the second bag body 182b, and sodium acetate 183 is accommodated in the first bag body 182a, and the second bag. A thermosetting resin 184 is accommodated in the body 182b. On the other hand, the bag body 182 of the buffer member 180 may not include the first bag body 182a and the second bag body 182b. In this case, the sodium acetate 183 and the thermosetting resin 184 may be mixed in the bag body 182. In this case, when the liquid thermosetting resin 184 is cured by the heat of solidification of the sodium acetate 183, the volume capable of contacting the side surface along the X-axis direction of the fuel cell stack 110 and the inner surface of the case 100. It is preferable to be accommodated in the bag body 182 in proportion. The bag body 182 of the buffer member 180 may not be formed separately from the first bag body 182a and the second bag body 182b. The bag body containing the sodium acetate 183 and the thermosetting resin 184 may be used. May be formed in contact with the bag.

上述の実施形態では、袋体１８２内において、熱硬化性樹脂１８４及び酢酸ナトリウム１８３は、燃料電池スタック１１０のＸ軸方向に沿う側面と、ケース１００の内面に接する絶縁板１０５と、に接するように配置されている。これに対し、例えば、酢酸ナトリウム１８３は、少なくともその一部が熱硬化性樹脂１８４に接するように配置されていればよい。 In the above-described embodiment, the thermosetting resin 184 and the sodium acetate 183 are in contact with the side surface along the X-axis direction of the fuel cell stack 110 and the insulating plate 105 in contact with the inner surface of the case 100 in the bag body 182. Is arranged. On the other hand, for example, the sodium acetate 183 may be disposed so that at least a part thereof is in contact with the thermosetting resin 184.

上述の実施形態では、緩衝部材１８０は、袋体１８２と、袋体１８２に収容された熱硬化性樹脂１８４と、袋体１８２に収容された酢酸ナトリウム１８３と、を有する。これに対し、緩衝部材１８０の袋体１８２内には、酢酸ナトリウム１８３に替えて、チオ硫酸ナトリウムが収容されていてもよい。袋体１８２内に収容されたチオ硫酸ナトリウムは、例えば、融点が４８℃のチオ硫酸ナトリウム五水和物である。チオ硫酸ナトリウム五水和物は、融点が４８℃の物質であるため、常温では固体であるが、融点を超える高温の液体状態から温度が下がる場合、４８℃を下まわっても固体にならず、過冷却状態になりやすい。そのため、袋体１８２内に熱硬化性樹脂１８４とチオ硫酸ナトリウムを有する緩衝部材を備える燃料電池装置であっても、上述の実施形態と同様の効果を奏する。なお、緩衝部材１８０の袋体１８２内には、酢酸ナトリウム１８３とチオ硫酸ナトリウムとが、収容されていてもよい。 In the above-described embodiment, the buffer member 180 includes the bag body 182, the thermosetting resin 184 accommodated in the bag body 182, and the sodium acetate 183 accommodated in the bag body 182. On the other hand, sodium thiosulfate may be accommodated in the bag body 182 of the buffer member 180 instead of the sodium acetate 183. The sodium thiosulfate contained in the bag 182 is, for example, sodium thiosulfate pentahydrate having a melting point of 48 ° C. Sodium thiosulfate pentahydrate is a substance having a melting point of 48 ° C., so it is solid at room temperature. However, when the temperature falls from a high temperature liquid state exceeding the melting point, it does not become solid even if the temperature falls below 48 ° C. Prone to overcooling. Therefore, even if it is a fuel cell apparatus provided with the buffer member which has the thermosetting resin 184 and sodium thiosulfate in the bag body 182, there exists an effect similar to the above-mentioned embodiment. It should be noted that sodium acetate 183 and sodium thiosulfate may be accommodated in the bag 182 of the buffer member 180.

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の形成で実現することができる。例えば発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述した課題を解決するために、あるいは上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and modifications, and can be realized in various forms without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments and the modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the column of the summary of the invention are intended to solve the above-described problems or to achieve a part or all of the above-described effects. In order to achieve, it is possible to replace and combine as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

１０…燃料電池装置
１０ａ…燃料電池
１００…ケース
１０２…開口部
１０３、１０６…貫通孔
１０４…面
１０５…絶縁板
１１０…燃料電池スタック
１１０ｃ…角部
１１２…燃料電池セル
１２０、１２２…集電板
１３０、１３２…インシュレータ
１４０…プレッシャープレート
１５０…エンドプレート
１６０…荷重調整ネジ
１８０…緩衝部材
１８０ａ…緩衝部材
１８１…金属線
１８２…袋体
１８２ａ…第１袋体
１８２ｂ…第２袋体
１８３…酢酸ナトリウム
１８４…熱硬化性樹脂
１９０…電源装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fuel cell apparatus 10a ... Fuel cell 100 ... Case 102 ... Opening part 103, 106 ... Through-hole 104 ... Surface 105 ... Insulating plate 110 ... Fuel cell stack 110c ... Corner | angular part 112 ... Fuel cell 120, 122 ... Current collector plate DESCRIPTION OF SYMBOLS 130,132 ... Insulator 140 ... Pressure plate 150 ... End plate 160 ... Load adjusting screw 180 ... Buffer member 180a ... Buffer member 181 ... Metal wire 182 ... Bag body 182a ... First bag body 182b ... Second bag body 183 ... Sodium acetate 184 ... Thermosetting resin 190 ... Power supply

Claims

A fuel cell device,
A laminate in which a plurality of fuel cells are laminated;
A case containing the laminate,
A buffer member disposed between at least a part of the laminate and the inner surface of the case;
A power supply device connected to the buffer member via a metal wire and applying a current or voltage to the buffer member;
The buffer member includes a bag, a thermosetting resin accommodated in the bag, and sodium acetate or sodium thiosulfate accommodated in the bag.
Fuel cell device.