JP4417204B2

JP4417204B2 - 燃料電池スタック

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Publication number: JP4417204B2
Application number: JP2004248133A
Authority: JP
Inventors: 歩石塚; 英明菊池; 剛森本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2004-08-27
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2024-08-27
Also published as: JP2006066256A

Description

本発明は、一対の電極が電解質の両側に設けられた電解質・電極構造体を、セパレータにより挟持した単位セルを備え、前記単位セルが複数積層された積層体を箱状ケーシング内に収容する燃料電池スタックに関する。

例えば、固体高分子型燃料電池は、高分子イオン交換膜からなる電解質膜（電解質）を採用している。この電解質膜の両側にアノード側電極及びカソード側電極を対設した電解質膜・電極構造体を、セパレータによって挟持することにより燃料電池が構成されている。

この燃料電池において、アノード側電極には、燃料ガス、例えば、主に水素を含有するガス（以下、水素含有ガスともいう）が供給される一方、カソード側電極には、酸化剤ガス、例えば、主に酸素を含有するガスあるいは空気（以下、酸素含有ガスともいう）が供給されている。アノード側電極に供給された燃料ガスは、電極触媒上で水素がイオン化され、電解質膜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は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。

通常、この燃料電池は、所望の発電力を得るために、所定数（例えば、数十〜数百）だけ積層した燃料電池スタックとして使用されている。この燃料電池スタックは、燃料電池の内部抵抗の増大や反応ガスのシール性の低下等を阻止するために、積層されている各燃料電池同士を確実に加圧保持する必要がある。

そこで、例えば、特許文献１の燃料電池スタックが知られている。この燃料電池スタックは、図１３に示すように、複数の単位セル１を積層した積層体２を備えるとともに、この積層体２の積層方向両端にエンドプレート３、３を介装して補助プレート４ａ、４ｂが配設されている。

積層体２の両側部に沿って、一対の締結バンド５、５が配置されている。締結バンド５、５及び補助プレート４ａ、４ｂの端部には、円筒状の連結部６がそれぞれの孔部が一直線上に並ぶように設けられている。そして、各連結部６に金属ピン７が挿入されることにより、締結バンド５、５及び補助プレート４ａ、４ｂが一体的に連結されている。

補助プレート４ａには、複数のボルト８が螺合する一方、補助プレート４ｂには、複数の皿ばね９が配設されている。従って、ボルト８が螺入されると、エンドプレート３が下方に押圧されるとともに、補助プレート４ｂに配置された皿ばね９が圧縮され、一対のエンドプレート３を介して積層体２に必要な締結圧が付与される、としている。

上記の特許文献１では、締結バンド５、５の各連結部６と補助プレート４ａ、４ｂの連結部６とに金属ピン７が一体的に嵌合しており、前記補助プレート４ａ、４ｂ間の距離が固定されている。このため、経時変化等によって燃料電池スタックの締め付け荷重が低下した際には、複数のボルト８を締め付けることにより、所望の締め付け荷重を維持する必要がある。

しかしながら、特許文献１では、燃料電池スタックの締め付け荷重を調整するために、専用部品である複数のボルト８を備えている。従って、専用部品の追加によって燃料電池スタックの重量が増加するとともに、前記燃料電池スタックは、単位セル１の積層方向に大型化するという問題がある。

そこで、例えば、特許文献２に開示されている燃料電池スタックでは、所定数の単セルを積層した積層体の外側に集電用電極（ターミナルプレート）を介装してエンドプレートが配設されるとともに、前記エンドプレートがヒンジ機構によってケースに連結されている。ケースは、エンドプレート間に上下及び左右に配設されるパネルを備えている。

これにより、特許文献２では、特許文献１のボルト８が不要になるとともに、薄肉状のエンドプレートを用いることができ、燃料電池スタック全体の小型化及び軽量化が容易に図られる。

特開２００１−１３５３４４号公報（図５）特開２００２−２９８９０１号公報（図１）

ところで、上記の特許文献２では、ケースを構成する各パネルが平板状に構成されており、例えば、燃料電池スタックに捻れ方向に荷重が作用したり、振動が発生したりすると、前記パネルに変形が生じるおそれがある。このため、積層体が積層方向に対してずれてしまい、例えば、シール性が低下する場合がある。

その際、パネルの剛性を向上させるために、例えば、このパネルにリブを設けたリブ付きパネルを採用することが考えられる。ところが、積層体の積層方向に締め付け荷重を付与するため、リブ付きパネルに前記積層方向に荷重が作用し、該リブ付きパネルでは、この荷重によって曲げ変形が発生し易いという問題がある。

本発明はこの種の問題を解決するものであり、軽量且つコンパクトな構成で、ケーシングの剛性を良好に維持するとともに、積層体の積層方向に所望の締め付け荷重を確実に付与することが可能な燃料電池スタックを提供することを目的とする。

本発明は、一対の電極が電解質の両側に設けられた電解質・電極構造体を、セパレータにより挟持した単位セルを備え、前記単位セルが複数積層された積層体を箱状ケーシング内に収容する燃料電池スタックである。

ケーシングは、積層体の積層方向両端部に配置される端板と、前記積層体の側部に配置される複数の側板と、前記端板と前記側板とを連結する連結ピンとを備えている。側板の少なくとも１つは、リブ付きパネルで構成されるとともに、前記リブ付きパネルの中立面上に連結ピンの中心が配設されている。

ここで、リブ付きパネルの中立面とは、パネル断面の変形が微少であると仮定した場合に、このリブ付きパネルに曲げ応力が作用する際、理論的に応力及び歪みが０となると推定される面（伸縮が発生しない面）をいう。なお、リブ付きパネルの中立面上に連結ピンの中心が配設されるとは、前記リブ付きパネルの中立軸（中立面が断面と交わる直線）と前記連結ピンの軸芯とが同一平面上にあると換言することができる。

さらに、リブ付きパネルは、中立面上にパネルの板厚中心が配設されるようにリブの位置が設定されることが好ましい。なお、リブは、パネルに一体的に成形されていてもよく、また、前記パネルと別体に構成されて該パネルに固着されていてもよい。

本発明では、ケーシングが少なくとも１つのリブ付きパネルを備えており、平面状パネルに比べて剛性が向上する。このため、ケーシングに積層方向とは異なる方向、例えば、捻れ方向に荷重が付与されても、リブを介して良好に形状を保持するとともに、外部からの振動等にも影響されることがない。しかも、ケーシングを構成する側板自体の剛性が向上することにより、積層体が積層方向に交差する方向に変形した際、前記積層体のずれ量を有効に低減することができる。

さらに、積層体に締め付け荷重が付与されることにより、連結ピンに積層方向に荷重が付与される際、リブ付きパネルの中立面上に前記連結ピンの中心が配設されるため、前記リブ付きパネルに曲げ方向に力が作用することはない。これにより、軽量且つコンパクトな構成で、ケーシングの剛性を良好に維持するとともに、積層体のずれを規制し且つ該積層体の積層方向に所望の締め付け荷重を確実に付与することが可能になる。

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の一部分解概略斜視図であり、図２は、前記燃料電池スタック１０の一部断面側面図である。

図１に示すように、燃料電池スタック１０は、複数の単位セル１２が水平方向（矢印Ａ方向）に積層された積層体１４を備える。積層体１４の積層方向（矢印Ａ方向）一端には、ターミナルプレート１６ａ、絶縁プレート１８及びエンドプレート２０ａが外方に向かって、順次、配設される。積層体１４の積層方向他端には、ターミナルプレート１６ｂ、絶縁性スペーサ部材２２及びエンドプレート２０ｂが外方に向かって、順次、配設される。燃料電池スタック１０は、四角形に構成されるエンドプレート２０ａ、２０ｂを端板として含むケーシング２４により一体的に保持される。

図２及び図３に示すように、各単位セル１２は、電解質膜・電極構造体（電解質・電極構造体）３０と、前記電解質膜・電極構造体３０を挟持する薄板波形状の第１及び第２金属セパレータ３２、３４とを備える。

単位セル１２の長辺方向（図３中、矢印Ｂ方向）の一端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、酸化剤ガス、例えば、酸素含有ガスを供給するための酸化剤ガス供給連通孔３６ａ、冷却媒体を供給するための冷却媒体供給連通孔３８ａ、及び燃料ガス、例えば、水素含有ガスを排出するための燃料ガス排出連通孔４０ｂが設けられる。

単位セル１２の長辺方向の他端縁部には、矢印Ａ方向に互いに連通して、燃料ガスを供給するための燃料ガス供給連通孔４０ａ、冷却媒体を排出するための冷却媒体排出連通孔３８ｂ、及び酸化剤ガスを排出するための酸化剤ガス排出連通孔３６ｂが設けられる。

電解質膜・電極構造体３０は、例えば、パーフルオロスルホン酸の薄膜に水が含浸された固体高分子電解質膜４２と、前記固体高分子電解質膜４２を挟持するアノード側電極４４及びカソード側電極４６とを備える。

アノード側電極４４及びカソード側電極４６は、カーボンペーパ等からなるガス拡散層（図示せず）と、白金合金が表面に担持された多孔質カーボン粒子が前記ガス拡散層の表面に一様に塗布されて形成される電極触媒層（図示せず）とを有する。電極触媒層は、固体高分子電解質膜４２の両面に形成される。

第１金属セパレータ３２の電解質膜・電極構造体３０に向かう面３２ａには、燃料ガス供給連通孔４０ａと燃料ガス排出連通孔４０ｂとを連通する燃料ガス流路４８が形成される。この燃料ガス流路４８は、例えば、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部により構成される。第１金属セパレータ３２の面３２ｂには、冷却媒体供給連通孔３８ａと冷却媒体排出連通孔３８ｂとを連通する冷却媒体流路５０が形成される。この冷却媒体流路５０は、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部により構成される。

第２金属セパレータ３４の電解質膜・電極構造体３０に向かう面３４ａには、例えば、矢印Ｂ方向に延在する複数本の溝部からなる酸化剤ガス流路５２が設けられるとともに、この酸化剤ガス流路５２は、酸化剤ガス供給連通孔３６ａと酸化剤ガス排出連通孔３６ｂとに連通する。第２金属セパレータ３４の面３４ｂには、第１金属セパレータ３２の面３２ｂと重なり合って冷却媒体流路５０が一体的に形成される。

第１金属セパレータ３２の面３２ａ、３２ｂには、この第１金属セパレータ３２の外周端部を周回して第１シール部材５４が一体成形される。第１シール部材５４は、面３２ａで燃料ガス供給連通孔４０ａ、燃料ガス排出連通孔４０ｂ及び燃料ガス流路４８を囲繞してこれらを連通させる一方、面３２ｂで冷却媒体供給連通孔３８ａ、冷却媒体排出連通孔３８ｂ及び冷却媒体流路５０を囲繞してこれらを連通させる。

第２金属セパレータ３４の面３４ａ、３４ｂには、この第２金属セパレータ３４の外周端部を周回して第２シール部材５６が一体成形される。第２シール部材５６は、面３４ａで酸化剤ガス供給連通孔３６ａ、酸化剤ガス排出連通孔３６ｂ及び酸化剤ガス流路５２を囲繞してこれらを連通させる一方、面３４ｂで冷却媒体供給連通孔３８ａ、冷却媒体排出連通孔３８ｂ及び冷却媒体流路５０を囲繞してこれらを連通させる。

図２に示すように、第１及び第２シール部材５４、５６間には、固体高分子電解質膜４２の外周が直接ケーシング２４に接触することを阻止するために、シール５７が介装される。

図１及び図２に示すように、ターミナルプレート１６ａ、１６ｂの端部には、面方向に突出する板状の端子部５８ａ、５８ｂが形成される。端子部５８ａ、５８ｂには、例えば、走行用モータ等の負荷が接続される。

ケーシング２４は、図１に示すように、端板であるエンドプレート２０ａ、２０ｂと、積層体１４の側部に配置される複数の側板６０ａ〜６０ｄと、前記側板６０ａ〜６０ｄの互いに近接する端部同士を連結するアングル部材（例えば、Ｌアングル）６２ａ〜６２ｄと、前記エンドプレート２０ａ、２０ｂと前記側板６０ａ〜６０ｄとを連結するそれぞれ長さの異なる連結ピン６４ａ、６４ｂとを備える。側板６０ａ〜６０ｄは、薄板金属製プレートで構成される。

エンドプレート２０ａ、２０ｂの上下各辺には、それぞれ２つの第１連結部６６ａ、６６ｂが突出形成されるとともに、両側の各辺には、それぞれ１つの第１連結部６６ｃ、６６ｄが突出形成される。第１連結部６６ａ〜６６ｄには、孔６７ａ〜６７ｄが貫通形成される。エンドプレート２０ａ、２０ｂの両側の各辺下端には、マウント用ボス部６８ａ、６８ｂが形成される。このボス部６８ａ、６８ｂが、図示しない搭載部位にボルト等を介して固定されることにより、燃料電池スタック１０を、例えば、車両に搭載する。

積層体１４の矢印Ｂ方向両側に配置される側板６０ａ、６０ｃの長手方向（矢印Ａ方向）両端には、第２連結部７０ａ、７０ｂが２つずつ形成される。積層体１４の上下両側に配置される側板６０ｂ、６０ｄの長手方向両端には、第２連結部７２ａ、７２ｂが３つずつ形成される。第２連結部７０ａ、７０ｂには、孔７１ａ、７１ｂが形成されるとともに、第２連結部７２ａ、７２ｂには、孔７３ａ、７３ｂが形成される。

側板６０ａ、６０ｃの各第２連結部７０ａ、７０ｂ間には、エンドプレート２０ａ、２０ｂの両側の各辺の第１連結部６６ｃ、６６ｄが配置されるとともに、これらに短尺な連結ピン６４ａが一体的に挿入されて、前記側板６０ａ、６０ｃが前記エンドプレート２０ａ、２０ｂに取り付けられる。

同様に、側板６０ｂ、６０ｄの第２連結部７２ａ、７２ｂがエンドプレート２０ａ、２０ｂの上辺及び下辺の第１連結部６６ａ、６６ｂと交互に配置されるとともに、これらに長尺な連結ピン６４ｂが一体的に挿入されて、前記側板６０ｂ、６０ｄが前記エンドプレート２０ａ、２０ｂに取り付けられる。

側板６０ａ〜６０ｄには、短手方向両端縁部にそれぞれ複数のねじ孔７４が形成される一方、アングル部材６２ａ〜６２ｄの各辺には、前記ねじ孔７４に対応して孔部７６が形成される。各孔部７６に挿入される各ねじ７７がねじ孔７４に螺合することにより、アングル部材６２ａ〜６２ｄを介して側板６０ａ〜６０ｄ同士が固定される。これにより、ケーシング２４が構成される（図４参照）。

なお、アングル部材６２ａ〜６２ｄにねじ孔を形成する一方、側板６０ａ〜６０ｄに孔部を形成し、前記アングル部材６２ａ〜６２ｄを前記側板６０ａ〜６０ｄの内方に配置した状態で、これらを一体的にねじ止めしてもよい。

図１及び図５に示すように、少なくとも側板６０ｄには、積層体１４の積層方向（矢印Ａ方向）に延在して複数のリブ部７８ａ、７８ｂが一体成形され、リブ付きパネルが構成される。リブ部７８ａ、７８ｂは、同一の形状に設定されており、前記リブ部７８ａは、積層体１４側（内方側）に突出する一方、前記リブ部７８ｂは、前記積層体１４から離間する側（外方側）に突出する。

リブ部７８ａ、７８ｂは、同数ずつ、例えば、２つずつ設けられるとともに、側板６０ｄの板厚中心ＰＣに対して対称になるように位置が設定される。換言すれば、側板６０ｄの中立面ＮＳ上に前記側板６０ｄの板厚中心ＰＣが配設される。側板６０ｄの第２連結部７２ｂは、孔７３ｂの中心が前記側板６０ｄの板厚中心ＰＣ上に配設されており、この孔７３ｂに挿入される連結ピン６４ｂの中心Ｏは、板厚中心ＰＣ及び中立面ＮＳ上に配設される（図２参照）。

側板６０ｂは、上記の側板６０ｄ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。なお、側板６０ａ、６０ｂには、必要に応じてリブ部７８ａ、７８ｂが１つずつ設けられる。

図１及び図２に示すように、スペーサ部材２２は、ケーシング２４の内周で位置決めされるように所定の寸法に設定された矩形状を有する。このスペーサ部材２２は、積層体１４の積層方向の長さ変動を吸収して前記積層体１４に所望の締め付け荷重を付与可能にするために、厚さが調整される。なお、積層体１４の積層方向の長さの変動が、第１及び第２金属セパレータ３２、３４自体の弾性等で吸収可能であれば、スペーサ部材２２を用いなくてもよい。

このように構成される燃料電池スタック１０の動作について、以下に説明する。

この燃料電池スタック１０では、先ず、図４に示すように、エンドプレート２０ａの酸化剤ガス供給連通孔３６ａに酸素含有ガス等の酸化剤ガスが供給されるとともに、燃料ガス供給連通孔４０ａに水素含有ガス等の燃料ガスが供給される。さらに、冷却媒体供給連通孔３８ａに純水やエチレングリコール等の冷却媒体が供給される。このため、積層体１４では、矢印Ａ方向に重ね合わされた複数の単位セル１２に対し、酸化剤ガス、燃料ガス及び冷却媒体が矢印Ａ方向に供給される。

図３に示すように、酸化剤ガスは、酸化剤ガス供給連通孔３６ａから第２金属セパレータ３４の酸化剤ガス流路５２に導入され、電解質膜・電極構造体３０のカソード側電極４６に沿って移動する。一方、燃料ガスは、燃料ガス供給連通孔４０ａから第１金属セパレータ３２の燃料ガス流路４８に導入され、電解質膜・電極構造体３０のアノード側電極４４に沿って移動する。

従って、各電解質膜・電極構造体３０では、カソード側電極４６に供給される酸化剤ガスと、アノード側電極４４に供給される燃料ガスとが、電極触媒層内で電気化学反応により消費され、発電が行われる。

次いで、カソード側電極４６に供給されて消費された酸化剤ガスは、酸化剤ガス排出連通孔３６ｂに沿って流動した後、エンドプレート２０ａから外部に排出される。同様に、アノード側電極４４に供給されて消費された燃料ガスは、燃料ガス排出連通孔４０ｂに排出されて流動し、エンドプレート２０ａから外部に排出される。

また、冷却媒体は、冷却媒体供給連通孔３８ａから第１及び第２金属セパレータ３２、３４間の冷却媒体流路５０に導入された後、矢印Ｂ方向に沿って流動する。この冷却媒体は、電解質膜・電極構造体３０を冷却した後、冷却媒体排出連通孔３８ｂを移動してエンドプレート２０ａから排出される。

この場合、第１の実施形態では、図１及び図５に示すように、側板６０ｄに複数のリブ部７８ａ、７８ｂが設けられてリブ付きパネルが構成されており、この側板６０ｄは、平面状パネルに比べて剛性が有効に向上する。従って、ケーシング２４に積層方向とは異なる方向、例えば、捻れ方向に荷重が付与されても、リブ部７８ａ、７８ｂを介して有効に形状を保持することができるとともに、外部からの振動等にも影響されることがない。これにより、燃料電池スタック１０全体の発電性能及びシール性を確保することが可能になる。

さらに、側板６０ｄは、積層体１４が積層方向に交差する方向に変形した際に、前記積層体１４のずれを抑制する機能を有している。このため、側板６０ｄにリブ部７８ａ、７８ｂを設けて前記側板６０ｄ自体の剛性を飛躍的に向上させることにより、積層体１４のずれ量の低減効果も飛躍的に向上するという利点がある。

さらにまた、第１の実施形態では、図２に示すように、側板６０ｄの第２連結部７２ｂに配置される連結ピン６４ｂの中心Ｏは、前記側板６０ｄの中立面ＮＳ上に配設されている。従って、側板６０ｄの矢印Ａ方向両端に連結ピン６４ｂを介して積層体１４の積層方向に荷重が付与される際、前記側板６０ｄに曲げ方向の力が作用することを確実に阻止することができる。

これに対して、図６に示すように、側板６０ｄの中立面ＮＳ上から連結ピン６４ｂの中心Ｏが距離ｈだけ離間（オフセット）していると、前記連結ピン６４ｂに矢印Ａ方向の荷重が付与されることにより、前記側板６０ｄに曲げ変形が惹起する。

しかも、第１の実施形態では、連結ピン６４ｂの中心Ｏは、側板６０ｄの板厚中心ＰＣ及び中立面ＮＳ上に配設されており、簡単且つコンパクトな構成で、前記側板６０ｄに曲げ方向の力が作用することを確実に阻止する。これにより、ケーシング２４の剛性を良好に維持するとともに、積層体１４のずれを規制し且つ該積層体の積層方向に所望の締め付け荷重を確実に付与することが可能になるという効果が得られる。

図７は、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側板９０の斜視説明図である。

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。また、以下に説明する第３及び第４の実施形態においても同様に、その詳細な説明は省略する。

側板９０は、第１の実施形態に使用される側板６０ｄに対応している。この側板９０には、２つのリブ部９２ａと、前記リブ部９２ａ間に配置される１つのリブ部９２ｂとが、矢印Ａ方向に延在して一体成形される。

図８に示すように、２つのリブ部９２ａは、積層体１４側に突出する一方、単一のリブ部９２ｂは、前記積層体１４から離間する側に突出する。２つのリブ部９２ａの突出量と、１つのリブ部９２ｂの突出量とが同等に設定されることにより、側板９０の中立面ＮＳ上に前記側板９０の板厚中心ＰＣが配設される。第２連結部７２ｂに挿入される連結ピン６４ｂの中心は、側板９０の板厚中心ＰＣ及び中立面ＮＳ上に配設される。

なお、第２の実施形態では、第１の実施形態に使用される側板６０ｄに対応する側板９０についてのみ説明したが、前記第１の実施形態に使用される側板６０ａ〜６０ｃに対応する図示しない側板も、前記側板９０と同様に構成されている。また、以下に説明する第３及び第４の実施形態でも、同様である。

このように構成される第２の実施形態では、側板９０にリブ部９２ａ、９２ｂが設けられてリブ付きパネルが構成されるため、平面状パネルに比べて剛性が有効に向上する。しかも、連結ピン６４ｂの中心が側板９０の中立面ＮＳ上に配設されており、前記連結ピン６４ｂ間に積層方向に荷重が付与される際、前記側板９０に曲げ方向の力が作用することがない等、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

図９は、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側板１００の分解斜視説明図であり、図１０は、前記側板１００が組み付けられた際の図９中、Ｘ−Ｘ線断面図である。

側板１００は、第１の実施形態に使用される側板６０ｄに対応している。この側板１００は、略平面状のパネル１０２を備え、このパネル１０２の一方の面１０２ａには、２つのリブ部材１０４ａが接合されるとともに、前記パネル１０２の他方の面１０２ｂには、前記リブ部材１０４ａ間に対応して２つのリブ部材１０４ｂが接合される。

リブ部材１０４ａとリブ部材１０４ｂとは、同一形状を有しており、前記リブ部材１０４ａが積層体１４側に配置されるとともに、前記リブ部材１０４ｂが前記積層体１４から離間する側に配置される（図１０参照）。リブ部材１０４ａ、１０４ｂは、パネル１０２の板厚中心ＰＣに対して対称になる位置に設定されることにより、側板１００の中立面ＮＳ上に前記側板１００の板厚中心ＰＣが配置される。

従って、第３の実施形態では、実質的に第１の実施形態に使用される側板６０ｂと同様に構成されており、この第１の実施形態と同様の効果が得られる。

図１１は、本発明の第４の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する側板１１０の分解斜視説明図であり、図１２は、前記側板１１０が一体化された際の図１１中、ＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。

側板１１０は、第２の実施形態に使用される側板９０に対応しており、略平面状のパネル１１２を備える。このパネル１１２の積層体１４側の面１１２ａには、２つのリブ部材１１４ａが接合されるとともに、前記パネル１１２の反対側の面１１２ｂには、単一のリブ部材１１４ｂが接合される。

図１２に示すように、リブ部材１１４ｂは、リブ部材１１４ａよりも大きな寸法に設定され、側板１１０の中立面ＮＳ上に前記側板１１０の板厚中心ＰＣが配置されるように構成される。これにより、第４の実施形態では、第２の実施形態と同様の効果が得られる。

本発明の実施形態に係る燃料電池スタックの一部分解概略斜視図である。前記燃料電池スタックの断面側面図である。前記燃料電池スタックを構成する単位セルの分解斜視説明図である。前記燃料電池スタックの斜視説明図である。ケーシングを構成する側板の図１中、Ｖ−Ｖ線断面図である。側板の中立面と連結ピンの中心とがオフセットする際の説明図である。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側板の斜視説明図である。前記側板の図７中、ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面図である。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側板の分解斜視説明図である。前記側板が結合された状態の図９中、Ｘ−Ｘ線断面図である。本発明の第４の実施形態に係る燃料電池スタックを構成する側板の分解斜視説明図である。前記側板が結合された状態の図１１中、ＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。特許文献１の燃料電池の概略説明図である。

符号の説明

１０…燃料電池スタック１２…単位セル
１４…積層体１６ａ、１６ｂ…ターミナルプレート
１８…絶縁プレート２０ａ、２０ｂ…エンドプレート
２２…スペーサ部材２４…ケーシング
３０…電解質膜・電極構造体３２、３４…金属セパレータ
４２…固体高分子電解質膜４４…アノード側電極
４６…カソード側電極４８…燃料ガス流路
５０…冷却媒体流路５２…酸化剤ガス流路
５４、５６…シール部材
６０ａ〜６０ｄ、９０、１００、１１０…側板
６２ａ〜６２ｄ…アングル部材６４ａ、６４ｂ…連結ピン
７８ａ、７８ｂ、９２ａ、９２ｂ…リブ部
１０２、１１２…パネル
１０４ａ、１０４ｂ、１１４ａ、１１４ｂ…リブ部材

Claims

一対の電極が電解質の両側に設けられた電解質・電極構造体を、セパレータにより挟持した単位セルを備え、前記単位セルが複数積層された積層体を箱状ケーシング内に収容する燃料電池スタックであって、
前記ケーシングは、前記積層体の積層方向両端部に配置される端板と、
前記積層体の側部に配置される複数の側板と、
前記端板と前記側板とを連結し、前記側板に積層方向に荷重を付与する連結ピンと、
を備え、
前記複数の側板は、両端板間に延在し且つ前記積層体側に突出するリブ部と前記両端板間に延在し且つ前記積層体から離間する側に突出するリブ部とを有するリブ付きパネルで構成されるとともに、前記リブ付きパネルの板厚内の中立面上に、前記連結ピンの中心が配設されることを特徴とする燃料電池スタック。
請求項１記載の燃料電池スタックにおいて、前記リブ付きパネルは、前記中立面上にパネルの板厚中心が配設されるようにリブの位置が設定されることを特徴とする燃料電池スタック。