JP3519987B2 - Fuel cell stack - Google Patents

Fuel cell stack

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電解質をアノード
側電極とカソード側電極とで挟んで構成される単位燃料
電池セルを、セパレータを介して複数個積層するととも
に、積層方向両端にエンドプレートを配置して一体的に
固定される燃料電池スタックに関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to stacking a plurality of unit fuel battery cells each having an electrolyte sandwiched between an anode electrode and a cathode electrode via a separator, and end plates at both ends in the stacking direction. The present invention relates to a fuel cell stack that is arranged and fixed integrally.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば、固体高分子型燃料電池は、高分
子イオン交換膜(陽イオン交換膜)からなる電解質の両
側にそれぞれアノード側電極およびカソード側電極を対
設して構成された単位燃料電池セルを、セパレータによ
って挟持することにより構成されている。通常、単位燃
料電池セルおよびセパレータを所定数だけ積層すること
により、燃料電池スタックとして使用されている。
2. Description of the Related Art For example, a polymer electrolyte fuel cell is a unit fuel composed of an electrolyte composed of a polymer ion exchange membrane (cation exchange membrane), and an anode electrode and a cathode electrode are provided on opposite sides of the electrolyte. It is configured by sandwiching the battery cell with a separator. Usually, it is used as a fuel cell stack by stacking a predetermined number of unit fuel cells and separators.

【0003】この種の燃料電池において、アノード側電
極に供給された燃料ガス、例えば、水素ガスは、触媒電
極上で水素イオン化され、適度に加湿された電解質を介
してカソード側電極側へと移動する。その間に生じた電
子が外部回路に取り出され、直流の電気エネルギとして
利用される。カソード側電極には、酸化剤ガス、例え
ば、酸素ガスあるいは空気が供給されているために、こ
のカソード側電極において、水素イオン、電子および酸
素ガスが反応して水が生成される。
In this type of fuel cell, the fuel gas supplied to the anode electrode, for example, hydrogen gas, is hydrogen-ionized on the catalyst electrode and moves to the cathode electrode side through the appropriately humidified electrolyte. To do. Electrons generated during that time are taken out to an external circuit and used as direct current electrical energy. Since an oxidant gas such as oxygen gas or air is supplied to the cathode side electrode, hydrogen ions, electrons and oxygen gas react with each other at the cathode side electrode to generate water.

【0004】通常、アノード側電極およびカソード側電
極に供給される燃料ガスおよび酸化剤ガスは、電解質を
加湿するために水蒸気を含む流体として燃料電池スタッ
クに設けられたガス流路に導入されている。ところが、
燃料電池スタックの起動時や運転条件の変化等によっ
て、この燃料電池スタック本体の温度が水蒸気を含む流
体の温度よりも低くなる場合がある。
Usually, the fuel gas and the oxidant gas supplied to the anode electrode and the cathode electrode are introduced into a gas passage provided in the fuel cell stack as a fluid containing steam for humidifying the electrolyte. . However,
The temperature of the fuel cell stack body may be lower than the temperature of the fluid containing water vapor when the fuel cell stack is started up or due to changes in operating conditions.

【0005】その際、燃料電池スタックのガス供給口付
近で燃料ガス(および/または酸化剤ガス)の温度が低
下して前記燃料電池スタック内で結露が発生し易い。こ
れにより、各単位燃料電池セルの電極反応面に燃料ガス
(および/または酸化剤ガス)を十分に供給することが
できず、発電性能が低下してしまうという問題が指摘さ
れている。このため、ガス流量を増加させて結露を押し
出す、いわゆるパージ操作が行われているが、特に燃料
ガスの消費量が増加するという問題がある。
At this time, the temperature of the fuel gas (and / or oxidant gas) is lowered near the gas supply port of the fuel cell stack, and dew condensation is likely to occur in the fuel cell stack. Due to this, it has been pointed out that the fuel gas (and / or the oxidant gas) cannot be sufficiently supplied to the electrode reaction surface of each unit fuel cell, and the power generation performance deteriorates. For this reason, a so-called purging operation is performed in which the gas flow rate is increased to push out the dew condensation, but there is a problem in that the consumption amount of the fuel gas particularly increases.

【0006】そこで、燃料ガスや酸化剤ガスを含む反応
ガス中の水蒸気を液化させて排出する構造が提案されて
おり、例えば、特開平9−22717号公報にその技術
的思想が開示されている。この従来技術では、燃料電池
スタックの両端部を構成する加圧板内、あるいは、この
加圧板の外側に水滴除去装置が設けられている。水滴除
去装置は貯水室を有するとともに、前記貯水室にガス入
口とガス出口とがそれぞれ連通している。このため、燃
料ガス(および酸化剤ガス)がガス入口から貯水室内に
導入されることにより、ガス中に含有されている水蒸気
が水滴となって前記貯水室内に貯留され、水滴が除去さ
れた燃料ガス(および酸化剤ガス)は、ガス出口から燃
料電池スタック内に導入されることになる。
Therefore, a structure has been proposed in which water vapor in a reaction gas containing a fuel gas and an oxidant gas is liquefied and discharged, and the technical idea thereof is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-22717. . In this conventional technique, a water droplet removing device is provided inside the pressure plate that constitutes both ends of the fuel cell stack or outside the pressure plate. The water droplet removing device has a water storage chamber, and a gas inlet and a gas outlet communicate with the water storage chamber. Therefore, when the fuel gas (and the oxidant gas) is introduced from the gas inlet into the water storage chamber, the water vapor contained in the gas becomes water droplets and is stored in the water storage chamber, and the fuel droplets are removed. Gas (and oxidant gas) will be introduced into the fuel cell stack from the gas outlet.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術では、水滴除去装置が燃料電池スタックの外壁
部を構成する加圧板内、あるいは、この加圧板の外側に
設けられているため、前記水滴除去装置を通過したガス
温度と、前記燃料電池スタックの内部温度とに温度差が
生じ易い。これにより、特に、燃料電池スタックの始動
時等では、水滴除去装置を通ったガス温度が、この燃料
電池スタックの内部温度よりも高くなってしまい、前記
燃料電池スタック内で結露が発生するという問題が指摘
されている。
However, in the above-mentioned prior art, since the water droplet removing device is provided inside the pressure plate that constitutes the outer wall portion of the fuel cell stack or outside the pressure plate, the water droplets are removed. A temperature difference is likely to occur between the gas temperature passing through the removing device and the internal temperature of the fuel cell stack. As a result, especially at the time of starting the fuel cell stack, the temperature of the gas passing through the water droplet removing device becomes higher than the internal temperature of the fuel cell stack, and dew condensation occurs in the fuel cell stack. Has been pointed out.

【0008】本発明はこの種の問題を解決するものであ
り、結露の発生を有効に阻止するとともに、適正な水蒸
気を含有する燃料ガスおよび/または酸化剤ガスを各単
位燃料電池セルに確実に供給することができ、しかも構
成を簡素化して小型化に適した燃料電池スタックを提供
することを目的とする。
The present invention solves this type of problem by effectively preventing the occurrence of dew condensation and ensuring that a fuel gas and / or an oxidant gas containing appropriate water vapor is supplied to each unit fuel cell unit. It is an object of the present invention to provide a fuel cell stack that can be supplied and that has a simple structure and is suitable for downsizing.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
燃料電池スタックでは、エンドプレート間に除湿機構が
介装されるとともに、この除湿機構には、流体供給口か
ら最初の単位燃料電池セルに至る流路の途中にチャンバ
が設けられている。このため、燃料ガスまたは酸化剤ガ
スの少なくともいずれか一方を含む流体が、流体供給口
からチャンバに導入されると、この流体の水分量が前記
チャンバに近接する単位燃料電池セルの温度に応じて調
整(熱交換)され、余分な水分が排水手段を介して円滑
に排出される一方、適度な水分を含む流体が前記単位燃
料電池セルに供給される。
In the fuel cell stack according to claim 1 of the present invention, a dehumidifying mechanism is interposed between the end plates, and the dehumidifying mechanism has a first unit fuel cell from the fluid supply port. A chamber is provided in the middle of the flow path leading to the cell. Therefore, when the fluid containing at least one of the fuel gas and the oxidant gas is introduced into the chamber from the fluid supply port, the water content of the fluid is changed according to the temperature of the unit fuel cell unit adjacent to the chamber. The excess water is adjusted (heat exchange) and the excess water is smoothly discharged through the drainage means, while the fluid containing an appropriate amount of water is supplied to the unit fuel cells.

【0010】従って、特別な温度制御が不要になるとと
もに、単位燃料電池セル自体の熱を用いて流体の水分量
を調整することができ、簡単な構成で、結露の発生を可
及的に阻止することが可能になる。しかも、除湿機構が
エンドプレート間に介装されるため、燃料電池スタック
全体の小型化が容易に図られる。
Therefore, no special temperature control is required and the amount of water in the fluid can be adjusted by using the heat of the unit fuel cell unit itself, and the occurrence of dew condensation is prevented as much as possible with a simple structure. It becomes possible to do. Moreover, since the dehumidifying mechanism is interposed between the end plates, the overall size of the fuel cell stack can be easily reduced.

【0011】また、請求項2に係る燃料電池スタックで
は、除湿機構を構成する除湿プレートの面内に、チャン
バを構成する複数の流路溝が形成されている。このた
め、除湿プレートの面内に十分な流路長を確保すること
ができ、前記除湿プレートの面内に供給される流体と単
位燃料電池セルとの熱交換が確実に行われ、前記流体の
水分量を好適に調整することが可能になる。
Further, in the fuel cell stack according to the second aspect of the present invention, a plurality of flow channel grooves forming the chamber are formed in the surface of the dehumidifying plate forming the dehumidifying mechanism. Therefore, a sufficient flow path length can be ensured in the surface of the dehumidifying plate, heat exchange between the fluid supplied in the surface of the dehumidifying plate and the unit fuel cell is reliably performed, and the fluid It becomes possible to adjust the water content appropriately.

【0012】さらにまた、請求項3に係る燃料電池スタ
ックでは、除湿機構が第1および第2除湿プレートを備
えており、前記第1除湿プレートの面内に設けられた複
数の第1流路溝に沿って流通した流体が、前記第2除湿
プレートに設けられた孔部から該第2除湿プレートの面
内に形成された複数の第2流路溝に供給されて前記第1
流路溝とは逆方向に流される。これにより、第1除湿プ
レートから第2除湿プレートの第1および第2流路溝を
流れて水分量が調整された流体は、所定のガス流路に戻
されて単位燃料電池セルに供給される。これにより、ガ
ス流路の本数が少なくて済み、構成の簡素化が図られ
る。
Furthermore, in the fuel cell stack according to a third aspect, the dehumidifying mechanism includes first and second dehumidifying plates, and a plurality of first flow path grooves provided in the surface of the first dehumidifying plate. The fluid that has circulated along the first dehumidification plate is supplied from the holes provided in the second dehumidification plate to the plurality of second flow path grooves formed in the surface of the second dehumidification plate,
It flows in the direction opposite to the flow channel. As a result, the fluid whose moisture content has been adjusted by flowing from the first dehumidifying plate through the first and second passage grooves of the second dehumidifying plate is returned to the predetermined gas passage and supplied to the unit fuel cell unit. . As a result, the number of gas flow paths can be reduced and the structure can be simplified.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の第1の実施形態
に係る燃料電池スタック10の概略構成説明図である。
燃料電池スタック10は、単位燃料電池セル12を第1
および第2セパレータ14、16を介して複数個積層す
るとともに、積層方向両端に第1および第2エンドプレ
ート18a、18bを介して一体的に固定されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a schematic structural explanatory view of a fuel cell stack 10 according to a first embodiment of the present invention.
The fuel cell stack 10 includes a unit fuel cell 12 as a first unit.
A plurality of layers are stacked via the second separators 14 and 16 and are integrally fixed to both ends in the stacking direction via the first and second end plates 18a and 18b.

【0014】第1および第2エンドプレート18a、1
8bの内側の面には、それぞれ第1および第2絶縁板2
0a、20bを介して第1および第2電極プレート22
a、22bが積層されるとともに、前記第1電極プレー
ト22aには、除湿機構24が積層される。この除湿機
構24には、シール板26を介して第1セパレータ14
が積層されている。燃料電池スタック10は、全体とし
て直方体状を有しており、例えば、短辺方向(矢印A方
向)が重力方向に指向するとともに、長辺方向(矢印B
方向)が水平方向に指向して配置される。
First and second end plates 18a, 1
The inner surface of 8b has a first insulating plate 2 and a second insulating plate 2b, respectively.
0a, 20b through the first and second electrode plates 22
A and 22b are laminated, and a dehumidifying mechanism 24 is laminated on the first electrode plate 22a. The dehumidifying mechanism 24 is connected to the first separator 14 via a seal plate 26.
Are stacked. The fuel cell stack 10 has a rectangular parallelepiped shape as a whole, and for example, the short side direction (arrow A direction) is directed in the gravity direction and the long side direction (arrow B direction).
Direction) is oriented in the horizontal direction.

【0015】図2および図3に示すように、単位燃料電
池セル12は、固体高分子電解質膜28と、この電解質
膜28を挟むように配設されるアノード側電極30およ
びカソード側電極32とを有するとともに、前記アノー
ド側電極30および前記カソード側電極32には、例え
ば、多孔質層である多孔質カーボンペーパ等からなる第
1および第2ガス拡散層34、36が配設される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the unit fuel cell unit 12 includes a solid polymer electrolyte membrane 28, and an anode electrode 30 and a cathode electrode 32 which are arranged so as to sandwich the electrolyte membrane 28. Further, the anode side electrode 30 and the cathode side electrode 32 are provided with first and second gas diffusion layers 34 and 36 made of, for example, porous carbon paper which is a porous layer.

【0016】単位燃料電池セル12の両側には、第1お
よび第2ガスケット38、40が設けられ、前記第1ガ
スケット38は、アノード側電極30および第1ガス拡
散層34を収納するための大きな開口部42を有する一
方、前記第2ガスケット40は、カソード側電極32お
よび第2ガス拡散層36を収納するための大きな開口部
44を有する。単位燃料電池セル12と第1および第2
ガスケット38、40とが、第1および第2セパレータ
14、16によって挟持される。
First and second gaskets 38 and 40 are provided on both sides of the unit fuel cell unit 12, and the first gasket 38 has a large size for accommodating the anode electrode 30 and the first gas diffusion layer 34. While having an opening 42, the second gasket 40 has a large opening 44 for accommodating the cathode side electrode 32 and the second gas diffusion layer 36. Unit fuel cell 12 and first and second
The gaskets 38 and 40 are sandwiched between the first and second separators 14 and 16.

【0017】図2および図4に示すように、第1セパレ
ータ14は、アノード側電極30に対向する面14aお
よび反対側の面14bが長方形状に設定されており、例
えば、長辺45aが水平方向に指向するとともに、短辺
45bが重力方向に指向して配置される。
As shown in FIGS. 2 and 4, in the first separator 14, the surface 14a facing the anode 30 and the opposite surface 14b are set in a rectangular shape, for example, the long side 45a is horizontal. In addition to being oriented in the direction, the short side 45b is oriented in the direction of gravity.

【0018】第1セパレータ14の短辺45b側の両端
縁部上部側には、水素ガス等の燃料ガスを通過させるた
めの燃料ガス入口46aと、酸素ガスまたは空気である
酸化剤ガスを通過させるための酸化剤ガス入口48aと
が設けられる。第1セパレータ14の短辺45b側の両
端縁部略中央側には、純水やエチレングリコールやオイ
ル等の冷却媒体を通過させるための冷却媒体入口50a
および冷却媒体出口50bが設けられるとともに、前記
第1セパレータ14の短辺45b側の両端縁部下部側に
は、燃料ガス出口46bと酸化剤ガス出口48bとが燃
料ガス入口46aおよび酸化剤ガス入口48aとは対角
の位置に設けられている。
A fuel gas inlet 46a for passing a fuel gas such as hydrogen gas, and an oxidant gas such as oxygen gas or air are passed through the upper ends of both ends on the short side 45b side of the first separator 14. An oxidant gas inlet 48a is provided. A cooling medium inlet 50a for passing a cooling medium such as pure water, ethylene glycol, oil, or the like is provided at substantially the center of both end edges on the short side 45b side of the first separator 14.
And a cooling medium outlet 50b is provided, and a fuel gas outlet 46b and an oxidant gas outlet 48b are provided at the lower end portions of both ends of the first separator 14 on the short side 45b side. 48a is provided at a diagonal position.

【0019】第1セパレータ14の面14aには、燃料
ガス入口46aと燃料ガス出口46bとに連通する燃料
ガス流路52が形成される。燃料ガス流路52は、複数
本、例えば、6本の第1ガス流路溝54を備えており、
前記第1ガス流路溝54の一端側が燃料ガス入口46a
に連通する。第1ガス流路溝54は、燃料ガス入口46
a側から水平方向(矢印B方向)に沿って蛇行しながら
重力方向に移動し、第1および第2集合部56、58に
合流した後、4本の第2ガス流路溝60に連通し、この
第2ガス流路溝60が水平方向に延在して燃料ガス出口
46bに連通する。
The surface 14a of the first separator 14 is formed with a fuel gas passage 52 which communicates with the fuel gas inlet 46a and the fuel gas outlet 46b. The fuel gas channel 52 includes a plurality of, for example, six first gas channel grooves 54,
One end side of the first gas flow channel 54 is a fuel gas inlet 46a.
Communicate with. The first gas flow path groove 54 is formed by the fuel gas inlet 46.
It moves in the direction of gravity while meandering along the horizontal direction (direction of arrow B) from the side a, merges with the first and second collecting portions 56, 58, and then communicates with the four second gas flow channels 60. The second gas passage groove 60 extends in the horizontal direction and communicates with the fuel gas outlet 46b.

【0020】図2に示すように、セパレータ14の面1
4aとは反対側の面14bには、冷却媒体入口50aと
冷却媒体出口50bとに連通して冷却媒体流路62a〜
62dが設けられる。冷却媒体流路62a〜62dは、
冷却媒体入口50aおよび冷却媒体出口50bに連通す
るそれぞれ1本の主流路溝64a、64bと、前記主流
路溝64a、64b間に設けられる複数本、例えば、4
本の分岐流路溝66とを備える。
As shown in FIG. 2, the surface 1 of the separator 14 is
The surface 14b on the opposite side of 4a communicates with the cooling medium inlet 50a and the cooling medium outlet 50b, and the cooling medium flow paths 62a to 62a.
62d is provided. The cooling medium channels 62a to 62d are
One main flow channel 64a, 64b, which communicates with the cooling medium inlet 50a and the cooling medium outlet 50b, respectively, and a plurality of, for example, four, provided between the main flow channels 64a, 64b.
And a branch channel groove 66 of a book.

【0021】第2セパレータ16は長方形状に形成され
ており、この第2セパレータ16の短辺側の両端縁部上
部側には、燃料ガス入口68aおよび酸化剤ガス入口7
0aが貫通形成されるとともに、その両端縁部略中央部
には、冷却媒体入口72aおよび冷却媒体出口72bが
貫通形成される。第2セパレータ16の短辺側の両端縁
部下部側には、燃料ガス出口68bおよび酸化剤ガス出
口70bが燃料ガス入口68aおよび酸化剤ガス入口7
0aと対角位置になるように貫通形成されている。
The second separator 16 is formed in a rectangular shape, and the fuel gas inlet 68a and the oxidant gas inlet 7 are provided on the upper side of both ends on the short side of the second separator 16.
0a is formed through, and a cooling medium inlet 72a and a cooling medium outlet 72b are formed through substantially both ends of the central portion. The fuel gas outlet 68b and the oxidant gas outlet 70b are provided at the lower end portions of both ends of the second separator 16 on the short side, and the fuel gas inlet 68a and the oxidant gas inlet 7
It is formed so as to be diagonal to 0a.

【0022】第2セパレータ16のカソード側電極32
に対向する面16aには、酸化剤ガス入口70aと酸化
剤ガス出口70bとを連通する酸化剤ガス流路74が形
成される。酸化剤ガス流路74では、燃料ガス流路52
と同様に、第1ガス流路溝76と第2ガス流路溝78と
が第1および第2集合部80、82を介して連通形成さ
れている。
The cathode side electrode 32 of the second separator 16
An oxidant gas flow channel 74 that connects the oxidant gas inlet 70a and the oxidant gas outlet 70b is formed on the surface 16a that faces the. In the oxidant gas flow channel 74, the fuel gas flow channel 52
Similarly, the first gas passage groove 76 and the second gas passage groove 78 are formed to communicate with each other through the first and second collecting portions 80 and 82.

【0023】図5に示すように、第1エンドプレート1
8aには、上部側に燃料ガス供給口84aと酸化剤ガス
供給口86aとが設けられ、その中央部側に冷却媒体供
給口88aと冷却媒体排出口88bとが設けられ、その
下部側に燃料ガス排出口84bと酸化剤ガス排出口86
bが設けられるとともに、前記燃料ガス排出口84bと
前記酸化剤ガス排出口86bとの間に排水口90が設け
られる。
As shown in FIG. 5, the first end plate 1
8a is provided with a fuel gas supply port 84a and an oxidant gas supply port 86a on the upper side, a cooling medium supply port 88a and a cooling medium discharge port 88b on the center side thereof, and a fuel on the lower side thereof. Gas outlet 84b and oxidant gas outlet 86
b is provided, and a drain port 90 is provided between the fuel gas outlet 84b and the oxidant gas outlet 86b.

【0024】図1および図6に示すように、除湿機構2
4は、燃料ガスまたは酸化剤ガスの少なくともいずれか
一方(第1の実施形態では、燃料ガス)が供給される燃
料ガス供給口84aから最初の単位燃料電池セル12に
至るガス流路の途中に設けられるチャンバ92と、この
チャンバ92内に発生する水を排水口90から外部に排
出する排水手段94とを備える。
As shown in FIGS. 1 and 6, the dehumidifying mechanism 2
4 is in the middle of the gas flow path from the fuel gas supply port 84a to which at least one of the fuel gas and the oxidant gas (fuel gas in the first embodiment) is supplied to the first unit fuel cell unit 12 A chamber 92 provided and a drainage means 94 for draining water generated in the chamber 92 from the drainage port 90 to the outside are provided.

【0025】除湿機構24は、互いに積層される第1お
よび第2除湿プレート96、98を備えており、前記第
1および第2除湿プレート96、98の単位燃料電池セ
ル12側に向かう面96a、98aには、チャンバ92
を構成する複数の流路溝100a、100bおよび10
2a、102bが形成される。図6および図7に示すよ
うに、第1除湿プレート96の長手方向両端側には、燃
料ガス入口104aおよび酸化剤ガス入口106aが上
部側に、冷却媒体入り口108aおよび冷却媒体出口1
08bが中央側に、燃料ガス出口104bおよび酸化剤
ガス出口106bが下部側に、それぞれ対応して設けら
れる。
The dehumidifying mechanism 24 is provided with first and second dehumidifying plates 96, 98 which are laminated on each other. The surface 96a of the first and second dehumidifying plates 96, 98 facing the unit fuel cell 12 side, 98a includes a chamber 92
Of the plurality of flow channels 100a, 100b and 10
2a and 102b are formed. As shown in FIGS. 6 and 7, the fuel gas inlet 104a and the oxidant gas inlet 106a are on the upper end sides of the first dehumidifying plate 96 in the longitudinal direction, and the cooling medium inlet 108a and the cooling medium outlet 1 are on the upper side.
08b is provided on the center side, and the fuel gas outlet 104b and the oxidant gas outlet 106b are provided on the lower side, respectively.

【0026】第1除湿プレート96に設けられた流路溝
100aは、面96a内で燃料ガス入口104aに連通
し、その面中央側に向かって下方向に傾斜する一方、流
路溝100bは、この中央側から酸化剤ガス入口106
a側に向かって上方に傾斜し、前記酸化剤ガス入口10
6aの近傍で溝部110に連通する。流路溝100a、
100bを構成する傾斜壁面111a、111bの両下
端合流部位には、排水用貫通孔112が設けられる(図
7参照)。
The flow path groove 100a provided in the first dehumidifying plate 96 communicates with the fuel gas inlet 104a in the surface 96a and is inclined downward toward the center of the surface, while the flow path groove 100b is From this center side, the oxidant gas inlet 106
The oxidant gas inlet 10 is inclined upward toward the side a.
It communicates with the groove 110 in the vicinity of 6a. Channel groove 100a,
Through holes 112 for drainage are provided at both lower end confluence portions of the inclined wall surfaces 111a and 111b constituting 100b (see FIG. 7).

【0027】図8に示すように、第2除湿プレート98
は、第1除湿プレート96と同様に構成されており、同
一の構成要素には同一の参照符号を付して、その詳細な
説明は省略する。第2除湿プレート98には、第1除湿
プレート96の燃料ガス入口104aに対応して溝部1
05が形成されるとともに、前記第1除湿プレート96
のガス用溝部110に連通する貫通孔114が形成さ
れ、この貫通孔114が流路溝102aに連通する。流
路溝102aは、貫通孔114から面98aの中央側に
向かって下方向に傾斜し、流路溝102bは、この中央
から燃料ガス入口104a側に向かって鉛直上方向に傾
斜し、前記燃料ガス入口104aに連通する。
As shown in FIG. 8, the second dehumidifying plate 98
Has the same configuration as that of the first dehumidifying plate 96, and the same components are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted. The second dehumidifying plate 98 has grooves 1 corresponding to the fuel gas inlet 104a of the first dehumidifying plate 96.
05 is formed and the first dehumidifying plate 96 is formed.
Through hole 114 communicating with the gas groove portion 110 is formed, and the through hole 114 communicates with the flow channel groove 102a. The flow passage groove 102a is inclined downward from the through hole 114 toward the center of the surface 98a, and the flow passage groove 102b is inclined vertically upward from the center toward the fuel gas inlet 104a side. It communicates with the gas inlet 104a.

【0028】流路溝102a、102bを構成する傾斜
壁面115a、115bの両下端合流部位に排水用貫通
孔116が設けられ、この排水用貫通孔116は、第1
除湿プレート96の排水用貫通孔112を介して排水口
90に連通する(図8参照)。この排水用貫通孔11
2、116により、排水手段94が構成されている。
Drainage through-holes 116 are provided at both lower end merging portions of the inclined wall surfaces 115a, 115b forming the flow path grooves 102a, 102b.
The dehumidifying plate 96 communicates with the drainage port 90 through the drainage through hole 112 (see FIG. 8). This drainage through hole 11
The drainage means 94 is configured by the reference numerals 2 and 116.

【0029】このように構成される第1の実施形態に係
る燃料電池スタック10の動作について、以下に説明す
る。
The operation of the fuel cell stack 10 according to the first embodiment having such a configuration will be described below.

【0030】燃料電池スタック10内には、燃料ガス
(例えば、炭化水素を改質した水素を含むガス)が供給
されるとともに、酸化剤ガスとして空気(または酸素ガ
ス)が供給され、この燃料ガスが第1セパレータ14の
燃料ガス入口46aから燃料ガス流路52に導入され
る。図4に示すように、燃料ガス流路52に供給された
燃料ガスは、第1ガス流路溝54に導入されて第1セパ
レータ14の面14aの長辺方向(矢印B方向)に沿っ
て蛇行しながら重力方向に移動する。
A fuel gas (for example, a gas containing hydrogen obtained by reforming a hydrocarbon) is supplied into the fuel cell stack 10, and air (or oxygen gas) is supplied as an oxidant gas. Is introduced into the fuel gas passage 52 from the fuel gas inlet 46a of the first separator 14. As shown in FIG. 4, the fuel gas supplied to the fuel gas flow path 52 is introduced into the first gas flow path groove 54 and extends along the long side direction (arrow B direction) of the surface 14 a of the first separator 14. It moves in the direction of gravity while meandering.

【0031】その際、燃料ガス中の水素ガスは、第1ガ
ス拡散層34を通って単位燃料電池セル12のアノード
側電極30に供給される。そして、未使用の燃料ガス
は、第1ガス流路溝54を通って第1および第2集合部
56、58に一旦導入された後、第2ガス流路溝60に
分配されて矢印B方向に移動しながらアノード側電極3
0に供給される一方、残余の燃料ガスが燃料ガス出口4
6bから排出される。
At that time, the hydrogen gas in the fuel gas is supplied to the anode 30 of the unit fuel cell 12 through the first gas diffusion layer 34. Then, the unused fuel gas is once introduced into the first and second collecting portions 56 and 58 through the first gas passage groove 54, and then is distributed to the second gas passage groove 60 to be in the arrow B direction. While moving to the anode side electrode 3
0 while the remaining fuel gas is supplied to the fuel gas outlet 4
It is discharged from 6b.

【0032】一方、第2セパレータ16では、図2に示
すように、酸化剤ガス入口70aから酸化剤ガス流路7
4に供給された空気が、面16aに沿って水平方向に蛇
行しながら重力方向に移動する。その際、燃料ガス流路
52に供給された燃料ガスと同様に、空気中の酸素ガス
が第2ガス拡散層36からカソード側電極32に供給さ
れる一方、未使用の空気が酸化剤ガス出口70bから排
出される。
On the other hand, in the second separator 16, as shown in FIG. 2, from the oxidizing gas inlet 70a to the oxidizing gas passage 7
The air supplied to 4 moves in the direction of gravity while meandering in the horizontal direction along the surface 16a. At that time, the oxygen gas in the air is supplied from the second gas diffusion layer 36 to the cathode side electrode 32 in the same manner as the fuel gas supplied to the fuel gas flow path 52, while the unused air is oxidant gas outlet. It is discharged from 70b.

【0033】また、燃料電池スタック10には冷却媒体
が供給されており、この冷却媒体は、第1および第2セ
パレータ14、16の冷却媒体入口50a、72aに供
給される。図2に示すように、第1セパレータ14の冷
却媒体入口50aに供給された冷却媒体は、冷却媒体流
路62a〜62dを構成する主流路溝64aに導入さ
れ、前記主流路溝64aに沿って上方向、水平方向およ
び下方向に向かって流れる。冷却媒体は、それぞれの主
流路溝64aから分岐された複数の分岐流路溝66に導
入され、前記分岐流路溝66に沿って面14b内の略全
面にわたり水平方向に流れた後、前記分岐流路溝66が
合流する主流路溝64bを通って冷却媒体出口50bか
ら排出される。
A cooling medium is supplied to the fuel cell stack 10, and this cooling medium is supplied to the cooling medium inlets 50a and 72a of the first and second separators 14 and 16, respectively. As shown in FIG. 2, the cooling medium supplied to the cooling medium inlet 50a of the first separator 14 is introduced into the main channel groove 64a that constitutes the cooling medium channels 62a to 62d, and along the main channel groove 64a. Flows upwards, horizontally and downwards. The cooling medium is introduced into the plurality of branch flow channel grooves 66 branched from the respective main flow channel grooves 64a, flows in the horizontal direction along the branch flow channel groove 66 over substantially the entire surface 14b, and then is branched. It is discharged from the cooling medium outlet 50b through the main flow channel 64b where the flow channel 66 joins.

【0034】ところで、燃料電池スタック10の始動時
や運転状態の変化等によって、この燃料電池スタック1
0自体の温度と、該燃料電池スタック10に供給される
燃料ガスの温度との間に温度差が生じ、この燃料ガスが
前記燃料電池スタック10よりも高温となる場合があ
る。
By the way, when the fuel cell stack 10 is started or the operating state changes, the fuel cell stack 1
There is a case where a temperature difference occurs between the temperature of 0 itself and the temperature of the fuel gas supplied to the fuel cell stack 10, and this fuel gas becomes higher in temperature than the fuel cell stack 10.

【0035】その際、第1の実施形態では、燃料電池ス
タック10に除湿機構24が内蔵されており、第1エン
ドプレート18aに形成された燃料ガス供給口84aに
導入された燃料ガスは、前記除湿機構24を構成するチ
ャンバ92を通って最初の単位燃料電池セル12に供給
される。
At that time, in the first embodiment, the dehumidifying mechanism 24 is built in the fuel cell stack 10, and the fuel gas introduced into the fuel gas supply port 84a formed in the first end plate 18a is It is supplied to the first unit fuel cell unit 12 through the chamber 92 that constitutes the dehumidification mechanism 24.

【0036】ここで、図1に示すように、第1および第
2除湿プレート96、98が、第1および第2エンドプ
レート18a、18bの内側、より具体的には、第1電
極プレート22aと第1セパレータ14との間に介装さ
れている。この第1および第2除湿プレート96、98
は、第1電極プレート22aと第1セパレータ14との
間に電流を流せるように、例えば、カーボンプレートあ
るいはアルミニウム等の金属プレートに表面処理を施し
て構成されており、燃料電池スタック10全体として同
一温度に維持されている。なお、第1電極プレート22
aと第1セパレータ14とを隣接させ、第1および第2
除湿プレート96、98を第1エンドプレート18aに
隣接させるようにすれば、前記第1および第2除湿プレ
ート96、98の導電性を考慮する必要がない。
Here, as shown in FIG. 1, the first and second dehumidifying plates 96 and 98 are located inside the first and second end plates 18a and 18b, more specifically, the first electrode plate 22a. It is interposed between the first separator 14 and the first separator 14. The first and second dehumidifying plates 96, 98
Is formed by surface-treating, for example, a carbon plate or a metal plate such as aluminum so that an electric current can flow between the first electrode plate 22 a and the first separator 14, and the fuel cell stack 10 as a whole has the same structure. Maintained at temperature. The first electrode plate 22
a and the first separator 14 are adjacent to each other, and the first and second
If the dehumidifying plates 96 and 98 are adjacent to the first end plate 18a, it is not necessary to consider the conductivity of the first and second dehumidifying plates 96 and 98.

【0037】そして、燃料ガスは、第1エンドプレート
18aの燃料ガス供給口84aから除湿機構24を構成
する第1除湿プレート96の燃料ガス入口104aを介
してチャンバ92を構成する複数の流路溝100a、1
00bに供給される。図6に示すように、流路溝100
a、100bに供給された燃料ガスは、面96a内を流
れる際に冷やされ、余分な水分が除去されてガス用溝部
110から第2除湿プレート98の貫通孔114を通っ
て複数の流路溝102a、102bに導入される。流路
溝100a、100bで結露した水分は、排水手段94
を構成する排水用貫通孔112から排水口90を介して
燃料電池スタック10の外部に排出される。その際、複
数の流路溝100a、100bにより第1除湿プレート
96の表面積が増大し、燃料ガスと前記第1除湿プレー
ト96とが効率よく熱交換されることになる。
Then, the fuel gas is supplied from the fuel gas supply port 84a of the first end plate 18a through the fuel gas inlet 104a of the first dehumidifying plate 96 constituting the dehumidifying mechanism 24 into a plurality of flow passage grooves forming the chamber 92. 100a, 1
00b. As shown in FIG. 6, the flow channel 100
The fuel gas supplied to the a and 100b is cooled when flowing in the surface 96a, excess water is removed, and the plurality of flow path grooves are passed from the gas groove portion 110 through the through hole 114 of the second dehumidifying plate 98. It is introduced into 102a and 102b. The water condensed in the flow channels 100a and 100b is drained by the drainage means 94.
Is discharged to the outside of the fuel cell stack 10 through the drainage through-hole 112 that constitutes the At that time, the surface area of the first dehumidifying plate 96 is increased by the plurality of flow path grooves 100a, 100b, and the fuel gas and the first dehumidifying plate 96 are efficiently heat-exchanged.

【0038】流路溝102aに供給された燃料ガスは、
この流路溝102aから流路溝102bに沿って面98
a内を流れながら、第2除湿プレート98と熱交換され
る。これにより、燃料ガスは第2除湿プレート98と同
様の温度に冷却され、余分な水分が排水用貫通孔116
から排水用貫通孔112を介して排水口90に導出され
る一方、燃料ガスが、単位燃料電池セル12と同一の温
度に調整されて適正な露点の水蒸気を含んだ状態でこの
単位燃料電池セル12に供給される。
The fuel gas supplied to the flow channel 102a is
A surface 98 is formed along the flow path groove 102b from the flow path groove 102a.
Heat is exchanged with the second dehumidifying plate 98 while flowing in a. As a result, the fuel gas is cooled to a temperature similar to that of the second dehumidifying plate 98, and excess water is removed by the drainage through holes 116.
Is discharged to the drainage port 90 through the drainage through-hole 112 from the unit fuel cell unit 12 while the fuel gas is adjusted to the same temperature as the unit fuel cell unit 12 and contains water vapor having an appropriate dew point. 12 are supplied.

【0039】このため、燃料電池スタック10よりも高
温の燃料ガスが単位燃料電池セル12に直接供給され
て、例えば、第1セパレータ14の燃料ガス流路52で
結露が発生することを確実に阻止し、前記燃料電池スタ
ック10全体の発電能力を有効に向上させることができ
るという効果が得られる。しかも、除湿機構24が第1
および第2エンドプレート18a、18b間に組み込ま
れるため、この燃料電池スタック10全体の小型化が容
易に図られる。また、燃料電池スタック10自体が燃料
ガスを冷却するための熱交換手段を構成しているため、
特別な温度制御が不要になるという利点がある。
Therefore, it is possible to reliably prevent the fuel gas having a temperature higher than that of the fuel cell stack 10 from being directly supplied to the unit fuel cell unit 12 to cause dew condensation in the fuel gas passage 52 of the first separator 14, for example. However, it is possible to effectively improve the power generation capacity of the entire fuel cell stack 10. Moreover, the dehumidifying mechanism 24 is the first
Further, since the fuel cell stack 10 is incorporated between the second end plates 18a and 18b, the fuel cell stack 10 as a whole can be easily downsized. Further, since the fuel cell stack 10 itself constitutes the heat exchange means for cooling the fuel gas,
There is an advantage that no special temperature control is required.

【0040】なお、第1の実施形態では、燃料ガスに含
まれる余分な水分を除去する除湿機構24を用いて説明
したが、同様に構成される除湿機構(図示せず)を用い
て、酸化剤ガスに含まれる余分な水分を除去するように
してもよい。また、燃料ガスおよび酸化剤ガスの除湿を
行うために、燃料電池スタック10にそれぞれの除湿機
構を組み込んでもよい。
In the first embodiment, the dehumidifying mechanism 24 for removing the excess water contained in the fuel gas is used for explanation, but the dehumidifying mechanism (not shown) having the same structure is used for the oxidation. Excessive water contained in the agent gas may be removed. Further, in order to dehumidify the fuel gas and the oxidant gas, each dehumidifying mechanism may be incorporated in the fuel cell stack 10.

【0041】図9は、本発明の第2の実施形態に係る燃
料電池スタック140を構成する除湿機構142の分解
斜視説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料電
池スタック10と同一の構成要素には同一の参照符号を
付して、その詳細な説明は省略する。
FIG. 9 is an exploded perspective view showing a dehumidifying mechanism 142 constituting the fuel cell stack 140 according to the second embodiment of the present invention. The same components as those of the fuel cell stack 10 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0042】除湿機構142は、第1および第2除湿プ
レート144、146を備えており、この第1および第
2除湿プレート144、146の面144a、146a
には、燃料ガス入口104aおよび溝部105から燃料
ガス出口104b側に向かって下方向に傾斜する複数の
流路溝148a、148bおよび150a、150bが
形成されている。流路溝148a、148bおよび15
0a、150bは、それぞれの面144a、146aの
略中央で一旦鉛直方向に連なっており、前記面144
a、146aの下部側に排水用貫通孔112、116が
連通している。
The dehumidifying mechanism 142 includes first and second dehumidifying plates 144 and 146, and the surfaces 144a and 146a of the first and second dehumidifying plates 144 and 146, respectively.
A plurality of flow channel grooves 148a, 148b and 150a, 150b are formed in the fuel gas inlet 104a and the groove portion 105 and are inclined downward toward the fuel gas outlet 104b. Channel grooves 148a, 148b and 15
0a and 150b are once continuous in the vertical direction at substantially the center of the respective surfaces 144a and 146a.
The drainage through holes 112 and 116 are communicated with the lower side of the a and 146a.

【0043】このように構成される第2の実施形態で
は、燃料電池スタック140よりも高温の燃料ガスが除
湿機構142に導入されると、この燃料ガスが、先ず、
第1除湿プレート144の複数の流路溝148a、14
8bに沿って流れる際に冷却され、余分な水分が結露と
なって排水用貫通孔112から排出され、さらに、第2
除湿プレート146の複数の流路溝150a、150b
に供給される。流路溝150a、150bに供給された
燃料ガスは、鉛直上方向に傾斜する前記流路溝150
a、150bに沿って溝部105側に移動しながら水分
が除去された後、単位燃料電池セル12に供給される。
In the second embodiment thus constructed, when the fuel gas having a temperature higher than that of the fuel cell stack 140 is introduced into the dehumidifying mechanism 142, the fuel gas first
The plurality of flow channel grooves 148a, 14 of the first dehumidifying plate 144
8b is cooled when flowing along, and excess water is condensed as dew to be discharged from the drainage through hole 112.
Multiple channel grooves 150a, 150b of the dehumidifying plate 146
Is supplied to. The fuel gas supplied to the flow passage grooves 150a and 150b is inclined in the vertically upward direction.
Water is removed while moving to the groove portion 105 side along a and 150b, and then supplied to the unit fuel cell unit 12.

【0044】これにより、第2の実施形態では、燃料ガ
スが第1および第2除湿プレート144、146のチャ
ンバ92を通過する際に熱交換されて所定の温度に冷却
されるとともに、余分な水分が除去される。従って、適
度な水蒸気を含んだ燃料ガスが単位燃料電池セル12に
供給され、第1の実施形態と同様の効果が得られる。
As a result, in the second embodiment, when the fuel gas passes through the chambers 92 of the first and second dehumidifying plates 144 and 146, it is heat-exchanged and cooled to a predetermined temperature, and excess moisture is contained. Are removed. Therefore, the fuel gas containing an appropriate amount of water vapor is supplied to the unit fuel cell unit 12, and the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

【0045】図10は、本発明の第3の実施形態に係る
燃料電池スタック160を構成する除湿機構162の分
解斜視説明図である。なお、第1の実施形態に係る燃料
電池スタック10と同一の構成要素には同一の参照符号
を付して、その詳細な説明は省略する。
FIG. 10 is an exploded perspective view showing a dehumidifying mechanism 162 constituting the fuel cell stack 160 according to the third embodiment of the present invention. The same components as those of the fuel cell stack 10 according to the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0046】除湿機構162は、第1および第2除湿プ
レート164、166を備えており、それぞれの面16
4a、166aに複数の流路溝168、170が鉛直方
向に向かって形成されている。この除湿機構162で
は、それぞれの流路溝168、170の下部側に凝縮し
た水分を排水用貫通孔172に確実に供給するための傾
斜部174a、174bが設けられている。
The dehumidifying mechanism 162 is provided with first and second dehumidifying plates 164 and 166, and the respective surfaces 16
A plurality of flow channel grooves 168, 170 are formed in 4a, 166a in the vertical direction. In the dehumidifying mechanism 162, inclined portions 174a and 174b for surely supplying condensed water to the drainage through holes 172 are provided on the lower side of the flow channel grooves 168 and 170, respectively.

【0047】このように構成される第3の実施形態で
は、燃料ガスの圧損が第1および第2の実施形態に比べ
て大きいが、除湿効率が高いという効果がある。しか
も、燃料ガスが第1および第2除湿プレート164、1
66の流路溝168、170を通る際に余分な水分が除
去されるとともに、この水分が傾斜面174a、174
bに沿って排水用貫通孔172に確実に排出される等、
第1および第2の実施形態と同様の効果が得られる。
In the third embodiment constructed as described above, the pressure loss of the fuel gas is larger than that in the first and second embodiments, but the dehumidification efficiency is high. In addition, the fuel gas is used as the first and second dehumidifying plates 164, 1
Excess water is removed as it passes through the channel grooves 168 and 170 of 66, and this water is also absorbed by the inclined surfaces 174a and 174.
such as being surely discharged to the drainage through hole 172 along b.
The same effect as that of the first and second embodiments can be obtained.

【0048】なお、本発明に係る第1〜第3の実施形態
では、それぞれ第1および第2除湿プレート9698、
144、146、164および166を備えているが、
それぞれ単一の除湿プレートで構成してもよい。また、
排水手段94として個別の排水用貫通孔122、116
および172を備えているが、燃料ガス出口104bに
水分を直接排出するように構成してもよい。
In the first to third embodiments of the present invention, the first and second dehumidifying plates 9698,
144, 146, 164 and 166,
Each may be composed of a single dehumidifying plate. Also,
Individual drainage through holes 122, 116 as the drainage means 94.
Although 172 and 172 are provided, the moisture may be directly discharged to the fuel gas outlet 104b.

【0049】[0049]

【発明の効果】本発明に係る燃料電池スタックでは、エ
ンドプレート間に除湿機構が介装され、この除湿機構に
設けられるチャンバに燃料ガスおよび/または酸化剤ガ
スが供給されることにより、単位燃料電池セルの温度に
応じて水分が調整され、所望の水蒸気を含む燃料ガスお
よび/または酸化剤ガスが、各単位燃料電池セルに供給
される。これにより、発電部で結露が発生することを確
実に阻止するとともに、構成が簡素化される。
In the fuel cell stack according to the present invention, the dehumidifying mechanism is interposed between the end plates, and the fuel gas and / or the oxidant gas is supplied to the chamber provided in the dehumidifying mechanism, so that the unit fuel The water content is adjusted according to the temperature of the battery cell, and the fuel gas and / or the oxidant gas containing the desired water vapor is supplied to each unit fuel cell. This reliably prevents dew condensation from occurring in the power generation unit, and simplifies the configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態に係る燃料電池スタッ
クの概略構成説明図である。
FIG. 1 is a schematic configuration explanatory diagram of a fuel cell stack according to a first embodiment of the present invention.

【図2】前記燃料電池スタックを構成する単位燃料電池
セルと第1および第2セパレータの分解斜視説明図であ
る。
FIG. 2 is an exploded perspective explanatory view of a unit fuel cell unit and first and second separators that form the fuel cell stack.

【図3】図2に示す単位燃料電池セルと第1および第2
セパレータの概略縦断面説明図である。
FIG. 3 shows a unit fuel cell shown in FIG. 2 and first and second fuel cells.
It is a schematic longitudinal cross-sectional explanatory drawing of a separator.

【図4】前記第1セパレータの一方の面の正面説明図で
ある。
FIG. 4 is a front explanatory view of one surface of the first separator.

【図5】前記燃料電池スタックを構成する第1エンドプ
レートの斜視説明図である。
FIG. 5 is a perspective explanatory view of a first end plate that constitutes the fuel cell stack.

【図6】前記燃料電池スタックを構成する除湿機構の分
解斜視説明図である。
FIG. 6 is an exploded perspective view illustrating a dehumidifying mechanism that constitutes the fuel cell stack.

【図7】前記除湿機構を構成する第1除湿プレートの正
面説明図である。
FIG. 7 is a front explanatory view of a first dehumidifying plate constituting the dehumidifying mechanism.

【図8】前記除湿機構を構成する第2除湿プレートの正
面説明図である。
FIG. 8 is an explanatory front view of a second dehumidifying plate that constitutes the dehumidifying mechanism.

【図9】本発明の第2の実施形態に係る燃料電池スタッ
クを構成する除湿機構の分解斜視説明図である。
FIG. 9 is an exploded perspective view illustrating a dehumidifying mechanism that constitutes a fuel cell stack according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施形態に係る燃料電池スタ
ックを構成する除湿機構の分解斜視説明図である。
FIG. 10 is an exploded perspective explanatory view of a dehumidifying mechanism forming a fuel cell stack according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、140、160…燃料電池スタック 12…単位燃料電池セル 14、16…セパ
レータ 18a、18b…エンドプレート 22a、22b…
電極プレート 24、142、162…除湿機構 28…電解質膜 30…アノード側電極 32…カソード側
電極 52…燃料ガス流路 62a〜62d…
冷却媒体流路 74…酸化剤ガス流路 84a…燃料ガス
供給口 84b…燃料ガス排出口 86a…酸化剤ガ
ス供給口 86b…酸化剤ガス排出口 88a…冷却媒体
供給口 88b…冷却媒体排出口 90…排水口 92…チャンバ 94…排水手段 96、98、144、146、164、166…除湿プ
レート 100a、100b、102a、102b、148a、
148b、150a、150b、168、170…流路
溝 104a…燃料ガス入口 104b…燃料ガ
ス出口 105、110…溝部 106a…酸化剤
ガス入口 106b…酸化剤ガス出口 108a…冷却媒
体入り口 108b…冷却媒体出口 112、114、116、172…貫通孔
10, 140, 160 ... Fuel cell stack 12 ... Unit fuel cell 14, 16 ... Separator 18a, 18b ... End plate 22a, 22b ...
Electrode plates 24, 142, 162 ... Dehumidifying mechanism 28 ... Electrolyte membrane 30 ... Anode side electrode 32 ... Cathode side electrode 52 ... Fuel gas flow channels 62a-62d ...
Cooling medium flow path 74 ... Oxidant gas flow path 84a ... Fuel gas supply port 84b ... Fuel gas discharge port 86a ... Oxidant gas supply port 86b ... Oxidant gas discharge port 88a ... Cooling medium supply port 88b ... Cooling medium discharge port 90 ... Drainage port 92 ... Chamber 94 ... Draining means 96, 98, 144, 146, 164, 166 ... Dehumidifying plates 100a, 100b, 102a, 102b, 148a,
148b, 150a, 150b, 168, 170 ... Flow path groove 104a ... Fuel gas inlet 104b ... Fuel gas outlet 105, 110 ... Groove portion 106a ... Oxidizing gas inlet 106b ... Oxidizing gas outlet 108a ... Cooling medium inlet 108b ... Cooling medium outlet 112, 114, 116, 172 ... Through holes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/04 H01M 8/10 H01M 8/24 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 8/04 H01M 8/10 H01M 8/24

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】電解質をアノード側電極とカソード側電極
とで挟んで構成される単位燃料電池セルを、セパレータ
を介して複数個積層するとともに、積層方向両端にエン
ドプレートを配置して一体的に固定される燃料電池スタ
ックであって、 前記エンドプレート間には、該エンドプレートとは別体
に構成される除湿機構が介装されるとともに、 前記除湿機構は、前記アノード側電極に供給される燃料
ガスまたは前記カソード側電極に供給される酸化剤ガス
の少なくともいずれか一方を含む流体が供給される流体
供給口から最初の前記単位燃料電池セルに至るガス流路
の途に設けられ、前記流体の水分量を該単位燃料電池
セルの温度に応じて調整するためのチャンバと、 前記チャンバ内に発生する水を該チャンバから排出する
排水手段と、 を備えることを特徴とする燃料電池スタック。
1. A unit fuel cell comprising an electrolyte sandwiched between an electrode on the anode side and an electrode on the cathode side is laminated with a separator interposed therebetween, and end plates are arranged at both ends in the stacking direction to be integrated. A fixed fuel cell stack, wherein a space between the end plates is separate from the end plates.
And a fluid containing at least one of the fuel gas supplied to the anode electrode and the oxidant gas supplied to the cathode electrode is supplied to the dehumidification mechanism. and the first of the provided unit fuel reaches the cell on developing gas passage, chamber for adjusting according to the temperature of the unit fuel cells the water content of the fluid from the fluid supply port being, said chamber A fuel cell stack comprising: drainage means for discharging water generated in the chamber from the chamber.
【請求項2】請求項1記載の燃料電池スタックにおい
て、前記除湿機構は除湿プレートを備え、 前記除湿プレートの面内には、前記チャンバを構成する
複数の流路溝が形成されることを特徴とする燃料電池ス
タック。
2. The fuel cell stack according to claim 1, wherein the dehumidifying mechanism includes a dehumidifying plate, and a plurality of flow channel grooves forming the chamber are formed in a surface of the dehumidifying plate. And a fuel cell stack.
【請求項3】請求項1記載の燃料電池スタックにおい
て、前記除湿機構は互いに積層される第1および第2除
湿プレートを備え、 前記第1および第2除湿プレートの面内には、前記チャ
ンバを構成する複数の第1および第2流路溝が形成され
るとともに、 前記第2除湿プレートには、前記第1流路溝に供給され
る前記流体を、前記第2流路溝に供給して該第1流路溝
とは逆方向に流すための孔部が設けられることを特徴と
する燃料電池スタック。
3. The fuel cell stack according to claim 1, wherein the dehumidifying mechanism includes first and second dehumidifying plates that are stacked on each other, and the chamber is provided in a plane of the first and second dehumidifying plates. A plurality of constituent first and second flow channel grooves are formed, and the second dehumidifying plate is configured to supply the fluid supplied to the first flow channel groove to the second flow channel groove. A fuel cell stack having a hole for flowing in a direction opposite to the first flow path groove.
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